Ti(C,N)基金属陶瓷成分对抗热震性能的影响

制备了不同碳氮比Ti(C,N)固溶体和分别加入NbC、TaC、VC、Cr₃C₂的Ti(C,N)基金属陶瓷，采用水淬冷热震方法研究了不同成分对Ti(C,N)基金属陶瓷抗热震性能的影响。结果表明：金属陶瓷在热冲击过程中，陶瓷相在热应力的作用下会发生开裂现象，在裂纹扩展路径上产生的微裂纹能促进裂纹扩展；在不同碳氮比的Ti(C_x,N_y)固溶体金属陶瓷中，碳氮比7/3的Ti(C_0.7,N_0.3)金属陶瓷的抗热震性能最好，本文研究中其热震临界温度为240℃；在添加的四种碳化物(NbC、TaC、VC和Cr₃C₂)中，NbC和TaC能显著提升金属陶瓷的抗热震性，且TaC更优于NbC，而VC和Cr₃C₂的加入不利于改善金属陶瓷抗热冲击性能。     

Cr_3C_2对Ti(C，N)基金属陶瓷性能的影响

采用真空液相烧结法制备了添加微量TaC、NbC的(Ti,Ta,Nb)(C,N)-(Ni,Mo)- Cr_3C_2系Ti(C,N)基金属陶瓷。对添加不同质量Cr_3C_2材料的力学性能、断口形貌和高温氧化过程进行了研究。结果表明:随Cr_3C_2加入量的增加,材料的硬度呈增加趋势,抗氧化性能逐渐提高,但抗弯强度降低;Cr_3C_2加入量为12.5wt%时,材料的综合性能最佳,其高温氧化机制为外界氧离子通过氧化层向反应界面的扩散。     

含不同第二相碳化物Ti(C,N)基金属陶瓷的显微组织和切削性能研究

<正>Ti(C,N)基金属陶瓷以TiC、TiN或Ti(C,N)为陶瓷相基体,以Ni、Co为金属相。通常加入第二相碳化物,如Mo2C、WC、NbC、TaC、Cr2C3和VC等,以改善材料的综合性能。V. Rahimi Dizaji等研究了第二相碳化物     

TaC对Ti(C,N)-Ni基金属陶瓷的组织和性能的影响

通过热力学计算和实验相结合的方法研究TaC对Ti(C,N)-Ni基金属陶瓷的微观结构和性能的影响。结果表明,Ti(C,N)-TaC-Ni金属陶瓷的显微结构呈现"黑芯-白内环-灰外环"的包覆结构。随着Ta的加入,粘结相的体积分数增加。由于Ta的存在会抑制Ti原子在液相的溶解和析出,使得陶瓷晶粒得到细化,这有利于提高金属陶瓷硬度,但是断裂韧性会降低。TaC引入Ti(C,N)-Ni基金属陶瓷中改善了合金的抗氧化性。在800℃空气中恒温氧化12 h后,质量分数为18%的TaC的金属陶瓷的抗氧化性提高了86.19%。     

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。     

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。     

难熔金属碳化物Cr_3C_2、VC、WC、TaC、NbC及Ti(C、N)粉中硫的测定

研究了燃烧──—电导法测定金属陶瓷添加剂Cr3C2；VC；WC；TaC；NbC及Ti（C、N）粉中硫的测定条件，建立了分析方法．方法相对标准偏差5％左右，仪器的灵敏度为3X10－6，最低检测限为1ppm．     

TaC含量对Ti(C,N)-18%Ni金属陶瓷基体及其CVD涂层组织、性能的影响

采用传统的粉末冶金方法制备了不同TaC含量Ti(C,N)-18Ni金属陶瓷,利用化学气相沉积技术在所制备的金属陶瓷基体上沉积TiN/TiCN/Al2O3/TiN多层复合涂层,通过不同的方法表征了基体和涂层的组织和力学性能。结果表明:TaC含量为6%时(质量分数,下同),金属陶瓷的晶粒细小且分布均匀,组织最为致密,表现出优异的机械性能。TaC的添加细化了金属陶瓷晶粒,为涂层生长提供了更多形核点,从而改变了涂层的组织和性能。基体中部分元素扩散到涂层中,改变了涂层的晶格常数。当TaC含量为6%时,涂层与金属陶瓷的结合力达到最大,为127.8 N。     

Ti(C,N)_w/Ti(C,N)基金属陶瓷的组织与力学性能研究

采用Ti(C,N)晶须和颗粒复合粉末(Ti(C,N)w+Ti(C,N)p)制备Ti(C,N)w/Ti(C,N)基金属陶瓷。研究了复合粉末对金属陶瓷组织及性能的影响。结果表明,Ti(C,N)w的加入,金属陶瓷的各项力学性能都得到了提高。组织表现为环形相结构特征,与Ti(C,N)基金属陶瓷相比,双层环形相结构所占比例增大,且尺寸加厚。烧结组织中Ti(C,N)w的长径比大于临界长径比,在强化金属陶瓷方面起着重要的作用。环形相使Ti(C,N)w与基体界面结合紧密,增韧机制主要表现为裂纹桥联和裂纹偏转,拔出效应不明显。     

