三元硼化物基金属陶瓷的研究进展

综述了国内外三元硼化物基金属陶瓷的研究进展情况,对此种金属陶瓷与金属的覆层材料的应用进行了展望。     

三元硼化物硬质合金覆层零件的制备技术

1项目简介 本技术以显著提高机械设备零部件或工程材料的耐磨性为目的，采用真空液相烧结工艺在钢基体表面制备三元硼化物硬质合金覆层。该技术将廉价的普通钢材（如Q235、Q345、45#钢等）进行覆层处理，大幅度提高零部件的耐磨性和耐腐蚀性，从而显著提高零部件的使用可靠性、使用寿命和主机运行效率，替代各种用于磨损和腐蚀工况的昂贵的高级耐磨材料（包括硬质合金），经济效益显著。     

固相反应法三元硼化物陶瓷涂层的制备及性能研究

以Mo粉、Fe-B合金粉、Fe粉、Al粉为基本原料,磷酸二氢铝为粘结剂制备成型料浆,采用刷涂法在Q235钢基体上形成涂层,在真空烧结炉中通过固相反应法于860℃制备了三元硼化物陶瓷涂层.采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、差示扫描量热仪(DSC)研究了粉体和涂层的物相组成、表面形貌和反应机理,并对涂层的结合强度、耐磨性和耐蚀性进行了测试.结果表明,球磨过程中有少量Mo2FeB2、A1Fe3 生成,860℃固化后Mo2FeB2、Mo2FeB4 等新相生成;涂层和基体形成了良好的冶金结合,结合强度可达14.15MPa;涂层具有比钢基体更优异的耐磨性和耐蚀性,封孔后性能更佳.     

三元硼化物基金属陶瓷的液相烧结及其应用

介绍了三元硼化物基金属陶瓷的发展现状,以ＭＯ_２ＦｅＢ_２基金属陶瓷ＫＨＭ为例,对三元硼化物基金属陶瓷的原位反应液相烧结工艺过程、烧结机理和力学性能及其应用进行了综述,并对它的应用前景和发展趋势进行了展望．     

熔盐电解制备硼及金属硼化物的开发前景

介绍了单质硼粉及金属硼化物的优良性能和应用前景,国内外制备和生产单质硼粉及金属硼化物的方法与原理.结合国内外实验与研究的现状,分析认为,熔盐电解法制备与生产单质硼粉及金属硼化物的优点是环境友好、反应条件容易控制、产品纯度高,是很有前途的方法.现存的主要问题是电极反应机理以及连续电解设备的开发,随着研究工作的深入开展,熔盐电解法的应用前景将非常广阔.     

硼化含氮杂环润滑材料的研究进展

硼化含氮杂环润滑材料优异的综合性能,已在现代摩擦与润滑领域引起了广泛关注。本文对其摩擦学性能、抗水解性能、抗氧抗腐性能和复配性能等做了系统评述,并对润滑材料研究和应用方面的问题作了初步总结,期望能够为硼化含氮杂环润滑材料的实际应用起到一定的指导作用。     

反应烧结法制备高强度多孔氮化硅陶瓷

以硅粉(Si)为起始原料, 氧化钇(Y₂O₃)为烧结助剂, 利用干压成型工艺制备出不同气孔率的多孔硅坯体, 通过反应烧结得到高强度多孔氮化硅(Si₃N₄)陶瓷. 研究了Y₂O₃添加量在不同升温制度下对于氮化率的影响, 以及1500~1750℃后烧结对多孔材料强度的影响. 结果表明: 添加9%Y₂O₃的样品具有较高的氮化率, 主要是Y₂O₃与Si粉表面的SiO₂在较低的温度下反应生成了Y₅Si₃O₁₂N. 在不同的反应条件下可得到气孔率为30%~50%, 强度为160~50MPa的样品. 在1750、 0.5MPaN₂气压下对样品进行后处理, α-Si₃N₄完全转变成柱状β-Si₃N₄, 晶型转变有利于强度提高,气孔率为46%的多孔Si₃N₄其强度可达140MPa.     

