TiB_2含量对钢结硬质合金组织及性能的影响

以Ti粉、B粉、还原铁粉与羰基铁粉为原料,使用微波烧结技术原位生成了TiB_2钢结硬质合金,并研究了TiB_2含量对其组织及性能的影响。通过X衍射分析仪、扫描电镜、能谱分析仪对钢结硬质合金的物相、显微组织和元素分布进行了表征,采用显微硬度计和摩擦磨损试验仪对TiB_2钢结硬质合金的显微硬度及耐磨性进行了测试。结果表明:微波烧结技术可以制备颗粒细小的TiB_2钢结硬质合金,其相对密度均达到95%以上。随着TiB_2含量的增加,硬度显著提高,含量为40%时硬度达到1108HV0.1;随着TiB_2含量的增加,摩擦系数变化不大,但磨损体积减小,且磨损方式为粘着磨损。     

微波烧结温度对TiB_2钢结硬质合金组织及性能的影响

利用热力学分析Fe-Ti-B体系反应生成TiB_2的可能性,运用DSC曲线确定原位反应温度,并采用微波烧结技术原位合成TiB_2钢结硬质合金。通过光学显微镜、扫描电镜、能谱分析仪分析微波烧结温度对原位合成TiB_2钢结硬质合金组织的影响,采用显微硬度计和万能试验机对TiB_2钢结硬质合金的显微硬度及抗弯强度进行检测分析。结果表明:Fe-Ti-B体系在637.8℃即可发生原位反应,体系中反应生成物相主要为TiB_2和Fe_2B相。随着烧结温度的升高,硬质合金的密度、显微硬度和抗弯强度均先升高后降低,在1100℃时达到最大值,即相对密度、显微硬度和抗弯强度分别为97.5%、418 HV0.1和647 MPa。     

TiB_2颗粒尺寸和质量分数对原位自生TiB_2/Al复合材料耐磨性能的影响

采用原位合成法制备了不同质量分数的TiB_2/Al复合材料,从热力学计算和试验两方面进行分析,得出原位自生法合成的复合材料中仅有TiB_2颗粒且稳定存在。借助激光粒度仪、摩擦磨损试验机、扫描电镜等分析了通过萃取试验获得TiB_2颗粒的粒度以及其对TiB_2/Al复合材料摩擦磨损性能的影响。结果表明,TiB_2颗粒尺寸随TiB_2/Al复合材料中TiB_2含量的增加而增加。随着载荷的增加,相同TiB_2含量复合材料的平均摩擦系数呈现减小的趋势,而磨损量快速增加;相同载荷下,随着TiB_2含量的增加,复合材料的平均摩擦系数和磨损量均先减小后增大。通过对磨损表面形貌分析,发现复合材料在试验条件下的磨损机理由粘着磨损转变为粘着磨损和磨粒磨损。     

钢结硬质合金的磨料磨损耐磨性

对五种不同成分的钢结硬质合金的磨粉磨损耐磨性在两种不同的磨损条件下进行了系统地研究，分析了各种钢结硬质合金的显微组织，并测定了它们的整体宏观硬度。试验结果表明，钢结硬质合金中碳化物的种类、含量以及钢基体的组织和硬度对其耐磨性均有着显著的影响。碳化物和钢基体的硬度越高以及碳化物的体积分数越大，则钢结硬质合金的耐磨性也越高，工具钢结硬质合金的耐磨性明显高于高锰钢结硬质合金的耐磨性。     

TiB2含量对Ni基感应熔覆涂层组织与性能的影响

目的采用高频感应熔覆技术,在35CrMo钢表面制备TiB_2增强Ni基涂层,并研究TiB_2添加量对Ni基涂层的组织、硬度以及耐磨性的影响规律。方法利用光学显微镜和扫描电子显微镜观察Ni基涂层的微观组织形貌。利用EDS能谱分析仪对熔覆层不同区域的显微组织进行成分分析,并结合X射线衍射仪对涂层进行物相分析。利用HXD-2000TM/LCD显微硬度计对试样的截面进行硬度测试。在MDW-100型磨损实验机上进行销盘副磨损实验,评价涂层的耐磨性。结果感应熔覆Ni基涂层无裂缝、气孔等缺陷,与基体形成冶金结合。涂层的主要物相为γ-Ni、Ni_2B、CrB、Cr_(23)C_6等。添加TiB_2颗粒后,熔覆过程中TiB_2颗粒并未发生分解。随着TiB_2添加量的增加,Ni基涂层的硬度逐渐增大,耐磨性逐渐增强,添加15%TiB_2颗粒的涂层硬度最大,摩擦系数最小。与不添加TiB_2的涂层相比,在相同的磨损条件下,添加15%TiB_2的涂层硬度提高了15.88%,摩擦系数降低了16.5%,磨损量减少了43.15%。结论 TiB_2颗粒的添加使得涂层的硬度增大,耐磨性增强。与此同时,添加15%TiB_2颗粒的涂层性能最为优异。     

