亚微米级Ti(C,N)基金属陶瓷的显微组织和力学性能

以亚微米级的粉末为原料制备Ti（C,N）基金属陶瓷,通过透射电镜（TEM）、扫描电镜（SEM）、能谱分析（EDX）等方法研究其在烧结过程中的组织结构变化规律及特点,并探讨烧结工艺参数对金属陶瓷力学性能的影响。结果表明,随着烧结温度升高,Ti（C,N）基金属陶瓷的组织更均匀,硬质颗粒逐渐球化,表面的Rim相更完整。Rim相分为两层,里层Rim相的Mo、W含量比外层Rim相高,里层Rim相是在固相烧结阶段形成的,外层Rim相是在液相烧结阶段形成的。Rim相的形成及晶粒长大都是通过溶解-析出机制进行的。在1 410℃下保温60 min,可获得较佳的力学性能,抗弯强度达2 266 MPa,硬度为HRA 90.6。     

Ti(C,N)基金属陶瓷烧结过程的显微组织演化

在不同加热温度和不同升温速率条件下进行真空烧结,制备了Ti(C,N)-Co-Mo-WC金属陶瓷试样。测量了烧结前后试样的尺寸以计算收缩率,并采用扫描电镜观察试样的显微组织,利用阿基米德法测定试样的密度。研究了Ti(C,N)基金属陶瓷在烧结过程中的显微组织演化规律。结果表明,当烧结温度从1 000℃升至1 200℃时,压坯在烧结过程中先膨胀后收缩,且当温度达到1 300℃时压坯急剧收缩;1 000~1 300℃固相烧结阶段主要发生扩散及固溶反应,形成富W、Mo的(Ti,W,Mo)(C,N)内环相;1 300~1 500℃液相烧结阶段则是促进金属陶瓷的快速致密化,并形成富Ti的(Mo,W,Ti)(C,N)外环相。     

Fe添加量对Ti(C,N)基金属陶瓷显微组织及力学性能的影响

采用低压烧结工艺制备出Ti(C_(0.7)N_(0.3))-WC-Mo_2C-TaC-Fe/Co/Ni体系金属陶瓷,研究了Fe含量对Ti(C,N)基金属陶瓷显微组织、相组成及力学性能的影响。结果表明,随着Fe含量的增加,组织中白芯-灰环结构的硬质相体积分数显著增大,且在固相烧结阶段,大量M_(12)C型η相转化为M_6N型脆性相;高Fe含量的金属陶瓷体系有利于脆性相的生成。力学性能测试结果表明,适量Fe置换Ni可显著提高Ti(C,N)基金属陶瓷的硬度和断裂韧性,并随Fe含量增加呈先升高后降低的变化趋势。当Fe含量为2%时,金属陶瓷的硬度和断裂韧性均达到最大值1 642 MPa和10.63 MPa·m~(1/2),与不含Fe的金属陶瓷相比,分别提高了96 MPa和11.3%。但添加过量Fe反而会极大地恶化金属陶瓷的力学性能,这主要归因于高Fe含量金属陶瓷组织中M_6N型脆性相含量的增加。     

WC含量对Ti(C,N)基金属陶瓷显微组织的影响

在Ti(C,N)基金属陶瓷中,Mo2C常被用来提高Ti(C,N)和金属相Ni之间的润湿性。随着Mo2C价格的上涨,WC作为替代品引起了人们的广泛关注。研究了WC含量对Ti(C,N)基金属陶瓷Ti(C0.7N0.3)-xWC-15%Ni显微组织的影响。研究结果表明,添加的WC都能固溶到TiC0.7N0.3中和(或)溶解到黏结相Ni中,显微组织都为典型的芯-环结构。当WC含量15%时,WC对晶粒的细化效果不明显,当WC含量增至20%以上时,金属陶瓷的平均晶粒度明显下降至10μm以下。     

Ti(C,N)基金属陶瓷的研究

研究了合金组织及其含量、烧结工艺、热等静压等对Ｔｉ（Ｃ,Ｎ）基金属陶瓷性能的影响。氮的加入形态、Ｎ／Ｃ、钼、镍、碳对合金性能都有影响。其中,Ｎ／Ｃ比值影响粘结相、硬质相的晶格常数及钼在粘结相和ＳＳ相的溶解量。当ＴｉＮ质量分数增加到２６％或镍质量分数增加到２５％时产生Ｎｉ３Ｍｏ相,缺碳则出现Ｎｉ３Ｔｉ相。真空烧结温度超过１４５０℃,ＴｉＮ分解,造成合金收缩率下降。热等静压处理后,抗弯强度提高了７０％     

Ti(C,N)基金属陶瓷合金成分与性能研究进展

介绍了Ti(C,N)基金属陶瓷的基本组成和典型结构,概述了Ti(C,N)基金属陶瓷合金成分对组织结构和力学性能的影响,总结了Ti(C,N)基金属陶瓷的研究现状,并展望了其发展前景。     