硼化物陶瓷:烧结致密化、微结构调控与性能提升

TiB2、ZrB2、HfB2、B4C及BN为代表的硼化物陶瓷具有优异的物理化学性能,在超高温、超硬以及超疏水等极限条件下有广阔的应用前景,但材料的烧结致密化困难、断裂韧性低等问题制约了它们更为广泛的应用.本文针对无压烧结在材料制备过程中的优势,探讨了影响硼化物陶瓷无压烧结的主要因素,总结了以"除氧"机制为代表的硼化物陶瓷无压烧结技术;针对硼化物陶瓷韧性低的不足,介绍了以"板晶增韧"、"纳米相增强"为代表的硼化物陶瓷微结构调控手段和强韧化措施.最后,文章还对硼化物陶瓷的织构化设计、制备方法与性能提升进行了简要介绍.     

反应法制备硼化锆耐超高温涂层

为了提高C/SiC复合材料的超高温抗烧蚀性能,以锆粉、硼粉和酚醛树脂为原料,通过泥浆涂刷后高温烧结的方法在C/SiC表面制备了ZrB2涂层,研究了涂层的烧结反应过程,并对其组成、结构和抗烧蚀性能进行了表征.结果表明:1200℃前Zr先与碳反应生成ZrC,然后在1400～1600℃时ZrC与B反应生成ZrB2.浆料配比为n(Zr):n(B):n(C)=1.0:1.5:1.0时,1600℃制备的涂层由ZrB2、少量的ZrC及ZrO2组成.氧乙炔焰烧蚀60s后,由于ZrB2氧化形成了ZrO2熔融层,涂层后的C/SiC复合材料的线烧蚀率几乎为零,而未涂层的C/SiC复合材料的线烧蚀率为0.064mm/s.     

新型三元硼化物基金属陶瓷的研究

用反应液相烧结法在1280℃下真空烧结成功制备出三元硼化物基金属陶瓷(TBBC),其硬度可达92.4HRA,密度为8.2g/cm³,热膨胀系数为8.0×10^-6/K.用扫描电镜、X射线衍射和能谱对其微观结构进行了分析,结果表明:此种金属陶瓷是由三元硼化物基硬质相(MoFeCrNi)₃B₂和铁基粘结相α-Fe组成,硬质相和铁基粘结相分散均匀,硬质相占有相当大的比重,约占体积比的80％.磨损实验表明此种金属陶瓷具有良好的耐磨性.     

成分配比对三元硼化物金属陶瓷Mo2FeB2性能的影响

三元硼化物金属陶瓷Mo2FeB2具有良好的硬度和耐磨性，且可通过原位液相反应生成。但不同的成分配比对生成三元硼化物Mo2FeB2性能的影响很大，本文通过实验，对不同Mo／B原子比的三元硼化物金属陶瓷Mo2FeB2的组织结构和硬度进行了对比研究，试验结果表明，当Mo／B原子比为1．1时，三元硼化物金属陶瓷Mo2FeB2具有较好的组织和性能。     

基于激光熔覆SiC/Ni复合涂层的耐磨性EI北大核心CSCD

采用预置粉末法,在Q235钢表面进行激光熔覆镍基SiC陶瓷涂层的实验研究。使用往复式磨损试验机对不同涂层材料的熔覆层进行干摩擦磨损实验,利用金相显微镜(OM),扫描电镜(SEM)观察和分析熔覆层的显微组织与磨损形貌。结果表明:在重载干滑动摩擦条件下,Ni基SiC复合涂层耐磨性得到显著提高;当复合粉末SiC含量为25%(质量分数)时,熔覆层耐磨性最佳;熔覆层的磨损机制以磨粒磨损为主,同时伴有黏着磨损特征,且随着SiC含量的增加,黏着磨损的特征愈加明显。     

激光熔覆提高瓦楞辊耐磨性的研究

针对瓦楞辊工况下强烈的干摩擦磨粒磨损,开发了一种专门针对瓦楞辊的旨在大幅提高耐磨性的激光熔覆材料体系.通过工艺优化,在新辊或失效辊表面激光熔覆制备了无气孔裂纹等缺陷、厚度大于0.4mm的耐磨涂层.熔覆层与基体呈冶金结合,平均显微硬度915HV0.2.该工艺已经用于工业生产,实践证明该技术相对于已有的方法如氮化、激光相变硬化、镀铬、喷涂碳化钨在性能、成本、寿命、可修复性等方面具有综合优势,有广阔的应用前景.     