原位自生NbC/H13钢复合材料抗磨损性能研究

H13钢作为盾构机刀圈材料，主要用于破碎坚硬岩石。在盾构机掘进过程中，刀圈的磨损是不可避免的，过度的磨损会导致掘进效率的降低，增加施工风险。为了提高H13钢的耐磨性，采用重力铸造原位自生的方法，制备了体积分数为1%、3%、5%的原位自生NbC/H13钢复合材料。采用金相显微镜、扫描电子显微镜对复合材料的物相组成与组织结构进行分析，使用冲击试验机、三体磨料磨损试验机对不同体积分数NbC/H13钢复合材料的冲击韧性、磨料磨损性能进行研究。结果表明，制备的复合材料组织致密，NbC增强相在基体中弥散分布。随着增强相体积分数提高，增强相的形态由网状逐渐向小棒状和颗粒状转变；复合材料的冲击韧性值随着增强相的体积分数提高逐渐下降，当NbC含量在5%(体积分数)时，冲击韧性到最小值6.5 J；三体磨料磨损结果表明，随着NbC体积分数的增加，有效减少磨料对钢基体的磨损，从而进一步提高了复合材料的耐磨性，与基体材料相比，耐磨性提高了2.1倍。     

Ti(C,N)基金属陶瓷的摩擦磨损研究

本文对Ti(C,N)基金属陶瓷材料的摩擦磨损行为及其磨损机理进行了研究.试验结果表明:与具有相同硬度的WC-Co合金和钢结硬质合金相比,Ti(C,N)金属陶瓷具有优异的耐磨性和较低的摩擦系数,其耐磨性随粘结相含量的增加而降低.Ti(C,N)基金属陶瓷磨损过程中,首先由表面微凸体间相互滑过,发生粘着,犁削,引起磨损,跑合一定时间后磨损由硬质相晶粒剥落控制.     

TiC弥散强化2Cr13钢的显微组织及耐磨性

运用原位合成工艺可以制备出含量为3%的微米级TiC颗粒弥散强化2Cr13不锈钢,TiC颗粒在强化钢中分布均匀,与基体结合良好。TiC颗粒的加入,使2Cr13不锈钢的室温强度提高10%左右,硬度小幅增加,但塑性有所降低。用环-块摩擦磨损试验机研究了油润滑下弥散强化钢的滑动摩擦磨损性能,发现TiC颗粒承受载荷,从而可有效地提高弥散强化钢的耐磨性。与未增强的2Cr13基体相比,弥散强化钢的摩擦系数平稳且较低,而耐磨性提高3倍以上。     

Nb对H13钢高温摩擦磨损性能的影响

在不同温度下，采用高温摩擦磨损试验机对不同Nb含量的H13热作模具钢进行了摩擦磨损试验，利用扫描电镜(SEM)、显微硬度计、白光干涉仪、背散射电子衍射和能谱仪等研究了试验钢的磨损表面及截面形貌和硬度，并分析了Nb含量对试验钢高温磨损性能及磨损机制的影响。结果表明：相同试验温度下，随Nb含量增加，试验钢的摩擦系数降低，在500℃时达到最低值；随Nb含量的增加，试验钢磨损率逐渐降低，耐磨性逐渐提高。Nb的加入对试验钢表面软化层的硬度下降有一定抑制作用，对氧化层的支撑作用增强，氧化层剥落机率降低，耐磨性提高。不同Nb含量的H13钢的磨损机理主要是氧化磨损。     

金刚石含量对金刚石强化硬质合金耐磨性影响

随着采矿和城市基建等行业的发展,对硬质合金的耐磨性提出了更高的要求。通过添加金刚石增强硬质合金的耐磨性是一种可行的新思路。本研究采用放电等离子体烧结技术（SPS）制备了金刚石体积分数为0～15%金刚石增强硬质合金,分析了合金中金刚石石墨化程度并采用砂轮法研究了材料的磨损性能。结果表明：该条件制备的硬质合金中金刚石均未转变为石墨;金刚石可以增强硬质合金的韧性;硬质合金的磨损系数K随着金刚石含量的增加先增加后降低。金刚石颗粒之间的距离减小会导致基体对金刚石颗粒的把持力降低,使金刚石颗粒易脱落且金刚石脱落形成的脱落坑也将作为缺陷降低合金的耐磨性。     

TiB_2靶材及涂层的制备

采用Ti粉和B粉燃烧合成制备了TiB_2粉末,将所得粉末真空热压后得到TiB_2磁控溅射靶材,并用射频溅射方法在不锈钢基片上沉积了TiB_2涂层.采用XRD法检测了靶材和涂层的相结构组成;测试了涂层的显微硬度、干摩擦磨损件能.结果表明:靶材和涂层都由TiB_2单相组成;与没有涂层的基片相比,TiB_2涂层大幅度地提高了基片的硬度和耐磨性.     

