固相反应法三元硼化物陶瓷涂层的制备及性能研究

以Mo粉、Fe-B合金粉、Fe粉、Al粉为基本原料,磷酸二氢铝为粘结剂制备成型料浆,采用刷涂法在Q235钢基体上形成涂层,在真空烧结炉中通过固相反应法于860℃制备了三元硼化物陶瓷涂层.采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、差示扫描量热仪(DSC)研究了粉体和涂层的物相组成、表面形貌和反应机理,并对涂层的结合强度、耐磨性和耐蚀性进行了测试.结果表明,球磨过程中有少量Mo2FeB2、A1Fe3 生成,860℃固化后Mo2FeB2、Mo2FeB4 等新相生成;涂层和基体形成了良好的冶金结合,结合强度可达14.15MPa;涂层具有比钢基体更优异的耐磨性和耐蚀性,封孔后性能更佳.     

镁合金热化学反应热喷涂Al2O3基复相陶瓷涂层的性能

为了提高镁合金的耐磨、耐蚀等性能,以Al2O3+TiO2为陶瓷骨料,加入Al+B2O3+TiO2放热反应体系,采用氧乙炔火焰喷涂技术在AZ31B镬合金表面制备Al2O3基复相陶瓷涂层,研究了复合陶瓷涂层的形貌、致密性、相结构、热震性能、耐磨性和耐蚀性,并与普通热喷涂陶瓷涂层进行了比较.结果表明:热化学反应热喷涂层表面陶瓷粒子的熔化率较高,呈熔岩状;热化学反应热喷涂过程中发生热化学反应,涂层中有TiB2等新相生成;热化学反应热喷涂层的抗热震性、致密性、耐磨性、耐蚀性均优于普通热喷涂层,清漆封孔可使热化学反应热喷涂层的致密性大幅提高,几乎不发生腐蚀.     

Mo2FeB2粉体的制备研究及铁源对其微观结构的影响

以钼粉、羰基铁粉、无定形硼粉和硼铁粉为原料,采用真空烧结法制备了Mo2FeB2粉体。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)分析产物的物相演变规律和微观形貌,取得以下结果:在1400℃下反应2h可以得到相组成单一的Mo2FeB2粉体;用硼铁粉代替羰基铁粉为铁源可以大幅降低反应产物的颗粒和晶粒尺寸,并减少其晶格畸变,制备的Mo2FeB2粉体颗粒尺寸为5μm左右,晶粒尺寸在64nm左右。     

Al对反应火焰喷涂TiC-TiB2复相陶瓷涂层的影响

通过静态燃烧合成试验,确定以Ti-B4C-C＋5wt%Al为喷涂反应体系,利用反应火焰喷涂技术在金属表面制备Ti（C0.7,N0.3）-TiB2-Al2O3复相陶瓷涂层.研究发现,涂层为复相非均质层状亚稳结构,由TiC0.7N0.3、TiB2、Al2O3和钛的氧化物相及气孔组成.涂层组织可分为三类：TiB2尺度在微-纳米级呈团簇状分布的Ti（C0.7,N0.3）-TiB2共晶体组织;Ti（C0.7,N0.3）呈块状颗粒、尺寸1～2 μm、其间分布着针状或长条状TiB2的组织;黑色不规则气孔.三类组织的形成原因与不加Al时基本相同,但Al的加入使喷涂体系的反应速率提高,并使涂层陶瓷相增多,组织细化,气孔率下降,显微硬度提高.     

高能球磨结合无压烧结制备TiB2-TiC复相陶瓷

以用高能球磨方法制备的陶瓷粉体为原料,采用无压烧结技术制备了致密的TiB2-TiC复相陶瓷。结果表明,机械合金化过程对于控制TiB2-TiC复相陶瓷的显微结构和相组成有重要的影响,而且能促进TiB2和TiC两相间连续界面的形成;球磨48 h的粉体在1800℃烧结2 h后,可制备出相对密度为98.4%、抗弯强度为487 MPa、硬度值(HRA)为94.7、断裂韧性为5.83 MPa·m1/2的TiB2-TiC复相陶瓷。     

含TiB2陶瓷相热喷涂涂层的研究进展

TiB2具有高耐磨、高耐腐蚀、耐高温、抗氧化等优异性能,但由于高脆性和材料制备的困难性,使其用作结构材料还很难.通过各种工艺制备含有TiB2陶瓷相的涂层既可充分发挥材料的优异特性,满足工件所需的耐磨耐高温耐腐蚀等性能,又节省了材料节约了成本.本研究介绍了先进陶瓷材料TiB2的主要结构性能以及目前制备TiB2涂层的主要方法,着重介绍了有关国内外热喷涂法制备含TiB2陶瓷相涂层的研究进展和成果,并对不同热喷涂工艺的特点与发展趋势做了分析和讨论,最后阐述了TiB2涂层的成功应用情况及其广阔的发展前景.     

