ZrC添加量对Ti(C,N)基金属陶瓷组织结构及耐腐蚀性能的影响

通过在Ti(C,N)-WC-Nb C-Co-Ni金属陶瓷中加入ZrC,研究了ZrC不同添加量对Ti(C,N)基金属陶瓷微观组织、力学性能及其在2 mol/L盐酸中的耐腐蚀性能的影响。实验结果表明,在碳氮化钛基金属陶瓷中适量的ZrC添加将会与Nb C产生协同作用,在抑制脆性固溶体壳相厚度的同时,能够促使铌元素通过固溶强化及金属间化合物弥散强化的形式对粘结相进行增强,提高了材料力学性能及耐腐蚀性能。当ZrC过量加入达到10%时,金属陶瓷材料的显微组织发生突变,主要由粘结相及白芯灰壳结构组成,同时粘结相中铌元素含量减少,力学性能及耐腐蚀性能均大幅度下降。实验试样中,含有1%ZrC的金属陶瓷试样抗弯强度达到2 550 MPa,并且有最高的断裂韧性13.0 MPa·m~(1/2)。     

NiMo粘结的Ti(C,N)基金属陶瓷的组织与力学性能

本文通过粉末冶金法制备Ni Mo粘结的Ti(C,N)基金属陶瓷,研究Ni Mo粘结相含量和烧结温度对Ni Mo粘结的Ti(C,N)基金属陶瓷的组织和力学性能的影响。结果表明,随着Ni Mo粘结相含量的增加,硬质相颗粒弥散分布更加均匀,黑芯相得到细化,芯-环结构更加完整,环形相变厚,组织更加均匀。当Ni质量分数为30%时,在XRD图谱中出现明显的Ni4Mo类型的金属间化合物的衍射峰。粘结相含量越高,Ni Mo粘结的Ti(C,N)基金属陶瓷的抗弯强度越高,硬度越低。随着烧结温度升高,黑芯相尺寸变小,环形相变厚。抗弯强度随着温度先升高后降低,粘结相含量越高,抗弯强度峰值对应的烧结温度越低。1 430℃烧结的20Ni Mo金属陶瓷硬度HRA达到91,抗弯强度大于2 000 MPa。     

Ti(C,N)基金属陶瓷抗弯强度的研究

研究了提高Ti(C,N)基金属陶瓷抗弯强度的方法。采用改变粘结相成分、进行低压烧结及快冷处理来制备Ti(C,N)基金属陶瓷。试验发现,粘结相成分对材料的强度有很大的影响,提高Ni/Ni+Co的比例可以提高材料的强度,当然,在实际应用中还要考虑对其它性能的综合影响;低压烧结和快冷处理都可以有效的提高Ti(C,N)基金属陶陶的抗弯强度。     

纳米TiN改性Ti(C,N)基金属陶瓷的抗热震性能

为研究不同粘结相对纳米TiN改性Ti(C,N)基金属陶瓷抗热震性能的影响,真空烧结制备了粘结相质量分数分别为20%Ni、10%Co-10%Ni和20%Co的Ti(C,N)基金属陶瓷。采用扫描电镜研究了材料的组织,并测量了力学性能。采用压痕-急冷法主要研究了其抗热震性能,结果表明,随着温度的升高和热循环次数的增加,裂纹增长,粘结相为Ni的金属陶瓷的抗热震性优于粘结相为Co的金属陶瓷。显微照片表明,裂纹主要沿硬质相/粘结相界面及粘结相扩展。     

温度对基于液相烧结的Ti(C,N)基金属陶瓷/钢扩散连接的影响

介绍了一种基于液相烧结过程的Ti(C,N)基金属陶瓷/钢的扩散连接方法。试验研究了连接温度的影响,并对接头界面微观组织与成分进行了分析。结果表明,Ti(C,N)基金属陶瓷/钢的最佳连接温度是1320℃。低于1320℃时,Ti(C,N)基金属陶瓷无法致密化,Ti(C,N)基金属陶瓷和钢无法连接;高于1320℃时,钢熔化。Ti(C,N)基金属陶瓷/钢的扩散连接过渡层由四部分构成:靠近Ti(C,N)基金属陶瓷的过渡层Ni含量极多,有一定量的Ti,是Ti(C,N)基金属陶瓷的表面层;第二层Ni含量减少,Ti和Fe增加,也是Ti(C,N)基金属陶瓷的表面层;第三层是奥氏体区,主要元素是Ni和Fe;第四层是马氏体区,它靠近钢基体,主要成分是Fe及少量Ni和C。     

