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。     

烧结气氛对Ti(CN)基金属陶瓷组织和性能的影响

用X射线衍射、背散射扫描电镜及能谱仪等分析手段研究了烧结气氛(真空、N2、Ar)对不同成分TiC基和Ti(CN)基金属陶瓷合金显微组织和性能的影响.金属陶瓷在N2和Ar中烧结后,合金碳含量比在真空中烧结的碳含量低0.5%左右;在N2中烧结后,合金的氮含量提高了0.5%左右.环状结构心部可以是以钨等重金属元素为主要成分的碳化物,也可以是以钛为主要成分的碳化物和碳氮化物.环状结构为金属元素含量和分布不同的(Ti,W,Ta,Mo,Co,Ni)(C,N)固溶体,粘结相是与Ti,W,Ta,Mo,C,N等元素有不同溶解度的钴镍固溶体.真空烧结后组织结构比较均匀,合金的性能最好.在Ar、N2中烧结后,气氛中的氧和氮参加烧结反应,影响合金成分碳氮平衡,在合金表面形成壳层结构,产生表面缺陷,合金的密度、显微硬度、抗弯强度均有比较大的降低;N2气氛影响更大.     

Effect of metallic phase content on mechanical properties of （85Cu- 15Ni）/（10NiO-NiFe2O4） cermet inert anode for aluminum electrolysis

（85Cu-15Ni）/（10NiO-NiFe2O4） cermets were prepared with Cu-Ni mixed powders as toughening metallic phase and 10NiO-NiFe2O4 as ceramic matrix. The phase composition, microstructure of composite and the effect of metallic phase content on bending strength, hardness, fracture toughness and thermal shock resistance were studied. X-ray diffraction analysis indicates the coexistence of （Cu-Ni）, NiO and NiFe2O4 phases in the cermets. Within the content range of metallic phase from 0% to 20% （mass fraction）, the maximal bending strength （176.4 MPa） and the minimal porosity （3.9%） of composite appear at the metallic phase content of 5%. The fracture toughness increases and Vickers＇ hardness decreases with increasing metal content. When the thermal shock temperature difference （At） is below 200 ℃, the loss rate of residual strength for 10NiO-NiFe2O4 ceramic is only 8%, but about 40% for （85Cu-15Ni）/（10NiO-NiFe2O4）cermets. As At is above 200 ℃, the residual strength sharply decreases for sample CN0 and falls slowly for samples CN5-CN20.     

稀土La_2O_3对Y_2O_3-ZrO_2烧结行为和力学性能的影响

在Y2O3-Zr O2中加入不同含量(0.3wt%、0.5wt%、1.2wt%)的稀土La2O3,考察La2O3-Y2O3-Zr O2陶瓷在不同温度下的烧结行为和室温力学性能。结果表明:适量的La2O3促进了Y2O3-Zr O2陶瓷的烧结。随烧结温度的升高,La2O3-Y2O3-Zr O2烧结体的致密度和力学性能增加。La2O3含量为0.3wt%时,La2O3-Zr O2烧结体致密度和力学性能最大。与Y2O3-Zr O2相比,0.3wt%La2O3-Y2O3-Zr O2陶瓷的抗弯强度、硬度和断裂韧性分别提高了200%、100%和50%。力学性能的改善归因于La2O3的活化烧结、晶粒细化和弥散强化作用。     

固相阶段烧结气氛对Ti(C,N)基金属陶瓷成分、组织和性能的影响

在Ti(C,N)基金属陶瓷固相烧结阶段,进行了烧结气氛分别为真空、低压氩气及不同压力氮气气氛的实验。研究了固相阶段烧结气氛对合金微观结构、碳氮氧含量、物理力学性能和切削性能的影响。结果表明,固相阶段进行氮气氛烧结对金属陶瓷最终氮含量有显著的影响,从而影响合金成分、微观结构和各项性能。相比真空烧结工艺,在固相烧结1 100~1 300℃阶段通入30~50 mbar N_2气进行气氛烧结,能抑制Ti(C,N)分解脱N,提高合金的N/C比,合金抗冲击性能得到提升。     

NiFe2O4基金属陶瓷惰性阳极的腐蚀研究进展

综述了近年来国内外铝电解用NiFe2O4基金属陶瓷惰性阳极在阳极组元的溶解与分布、腐蚀率的预测与测定以及氧化物和金属相对阳极腐蚀的影响三个方面所做的研究工作。     

NiO对金属陶瓷惰性阳极电化学反应过程的影响

1100 K下,电解含有适量NiO的NiFe_2O_4基金属陶瓷惰性阳极(成分中金属Cu和Fe的总含量大于金属Ni的含量)时,该金属陶瓷惰性阳极的稳态极化曲线上只出现一个反应峰,分析可能是金属Fe的氧化反应或金属Ni的氧化反应,或者是金属Fe和金属Ni的氧化反应的叠加峰,没有出现金属Cu的氧化反应峰和金属Ni的氟化反应峰。由此可以推测,当金属陶瓷惰性阳极成分中金属Cu和Fe的总量大于金属Ni的含量时,添加适量的NiO,可能可以减弱或抑制电解过程中的某些电化学反应,增强金属陶瓷惰性阳极的在低温电解质中的耐腐蚀能力。     