原位生成SiC-MoSi_2-TiSi_2涂层的工艺条件研究

用一次包埋法制备了C/C复合材料SiC-MoSi2-TiSi2复相陶瓷内涂层,对制备涂层的影响因素进行了分析。最终确定的制备条件为制备温度2573K,保温时间为2h,MoSi2和TiC的配比为5∶2。结果表明C/C复合材料表面SiC-MoSi2-TiSi2复相陶瓷涂层在1500℃有氧环境下氧化49h,失重仅仅2.18%,失重率为1.17×10-4g/（cm2.h）,具有良好的抗氧化性能。     

电弧喷涂TiB_2陶瓷涂层Ni含量对其耐磨粒磨损性能的影响

采用TiB2和Al2O3的复合粉末作为粉芯,由低碳钢带包覆制成粉芯线材.通过电弧喷涂工艺制备成含TiB2陶瓷的涂层.采用湿砂橡胶轮磨损试验机对涂层的磨粒磨损性能进行了测试.研究了在粉芯中添加Ni元素后涂层中相组织的变化以及不同的Ni含量对涂层抗磨粒磨损性能的影响.通过XRD、SEM等分析方法研究了涂层磨粒磨损机理.结果表明,所制得的涂层有着优异的抗磨粒磨损性能,且Ni元素对于涂层的抗磨损性能有着重要的改善作用.     

TiB_2基复相陶瓷材料的研究进展

TiB2由于具有高强度、高硬度、耐磨损、耐腐蚀等优点而被广泛研究。综述了近年TiB2及其复相陶瓷的研究现状;介绍了几种TiB2基复相陶瓷材料,并详细说明了它们的强度、硬度等力学性能以及制备方法;分析了陶瓷致密化技术、增强增韧技术以及特种陶瓷分类研究的应用要求,并总结了当前复相陶瓷的研究热点。     

TiO2／（O′＋β′）-Sialon复相陶瓷的制备与表征

以纳米TiO2粉和（O′＋β′）-SiMon粉为原料、Yb2O3或Tb2O3为添加剂，在高纯N2气氛下采用常压烧结制备出了TiO2／（O′＋β′）-Sialon复相陶瓷。采用XRD对材料进行物相、晶粒度分析，采用SEM＆EPMA对材料进行形貌观察和元素面分布分析。结果表明，随烧结温度的升高和恒温时间的延长，TiO2逐渐由锐钛矿相向金红石相转化，同时晶粒也逐渐长大。Tb2O3和Yb2O3分别对锐钛矿相变有显著的抑制和促进作用，通过控制烧结制度、添加剂种类及含量可得到不同TiO2相组成的TiO2／（O′＋β′）-Sialon。Tb2O3和Yb2O3均对TiO2晶粒生长有抑制作用，在不高于800℃的温度下烧结可得到纳米TiO2／（O′＋β′）-Sialon复相陶瓷。     

TiB2材料的研究现状

TiB2材料作为一种新型先进材料,由于具有强度高、硬度高、耐磨损、耐腐蚀、熔点高、蒸气压低、导电性良好等优点而被广泛研究。介绍了TiB2材料的晶体结构与性质及其制备方法,包括直接合成法、碳热法、镁热法、溶胶-凝胶法、化学气相沉积法等,并分析总结了TiB2材料的致密化、涂层、复相陶瓷、微纳米结构等应用研究热点。其中,将两种或多种方法结合起来制备TiB2,已成为降低成本、减少污染、优化性能的重要途径。     

Q235钢表面热喷涂TiB2-50Ni金属陶瓷层的组织结构和性能

目前,对超音速火焰喷涂TiB2增强金属基复合涂层的耐磨性有一定研究,但对其抗热震性能和耐熔融金属腐蚀性能的报道较少.采用机械球磨制备了TiB2-50Ni金属陶瓷复合粉末,通过超音速火焰喷涂技术在Q235钢表面制备TiB2-50Ni金属陶瓷涂层.采用扫描电镜和X射线衍射技术分析了涂层的微观组织和物相,采用HVS-1000显微硬度计测试涂层的硬度值,采用水淬法测试涂层的抗热震性能,并研究了涂层的耐熔融Al-12.07％Si合金腐蚀性及耐磨损性能.结果表明:TiB2-50Ni涂层具有层状结构,组织致密;TiB2-50Ni涂层的主要物相为TiB2和Ni,与喷涂粉末的相同;涂层的硬度值为(348±37) HV3N;涂层与基体结合良好,耐蚀性良好,经60 h的熔融Al-12.07％Si腐蚀后,磨损失重量是Q235低碳钢的1/4;涂层抗热震性能良好,耐磨性较基体明显提高.     

