纳米HfC对微波烧结TiB2基金属陶瓷刀具材料力学性能和微观组织的影响

采用微波烧结技术快速制备一种力学性能良好的TiB₂基金属陶瓷刀具材料,研究了纳米HfC含量对金属陶瓷力学性能和微观组织的影响,分析了微观组织和力学性能之间的关系,揭示了纳米HfC对金属陶瓷刀具材料的增强补韧机理。结果表明：加入纳米HfC可显著提高材料的断裂韧度和抗弯强度,含20wt.%HfC的金属陶瓷断裂韧度和抗弯强度相较于未加HfC的断裂韧度和抗弯强度分别提高了36.7%和45.4%,断裂韧度高达10.68MPa·m^1/2±0.30MPa·m^1/2;随着纳米HfC含量的增加,TiB₂基体晶粒由粗大、无规则形状向细小、矩形形状转变,平均晶粒尺寸可缩小到原来的1/2.6;TiB₂-TiC-HfC金属陶瓷的主要增强补韧机理为细晶强化、颗粒弥散强化、固溶强化、裂纹偏转和钉扎效应。     

钒添加量对Mo2FeB2基金属陶瓷显微组织和 力学性能的影响

采用真空液相烧结技术制备了Mo_2FeB_2基金属陶瓷,研究了钒添加量(质量分数,0～7.5%)对其组织和力学性能的影响。结果表明:当钒添加量不大于2.5%时,金属陶瓷的孔隙率无明显变化,当钒添加量大于2.5%时,金属陶瓷中的孔隙明显增多,金属陶瓷的致密性下降;钒的添加对金属陶瓷的相组成无显著影响,Mo_2FeB_2硬质相均匀分布在铁基黏结相中;当钒添加量为2.5%时,硬质相呈长条状且明显细化;当钒添加量大于2.5%时,硬质相发生团聚,且形貌由长条状向等轴状转变;随着钒添加量的增加,金属陶瓷的硬度、抗弯强度和断裂韧度均先增后降,当钒添加量为2.5%时均达到最大值,分别为90.6HRA、2 350MPa和15.1MPa·m~(1/2)。     

反应烧结制备AlON-AlN复相陶瓷及其性能

以AlN和Al2O3为原料、Y2O3为烧结助剂,在氮气气氛下无压反应烧结制备了AlON-AlN复相陶瓷;用XRD及SEM等方法对复相陶瓷的物相组成和显微结构进行了表征;研究了烧结温度、Al2O3及Y2O3加入量对复相陶瓷的烧结性能、力学性能和热导率的影响。结果表明:在1 650~1 800℃范围内反应烧结可以得到AlON-AlN复相陶瓷;其抗弯强度和热导率均随着烧结温度的升高先增大后减小,分别在1 750℃与1 700℃时达到最大值(378 MPa,38 W.m-1.K-1);随着Al2O3加入量的增加,复相陶瓷的抗弯强度先增大后减小,当Al2O3加入量为30%时达到最大值,其热导率则随着Al2O3加入量的增加呈明显下降趋势;随着Y2O3加入量的增加,抗弯强度不断增大,而热导率则先增大后减小,在Y2O3加入量为3%时达到最大值41 W.m-1.K-1。     

不同方法制备TiC/Ni_3Al金属陶瓷的组织与性能

采用粉末冶金法,通过镍粉和铝粉的原位反应合成以及预合成两种方法制备Ni3Al,在1 440~1 470℃真空烧结制备了TiC/Ni3Al金属陶瓷,研究了Ni3Al含量、烧结温度和钼含量对金属陶瓷组织和力学性能的影响。结果表明:两种方法制备的金属陶瓷都具有传统金属陶瓷的典型芯环结构;随着Ni3Al含量的增多,金属陶瓷的致密度和抗弯强度均增大,而硬度呈先升后降的趋势;在1 450℃烧结制备的金属陶瓷具有良好的硬度和抗弯强度;钼的添加可以提高TiC/Ni3Al金属陶瓷的抗弯强度,但却使其硬度下降,当钼的质量分数为10%时,TiC/30%Ni3Al金属陶瓷具有良好的综合力学性能,其抗弯强度和硬度分别为1 330 MPa和85.8HRA。     