烧结气氛对Ti（CN）基金属陶瓷饱和磁化强度的影响

用X射线衍射、电子背散射像、钴磁仪和矫顽磁力计分析研究了烧结气氛（真空，N2，Ar）对Ti（C，N）基金属陶瓷合金的化学成分、饱和磁化强度和矫顽磁力的影响。结果表明：金属陶瓷混合料压坯在Ar气、真空、N2气等3种不同的气氛中烧结后，相应合金的碳、氮、氧总量依次增加，相应合金中粘结相的晶格常数依次减小，饱和磁化强度依次增大。Ar气和N2气烧结造成金属陶瓷合金的组织结构不均匀，N2气烧结影响更大，矫顽磁力出现异常。钴磁和矫顽磁力可以作为金属陶瓷合金化学成分和组织结构变化的一个判据。     

热压烧结温度对两种金属陶瓷组织性能的影响

金属陶瓷材料具有高硬度、高热稳定性和高耐磨性,提高金属陶瓷材料断裂强度和断裂韧性具有重要应用意义。本文采用粉末冶金热压烧结方法制备了Al2O3+Ti(C,N)和Al2O3+WC两种金属陶瓷材料。通过单边切口梁(SENB)法和三点弯曲等力学性能测试方法探讨了热压温度对两种金属陶瓷材料的力学性能的影响,利用X射线衍射、扫描电镜(SEM)分析了物相组成和断口显微结构。实验结果表明:Al2O3+Ti(C,N)金属陶瓷随着烧结温度的升高,力学性能升高。而Al2O3+WC金属陶瓷随着烧结温度的升高,力学性能下降,在1400℃、10MPa烧结保温15min下力学性能较好。Al2O3+WC金属陶瓷900℃热压缩断裂强度比1000℃热压缩断裂强度高。     

铝电解用NiFe2O4-10NiO基金属陶瓷惰性阳极的耐腐蚀性能

制备铝电解用NiFe2O4-10NiO基金属陶瓷惰性阳极,并在实验室电解槽中考察其电解腐蚀性能。结果表明,电解过程中虽然惰性阳极在960°C熔盐电解质中表现出优异的耐腐蚀性能,但采用XRD、SEM/EDX和金相分析其物相组成和微观结构后发现,电解后阳极中的金属相发生了优先腐蚀,在阳极表面产生大量孔洞。NiFe2O4相中的 Fe 元素的优先溶解可能导致 NiFe2O4晶粒的不均匀腐蚀。溶解在电解液中的 Al2O3与阳极中的 NiO 或FeO 发生反应生成的 NiFe2O4-NiAl2O4-FeAl2O4相对 NiO 相的吞并以及体积膨胀,阳极表面形成致密的NiFe2O4-NiAl2O4-FeAl2O4保护层。因此,致密的NiFe2O4-NiAl2O4-FeAl2O4保护层可以阻挡阳极表面金属相的损失和陶瓷相的腐蚀。     

铝电解用NiFe2O4-Cu金属陶瓷惰性阳极的制备

以高温固相合成法合成的NiFe2O4陶瓷粉体和金属Cu粉为原料, 采用冷压-烧结法制备了Cu含量在5%～20%之间的NiFe2O4-Cu金属陶瓷惰性阳极, 研究了烧结气氛和烧结温度对其物相组成、微观形貌和基本物理性能的影响. 结果表明 通过控制烧结气氛中氧分压在NiO和Cu2O的离解反应平衡氧分压之间, 可以制备出具有目标物相组成的NiFe2O4-Cu金属陶瓷; 烧结温度和保温时间对所得NiFe2O4-Cu金属陶瓷的相对密度有较大影响; NiFe2O4和Cu之间的不润湿性限制了NiFe2O4-Cu金属陶瓷烧结温度的提高和保温时间的延长, 在保证金属相分布均匀且不溢出的前提下, 所制备的NiFe2O4-Cu金属陶瓷的相对密度较小; 金属相Cu含量越高, NiFe2O4-Cu金属陶瓷最高烧结温度越低、最长保温时间越短, 从而相对密度越低、孔隙率越高; 除了尽量降低金属相含量外, 还可向NiFe2O4-Cu金属陶瓷中添加其他金属如Ni和Co等, 以改善陶瓷相与金属相之间的润湿性, 以提高烧结温度, 进而提高其相对密度和耐腐蚀性能.     

