NbC和V对Mo_2FeB_2基金属陶瓷组织和性能的影响

采用硼铁、钼铁等作为反应源,通过真空烧结方法制备Mo_2FeB_2基金属陶瓷,采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)及硬度测试等手段研究了复合晶粒长大抑制剂NbC-V对Mo_2FeB_2基金属陶瓷组织和性能的影响。结果表明:NbC主要分布在Mo_2FeB_2硬质相的边界,阻碍了边界扩展和迁移;V元素主要分布于硬质相中,改变了Mo_2FeB_2相的晶体结构并使之从柱状晶转化为等轴晶。当NbC、V质量分数分别为2%、4%时金属陶瓷力学性能最好,抗弯强度为1503 MPa、硬度为70.1 HRC。     

固相硼化反应阶段的升温速率对Mo_2FeB_2基金属陶瓷显微组织和力学性能的影响

采用反应硼化烧结法制备了Mo_2FeB_2基金属陶瓷。使用扫描电镜(SEM),X射线衍射仪(XRD)研究了固相硼化反应阶段800~1 010℃的升温速率对Mo_2FeB_2基金属陶瓷显微组织和力学性能的影响。研究结果表明:从800℃以不同的升温速率(1~9℃/min)升温升至1 010℃时,随着升温速率的升高,粘结相体积分数先增加后减少,硬质相平均晶粒尺寸和长径比逐渐减小,Mo_2FeB_2硬质相晶格常数a逐渐降低,c基本保持不变,硬质相形貌逐渐由长条状转变为近等轴状;随着升温速率的升高,金属陶瓷抗弯强度先升高后降低,硬度逐渐升高,断裂韧性逐渐降低。以5℃/min升温得到的金属陶瓷可获得较为均匀的显微组织,且具有较好的综合力学性能,其抗弯强度为2 367.5 MPa,硬度为88.2 HRA,断裂韧性为27.6 MPa·m~(1/2)。     

Ni添加剂对Mo_2FeB_2基金属陶瓷的显微组织和力学性能的影响

利用真空液相烧结制备了两种不同Ni含量的Mo_2FeB_2基金属陶瓷,采用SEM和EDX研究了Ni添加剂对金属陶瓷显微组织和力学性能的影响,结果表明:Ni添加剂同时存在于粘结相和硬质相中,但未对其硬质相颗粒尺寸产生明显影响。Ni添加剂明显提高了金属陶瓷的抗弯强度,其数值从约1 750 MPa增加到2 200 MPa。第一性原理计算结果表明:相对于Mo_2FeB_2相,Mo2(Fe,Ni)B2相具有相对较好的塑性,但理论计算硬度较低。     

Mo_2FeB_2基金属陶瓷液相烧结过程中硬质相晶粒生长的蒙特卡罗模拟

采用反应硼化烧结法制备了Mo_2FeB_2基金属陶瓷,通过蒙特卡罗模拟方法对Mo_2FeB_2基金属陶瓷在液相烧结过程中硬质相晶粒的生长进行了研究。模拟中分析了蒙特卡罗步、液相体积分数和固液界面能对硬质相晶粒形貌的影响,并通过扫描电镜(SEM)研究了Mo_2FeB_2基金属陶瓷显微组织中硬质相晶粒的形貌。将模拟结果同实验结果进行了对比,结果表明:硬质相晶粒生长受界面反应控制。硬质相晶粒平均长径比增大主要来源于高温液相烧结过程中硬质相不同晶面与液态粘接相之间的固液界面能的相对较大的差值。修正后的模拟结果与实验结果具有较好的一致性。     

粘结相含量和相组成对Mo_2FeB_2基金属陶瓷断裂韧性的影响

通过真空液相烧结工艺制备不同粘结相含量和相组成的Mo_2FeB_2基金属陶瓷,并用压痕法测量其断裂韧性,研究粘结相含量和相组成对Mo_2FeB_2基金属陶瓷断裂韧性的影响。结果表明:粘结相含量对Mo_2FeB_2基金属陶瓷的断裂韧性具有一定影响,当粘结相含量(质量分数)由27%增加到37%时,断裂韧性从12.8 MPa·m~(1/2)提高到了17.3 MPa·m~(1/2);与粘结相含量的影响相比,粘结相相组成对Mo_2FeB_2基金属陶瓷的断裂韧性具有更加显著的影响,当粘结相为铁素体时,金属陶瓷的断裂韧性为28.5 MPa·m~(1/2),增加了约一倍;硬质相颗粒与粘结相的沿晶断裂,尤其是粘结相的撕裂对其断裂韧性的增加起重要的贡献。     