反应烧结制备AION-AIN复相陶瓷及其性能

以AlN和Al2O3为原料、Y2O3为烧结助剂,在氮气气氛下无压反应烧结制备了AlON-AlN复相陶瓷;用XRD及SEM等方法对复相陶瓷的物相组成和显微结构进行了表征;研究了烧结温度、Al2O3及Y2O3加入量对复相陶瓷的烧结性能、力学性能和热导率的影响.结果表明:在1 650～1 800℃范围内反应烧结可以得到AjON-AlN复相陶瓷;其抗弯强度和热导率均随着烧结温度的升高先增大后减小,分别在1 750℃与1 700℃时达到最大值(378MPa,38 W·m-1·K-1);随着Al2O3加入量的增加,复相陶瓷的抗弯强度先增大后减小,当Al2O3加入量为30%时达到最大值,其热导率则随着Al2O3加入量的增加呈明显下降趋势;随着Y2O3加入量的增加,抗弯强度不断增大,而热导率则先增大后减小,在Y2O3加入量为3%时达到最大值41 W·m-1·K-1.     

碳纳米管预处理及其对Ti(C,N)基金属陶瓷性能的影响

利用化学沉积方法对表面改性后的碳纳米管进行进行镍包覆,在Ti(C,N)基金属陶瓷中添加不同含量的碳纳米管作为增强相,采用粉末冶金法制备了碳纳米管增强的Ti(C,N)基金属陶瓷材料;研究了碳纳米管的表面改性、加入量及烧结温度对金属陶瓷性能的影响。结果表明:当pH值为4.5时得到的镍镀层比pH值为9时得到的镍镀层连续光滑;当碳纳米管含量由0增加到0.5%(质量分数)时,Ti(C,N)基金属陶瓷的抗弯强度随碳纳米管含量的增加而升高,1 420℃烧结时,其抗弯强度最大。     

利用废料直接烧结制备CaO-Al2O3-SiO2微晶玻璃及其性能

以废玻璃、粉煤灰和氧化钙为原料,采用直接烧结法制备了CaO-Al2O3-SiO2(CAS)微晶玻璃;研究了CaO加入量和烧结温度对微晶玻璃烧结性能、晶相组成、显微结构和抗弯强度的影响。结果表明:随着CaO加入量的增多以及烧结温度的升高,微晶玻璃的体积密度先增大后减小;高的CaO加入量和烧结温度促进了柱状硅灰石晶相的生成;CAS微晶玻璃抗弯强度与体积密度的变化趋势基本相同;加入CaO质量分数为18%、在1 100℃烧结2h制备的CAS微晶玻璃的体积密度最大,为2.26g.cm-3,其主晶相为单一β-硅灰石,结晶度为50.7%,抗弯强度最大,为81.5MPa。     

AlN含量对Ti(C,N)基金属陶瓷组织和性能的影响

研究了AlN添加量(0,1％,2％,3％,质量分数)对Ti(C,N)基金属陶瓷硬度、抗弯强度以及抗氧化性能的影响.结果表明:不同AlN添加量下的金属陶瓷主要由Ti(C,N)、Ni3Al和镍相组成;随着AlN添加量增加,金属陶瓷的硬度增大,抗弯强度先增大后减小,AlN添加量为2％时达到峰值;与未添加AlN相比,添加2％A...     