Ti(C,N)基金属陶瓷刀片的性能

阐述了两种Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）基金属陶瓷刀具的研制过程。通过对材料的力学性能、耐磨性能、抗冲击性能和显微结构的比较试验，研制成功一种具有应用价值的Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）硬质刀具。     

Ru对Ti(C,N)基金属陶瓷组织与性能的影响

将Ti(C_5N_5)、Mo_2C、Ru、Ni粉末混合后,通过粉末冶金方法制备Ti(C,N)基金属陶瓷,研究了Ru对Ti(C,N)基金属陶瓷组织性能的影响及机理。结果显示,掺Ru后的Ti(C,N)基金属陶瓷组织呈现出芯-环结构;随着Ru含量的增加,主体晶粒得到细化,同时粘结相趋于均匀化;Ru含量的变化对Ti(C,N)基金属陶瓷粘结相浓度梯度产生了影响,梯度层厚度随Ru含量的增加先增厚后减薄;含1.5%Ru的Ti(C,N)基金属陶瓷的断裂韧性和维氏硬度分别达到9.9 MPa·m~(1/2)和1 500 HV_(10)。掺Ru对Ti(C,N)基金属陶瓷综合力学性能的改善具有突出效果,与其强化陶瓷的粘结相有关。     

Ti(C,N)-xWC-Ni-Mo-C金属陶瓷组织的研究

采用粉末冶金工艺制备不同WC含量的Ti(C,N)-xWC-Ni-Mo-C金属陶瓷,通过扫描电子显微镜(SEM)观察了Ti(C,N)-xWC-Ni-Mo-C金属陶瓷组织、断口形貌和裂纹扩展路径。结果表明:Ti(C,N)-xWC-Ni-Mo-C金属陶瓷除了有黑芯-灰壳组织,还有白芯-灰壳组织。随着WC含量的增加,晶粒有细化趋势,但当WC含量达到20%(质量分数)时,晶粒有所长大。材料断裂模式主要是沿晶断裂和穿晶断裂;在裂纹扩展过程中,产生裂纹桥接、裂纹偏转和微裂纹。     

成型压力对Ti(C,N)基金属陶瓷微观组织结构和力学性能的影响

以Ti(C,N)为基体硬质相,Ni和Co为金属黏结相,WC、Mo₂C和TaC为第二相碳化物,借助真空热压烧结技术制备了Ti(C,N)基金属陶瓷,探究了成型压力对金属陶瓷物相组成、微观形貌和成分、相对致密度、显微硬度、断裂韧性和抗弯强度的影响.研究结果表明：成型压力并未改变金属陶瓷的物相组成,所有试样均展现出典型的芯-环结构;无压成型烧结制备出的金属陶瓷不仅具有典型的黑芯-灰白双环结构,还呈现另一种白芯灰环结构.同时,金属陶瓷的晶粒度得到了细化.力学性能测试结果表明：成型压力达到8 MPa,金属陶瓷的相对致密度、显微硬度、断裂韧性和抗弯强度达到最大值,分别为99.1%,19.39 GPa, 7.84 MPa·m^1/2和1 488 MPa.金属陶瓷的断裂模式主要为沿晶断裂,并呈现较多的韧窝和撕裂棱.     

Ti(C,N)基金属陶瓷的发展现状及趋势

介绍了Ti(C，N)基金属陶瓷的基本组成和结构，综述了Ti(C，N)基金属陶瓷的显微组织、添加成分和制备工艺的研究进展，指出了Ti(C，N)基金属陶瓷的应用和发展方向。     

Ti(C,N)基金属陶瓷抗弯强度的Weibull分析

作为金属切削工具材料,Ti(C,N)基金属陶瓷强韧性的可靠性是制约其推广应用的主要因素。由于Ti(C,N)基金属陶瓷比WC基硬质合金脆性更大,其强韧性对内外缺陷更敏感,抗弯强度分散性更大,使用时,极易出现突然断裂,失效可预测性低。本文采用Weibull统计强度理论以及双样本t检验的方法对工业化批量生产的Ti(C,N)基金属陶瓷的抗弯强度(TRS)的可靠性及其主要影响因素进行分析。结果显示,物料批次、烧结炉次(烧结气氛)对抗弯强度的分散性有显著影响。同物料批次、同炉次烧结的Ti(C,N)基金属陶瓷样本的抗弯强度具有较大的Weibull模数,最高可达m=41.64,而多物料批次、多炉次烧结样本的抗弯强度的分散性较大,Weibull模数约为10~15,特征强度约为(2350±150)MPa。抗弯强度的Weibull分布还受到样品尺寸的影响,小尺寸样品的特征强度更大,但Weibull模数更小。     

Ti(C,N)基金属陶瓷合金铣削性能研究

采用传统的粉末冶金方法制备了具有非典型芯壳结构的Ti(C,N)基金属陶瓷棒材,然后把金属陶瓷棒材加工成4刃平头立铣刀,将其与传统的涂层硬质合金铣刀用在MAZAK数控机床上,进行针对304不锈钢的切削性能对比试验,并采用SEM和超景深显微镜观察铣刀的组织和刃口的形貌。经过比较得出,在切削速度为90 m/min、切深6.0 mm、切宽0.3 mm、每齿进给量0.03～0.06 mm的条件下,金属陶瓷立铣刀的使用寿命是硬质合金涂层刀具的6～10倍,且加工件的表面光洁度也更好。     

