纳米Ti对等离子堆焊Fe基Cr_3C_2合金涂层组织与性能的影响

采用等离子堆焊技术在低碳钢表面分别制备了Fe50涂层、添加20%纳米Cr_3C_2的Cr_3C_2/Fe复合涂层以及再添加1%纳米Ti的Ti/Cr_3C_2/Fe复合涂层。研究了纳米Cr_3C2对Fe50涂层以及纳米Ti对Cr_3C_2/Fe复合涂层组织和性能的影响。结果表明,Cr_3C2/Fe复合涂层主要由α-Fe、γ-Fe、Cr_(23)C_6、Cr_7C_3和未熔Cr_3C_2等组成;添加Ti以后,涂层中出现了TiC相。Fe50涂层的组织主要由发达柱状晶及其间的网状共晶组成;添加Cr_3C_2以后,涂层中的枝晶明显碎化,生长方向性减弱;Ti/Cr_3C_2/Fe复合涂层则以细小而均匀的共晶组织为主。此外,Cr_3C_2/Fe复合涂层的硬度和耐磨性明显优于Fe50涂层,而Ti/Cr_3C_2/Fe复合涂层的硬度和耐磨性得到进一步提高。     

Cr_3C_2抑制剂含量对WC-8%Co-0.5%(VC/Cr_3C_2)超细硬质合金性能的影响

将Cr_3C_2晶粒长大抑制剂添加到WC-8%Co-0.5%(VC/Cr_3C_2)超细硬质合金中,通过对试样进行金相组织分析、SEM形貌观察、洛氏硬度(HRA)测试、三点抗弯强度测试和密度测量,研究了Cr_3C_2添加量对WC-8%Co-0.5%(VC/Cr_3C_2)超细硬质合金力学性能及组织结构的影响。结果表明,不同Cr_3C_2加入量的WC-8%Co-0.5%(VC/Cr_3C_2)合金试样均拥有细小均匀的微观组织,其硬度随着Cr_3C_2添加量的增多而不断增加;抗弯强度则先增加后减小,当Cr_3C_2添加量为0.1%时,试样抗弯强度达到峰值2450 MPa;试样密度则在Cr_3C_2添加量增加到0.3%时出现降低。     

AC-HVAF制备Cr_3C_2-25CoNiCrAlY和Cr_3C_2-25NiCr涂层的高温氧化及摩擦磨损行为

为提高热作模具的高温氧化和高温耐磨性能,采用活性燃烧高速燃气喷涂(AC-HVAF)技术于H13钢基体上分别制备了Cr_3C_2-25CoNiCrAlY和Cr_3C_2-25Ni Cr涂层,并对比研究两种涂层的高温氧化和摩擦磨损行为,利用SEM、EDS和XRD分析其组织形貌与结构。结果表明:在800℃循环氧化100 h后,Cr_3C_2-25CoNiCrAlY涂层比Cr_3C_2-25Ni Cr涂层表面生成的氧化保护膜更致密,并生成大量高温稳定性好的尖晶石相,前者的氧化增重(0.80 mg/cm2)略小于后者(0.87 mg/cm2),说明Cr_3C_2-25CoNiCrAlY涂层的抗高温氧化能力略优;在700℃下,Cr_3C_2-25CoNiCrAlY涂层也具有更低的摩擦因数和磨损率,这归因于γ-matrix相(Co-Ni-Cr固溶体)具有很好的高温强度和热疲劳性能,对碳化物硬质相起到更强的联结支撑作用,提高了涂层的抗剥落能力。     

Cr含量对Ti(C,N)基金属陶瓷高温抗氧化性的探究

采用真空烧结(真空度小于3 Pa)制备不同Cr含量Ti(C,N)基金属陶瓷,探究Ti(C,N)基金属陶瓷900 ℃时的抗氧化性.结果 表明,Cr元素能大大的提高Ti(C,N)基金属陶瓷的高温抗氧化性能.添加Cr元素的Ti(C,N)基金属陶瓷的氧化层为多层,氧化层的主要成分是NiCr2O4、NiWO3、NiTiO3,过渡...     