Mo_2FeB_2基金属陶瓷烧结过程中显微组织和力学性能的变化

采用真空烧结法制备了Mo2FeB2基金属陶瓷。运用XRD、SEM、EDS研究了Mo2FeB2基金属陶瓷的烧结过程中显微组织的变化并测试了不同烧结温度下所得金属陶瓷材料的力学性能。实验结果表明:进入L1液相(奥氏体+Fe2B)烧结阶段后,金属陶瓷由于颗粒重排致密度大幅度提高,但溶解-析出过程进行得较缓慢,晶粒基本没有长大。提高烧结温度至L2液相(奥氏体+L1+Mo2FeB2)生成后,由于溶解-析出过程明显加剧,晶粒长大趋势明显,但致密化程度进一步提高。当烧结温度达到1280℃,保温时间为40min时,烧结体接近完全致密,所得材料组织均匀具有较佳力学性能。     

烧结气氛对Ti(C,N)-8%Mo2C-8%NbC-4%Co-12%Ni金属陶瓷微观组织与性能的影响

采用真空和氩气、氮气+氩气混合气氛烧结三种工艺制备出Ti(C,N)-8%Mo₂C-8%NbC-4%Co-12%Ni金属陶瓷样品。利用光学显微镜、扫描电镜对合金微观组织结构特征进行观察与分析,并对比三种不同工艺气氛制备的金属陶瓷刀片的耐磨性能。实验结果表明：三种不同烧结气氛制备的金属陶瓷样品微观组织结构均存在金属陶瓷典型的“核-壳”结构,内部物相组织相同;真空烧结工艺制备出的金属陶瓷样品孔隙高、硬度低;氮气+氩气混合气氛烧结制备出的金属陶瓷刀片的耐磨性最优,表面存在一层富钛组织,其密度为6.63 g/cm³,维氏硬度HV₃₀为1610,断裂韧性9.2 MPa·m^1/2,抗弯强度1 830 MPa。     

Yb_2O_3掺杂对15(20Ni-Cu)/(NiFe_2O_4-10NiO)金属陶瓷性能的影响

采用冷压-烧结技术制备NiFe2O4-10NiO基金属陶瓷材料;通过对烧结体的显微结构和物相组成、电导率、电解试样的表层形貌、电解质和阴极铝的杂质增量等的分析检测,研究Yb2O3掺杂对15(20Ni-Cu)/NiFe2O4-10NiO金属陶瓷致密度、导电率和耐腐蚀性能的影响。结果表明:1 300℃烧结的0.5%Yb2O3-15(20Ni-Cu)/(NiFe2O4-10NiO)金属陶瓷具有较好的性能,相对密度为98.53%,960℃时的电导率为53.06 S/cm,电解腐蚀后金属腐蚀层厚度为20~30μm,总杂质增量为0.079 g。     

铁酸镍基金属陶瓷的强化烧结与熔盐腐蚀行为

采用气氛烧结方法制备NiFe2O4基金属陶瓷材料,并进行960℃的铝电解腐蚀实验.通过分析烧结体的显微结构和物相组成、电解试样的表层形貌与成分以及电解质和阴极铝的杂质含量等,研究BaO、Yb2O3和CoO的添加以及金属相的组成对NiFe2O4基金属陶瓷烧结性能的影响;表征J该金属陶瓷强化烧结体作为铝电解惰性阳极的电解腐蚀性能;并对材料强化烧结机制和熔盐腐蚀行为进行探讨.结果表明烧结过程中,BaO和Yb2O3与该金属陶瓷中的陶瓷相反应生成新的物相,CoO与陶瓷相形成固溶体,并加快烧结致密化进程;以Cu-Ni取代纯Cu和纯Ni作为金属陶瓷的金属相,可提高材料的相对密度;NiFe2O4基金属陶瓷的高致密度可抑制电解过程中金属相的流失和陶瓷相的腐蚀,阳极表层也转变为致密的NiFe2O4相.     

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%。     

NiFe2O4基金属陶瓷惰性阳极腐蚀组元在电解质中的传质研究

通过计算铝电解用NiFe2 O4基金属陶瓷惰性阳极腐蚀组元Fe、Ni和Cu在铝电解质中的传质系数,讨论了不同过热度下不同阳极腐蚀组元在电解质中的传质行为.结果表明,过热度对不同腐蚀组元的影响不明显,Cu的抗腐蚀性能最好,Ni次之,而Fe最差.     

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。     

SiCf增强NiFe2O4复合材料的力学性能

采用固态合成法制备SiCf／NiFe2O4复合材料，研究SiCf添加量对密度、气孔率、冲击韧性、热震性等力学性能的影响。结果表明，添加SiCf可以显著改善NiFe2O4尖晶石的力学性能，含2％SiCf试样的冲击韧性比尖晶石提高约160％，其增强机理为纤维的脱粘和拔出效应；经一次热震后强度保持率可提高至96％，SiCf添加量以2％为宜；界面的结合状态是影响材料性能最重要的因素。