影响Ti(C,N)基金属陶瓷力学性能的因素

Ti(C,N)基金属陶瓷是一种以TiC:、TiN或Ti(C,N)粉末作硬质相,添加WC、TaC、VC等难熔金属碳化物,并以Ni-Mo或Mo_2C作黏结剂的新型复合材料,主要用于刀具。与传统的WC硬质合金相比较,Ti(C,N)基金属陶瓷具有更好的综合性能,但其断裂韧度和抗弯强度不足,限制了它的应用。影响Ti(C,N)基金属陶瓷硬度、抗弯强度和断裂韧度等力学性能的因素主要为成分和粉末粒度,前者包括碳、氮和钼的含量,黏结剂镍和钴,碳化物及稀土元素。降低Ti(C,N)基金属陶瓷的脆性是有待解决的难题。今后将会开发出高性能、低成本的Ti(C,N)基金属陶瓷刀具,以满足制造业的需求。     

Ti(C,N)-Ni/Cr金属陶瓷在HCl溶液中耐蚀性研究

本文通过开路电位监测、动电位极化、交流阻抗曲线测定、静态浸泡腐蚀试验等方法,结合腐蚀形貌电镜观察,研究了Ti(C,N)-Ni/Cr金属陶瓷在1 mol/LHCl溶液中的腐蚀行为。试验结果表明:与粘结相全部为Ni的Ti(C,N)基金属陶瓷相比,添加4%Cr做粘结相后,使金属陶瓷的开路电位明显正移。而且可以明显减小其"伪钝化区"的维钝电流密度,扩大维钝区间;提高Ti(C,N)基金属陶瓷在HCl溶液中耐蚀性。其主要原因是由于Cr溶入粘结相Ni后,提高了粘结相的抗H+与Cl-腐蚀能力。     

Ni_3Al粘结相对Ti(C,N)基金属陶瓷组织性能的影响

采用粉末冶金法制备了Ni3Al做粘结相的Ti(C,N)基金属陶瓷,研究了添加不同含量Ni3Al粘结相的金属陶瓷的力学性能和显微组织并与Ni做粘结相的金属陶瓷进行了对比。结果表明,Ni3Al作粘结相的金属陶瓷综合力学性能总体上不如Ni做粘结相的金属陶瓷,随着金属陶瓷中Ni3Al含量的增加,其洛氏硬度值不断下降,而抗弯强度和断裂韧性却不断增加;显微组织分析表明,Ni3Al做粘结相的金属陶瓷同样具有芯环结构,Ni3Al可以控制环形相的厚度,抑制晶粒异常长大,使硬质相芯相棱角圆润。Ni3Al含量为30wt%左右的金属陶瓷能够兼顾硬度和抗弯强度等力学性能,此时的主要力学性能指标为:抗弯强度1 045±80 MPa,洛氏硬度HRA89.7±0.25,断裂韧性KIC为14.26 MPa·m1/2。     

改性碳纤维含量对Ti(C,N)基金属陶瓷组织结构和力学性能的影响

以Ti C、Ti N微米级粉末为主要原料,Ni、Co为金属粘结剂,添加改性短碳纤维(Cf)为增强相,采用无压结技术制备了Ti(C,N)基金属陶瓷,利用扫描电镜分析了Ti(C,N)基金属陶瓷的显微组织、断口形貌,通过维氏硬度法、三点弯曲法测试了Ti(C,N)基金属陶瓷的硬度和抗弯强度。结果表明:碳纤维表面镀镍后,镍磷(Ni-P)镀层表面平整致密,均匀包覆于碳纤维表面,且镀层与纤维结合紧密;添加改性碳纤维后,Ti(C,N)基金属陶瓷断裂方式以穿晶断裂为主,断面整体起伏较大,断口形貌主要表现为大量穿晶断裂留下的大块硬质相颗粒,少量沿晶断裂留下的凹坑以及小块硬质相颗粒和粘结相金属塑性变形形成的撕裂棱;Ti(C,N)基金属陶瓷组织形貌具有典型的"芯-壳"组织结构;当碳纤维添加量为4wt%时,材料抗弯强度和硬度达到最大值,分别为386.42、33.96 GPa。     