(Ti,V)C原位烧结钢结硬质合金热处理后的组织与性能

以钛粉、钒铁粉、铬铁粉、钼铁粉、铁粉及石墨粉为原料,在真空烧结炉中原位合成了(Ti,V)c钢结硬质合金.研究了(Ti,V)C钢结硬质合金的热处理组织及力学性能.结果表明,该钢结硬质合金在1000℃淬火后的组织为片状马氏体+(Ti,V)C硬质相颗粒+少量未溶碳化物;经1000 ℃淬火+500℃回火时发生二次硬化现象,硬度达86 HRA左右,抗弯强度达1540MPa,其断口形貌为硬质相解理、基体准解理及韧窝;经1000℃淬火+250℃回火、1000℃淬火+500℃回火后该硬质合金的耐磨性分别是经深冷处理高铬铸铁的3.8和3.5倍,其磨损机理是基体形变磨损和硬质相脱落.     

AZ91合金发动机缸体表面熔覆与涂层性能研究

对AZ91镁合金发动机缸体进行了表面等离子熔覆改性处理,对比分析了AZ91合金基材、TiB_2-Al_2O_3和3种不同比例的Al与TiB_2-Al_2O_3复合改性层的显微组织和物相组成,并对改性层的硬度、耐磨性和耐腐蚀性能进行了研究。结果表明,随着距离改性层表面距离的增加,显微硬度呈现逐渐降低的趋势,但改性层的显微硬度都高于AZ91合金基体,而TiB_2-Al_2O_3改性层的显微硬度最高。随着熔覆材料中Al含量的增加,改性层显微硬度逐渐降低;随着磨损时间延长,基材与不同改性层的磨损质量损失都逐渐增加。3种不同配比的Al与TiB_2-Al_2O_3复合改性层中w(Al)∶w(TiB_2-Al_2O_3)=1∶2改性层的耐磨性能最好;经过等离子熔覆复合改性处理后的发动机缸体的耐腐蚀性能有所提高,其中,w(Al)∶w(TiB_2-Al_2O_3)=1∶2时改性层的耐腐蚀性能最好。     

Ni-P-纳米金刚石粉复合电刷镀层的耐磨性研究

研究了纳米金刚石粉对复合电刷镀镀层形成速率、显微硬度和耐磨性的影响;测试了在不同的热处理温度、载荷及金刚石粉含量下复合刷镀层的耐磨性能;分析了复合镀层的磨损机理.结果表明:镀层的磨损体积损失均随热处理温度的升高而下降,并在400℃时达到最小值;载荷增大,磨损体积损失增大;当纳米金刚石加入量为20～30g/L时,镀层的耐磨性最好.复合镀层提高耐磨性的原因在于复合粒子在基体金属表面形成突起,起到了支撑载荷、避免粘着磨损及减小摩擦系数的作用.     

铬和硅含量对铬系冷轧辊钢耐磨性及淬透性的影响

为提高铬系冷轧辊钢的使用性能,在MC3及MC5材质的基础上分别研究了铬和硅元素对冷轧辊钢耐磨性和淬透性的影响.结果表明,随着铬含量的增加,冷轧辊钢的磨损失重量逐渐减少并趋于平稳,耐磨性得到提高;Cr含量为5%时,随着硅含量的增加,冷轧辊钢的淬透性得到提高,硅含量在1.5%左右时,冷轧辊钢具有良好的耐磨性.     

硬质合金/钢双金属复合材料的组织与性能研究

通过合理调整工艺参数,应用电磁感应熔渗法成功制备了性能良好的硬质合金/钢双金属复合材料。利用SEM、XRD等检测手段对复合材料的显微组织和元素的扩散情况进行了分析,并测试了复合材料的宏观硬度。通过常温三体磨料磨损实验研究了复合材料的磨损性能。研究表明:复合材料中,硬质合金与钢基体冶金结合良好;硬质合金与钢基体间硬度过渡均匀;复合材料的相对耐磨性随着载荷的增加而明显提高,载荷为5.25kg时,相对耐磨性达到45钢的4.88倍。     

