Mo_2C/WC对金属陶瓷组织和性能的影响

以TiC、TiN、Mo_2C、WC、Co、Ni为原料,采用粉末冶金法制备Ti(C,N)基金属陶瓷。结合XRD物相检测、显微组织分析以及力学性能测试研究了Mo_2C/(WC+Mo_2C)对Ti(C,N)基金属陶瓷显微组织和力学性能的影响。结果表明:随着Mo_2C/(WC+Mo_2C)的增加,Ti(C,N)基金属陶瓷的硬度逐渐增加,抗弯强度先降低后增加。当Mo_2C/(WC+Mo_2C)=0.8时,Ti(C,N)基金属陶瓷的显微组织细化明显,综合力学性能最佳,维氏硬度(HV)为1 411.15,抗弯强度为1 053.7 MPa。     

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。     

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.     

(Ti,M)(C,N)基金属陶瓷显微组织与力学性能的研究进展

(Ti,M)(C,N)基金属陶瓷是重要的刀具及涂层材料。综述了国内外(Ti,M)(C,N)基金属陶瓷显微组织和力学性能的研究进展,对(Ti,M)(C,N)基金属陶瓷的黑芯—白内环—灰外环和白芯—灰环显微组织结构特征进行了阐述。系统综述了TiC/TiN含量、Co、Ni粘结相含量、Mo、WC、VC、Cr_3C_2、TaC、NbC添加剂成分对(Ti,M)(C,N)基金属陶瓷显微组织和力学性能的影响,并指出接下来的深入研究方向。结果表明:(Ti,M)(C,N)基金属陶瓷显微组织中芯—环相结构的形成受到原始粉体粒度的影响,当碳化物原始粉体为微米级时形成黑芯—白内环—灰外环结构;当碳化物原始粉体尺寸为亚微米及纳米时形成白芯—灰环结构。金属和陶瓷性能优势的结合依赖于显微组织的调控。多组元添加剂制备的复式(Ti,M)(C,N)基金属陶瓷显微组织中环相和芯相界面能的匹配、硬质相晶粒尺寸分布及取向分布等机理研究有待进一步深入。     

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。     

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.     

碳纳米管对低Ni含量Ti(C,N)基金属陶瓷组织与性能的影响

为了探讨碳纳米管对Ti(C,N)基金属陶瓷性能的影响,添加不同质量分数的碳纳米管作为增强相,采用粉末冶金法制备Ti(C,N)基金属陶瓷材料.通过对材料的显微组织分析,抗弯、硬度等力学性能的测试,研究了碳纳米管含量对Ti(C,N)基金属陶瓷的组织和性能的影响.结果表明:添加碳纳米管后,低Ni含量的金属陶瓷材料的组织结构为典型的芯-壳结构,由黑色芯部、具有明显包覆层的组织,白色芯部、包覆层不明显的组织,粘结相组成;相同烧结温度下,添加≤1％(质量分数)的CNTs时,随碳纳米管含量增多,材料抗弯强度下降;添加Ni包覆的碳纳米管的金属陶瓷材料的性能比添加未做过表面处理的碳纳米管的材料性能好.     

碳纤维添加量对Ti(C,N)基金属陶瓷材料组织和性能的影响

以Ti(C,N)、Mo_2C、Co、Ni、WC和C_f(碳纤维)为原料,通过粉末冶金工艺制备了不同添加量C_f增强Ti(C,N)基金属陶瓷材料,研究了C_f添加量对金属陶瓷密度、硬度和抗弯强度的影响。结果表明,随着C_f添加量的逐渐增大,Ti(C,N)基金属陶瓷材料密度和硬度略有降低,抗弯强度先增大后减小;当C_f添加量(质量分数)为2%时,Ti(C,N)基金属陶瓷材料力学性能最佳,此时硬度为66 GPa,抗弯强度为672.6 MPa。     

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。     

微米／纳米Ti（C,N）基金属陶瓷刀具材料的研制

系统研究了添加纳米级Al2O3的含量对Ti(C,N)基金属陶瓷力学性能和显微结构的影响。结果表明:纳米Al2O3的添加可大幅提高Ti(C,N)基金属陶瓷的力学性能,特别是硬度和断裂韧性明显提高,克服了Ti(C,N)基金属陶瓷硬度较低的缺点,扩大了其应用范围。通过对微观结构观察和分析,可以看出,纳米Al2O3的添加细化了基体的晶粒,主要断裂模式为穿晶断裂,晶粒的细化和断裂模式的改变是材料力学性能提高的主要原因。     