TiN和TiN/Cr_3C_2抑制剂对WC-Co硬质合金组织和性能的影响

采用粉末冶金法制备WC-Co硬质合金,研究了单一添加0%~1.2%(文中含量无特殊说明的均为质量分数)TiN和复合添加不同比例TiN/Cr_3C_2晶粒长大抑制剂对WC-Co硬质合金组织和性能的影响。结果表明:添加TiN后,WC晶粒明显细化且晶粒尺寸分布集中,合金硬度上升。TiN与粘结相中的W和C形成(Ti,W)(C,N)固溶体,起到了细化了WC晶粒的作用,但是由于固溶体本身的脆性和粘结相对其润湿性较差,使合金的强度和韧性下降。TiN单一添加量为0.4%时,合金综合性能最佳,硬度值可达到1 770 HV3,强度值为2 870 MPa,韧性达到10.37 MPa·m~(1/2);复合添加w(TiN)∶w(Cr_3C_2)为1∶3时,合金综合性能最佳,硬度值可达到1 770 HV3,强度值为2 860 MPa,韧性达到10.23 MPa·m~(1/2)。     

Ti对Nb-20Si-5Al超高温合金性能的影响

采用放电等离子烧结法(SPS)制备了Nb-20Si-5Al-xTi(x=0,18,20,22,摩尔分数)超高温合金,研究了Ti加入量对Nb-20Si-5Al合金的室温断裂韧度和高温抗氧化性的影响。结果表明,随着Ti加入量的增加,超高温合金的相组成由Nbss、Nb₅Si₃和Al3Nb相转变成为Nbss、(Nb,Ti)5Si3和Ti相。Ti能明显改善Nb-20Si-5Al超高温合金的断裂韧度和高温抗氧化性能,随着Ti加入量的增加均先提高然后降低,在Ti加入量为20%时,合金断裂韧度最大,为7.41 MPa·m^1/2,相比未加Ti时提高了约56.9%,其高温氧化速率最低,为0.72×10^-4g²/(cm⁴·h)。添加Ti元素后,其氧化产物中出现Ti₂Nb₁₀O₂₉、TiNb₂O₇、TiO₂等,可以提高其氧化膜的致密性,从而提高高温抗氧化性能。     

烧结工艺和Y_2O_3添加量对Ti(C,N)基金属陶瓷显微组织和力学性能的影响

以TiC、TiN、Ni、Co等粉末为主要原料,以稀土Y2O3为添加剂,采用无压烧结技术制备Ti(C,N)基金属陶瓷,研究烧结工艺和稀土Y2O3添加量对Ti(C,N)基金属陶瓷显微组织和力学性能的影响。结果表明:随着温度的升高,TiC、TiN、WC、Cr3C2、Mo等相逐渐消失,向硬质芯相扩散发生固溶,经溶解-析出过程,最终形成新的Ti(C,N)硬质相和(Cr,W,Mo,Ti)(C,N)固溶体环形相,黏结金属Ni和Co主要以Ni相、TiCo和Co3W3C中间相的形式存在;稀土Y2O3的添加未改变Ti(C,N)基金属陶瓷烧结过程中的相结构演变过程,材料的显微硬度、抗弯强度和断裂韧性均随Y2O3添加量的增加呈先增加后降低的趋势,当Y2O3的加入量为0.8%(质量分数)时,Ti(C,N)基金属陶瓷的力学性能最佳,样品的显微硬度、抗弯强度和断裂韧性相比1450℃烧结50 min样品的分别提高了7.9%、45.8%和6.1%。     