SHS/PHIP法合成TiB2陶瓷的研究

采用自蔓延高温合成结合准热等静压（SHS／PHIP）工艺制备了TiB2陶瓷材料，并进行了X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、力学性能等实验研究。XRD结果表明反应生成了高纯度的TiB2，没有其他相生成，这与热力学计算结果相吻合，材料SEM分析发现，TiB2陶瓷颗粒形貌为近等轴状，尺寸细小且较均匀，在TiB2陶瓷颗粒间还存在“烧结颈”，由于SHS反应所产生的高温，造成了TiB2陶瓷颗粒表面的圆化。合成产物的致密度较低，气孔主要存在于TiB2陶瓷颗粒交界处，较低的致密性导致了材料具有较低的硬度、弯曲强度和断裂韧性等力学性能。     

二硼化钛基陶瓷涂层的制备研究进展

TiB2是具有高熔点、高耐磨、高耐腐蚀以及优异抗氧化争陛能的陶瓷材料。详述了国内外TiB2基陶瓷涂层的制备工艺,着重介绍了有关国内外热喷涂法和SHS法制备含陶瓷相涂层的情况,并指出了不同工艺的优缺点。最后阐述了涂层的成功应用情况及未来的涂层制备的发展趋势。     

等离子喷涂Fe/Al2O3涂层的微观结构及介电性能

以往将等离子喷涂层用于介电性能的研究较少。采用大气等离子喷涂在石墨表面制备了一系列Fe/Al2O3陶瓷涂层。采用表面分析技术研究了不同Fe/Al2O3含量涂层的微观结构和在8.2～12.4GHz频率范围的介电性能,探讨了Fe含量对涂层相组成和微观结构以及介电性能的影响。结果表明:Fe/Al2O3陶瓷涂层中Fe粉和气孔分布均匀;随着Fe粉量的增加,颗粒热导率变大,涂层中未熔融颗粒减少,γ-Al2O3随之增加,气孔率逐渐下降;涂层的复介电常数随着Fe粉含量的增加而增大。     

原位合成TiB2/Al2O3复相陶瓷显微组织的研究

采用自蔓延燃烧合成法在室温下的空气中制备出了TiB2/Al2O3复相陶瓷,通过X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)分析表明:大部分TiB2的形貌为规则的块状,晶粒细小,平均尺寸为几个μm,但也出现了TiB2枝晶和棒状晶。而Al2O3的颗粒较大(10~40μm左右),形状不规则,Al2O3的断口呈层片状,Al2O3和TiB2出现聚集现象。     

电弧喷涂含TiB2金属陶瓷复合涂层的性能

为了减少磨损给生产所带来的经济损失,利用电弧喷涂含TiB2的粉芯线材来制备含TiB2陶瓷的涂层,并对涂层的结合强度、硬度、抗热震性和耐磨粒磨损性能等进行了测试,利用金相显微镜、X-射线衍射仪、扫描电子显微镜等对涂层进行测试分析,研究涂层磨损机理.研究结果表明,涂层结合强度达到49MPa,显微硬度达887HV,具有良好的抗热震性能,耐磨粒磨损性能比基体Q235钢提高了4.5倍.研制的涂层具有极大的实际应用和推广价值.     

Cu,Ag,Ni掺杂TiB2基涂层的结构及韧性研究

采用磁控溅射方法分别掺杂含量约为10%(原子分数)的Cu,Ag,Ni金属,制备出三种TiB2基涂层。利用XRD,SEM分析涂层结构,并通过塑性指数δH、划痕和压痕三种手段对涂层韧性进行表征。结果表明:掺杂金属在涂层中的存在形式不同,导致对涂层晶粒和生长结构的影响不同,其中Ag以晶体形式存在,未发现Cu和Ni的晶相;三种涂层均存在TiB2晶相,Ni和Ag使TiB2晶粒细化,Cu促进晶粒长大;TiB2-Cu和TiB2-Ni涂层为柱状结构,表面存在明显颗粒,而TiB2-Ag涂层柱状结构趋于消失,表面无明显颗粒。结构的不同对涂层的力学性能有明显影响,所有涂层均保持在较高的硬度(>35GPa),三种金属都对涂层韧性有所改善,其中Ni最为显著,Cu和Ag相对较差。     

成分配比对三元硼化物金属陶瓷Mo2FeB2性能的影响

三元硼化物金属陶瓷Mo2FeB2具有良好的硬度和耐磨性，且可通过原位液相反应生成。但不同的成分配比对生成三元硼化物Mo2FeB2性能的影响很大，本文通过实验，对不同Mo／B原子比的三元硼化物金属陶瓷Mo2FeB2的组织结构和硬度进行了对比研究，试验结果表明，当Mo／B原子比为1．1时，三元硼化物金属陶瓷Mo2FeB2具有较好的组织和性能。     

自蔓延高温合成法制备TiB2/TiC复合陶瓷

以Ti、B4C和C粉末为原料，采用自蔓延高温合成与同时致密化工艺（SHS/PHIP）制备合成了不同原料配比的TiC-TiB2复合陶瓷，确定了反应原料的最佳配比为：Ti:B4C=3:1（摩尔比），X射线及SEM分析表明，制备的产物纯净，无中间相的出现，而且由于TiC/2TiB2复合陶瓷组织中长条形状TiB2相的存在，使得该材料的力学性能得到了提高。