Mo2FeB2金属陶瓷-钢覆层材料的制备及性能研究

以FeB、Mo、Fe等粉末为主要原材料,采用真空液相烧结技术,制备了Mo_2FeB_2金属陶瓷-钢覆层材料,并对其界面组织、耐磨性和界面相容性进行了研究。结果表明,Mo_2FeB_2金属陶瓷主要由Mo_2FeB_2硬质相和γ-Fe粘结相构成,组织致密,显微硬度高达1600HV0.5。Mo_2FeB_2金属陶瓷-钢覆层材料界面是无缺陷的冶金结合,具有良好的界面相容性。在界面存在一个从高硬度到低硬度的渐变过渡区。磨损试验表明,Mo_2FeB_2金属陶瓷-钢覆层材料具有比YG8硬质合金更好的耐磨性。     

热等静压处理对Ti(C,N)基金属陶瓷组织和性能的影响

用真空预烧及热等静压处理制备了Ti(C,N)基金属陶瓷。用SEM、TEM、EDX等研究了经热等静压处理后金属陶瓷的显微组织特点。同时研究了真空预烧温度对Ti(C,N)基金属陶瓷组织和性能的影响规律。结果表明:经热等静压处理后,材料仍然具有芯-壳结构,只是在Rim相中靠近硬质相那一侧不同程度地出现白色细小的析出物。热等静压过程中液相颗粒被重新析出的Rim相包裹是白色析出物出现的原因。当热等静压处理温度高达1450℃时,白色析出物会明显增多,大量白色析出物的出现使材料的机械性能降低。当真空预烧温度为1410℃时,经热等静压处理后,使材料的组织均匀,晶粒显著细化,且白色析出物很少,因而使材料的机械性能得到较大的提高。     

Mo/TiC含量对Mo_2FeB_2-TiC复相金属陶瓷组织和性能的影响

采用"溶胶-共沉淀-抽滤-干燥-氢热还原"法制备了Mo/TiC复合粉末,与Fe粉、B粉、Cr粉、Ni粉、石墨粉按原子分数Fe-6B-48(Mo/k TiC)-5Cr-5Ni-0.8C(k=0、0.3、0.6、0.9、1.2,at%)混合,经真空热压烧结后制备了Mo_2FeB_2-TiC复相金属陶瓷材料,研究TiC含量对其力学性能和显微组织的影响。结果表明,TiC与原位反应生成的Mo_2FeB_2相形成了无污染、弱界面结合的双陶瓷相,并且在金属粘结相中均匀分布。Mo_2FeB_2-TiC复相金属陶瓷的相对密度与纯的Mo_2FeB_2基金属陶瓷相比得到较大提高,其弯曲强度由粉末烧结态纯Mo_2FeB_2的1161.33 MPa提高到1228.81 MPa,断裂韧性由粉末烧结态纯Mo_2FeB_2的12.42 MPa·m~(1/2)提高到14.27 MPa·m~(1/2),试验说明Mo/TiC复合粉末能够有效提高Mo_2FeB_2基金属陶瓷的强韧性。     

FeB粒度对Mo_2FeB_2基金属陶瓷硬质相形貌及力学性能的影响

以Mo、Fe、Cr、Ni和不同粒度的Fe B粉为原料,采用反应硼化烧结法制备了Mo2Fe B2基金属陶瓷。研究了Fe B粉粒度对金属陶瓷硬质相形貌及力学性能的影响。结果表明:当Fe B粉较粗时,在固相反应阶段生成的Mo2Fe B2硬质相颗粒较粗,并在随后的液相烧结过程中沿c轴优先生长,最终呈粗大的长条状;当Fe B粉较细时,固相反应进行较完全,生成的硬质相颗粒细小,其Mo含量相对较高,晶格常数c与a之间差距缩小,各向异性减小,硬质相沿c轴的生长得到抑制,最终呈细小的近等轴状。当硬质相呈近等轴状时,由于硬质相颗粒平均尺寸较小,金属陶瓷具有较高的抗弯强度和硬度;当硬质相呈长条状时,金属陶瓷具有较好的断裂韧性,其增韧机制主要为裂纹偏转和颗粒桥接。     

Mo_2FeB_2基金属陶瓷的相变及其显微组织演变研究Ⅱ:组织演变

本文运用XRD和SEM等研究了不同烧结温度和保温时间下Mo2FeB2基金属陶瓷显微组织演变规律。结果表明:Mo2FeB2硬质相在固相烧结阶段生成,其颗粒形貌为等轴状。在液相烧结过程中随烧结温度的升高,粘结相团聚程度逐渐降低,组织逐渐均匀;同时硬质相颗粒柱状生长,粘结相中Mo元素固溶量增加。高温保温过程中,部分硬质相颗粒出现异常长大,异常长大的大颗粒总是伴随着颗粒合并。     