多层石墨烯添加量对Ti(C_(0.7),N_(0.3))基金属陶瓷组织和力学性能的影响

本文采用低压烧结工艺制备了不同石墨烯含量的Ti(C_(0.7),N_(0.3))基金属陶瓷刀具材料,采用扫描电子显微镜(SEM)和光学显微镜(OM)对材料进行微观结构分析,通过X射线衍射(XRD)对材料进行物相分析,测试了金属陶瓷的密度、硬度、抗弯强度、断裂韧性等力学性能,研究了石墨烯添加量对Ti(C_(0.7),N_(0.3))基金属陶瓷组织和力学性能的影响。结果表明,石墨烯的加入并未改变Ti(C,N)基金属陶瓷的组织结构特征,却可以有效增韧Ti(C_(0.7),N_(0.3))基金属陶瓷。随着石墨烯添加量的增加,显微硬度逐渐降低,抗弯强度先上升后下降,断裂韧性呈现先增加后略有下降的趋势。当石墨烯添加量为0.6%时(质量分数,下同),综合力学性能达到最好,在抗弯强度不降低的情况下,断裂韧性提高了32.7%。此时,金属陶瓷的抗弯强度和断裂韧性分别为1 450.8 MPa和12.85 MPa·m~(1/2)。     

Cr_3C_2添加量对WC-12%Co超细硬质合金组织和性能的影响

为制备具有超高强度的硬质合金,以Cr_3C_2为抑制剂,使用超细WC粉末,配置不同Cr_3C_2含量的WC-12%Co混合料,以酒精为介质行星球磨48 h,干燥后压制成45 mm×6.5 mm×6.5 mm的试样,然后在低压烧结炉中1 430℃烧结成型。采用SEM、XRD、万能材料试验机、自动钴磁仪等研究了Cr_3C_2添加量对WC-12%Co超细硬质合金组织和性能的影响。结果表明:随着Cr_3C_2含量的增加,WC-12%Co合金平均晶粒尺寸减小,合金孔隙率增加且孔隙尺寸增大,硬度提高,比饱和磁化强度减小,矫顽磁力增大;合金抗弯强度提高。当Cr_3C_2添加量为0.6%时,合金抗弯强度达到4.3 GPa,继续添加Cr_3C_2,合金中出现缺碳相,抗弯强度急剧降低。     

Cr_3C_2-NiCr涂层的高温抗氧化和耐热腐蚀性能

采用大气等离子喷涂技术制备Cr_3C_2-NiCr复合涂层,并对制备的Cr_3C_2-Ni Cr涂层试样进行800℃×100 h氧化和熔盐(Na_2SO_4+25wt%NaCl)热腐蚀试验。利用X射线衍射仪(XRD)和带能谱的扫描电镜(SEM/EDX)分析氧化、腐蚀涂层表面和截面的成分及结构变化,探讨其高温氧化、腐蚀机理。结果表明:等离子喷涂Cr_3C_2-Ni Cr涂层具有层状组织结构,喷涂过程中无明显相分解或氧化。高温氧化后的Cr_3C_2-NiCr涂层表面及层片界面形成了连续、致密的Cr_2O_3保护膜,涂层表现出优异的抗高温氧化性能。在热腐蚀过程中,腐蚀盐破坏了涂层表面及层片界面形成的氧化膜,腐蚀性元素沿着涂层中的孔洞及层片界面扩散到涂层内部,涂层发生"活化氧化",耐腐蚀性较差。     

烧结工艺对Ti(C,N)基金属陶瓷性能的影响

采用粉末冶金法制备Ti(C,N)基金属陶瓷,利用金相图像分析系统和扫描电镜观察陶瓷表面孔洞和微观组织形貌,分析了热处理和烧结气氛工艺对不同碳氮比的Ti(C,N)基金属陶瓷性能的影响.结果表明:真空烧结后的热处理工艺可使Ti(C,N)基金属陶瓷的横向断裂强度提高10%以上,硬度也有不同程度的提高,其中Ti(C0.5 N0.5)基金属陶瓷适合采用低压工艺处理,Ti(C0.7 N0.3)基金属陶瓷适合采用热等静压工艺处理.氮气气氛烧结中,Ti(C0.5 N0.5)基金属陶瓷在氮分压值为2kPa时的横向断裂强度达到最大值,而硬度变化不明显,这可归因于合适的氮分压阻碍了金属陶瓷内氮化物的分解,提高了材料的致密度,细化了晶粒组织.     