烧结工艺和粘结相对Ti(C,N)基金属陶瓷微观组织的影响

采用真空烧结法制备了高密度Ti(C,N)基金属陶瓷,通过SEM和EDS等分析手段分别研究了烧结工艺参数和粘结相成分对Ti(C,N)基金属陶瓷显微组织和断口形貌的影响.结果表明:经1220℃保温2h处理后的试样显微组织致密,气孔少,具有典型的“芯-环”结构且分布均匀,其断口形貌呈现出较多的韧窝和发达的撕裂棱,断口整体较为致密、层次感较强;在相同的烧结工艺下,粘结相成分为10％Ni5％Co的Ti(C,N)基金属陶瓷组织致密、晶粒细小,粘结相分散更加均匀,断裂方式主要是沿晶断裂,伴有大量断裂韧窝和发达的撕裂棱的出现.高含量Co替代Ni的Ti(C,N)基金属陶瓷试样断口形貌较为平整、发亮,具有穿晶断裂特征.     

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%。     

碳添加量对Ti(C,N)基金属陶瓷组织和性能的影响

碳含量对Ti(C,N)基金属陶瓷的显微组织和机械性能有着重要影响。本文综述了碳含量对Ti(C,N)基金属陶瓷晶粒大小、相成分和力学性能的影响,分析了影响机制。在一定范围内适当调整碳含量,可以获得综合性能良好的Ti(C,N)基金属陶瓷。     

稀土元素Y对Ti(C,N)基金属陶瓷性能的影响

研究了稀土元素 Y对 Ti(C,N)基金属陶瓷微观组织和性能的影响。 Y在 Ti(C,N)基金属陶瓷中可以起到净化粘结相 /硬质相界面的作用 ,并使其包覆层的厚度略有增加 ,从而使硬质相颗粒得到细化。当 Y含量为 0 .8wt%时细化效果最明显 ,此时 Ti(C,N)基金属陶瓷的抗弯强度和硬度值最大。     

钛的碳氮化物固溶与单组元对Ti(C,N)基金属陶瓷电化学腐蚀性能的影响

以TiC0.7N0.3-10％ WC-4％ Mo2C-3％ TaC-2.4％ Cr3C2-10％ Ni-10％ Co和TiC-10％TiN-10％WC-4％Mo2C-3％TaC-2.4％Cr3C2-10％Ni-10％Co 2种Ti(C,N)基金属陶瓷为研究对象,采用Tafel曲线与Nyquist图谱研究2种金属陶瓷在pH=1的H2SO4溶液与pH=13的NaOH溶液中的电化学腐蚀行为,采用扫描电镜观察合金的腐蚀表面.结果表明,与单组元原料相比,以固溶体为原料制备Ti(C,N)基金属陶瓷在强酸、强碱性溶液中的腐蚀速率均明显降低,耐腐蚀性显著提高;Ti(C,N)基金属陶瓷在碱性溶液中的耐腐蚀性能优于其在酸性溶液中的耐腐蚀性能.Ti(C,N)基金属陶瓷的腐蚀机理是:与腐蚀溶液接触时,合金中粘结相优先发生腐蚀,产生活性溶解,硬质相骨架裸露在合金表面,硬质相发生局部腐蚀.     

CO冷却对Ti(C,N)基金属陶瓷表层结构和切削性能的影响

为改善Ti(C,N)基金属陶瓷刀具的抗冲击性能,从烧结碳势对表层粘结相分布影响的角度出发,制备了不同压力CO冷却的Ti(C,N)基金属陶瓷刀片.借助扫描电镜和能谱仪研究了CO冷却下金属陶瓷表层的组织结构以及粘结相分布情况.对比了CO冷却和真空冷却对金属陶瓷刀片切削性能的影响.结果表明:CO冷却对金属陶瓷常规性能影响微小...     