压制压力对纳米Ti(C,N)基金属陶瓷微观组织和力学性能的影响研究

采用不同的压制压力制备纳米Ti(C,N)基金属陶瓷生坯,研究低压烧结后金属陶瓷的微观组织、收缩性和力学性能。结果表明：当压制压力过低时,粉末排列不紧密,金属陶瓷组织不均匀;当压制压力过高时,金属陶瓷组织发生分层,孔隙度和缺陷增加。当压制压力为180 MPa时,得到的纳米Ti(C,N)基金属陶瓷最为致密,其相对密度为97.06%,收缩系数为1.23,孔隙率最低,为A02B00C00;同时,该金属陶瓷具有最优异的综合力学性能,其中维氏硬度为1 680 HV₃₀,抗弯强度为1 650 MPa,断裂韧性为8.8 MPa·m^1/2。     

烧结过程氮气分压对(Ti,Nb)(C,N)基金属陶瓷组织和性能的影响

以(Ti,Nb) (C,N)固溶体粉末为原料在不同氮气分压下制备(Ti,Nb) (C,N)基金属陶瓷,并制备了Ti(C,N)基金属陶瓷进行对比.采用带有能谱分析仪的扫描电子显微镜及维氏硬度计,并结合热力学计算,研究了在不同氮气分压下烧结对金属陶瓷组织结构和力学性能的影响.结果 表明,相同烧结工艺下,与Ti(C,N)基金...     

医用Ti(C,N)基金属陶瓷刃具的耐蚀性研究

根据外科刃具材料的性能要求，设计并制备了用于科刃具的Ti(C,N)基金属陶瓷。通过在两种医疗消毒介质中的腐蚀实际，评价了该材料的耐蚀性，并讨论了基分别在两种消毒介质中的腐蚀机理，结果表明，Ti(C,N）基金属陶瓷具有良好的耐蚀性，其在医疗消毒用次氯酸盐溶液中主要为电化学腐蚀，耐在H2O2水溶液中则以氧化腐蚀为主。     

Ti(C,N)基金属陶瓷功能梯度材料的制备

介绍了Ti(C,N)基金属陶瓷功能梯度材料的主要制备技术，即真空烧结后氮化处理和直接在N2气氛中烧结；对两种技术所制得的金属陶瓷的成分分布，表层及过渡层的组织和性能特点进行了总结；并结合热力学计算结果，论述了其显微组织的形成机理；最后对今后的研究方向提出了建议。     

Ni-Ti-Cr固溶体对Ti(C,N)基金属陶瓷组织和性能的影响

以机械合金化的Ni-Ti-Cr固溶体作为粘结剂制备了Ti(C,N)基金属陶瓷，研究了不同Cr含量的固溶体对金属陶瓷微观组织、力学性能和氧化行为的影响。结果表明，随着Cr含量的增加，金属陶瓷颗粒尺寸先减小后增大，抗弯强度、断裂韧性和硬度先增大后减小。当Ni、Ti、Cr的质量比为91∶3∶6时，金属陶瓷的综合性能最好，抗弯强度、断裂韧性和硬度分别达到2 120.3 MPa、15.41 MPa·m^1/2和88.9 HRA,且氧化膜致密，氧化增重和氧化膜剥落较少。金属陶瓷经过60 h氧化后，外层氧化膜以NiO为主，TiO₂主要嵌在NiO晶界处，往内为疏松的TiO₂层，再往内Cr元素富集，形成致密的NiO和NiCr₂O₄层，可有效吸收氧原子，阻碍进一步氧化，并起到层与层之间连接和过渡的作用。在循环氧化时，金属陶瓷氧化膜经历了从NiO层到TiO₂层循环剥落的过程。     

Mo含量对Ti(C,N)基金属陶瓷组织和性能的影响

采用真空烧结工艺制备了Ti(C,N)基金属陶瓷,研究了不同Mo含量对Ti(C,N)基金属陶瓷显微组织和性能的影响.结果表明,当Mo含量为16%时,金属陶瓷具有较好的力学性能,其抗弯强度达1930MPa,硬度达89.5HRA,并且,Mo含量对粘结相中合金元素的溶解性也有较大影响.     

氮化硼含量对低压烧结制备Ti(C,N)基金属陶瓷微观组织和力学性能的影响

通过低压烧结制备了Ti(C,N)基金属陶瓷,研究了氮化硼(BN)含量对Ti(C,N)基金属陶瓷微观组织和力学性能的影响.研究结果表明,烧结后的金属陶瓷微观组织呈现出典型的芯环结构.随着BN含量的增加,Ti(C,N)基金属陶瓷的黑色芯相尺寸减小,白芯灰环结构数量增加,整体微观组织随BN的添加更加均匀.另外,随着BN含量的...