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。     

双芯环结构Ti(C,N)基金属陶瓷材料的制备与性能研究

采用固相化学反应与碳热还原氮化相结合的方法, 将W、Mo、Ta等重金属元素与(C, N)复合, 制备得到(W, Mo, Ta)(C, N)粉末, 并利用高能球磨机与Ti(C, N)基体进行混合, 再经压制成型、低压烧结制备出具有双芯环结构的Ti(C, N)基金属陶瓷。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜分析双芯环结构对Ti(C, N)基金属陶瓷微观形貌和力学性能的影响。结果表明, 在高温烧结过程中, 通过Ostwald溶解–析出机制所形成的双芯环结构可以阻止裂纹扩展, 达到增韧效果; 结果说明, 可通过优化Ti(C, N)基金属陶瓷材料的芯环结构, 达到增加金属陶瓷材料韧性的目的。     

Ti(C,N)基金属陶瓷烧结过程晶粒生长动力学研究

运用真空烧结法分别在不同的加热温度、不同的保温时间条件下制得Ti(C,N)基金属陶瓷烧结样品。采用金相定量法分析烧结体的晶粒尺寸;联合Sellars模型和Anelli模型构建了Ti(C,N)基金属陶瓷烧结过程晶粒生长动力学模型,通过对实验数据进行非线性回归确定了晶粒生长动力学方程。结果表明:当温度小于1 300℃时,随着保温时间的延长,Ti(C,N)基金属陶瓷的晶粒平均尺寸也逐渐增大,但长大速率较缓慢;当温度大于1 300℃时,随着保温时间的延长,Ti(C,N)基金属陶瓷的晶粒长大速率先是快速增加,达到最大值后逐渐减小。Ti(C,N)基金属陶瓷烧结过程晶粒生长的表观激活能Q=493.67kJ/mol,动力学方程d2.82=d2.820+2.75×1023t1.373exp[-493 670/(RT)]。     

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...     

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...     

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。     

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。     

WC含量对TiCN-HfN金属陶瓷刀具材料微观组织和力学性能的影响

采用热压烧结技术制备了TiCN-HfN-WC金属陶瓷刀具材料, 研究了WC含量(质量分数)对金属陶瓷刀具材料微观组织和力学性能的影响。结果表明: TiCN-HfN-32%WC金属陶瓷刀具材料由TiCN、(Ti, Hf, W)(C, N)、WC和MoNi组成, 材料中还含有极少量的(Ti, Mo, W)(C, N)固溶体, 材料内部形成了网状骨架结构。随着添加WC质量分数的增加, 材料中晶粒粒度降低, 添加WC可抑制材料中TiCN晶粒的生长, 起到细化TiCN晶粒的作用; 材料的相对密度、硬度和断裂韧度都具有先增大后减小的变化趋势, 材料的抗弯强度逐渐增大。当WC质量分数为32%时, 材料具有相对较好的综合力学性能, 其硬度为20.2GPa, 断裂韧度为7.1MPa·m1/2, 抗弯强度为1581.3MPa。     

Co和Ni对Ti(C_(0.7)N_(0.3))基金属陶瓷组织和力学性能的影响北大核心

采用粉末冶金低压烧结方法制备Ti(C_(0.7)N_(0.3))基金属陶瓷,结合SEM、EDS和力学性能测试,研究粘结剂Co和Ni总量一定时,Co/(Co+Ni)比对Ti(C_(0.7)N_(0.3))基金属陶瓷显微组织、力学性能的影响。结果表明:经1 400℃低压烧结1 h后,Ti(C_(0.7)N_(0.3))基金属陶瓷显微组织由黑色硬质相、灰色包覆相和白色粘结相组成。粘结剂总量固定20%(质量分数),当Co/(Co+Ni)比从0增大到0.6时,金属陶瓷抗弯强度逐渐增大到最大值2 210 MPa,后逐渐降低;硬度达到最大值92.1 HRA后趋于稳定,不再随Co/(Co+Ni)比增大而有明显变化。     

Mo含量对(Ti,W,Ta)C-Ni系金属陶瓷组织与性能的影响

以(Ti,W,Ta)C固溶体粉末、金属Mo粉和Ni粉为原料,采用真空液相烧结法制备(Ti,W,Ta)C-x Mo-1%Ni金属陶瓷(x为质量分数,x=0~20%),研究Mo含量对(Ti,W,Ta)C-Ni系金属陶瓷的显微组织、物相组成、致密度和力学性能的影响。结果表明,随Mo含量增加,金属陶瓷的组织逐渐细化;Mo对(Ti,W,Ta)C-Ni系金属陶瓷的致密化具有较强的促进作用,使得金属陶瓷的烧结收缩率增加,孔隙减少;随Mo含量增加,(Ti,W,Ta)C-Ni系金属陶瓷的硬度提高,而抗弯强度先升高后降低。当Mo含量为15%时,(Ti,W,Ta)C-Ni系金属陶瓷的力学性能最优,硬度HRA和抗弯强度分别为90.2和1 661 MPa。