镍钴对超细Ti(C,N)基金属陶瓷性能的影响

研究了Co部分和全部代替Ni对超细Ti(C,N)基金属陶瓷性能的影响。采用X射线衍射仪对物相研究发现:金属相中w(Co)=10%和w(Co)=15%时,金属陶瓷中出现金属间化合物,并且有两种Co的同素异构体并存;力学性能测试表明:5%的Co取代5%的Ni可以明显提高金属陶瓷的抗弯强度、硬度和断裂韧性。金属相为10%Ni-5%Co时,材料的综合力学性能最好。     

第二相碳化物对Ti(C,N)基金属陶瓷组织和性能的影响

Ti(C,N)基金属陶瓷具有优异的高温硬度和耐磨性、低摩擦系数、良好的热稳定性和化学稳定性,但是断裂强度差和冲击韧性不足是其致命的缺点。在Ti(C,N)基金属陶瓷中添加第二相碳化物是提高Ti(C,N)基金属陶瓷强韧性的一种重要途径,本文根据不同种类的第二相碳化物在Ti(C,N)基金属陶瓷中的作用对其进行分类和归纳,从而得出第二相碳化物对Ti(C,N)基金属陶瓷的作用主要有改善粘结相对硬质相的润湿性、抑制晶粒长大以及改善机械性能。     

基于正交试验和BP神经网络的Ti(C,N)基金属陶瓷成分及性能研究

本文针对真空烧结气氛下制备的Ti(C,N)基金属陶瓷,借助正交试验方法探究了黏结金属Co+Ni含量及Co/Ni比例、钨钼碳化物添加量及WC/Mo₂C比例、Ti(C,N)含量和钛钨固溶体添加比例等因素对金属陶瓷性能的影响。通过极差分析法确定了各因素对金属陶瓷性能的影响权重。研究表明黏结金属Co+Ni含量是影响金属陶瓷硬度的最主要因素,其次是黏结金属Co/Ni比例和钨钼碳化物添加量。黏结金属Co+Ni含量也是影响金属陶瓷断裂韧性的最主要因素。随后以正交试验的数据建立了BP神经网络预测模型,结合补充试验和模型修正获得了最优试验硬度HRA为91.6、断裂韧性K_IC为10.03 MPa·m^1/2,预测了Ti(C,N)基金属陶瓷最优成分组合下的HRA-K_IC(MPa·m^1/2)函数关系为：HRA=-0.71K_IC+98.5,同时还获得了在最佳硬度-断裂韧性组合下Ti(C,N)基金属陶瓷黏结金属Co+Ni含量、Co/Ni比例、钨钼碳化物添加量和WC/Mo₂     

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。     

(Ti,W,Ta)(C,N)_p/Ti(C,N)基金属陶瓷的组织与性能

采用自制的多元复式碳氮化物陶瓷粉末 ((Ti,W,Ta) (C,N) p)制备 (Ti,W,Ta) (C,N) p/Ti(C,N)基金属陶瓷。研究了 (Ti,W,Ta) (C,N) p 粉末的组织结构特征及其加入对金属陶瓷的组织及性能的影响。结果表明 ,多元复式碳氮化物粉末的晶格常数与元素的固溶度有很好的对应关系 ,调整粉末中元素的固溶度可控制粉末的晶格常数 ,进而控制材料的性能。 Ti(C,N)基金属陶瓷中 (Ti,W,Ta) (C,N) p 粉末的加入 ,有利于重金属元素 W和 Ta向粘结相中扩散 ,从而降低了硬质相在粘结相中的溶解度 ,阻碍了晶粒长大。(Ti,W,Ta) (C,N) p/Ti(C,N)基金属陶瓷各项性能指标优于 Ti(C,N)基金属陶瓷和国外对应的金属陶瓷牌号 CT5 2 5的产品。强化机制主要表现为细晶强化与固溶强化。