烧结温度对Ti(C,N)基金属陶瓷组织及力学性能的影响

采用真空烧结制备了Ti(C,N)-Mo-Ni金属陶瓷,利用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和维氏硬度计研究了烧结温度对Ti(C,N)基金属陶瓷显微组织及力学性能的影响。结果表明:随着烧结温度的提高,粘结相逐渐从块状向网状转变,当烧结温度达到1450℃时,网状粘结相基本形成。1450℃是敏感烧结温度,在此温度,硬质相颗粒开始发生异常长大,且存在尖角硬质相颗粒,尖角的硬质相颗粒易发生穿晶断裂,降低材料的断裂韧性。当烧结温度高于1450℃,硬质相颗粒尺寸逐渐趋于均匀,硬质相颗粒尖角钝化。在1510℃烧结的样品具有较好的显微组织和力学性能,维氏硬度达到1700 HV30,断裂韧性KIC达到8.56 MPa·m~(1/2)。     

烧结气氛对Mo_2FeB_2基金属陶瓷显微组织和力学性能的影响

本文运用XRD和SEM等对比研究了烧结气氛对Mo2FeB2基金属陶瓷相组成、显微组织和力学性能的影响。结果表明,当烧结温度为1250℃,保温时间为40min时,真空烧结后,金属陶瓷可获得较均匀的显微组织和较佳的力学性能,抗弯强度为1774MPa,硬度为90.4HRA;氩气气氛烧结时,由于碳不能完全除去粉末颗粒表面和B2O3中的氧,降低了烧结过程中液相对硬质相颗粒的润湿性,从而导致金属陶瓷的力学性能明显降低;氮气气氛烧结时,粘结相Fe与氮气发生反应生成了Fe3N,导致烧结过程中没有出现液相,未能得到致密的烧结体。     

NiMo粘结的Ti(C,N)基金属陶瓷的组织与力学性能

本文通过粉末冶金法制备Ni Mo粘结的Ti(C,N)基金属陶瓷,研究Ni Mo粘结相含量和烧结温度对Ni Mo粘结的Ti(C,N)基金属陶瓷的组织和力学性能的影响。结果表明,随着Ni Mo粘结相含量的增加,硬质相颗粒弥散分布更加均匀,黑芯相得到细化,芯-环结构更加完整,环形相变厚,组织更加均匀。当Ni质量分数为30%时,在XRD图谱中出现明显的Ni4Mo类型的金属间化合物的衍射峰。粘结相含量越高,Ni Mo粘结的Ti(C,N)基金属陶瓷的抗弯强度越高,硬度越低。随着烧结温度升高,黑芯相尺寸变小,环形相变厚。抗弯强度随着温度先升高后降低,粘结相含量越高,抗弯强度峰值对应的烧结温度越低。1 430℃烧结的20Ni Mo金属陶瓷硬度HRA达到91,抗弯强度大于2 000 MPa。     

气压烧结工艺对Mo_2FeB_2基金属陶瓷组织和性能的影响

利用气压烧结制备了Mo_2FeB_2基金属陶瓷,研究了不同气压烧结工艺条件下金属陶瓷的显微组织及力学性能的变化规律。结果表明,高温液相烧结过程中的气压没有明显促进金属陶瓷晶粒的生长。气压烧结对孔径尺寸小于0.5μm的气孔无明显的降低作用,但基本消除了孔径大于1.0μm的气孔,同时显著降低了气孔尺寸的分散性,使绝大部分气孔集中在0.2～0.6μm的范围内。与真空烧结相比,气压烧结使金属陶瓷的抗弯强度从1 909.1 MPa提高到2 148.4 MPa,硬度从89.1 HRA提高到89.8 HRA,相对致密度从98.8%提高到99.4%。     

一种新型镍基粉末高温合金不同状态热变形行为研究

利用扫描电子显微镜、金相显微镜、热压缩试验机、电子背散射衍射仪等研究了一种新型镍基粉末高温合金(WZ-A3)在1150℃热等静压态、热等静压+1150℃热挤压态、热等静压+1130℃热挤压态等三种不同状态下显微组织、热变形行为和组织演变。结果表明：WZ-A3材料1150℃热等静压态样品存在部分粉末原始颗粒边界(Prior Particle Boundary,PPB)和粗大γ′,经1130℃和1150℃挤压后样品PPB碎化消失,为等轴晶状态。三种状态样品在热压缩过程中均表现出加工硬化-再结晶软化现象。峰值应力热变形激活能分别是861kJ/mol、858 kJ/mol和489kJ/mol。变形温度对样品变形组织影响明显,1150℃-0.001/s条件下,热等静压态和热等静压+1130℃热挤压态样品均出现异常晶粒长大。对比三种状态,热等静压+1130℃热挤压态样品变形行为最优。     