Mo对Ti(C,N)基金属陶瓷包覆相结构与性能的影响

研究了不同Mo含量对高镍Ti(C,N)基金属陶瓷包覆相的组织结构与性能的影响。在Ti(C,N)基金属陶瓷中添加3%～15%不同含量的Mo,分别于1420℃、1430℃、1440℃温度下,进行真空烧结制备试样,通过扫描电镜观察组织结构与断口形貌,用三点弯曲法测试抗弯强度,用洛氏硬度计测得试样硬度。结果表明:当Mo含量为9%时材料的组织均匀,形成的包覆相厚度适中;在1430℃真空烧结时,比在1420℃及1440℃烧结时材料的力学性能好;当真空烧结温度为1430℃、Mo含量为9%时,试样的综合性能最好。     

NbC含量对Ti(C,N)基金属陶瓷组织和力学性能的影响

研究了NbC含量对两种不同Ti(C,N)/TiC质量比金属陶瓷组织和性能的影响。结果表明:随着NbC含量的增长,环形相变得更加完整,粘接相分布越均匀。TiC和NbC含量的不同,影响了溶解和扩散,造成环形相与硬质相的体积分数和元素分布不同。力学性能测试表明,Ti(C,N)/TiC质量比为3︰2、w(NbC)=6%的试样的综合力学性能较好。     

Mo_2C对Ti(C,N)基金属陶瓷腐蚀性能的影响

通过静态浸泡腐蚀和动电位极化两种方法,研究了Mo2C对Ti(C,N)基金属陶瓷在NaOH溶液中腐蚀性能的影响。实验结果表明:Ti(C,N)基金属陶瓷的耐蚀性明显优于WC-Co硬质合金;添加Mo2C可以大幅度提高Ti(C,N)基金属陶瓷的机械性能,硬度从91.2到94.0 HRA和抗弯强度从930到1 350 MPa,但会降低金属陶瓷的耐蚀性能;由于Mo2C的加入,会使金属陶瓷的动电位极化曲线出现两个钝化区,但是两个钝化区域的电流均未达到真正的钝化电流(10-5A/cm2),因而这些钝化现象均为伪钝化;在经动电位极化后的试样表面,粘结相Ni和白色的内环相均会被腐蚀,其中内环相为富Mo的(Mo,Ti)(C,N)固溶体,其耐腐蚀性较未溶的Ti(C,N)芯更差。随着Mo2C添加量的提高,内环形相的厚度随之会增加,从而降低了Ti(C,N)基金属陶瓷的耐蚀性能。     

Tribological performances of Ti(C,N)-based cermets with different graphite contents in dry sliding condition

Ti(C,N)-based cermets with different graphite (Gr) contents were prepared to solve the problem that the cermets self-mated couples suffer severe wear in dry sliding condition. The microstructure and mechanical properties of cermets with varying graphite contents were observed and evaluated, and the effects of graphite content on the tribological performances of the cermets self-mated rubbing pairs were investigated using a block-on-ring apparatus at room temperature. The results show that the distribution of graphite phase in cermets transforms from segregated floc-like to uniform granular with the increase of graphite content. The hardness and fracture toughness of the cermets self-lubricating materials rise firstly and then fall, whereas the transverse rupture strength decreases gradually with graphite adding. Compared with the cermet without graphite, the tribological properties of the cermets containing graphite are improved significantly. When the graphite addition reaches 0.8 wt%, the cermet exhibits the optimal wear resistance, which is attributed to the formation of a stable lubricating film composed of graphite and metal oxides (TiO₂, MoO₃, NiO) on the tribo-surface. Additionally, results reveal that the wear mechanism of cermets in dry condition is a complicated regime containing abrasion, adhesion and oxidation. After adding graphite, the adhesive wear of cermets is inhibited effectively, however the abrasive wear will be aggravated as the graphite content increases continuously.     