增强体含量对TiB_2/A356铝基复合材料组织与性能的影响

通过熔盐反应法成功合成了原位TiB_2/A356铝基复合材料,研究了不同增强体含量对复合材料组织与性能的影响。结果表明,随着TiB_2颗粒含量增加,复合材料的晶粒尺寸逐渐降低。复合材料的强度随着增强体含量的增加而升高,而伸长率则表现出逐渐降低的趋势。利用改进的剪切-滞后模型对复合材料的屈服强度进行了预测,结果表明,该模型较好地反映了TiB_2/A356铝基复合材料的强度变化。     

Si 含量对 FeCoCr0. 5 NiBSix 高熵合金涂层组织结构和耐磨性的影响

目的研究Si含量对激光熔覆FeCoCr_(0.5)NiBSi_x高熵合金涂层组织结构、硬度和耐磨性的影响。方法采用激光熔覆技术,在45钢基体表面制备了不同Si含量的FeCoCr_(0.5)NiBSi_x(x取0,0.1,0.2,0.3,0.4)系列高熵合金涂层,分析涂层的宏观形貌、微观组织及相结构,测试涂层的硬度,通过摩擦磨损实验测试涂层的耐磨性。结果熔覆态高熵合金涂层均由FCC相和M2B相组成,显微组织包括先共晶组织和共晶组织。随着Si含量的增加,FCC相增多,M_2B相减少,共晶组织由蜂窝状到颗粒状,然后消失。高熵合金涂层的平均硬度随着Si含量的增加而先降低后增加,FeCoCr_(0.5)NiBSi0.3的硬度值最小(613HV),FeCoCr_(0.5)NiBSi_(0.4)的硬度值最高(820HV)。高熵合金涂层的磨损体积随着Si含量的增加而先增大后减小,FeCoCr_(0.5)NiBSi_(0.3)的磨损体积最大(0.00406mm3),FeCoCr_(0.5)NiBSi0.4的磨损体积最小(0.00233mm3)。结论随着Si含量增加,涂层的M2B相减少,共晶组织逐步消失,耐磨性则先降低后提高。耐磨性能最好的是FeCoCr_(0.5)NiBSi_(0.4)高熵合金涂层。     

Mg3Sb2含量对Al-Mg3Sb2复相涂层耐磨性的影响

目的研究Mg_3Sb_2含量对Al-Mg_3Sb_2复相涂层的组织、硬度和摩擦学性能的影响,对比分析AZ31B镁合金基体、纯Al涂层和添加不同含量的Mg_3Sb_2之后涂层性能的差异。方法通过火焰喷涂技术在AZ31B镁合金表面制备了Al-Mg_3Sb_2复相涂层。利用扫描电镜(SEM)观察了涂层的截面形貌,利用X射线衍射仪(XRD)分析了涂层的物相组成。通过显微硬度计测试了AZ31B和涂层的硬度,通过摩擦磨损试验仪测试了AZ31B和涂层的摩擦学性能,并通过超景深三维显微镜测试了试样的磨痕宽度、深度及磨损体积。结果经火焰喷涂后可得到组织致密的复相涂层,涂层中的物相主要为Mg_3Sb_2和Al。涂层的平均硬度随Mg_3Sb_2含量的增加而增加,最高可达334.2HV0.025,是AZ31B的4.14倍。摩擦磨损试验中,涂层的摩擦系数随着Mg_3Sb_2含量的增加而减小,但都大于AZ31B的摩擦系数;涂层的磨损率随着Mg_3Sb_2含量的增加而减小,60%Mg_3Sb_2和80%Mg_3Sb_2涂层的磨损率小于AZ31B的磨损率,其他涂层的磨损率大于AZ31B的磨损率,80%Mg_3Sb_2涂层的耐磨性最好,比AZ31B下降了63.26%。随着Mg_3Sb_2含量的增加,Al-Mg_3Sb_2复相涂层的磨痕表面犁沟逐渐变浅并消失。结论 Mg_3Sb_2的加入可以提高涂层的硬度,随着其含量的增加,涂层的耐磨性逐渐提高。     

摩擦速度对原位自生钢基复合材料Fe(Ti,W,Cr,V,Nb)Cp磨损性能的影响

用铸造的方法制备了原位自生复合碳化物(Ti,W,Cr,V,Nb)Cp增强钢基复合材料(In-situMMCs),并对该复合材料的高速磨损性能及磨损机理进行了研究。结果表明,原位自生复合材料中自生碳化物颗粒细小、圆整、分布均匀,自生碳化物体积分数达到42.8%;在低速150N载荷下,自生复合材料的耐磨性能随着自生碳化物体积分数的增加而提高;摩擦系数随摩擦速度的增大先减少后增大,自生碳化物体积分数大的自生复合材料的摩擦系数先快速减小后慢速增大,磨损率先减小后迅速增加。