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。     

Erosion-corrosion behavior of Ti(C,N)-based cermets containing different secondary carbides

The present work investigated the effects of secondary carbides (Mo₂C\WC\TaC\NbC) on the erosion-corrosion behavior of Ti(C,N)-based cermets. The results indicate that the erosion-corrosion resistance of Ti(C,N)-based cermets is enhanced in the order of NbC, TaC, WC and Mo2C addition. The contribution of erosion to the erosion-corrosion of Ti(C,N)-based cermets is much more significant than that of corrosion, and it increases with the decreased mechanical properties. The synergistic effect plays a dominant role in the degradation of Ti(C,N)-based cermets in erosion-corrosion conditions. There are two modes to ceramic phase degradation in erosion conditions: large ceramic grains are prone to deterioration through crack initiation and propagation → grain fracture → fragment removal; finer ceramic grains trend to be pulled out after the deterioration of binder and interface. The binder loss is determined by the corrosion resistance of binder, the erosion resistance of binder and the erosion resistance of ceramic phase.     

Early high-temperature oxidation behavior of Ti(C,N)-based cermets with multi-component AlCoCrFeNi high-entropy alloy binder

The early high-temperature oxidation behavior of Ti(C,N)-based cermets with equiatomic AlCoCrFeNi high-entropy alloy binder has been studied, as well as the cermet with Ni/Co binder as a reference. Experiments were performed at the temperature range of 800–1100 °C in static laboratory air. The micro-structural evolution of the multi-layered oxide scales on the cermets was investigated and the effect of binder phase constituent on the oxidation characteristics of Ti(C,N)-based cermets was evaluated. The results demonstrated that the cermet with AlCoCrFeNi multi-element alloy binder possesses superior oxidation resistance, which is greatly better than that of the cermet with Ni/Co metallic binder under the same condition. We suggest that the formation of a continuous and dense external oxide scale can effectively impede the outward diffusion of volatile tungsten oxides and inward oxygen transport, leading to a remarkable improvement of oxidation resistance. In addition, the enhanced oxidation resistance was related to the high Cr and Al concentration in AlCoCrFeNi binder phase that urges the formation of oxide layers with more efficient passivation effect against oxidation.     

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。     

第二相碳化物对Ti(C,N)基金属陶瓷组织和性能的影响

简要介绍了Ti(C,N)基金属陶瓷的基本结构,重点阐述了第二相碳化物对Ti(C,N)基金属陶瓷的组织结构和力学性能的影响。     

原始粉末粒度组合对Ti(C,N)基金属陶瓷组织和性能的影响

采用粉末冶金方法制备了Ti(C,N)基金属陶瓷,研究了TiC和TiN在不同粒度组合下,Ti(C,N)基金属陶瓷的组织和性能。利用SEM、XRD等分析手段对所制备的金属陶瓷进行分析。结果表明,采用微米级TiC和纳米级TiN粒度组合得到的Ti(C,N)基金属陶瓷综合力学性能最好。其抗弯强度达到了1 052.8 MPa,断裂韧性达到了9.3 MPa·m1/2。     

冷却方式对Ti(C,N)基金属陶瓷显微组织和力学性能的影响

采用真空烧结工艺制备微米级Ti(C,N)基金属陶瓷。通过XRD、SEM等研究了液相烧结后,冷却方式对微米级Ti(C,N)基金属陶瓷显微组织、力学性能的影响。试验结果表明,烧结后随炉冷却,烧结体可获得较均匀的显微组织,且环形相完整且厚度适中;冷却时,在液相阶段增加保温台阶,晶粒有所长大且有发生团聚现象发生,环形相变厚,导致材料的力学性能下降。微米级Ti(C,N)基金属陶瓷烧结后合适的冷却方式为无保温、随炉冷却。     

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。     

Erosion–corrosion behavior of Ti(C,N)-based cermets with different TiN contents

Ti(C,N)-based cermets are fabricated with diverse contents of TiN addition by traditional powder metallurgy technique. The microstructure and properties are investigated and discussed. The influence of TiN content on the erosion and erosion–corrosion resistance is researched under alkaline conditions. Results reveal that the grain size decreases along with the increase of TiN. However, too much TiN results in incompact material and residual porosities in cermets. The grain size plays an important role in wear behavior. The effect of TiN content on erosion–corrosion of Ti(C,N)-based cermets is the same as that on erosion. It is advantageous for the wear resistance to add a small amount of TiN. Excessive TiN makes the wear resistance decrease on the contrary. In alkaline slurry, the cermets with coarse grains deteriorate largely due to corrosion which decreases the mechanical properties and speeds up the total loss of material. Nevertheless, the mechanical erosion is responsible for the degradation of cermets with fine grains. Cermets with 7.5 wt.% TiN addition have the highest erosion and erosion–corrosion resistance.     

细晶粒Ti(C,N)基金属陶瓷制备技术与性能

对近年来国内外有关细晶粒Ti(C,N)基金属陶瓷制备技术的研究成果进行了分析总结。简要介绍了混料技术、烧结技术对材料晶粒度及组织、性能的影响,概述了新的工艺方法抑制晶粒长大的机理,指出了细晶粒Ti(C,N)基金属陶瓷制备技术的发展方向。