Effect of VC addition on the microstructure and properties of Ti（C,N）-based nano cermets

In this paper, Ti(C,N)-based nano cermets were prepared by nano particles, and the effect of VC addition on the microstructure and properties of Ti(C,N)-based nano cermets was investigated. The results showed that there existed black-core grayish-rim structure as well as gray-core grayish-rim structure in VC-doped Ti(C,N)-based nano cermets. With the increase of VC addition, the number of gray cores increased, the lattice parameter of Ti(C,N) phase increased, the grain size decreased, the hardness and fracture toughness of Ti(C,N)-based nano cermets were enhanced, and nearly full densification could be achieved. However, excessive addition of VC to 1 wt% resulted in slight decrease in hardness and fracture toughness. Some deep dimples were found in the fracture surface of cermets with VC addition, which corresponded to ductile fracture.     

硬质相比例含量对Ti(C,N)基金属陶瓷微观组织和力学性能的影响

本文采用真空烧结方法制备Ti(C,N)基金属陶瓷,结合光学金相显微镜、SEM以及力学性能检测等手段,研究了硬质相Ti(C0.5,N0.5)、(Ti39.8W46.9)C的比例含量对金属陶瓷微观性能、力学性能的变化规律。结果表明,经过真空条件1 450℃烧结60 min,不同比例硬质相的金属陶瓷微观组织均出现有明显的核芯/环形结构。随着硬质相(Ti39.8,W46.9)C含量增加,Ti(C0.5,N0.5)相含量减小,黑芯硬质相数量减小,环形相厚度增加,白芯硬质相增加。基体硬度逐渐降低而抗弯强度则逐渐增加,断裂韧性随白芯数量增加而有所提升。通过研究综合性能,当硬质相Ti(C0.5,N0.5)和(Ti39.8W46.9)C的质量分数比例分别为29.6%及29.5%,力学性能最佳,硬度达到92.2±0.3 HRA,抗弯强度为2 050±50MPa,断裂韧性为10.2±0.2 MPa·m1/2。     

Cr3C2/Ni3Al表面耐磨堆焊材料的焊接性

Cr3 C2/Ni3 Al复合材料是一种极具潜力的高温表面耐磨堆焊材料,焊接性对于该材料的推广应用至关重要.将真空烧结制得的Cr3 C2-NiAl-Ni焊条堆焊于碳钢和耐热钢表面,可形成无焊接裂纹的Cr3 C2/Ni3Al复合材料堆焊层,表明Cr3 C2/Ni3 Al复合材料具有良好的焊接性,适于作为铁基材料表面耐磨堆焊材料推广应用.分析认为,Cr3 C2/Ni3 Al复合材料具有良好焊接性的原因在于:(1)焊接过程中,Cr3 C2发生溶解再析出,熔池中的C优先被氧化,保护了Al的氧化.(2)从铁基材料基材中扩散入到焊层中的Fe元素和Cr3 C2溶解而固溶于焊层中的Cr元素有效地改善了Ni3 Al基体的焊接性.     

Ti(C,N)基金属陶瓷力学性能和高温抗氧化性能的研究

本文研究了添加不同比例的TaC、NbC对Ti(C,N)-NiMo系金属陶瓷的力学性能的影响及在750℃空气中的氧化行为,测定并计算了恒温氧化增重与时间的函数关系及氧化速率常数。结果表明,这类陶瓷材料的氧化为"钝性氧化",TaC/NbC质量比为4:3时,显示出较好的力学性能和抗氧化性。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)等手段,分析了氧化膜的组成与结构,探讨了Ti(C,N)基金属陶瓷高温下的氧化机制。     

Microstructure and fracture toughness of Ti(C0.7N0.3)-WC-Ni cermets

Mo₂C is normally added to improve the wettability between Ti(C,N) and Ni in Ti(C,N)-based cermets. Due to the increasing price of Mo₂C, much attention has been paid to Ti(C,N)-based cermets with WC addition. In this paper, effect of WC content on the microstructure and properties of Ti(C_0.7N_0.3)-xWC-15wt.%Ni cermets free of Mo₂C was studied. The experimental results show that the microstructure is refined obviously with the increase of WC content. The fracture toughness decreases with the increase of WC content when WC content is 10-25 wt.%, and increases when WC content varies from 25 wt.% to 30 wt.%.