混合稀土和TiH2对金刚石工具用铁基胎体性能的影响

研究了不同含量富Ce混合稀土(Re)在不同烧结温度下对含有质量分数为2%的TiH2和不含TiH2的铁基胎体显微组织和力学性能的影响.实验结果表明铁基胎体的抗弯强度和硬度随混合稀土含量的增加而增加,抗弯强度增加的幅度比硬度增加的幅度大,同时稀土元素在不含TiH2的Fe基胎体中的作用比在含有TiH2的Fe基胎体中的作用显著.在含TiH2的Fe基胎体中,当稀土质量分数为0.5%时,胎体的抗弯强度达到最大值,抗弯强度的最大值增幅为12.4%;在不含2%(质量分数)TiH2的Fe基胎体中,当稀土质量分数为1.1%时,胎体的抗弯强度达到最大值,抗弯强度的最大增幅为35.1%.不含TiH2的铁基胎体的抗弯强度高于含有2%(质量分数)TiH2的铁基胎体,而且两种胎体抗弯强度的差距随着稀土含量的增加而不断增大,二者之间抗弯强度的最大差值约230 MPa.添加微量的稀土使铁基胎体的孔隙率降低,晶粒细化,而添加TiH2使铁基胎体的孔隙率增加,并在组织中出现粗大的脆性相.     

Al2O3基高强度透气性陶瓷材料的研制

采用在Al2O3基体中加入NCP成孔剂的方法制备Al2O3基高强度透气性陶瓷材料,并对其性能进行了研究.结果表明:加入适量NCP成孔剂,可以制得透气性好且强度高的透气性材料,可以用于一些透气性模具的制造.所研制材料的透气度及强度与预烧温度、烧结温度及酸处理条件等密切相关,材料强度高的原因主要是由于材料中气孔形状比较理想,且分布细小均匀,n值较低.当预烧温度1 42L/(m·Mpa·s),抗弯强度为251.0MPa.400℃,烧结温度1 480℃,酸处理时间为40h时,材料的综合性能较佳,透气度为0.042L/(m·Mpa·s),抗弯强度为251.0MPa.     

VC对微米级Ti(CN)基金属陶瓷微观结构和力学性能的影响

VC对于制备微米级的Ti(CN)基金属陶瓷,能够起到控制Ti(CN)晶粒长大的作用,并且能够使烧结体中晶粒粒度分布变得均匀。在液相烧结过程中,由于瓦尔德熟化效应使Ti(CN)晶粒长大,Ti(CN)晶粒的长大又分为连续长大和不连续长大。关于VC的抑制机理,目前还没有明确的结论,但有三种比较有代表性的说法:吸附机制、溶解机制和偏析机制。随着VC添加量的增加,Ti(CN)基金属陶瓷的抗弯强度呈现先升后降的趋势;VC的加入使材料的硬度减小。     

Ti_3SiC_2材料的力学性能及抗损伤机制

利用反应烧结技术得到了纯度为93.0%的Ti3SiC2块体材料;测试了该材料的断裂强度和硬度;用XRD、SEM等方法分析了材料的物相组成、断口形貌和损伤机制;用TG/DTA法分析了气孔产生的原因.结果表明:1 250℃烧结Ti3SiC2材料的抗弯强度为105.59 MPa,硬度为101 HB;其强度随Ti3SiC2含量的增加而增大;材料的抗损伤机制是通过晶粒破碎、穿晶断裂、分层、拔出等形式来消耗能量,从而阻止了裂纹的扩展,表现出了一定的微塑性.     

Effects of Cr3C2 addition on the erosion–corrosion resistance of Ti(C,N)-based cermets in alkaline conditions

Effects of Cr₃C₂ on the erosion–corrosion behavior of Ti(C,N)-based cermets are studied in alkaline conditions. The results indicate that the erosion–corrosion resistance of cermets is improved with proper Cr₃C₂ content. Corrosion performance of cermets is deteriorated by Cr₃C₂ addition in NaOH solution. With the increase of Cr₃C₂, the erosion–corrosion behavior of Ti(C,N)-based cermets is classified to be erosion regime, erosion–corrosion regime, corrosion–erosion regime and corrosion regime. Materials degradation is determined by particles erosion for cermets with low Cr₃C₂ content, while for materials containing more Cr₃C₂ addition, binder corrosion and subsequent erosion are responsible for materials deterioration.     