Cr、Ni复合含量对Mo2FeB2基金属陶瓷组织和性能的影响

采用真空液相烧结法制备了Mo₂FeB₂基金属陶瓷,研究了Cr、Ni复合添加量对其组织,力学性能和耐腐蚀性能的影响。结果表明：Cr、Ni的添加使金属陶瓷出现Fe₂₃B₆相、Cr主要固溶于Mo₂FeB₂硬质相中,Ni主要固溶于Fe基黏结相中;随着Cr、Ni含量添加,硬质相晶粒逐渐由柱状晶向等轴晶转变;当Cr、Ni添加质量分数为2.5%、2.9%时,金属陶瓷的孔隙率最小,致密度最高,硬质相颗粒和黏结相分布均匀;随着Cr、Ni添加量的增加,金属陶瓷的抗弯强度、硬度和断裂韧性均表现为先增大后减小,当Cr、Ni添加质量分数为2.5%、2.9%时,抗弯强度和硬度HRA达到最大值,分别为1 693 MPa、89.8,断裂韧性为18.3 MPa·m^1/2;随着Cr、Ni添加量的增加,金属陶瓷在质量分数为3.5%NaCl和1 mol/L H₂SO₄溶液中E_corr(腐蚀电位)正移、I     

稀土元素Y对Ti(C,N)基金属陶瓷性能的影响

研究了稀土元素 Y对 Ti(C,N)基金属陶瓷微观组织和性能的影响。 Y在 Ti(C,N)基金属陶瓷中可以起到净化粘结相 /硬质相界面的作用 ,并使其包覆层的厚度略有增加 ,从而使硬质相颗粒得到细化。当 Y含量为 0 .8wt%时细化效果最明显 ,此时 Ti(C,N)基金属陶瓷的抗弯强度和硬度值最大。     

WC/Mo_2C比例对金属陶瓷组织和性能的影响

研究了不同WC/(WC+Mo_2C)值对TiCN-WC-Mo_2C-Co-Ni金属陶瓷组织和性能的影响。通过分析SEM组织照片发现,随WC/(WC+Mo_2C)值的增大,金属陶瓷的组织有黑芯硬质相减少、白芯硬质相增多的明显趋势。XRD图谱显示,添加Mo_2C后组织中会出现一种与TiCN晶格常数差异稍大的(Ti,M)(C,N)物相,且其衍射强度随Mo_2C比例的增加而提高。WC/(WC+Mo_2C)值对金属陶瓷的硬度影响很小,采用纳米压痕仪测量了富Ti黑芯硬质相和富W白芯硬质相的纳米硬度值,二者硬度处于同一水平。金属陶瓷的断裂韧性随WC/(WC+Mo_2C)值的增大明显上升,观察裂纹扩展特征发现,这是因为富W白芯硬质相易于使裂纹发生偏转,抗裂纹扩展能力明显优于黑芯-灰环硬质相。     

硬质相晶粒尺寸对MO2FeB2基金属陶瓷断裂韧性的影响

以Mo、Fe、FeB等为原材料,采用最高烧结温度（保温时间）分别为1170℃（0min）、1250℃（0min）以及1250oC（40min）的真空烧结工艺制备了硬质相晶粒尺寸不同的M02FeB：基金属陶瓷,所得烧结体的硬质相晶粒尺寸分别为1．12、1．31和1｜73wm。利用压痕法测定了M02FeB：基金属陶瓷的断裂韧性。结果表明：M02FeB：基金属陶瓷的断裂韧性随着硬质相晶粒尺寸的增加而增大,当晶粒尺寸从1．12μm增加到1．73μm时,Mo2FeB2基金属陶瓷的断裂韧性从11．4MPa·m^1/2增加到14．2MPa·m^1/2。随着硬质相晶粒尺寸增加,裂纹偏转增强,并出现裂纹桥联和晶粒拔出现象,导致裂纹扩展路径和能量消耗增大,从而提高了Mo2FeB2基金属陶瓷的断裂韧性。     

原位碳热还原法制备Ti(C,N)基金属陶瓷的烧结技术研究

基于原位碳热还原法,通过真空液相烧结制备了Ti(C,N)基金属陶瓷。利用XRD、SEM、EDS等手段研究了不同烧结工艺参数对金属陶瓷显微组织和力学性能的影响。结果表明:基于原位碳热还原法制备出的Ti(C,N)基金属陶瓷,与常规方法制备的金属陶瓷相比,其显微组织中具有白芯-灰壳结构硬质相和没有明显包覆相的灰色硬质相的体积占比均明显增加,而具有黑芯-灰壳结构硬质相的体积占比明显减小;经1 400℃烧结,保温60 min,材料的组织均匀性较好,环形相厚度适中,且具有最佳的室温力学性能:抗弯强度为2 516 MPa,硬度为88.6 HRA,断裂韧性为18.4 MPa·m1/2。