铝青铜表面激光熔覆镍基涂层的组织与磨损性能

为了改善铜合金表面的耐磨性能,利用超音速火焰喷涂和激光重熔技术在铝青铜上制备了镍基涂层。分析了激光熔覆层的微观组织,测试了其显微硬度及磨损性能。结果表明：熔覆层组织致密、无裂纹,与铝青铜形成了良好的冶金结合;从熔覆层表层到基体热影响区,组织呈现出由细小的柱状晶→胞状晶、树枝晶→平面晶过渡;激光熔覆层磨损量约为铝青铜的1／4,熔覆层耐磨能力的增强归因于熔覆层与铝青铜间良好的冶金结合及基体与涂层元素固溶强化和碳化物等析出相的强化作用。     

激光熔覆镍基合金层的组织与高温耐磨性能

为了改善304不锈钢工件的高温耐磨性能,利用CO2激光器在其表面熔覆了Ni基高温合金层。研究了熔覆层的物相组成、显微组织、成分分布,测试了其显微硬度、高温耐磨性能等,并与基材进行了对比。结果表明：Ni基合金熔覆层的组织从熔池底部到表层为胞状晶一柱状枝晶一树枝晶;熔覆层的主要组成相是Ni3Cr2,NbC,Mo2C与Cr23C6;Ni基合金粉末中添加难熔元素Cr,Mo,Nb等对熔覆层的组织起到了固溶强化、硬质相强化和弥散强化作用;熔覆层的平均显微硬度达到了405HV,高温耐磨性能是基体的2倍多。     

激光熔覆-活化屏等离子体复合处理层耐磨性能研究

为了研究激光熔覆层性能对活化屏等离子体氮化处理层耐磨性能的影响,采用两种铁基合金粉末(Fe90和Fe314)在45钢基体表面进行激光熔覆,然后进行等离子体氮化复合处理,测试涂层干摩擦条件下的磨损性能。研究结果表明:复合处理后,Fe90激光熔覆层的硬度由750HV提高到1350HV,Fe314激光熔覆层的硬度由540HV提高到927HV;在相同载荷(30N)下,Fe90复合处理层的耐磨性提高到1.2倍,而Fe314复合处理的耐磨性降低为原来的42%;复合处理耐磨性能提高的关键在于激光熔覆层与氮化层的合理搭配,熔覆层能够提供足够的支撑。     

反应烧结制备AlON透明陶瓷

γ-AlON透明陶瓷具有优良的光学和力学性能, 可望代替蓝宝石单晶用做红外窗口和透明装甲. 采用反应烧结法制备AlON透明陶瓷, 探索了烧结助剂以及保温时间对AlON陶瓷致密化的影响. 通过X射线衍射和扫描电镜分析了陶瓷烧结体的物相及显微结构, 利用分光光度计测试了透明陶瓷的直线透过率. 结果表明: 和单掺的MgO或Y₂O₃相比, 以MgO和Y₂O₃共掺作为烧结助剂能够更好地促进AlON的致密化. 在保持Y₂O₃添加量为0.08wt%的情况下, 样品的透过率随着MgO添加量的增加而明显提高. 添加0.08 wt% Y₂O₃ +1wt% MgO作为烧结助剂的样品在1950℃保温12h后透过率(600nm处)达到约60%.     

SiC含量对激光熔覆SiC/Ni60A复合涂层显微组织和耐磨性能的影响

利用LDM2500-60半导体激光器在45#钢板上制备SiC颗粒增强Ni60A合金激光熔覆涂层,系统研究SiC含量对涂层的显微组织、稀释率、耐磨性、摩擦因数和显微硬度的作用规律。结果表明:随着SiC含量增加,熔覆表层的微观组织细化,稀释率、耐磨性、摩擦因数和硬度均先增加后降低;当SiC含量为20%(质量分数,下同)时,熔覆层的耐磨性能最佳,磨损量仅为0.0012g,为基体磨损量的1/36.3;摩擦因数最小为0.464,且磨损过程最为平稳;熔覆层平均硬度值最高,达到1039.9HV0.2,为基体的3.5倍;但当SiC含量达到25%时,熔覆层的显微硬度与耐磨性能反而下降。