Ti(C,N )基金属陶瓷粉末注射成形技术研究概述

概述了Ti(C，N)基金属陶瓷粉末注射成形的粉末特性、粘结剂体系、喂料制备、注射成形、脱脂技术、烧结与致密化；分析表明：粉末注射成形技术在制备复杂几何形状、均匀组织结构和高性能高精度近净成形Ti(C，N)基金属陶瓷材料产品方面具有独特的技术优势和发展潜力。     

MoSi2基复合材料的制备及其强韧化机理

采用真空热压烧结技术制备了多种MoSi2基复合材料,研究了强韧相对复合材料组织与性能的影响,并对其复合强韧化机理进行了探讨.结果表明:强韧相的加入均能不同程度地提高MoSi2的强韧性,其强韧化效果取决于强韧相的数量、种类和含量,数量以两相为宜;其中两相强韧化5%SiC+5%Nb/MoSi2 复合材料的性能较优,其显微硬...     

纳米二氧化硅提高聚四氟乙烯复合材料硬度的研究

通过溶胶凝胶法和热压烧结,制备了纳米SiO2／PTFE复合材料。用XRD分析了纳米SiO2对PTFE结晶度的影响,用SEM对其断口形貌进行了分析,并与机械混合法制备的复合材料进行了对比。结果表明：采用溶胶凝胶法制备的复合材料,纳米SiO2粒子可以较均匀地分散在基体中,提高了复合材料的硬度,降低了其结晶度。     

Erosive wear of advanced composites based on WC

WC based and yttria stabilized zirconia doped (13 vol%) cermets with different metal binders (Co, Ni or Fe) have been successfully produced and tested for performance in erosive media (silica abrasive particles; particle velocity of 80 ms⁻¹ and impact angles of 30° and 90°). An increase in fracture toughness and erosion resistance was shown to be influenced by tetragonal zirconia transformability. Wear performance of the newly developed cermets is found to be highly dependent on sintering conditions.     

Characterization and mechanical/tribological properties of nano Au-TiO2 composite thin films prepared by a sol-gel process

Nano Au-TiO₂ composite thin films on Si(1 0 0) and glass substrates were successfully prepared with a facile sol-gel process followed by sintering. The morphology and mircostructure of the films were investigated via X-ray diffractometry (XRD), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), atomic force microscopy (AFM), and scanning electron microscopy (SEM). The Au particles, of diameter 14-22 nm depending on the sintering temperatures used, were found to be well dispersed in the TiO₂ matrix, with a small amount of the particles escaped from the film. The surfaces of the films were uniform, compact and crack-free. Hardness and elastic modulus of the films were measured by using the nanoindentation technique. Friction and wear properties were investigated by using a one-way reciprocating tribometer. It was found that the highest hardness and elastic modulus values were obtained for the films prepared with 500 °C sintering temperature. The films displayed superior antiwear and friction reduction performances in sliding against an AISI 52100 steel ball. With 5.0 mol% Au, the friction coefficient was only 0.09-0.10 and the wear life was more than 2000 sliding cycles. The friction coefficient and wear life decreased with increasing sliding speed and load. The failure mechanism of the Au-TiO₂ films was identified to be light scuffing and abrasion. Those films can be potentially applied as ultra-thin lubricating coatings.     

超细晶粒Ti(C,N)基金属陶瓷刀的磨损性能研究

研究了两种超细晶粒纳米改性Ti（C，N）基金属陶瓷刀具——44Ti（C，N）-5TiN（nm）-15WC-16M02C-20Ni（刀具A）和39Ti（C，N）-10TiN（nm）-15WC-16M02C-20Ni（刀具B）在加工正火态中碳钢时的切削性能和磨损机理。研究表明，两种刀具材料的显微组织都由金属相与陶瓷相组成，其中粗大的陶瓷相呈典型的芯／壳结构，陶瓷相晶粒尺寸为400～800nm。切削实验表明，刀具A的切削性能要优于刀具B，刀具A常以后刀面正常磨损的方式失效，刀具B则常以破损崩刃的方式失效。能谱（EDS）分析表明，高速切削时金属陶瓷刀具主要的磨损机制是扩散磨损和氧化磨损。