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。     

Ti(C,N)基金属陶瓷注射成形溶剂脱脂工艺研究

以Ti（C,N）基金属陶瓷粉末为研究对象,采用三组不同配比的蜡基粘结剂,考查了注射成形溶剂脱脂工艺中脱脂温度、脱脂时间、试样厚度及溶剂种类和浓度等参数对坯块脱脂率的影响,对溶剂脱脂过程中脱脂坯尺寸的变化及可溶性组元的最大脱除率等也作了初步的研究。结果表明：采用3^#粘结剂的脱脂坯溶剂脱脂缺陷最少,较适合于溶剂脱脂;采用正庚烷对该粘结剂的脱脂坯进行50℃溶剂脱脂,经过6h可脱除70％以上的石蜡,连通孔道基本形成。     

磨球直径对Ti(C,N)基金属陶瓷组织和性能的影响

研究了磨球直径对Ti(C,N)基金属陶瓷组织结构和性能的影响.结果表明:名义尺寸相同而实际尺寸相差较大的磨球所磨出的粉体粒度大且分布不均匀,烧结体硬质相颗粒粗大且等轴性差,抗弯强度和硬度均较低.如果将用久的磨球按质量等级分类,不同等级的球均可以磨出粒度小且均匀的粉体,相应烧结体的组织均匀规则,抗弯强度和硬度均较高.     

VC含量对Ti(C,N)基金属陶瓷力学性能的影响

采用热压烧结法制备了不同VC含量的Ti(C0.7N0.3)-(Ni-Co)-Cr2C3-VC系Ti(C,N)基金属陶瓷,通过扫描电镜观察了组织结构与断口形貌,用三点弯曲法测试抗弯强度,用压痕法测得试样硬度和断裂韧度;分析了VC含量对材料力学性能和断口形貌的影响。结果表明:材料的断裂均以沿晶断裂为主,随着VC含量的增加,材料的抗弯强度呈下降趋势,而硬度和断裂韧性呈上升趋势;VC含量为16%时,试样的综合性能最好。     

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...     

牙轮钻头Ti(C,N)基金属陶瓷密封配副磨损研究

目前牙轮钻头金属密封环通常采用相同的金属材料,其磨损性能不佳,易造成金属密封因磨损严重而失效。为提高金属密封的磨损性能,提出采用Ti(C,N)基金属陶瓷作为牙轮钻头密封副,并开展其与不同材料配副的磨损试验,研究不同摩擦副的摩擦磨损性能和磨损形式;建立适用于牙轮钻头金属密封材料的数值磨损模型,开展Ti(C,N)基金属陶瓷与不同材料配副的双金属密封性能的数值模拟,基于磨损模型预测使用30 h后不同双金属密封的磨损体积。试验结果表明：当Ti(C,N)基金属陶瓷作为动摩擦副,9CrSi作为静摩擦副时,金属环表面平均磨损体积最小,同时摩擦因数较小,磨损性能更佳。通过试验与仿真数据对比,验证了建立的数值磨损模型适用于双金属密封。仿真结果表明：当Ti(C,N)基金属陶瓷作为动金属环,9CrSi作为静金属环时密封端面磨损体积最小,金属密封磨损性能显著提高,其接触应力最大值为23.243 MPa,能够满足密封要求。     

Ti(C,N)基金属陶瓷力学性能的统计学研究

对研制的Ti(C，N)基金属陶瓷材料的力学性能进行了测试和Weibull统计分析。研究表明，该材料具有良好的力学性能；材料的抗弯强度、断裂韧度和维氏硬度均服从Weibull分布，力学性能的变异系数小，性能稳定；抗弯强度的Weibull系数高，材料的可靠性高。     

热等静压制备Ti(C,N)基金属陶瓷功能梯度材料

用热等静压（HIP）技术制备了Ti（C,N）基金属陶瓷功能梯度材料,对热等静压氮化处理前后的组织结构、硬度以及密度变化作了比较分析。结果表明：HIP技术能在金属陶瓷表面形成硬质薄膜,表面硬度提高,并且硬度由表及里逐渐减小,这是由于高温高压氮化处理使材料中的孔洞闭合,微裂纹和缺陷的减少使得材料性能显著提高。     

TaC含量对Ti(C,N)基金属陶瓷抗热震性能的影响

采用粉末冶金工艺制备了TaC质量分数分别为0%,2%,4%和6%的Ti(C,N)基金属陶瓷,通过压痕-急冷法研究了TaC含量对其抗热震性能的影响。结果表明,随热震次数的增多,金属陶瓷中的裂纹长度增加;裂纹主要沿陶瓷相/金属相界面以及在金属相中扩展;含TaC质量分数为2%的金属陶瓷晶粒细小,且分布均匀,环形相厚度适中,在500℃多次热震后裂纹扩展最缓慢,抗弯强度和硬度损失量最小,抗热震性能最好;热震后Ti(C,N)基金属陶瓷的硬度损失很小,但残余抗弯强度显著下降。     

放电等离子烧结制备Ti(C,N)基金属陶瓷

用放电等离子烧结(SPS)技术制备了Ti(C，N)基金属陶瓷材料。使用XRD、SEM对烧结体物相、微观组织进行了分析，并对金属陶瓷的硬度、抗弯强度和孔隙率进行了对比分析。结果表明：SPS工艺下形成了Ti(C，N)相；1350℃下保温8min是较佳的烧结工艺。原料粉添加VC后，烧结体晶粒组织明显细化，但孔隙率变大，综合性能仍高于未添加VC的金属陶瓷。     

预烧温度对纳米复合Ti(C,N)基金属陶瓷组织和性能的影响

用真空预烧＋热等静压处理工艺制备了纳米复合Ti（C，N）基金属陶瓷，用SEM和TEM／EDX研究了预烧温度对纳米复合Ti（C，N）基金属陶瓷显微组织和性能的影响。结果表明：随着预烧温度的升高，硬质相颗粒明显球化、细化且分布均匀，具有白芯-灰壳结构的小硬质相颗粒明显增多，且环形相较完整。在1420℃预烧时，金属陶瓷具有较好的力学性能；继续升高顸烧温度时，晶粒会明显长大，环形相变厚、变脆，导致材料的性能下降。综合考虑认为，较佳预烧结温度为1420℃。     

放电等离子烧结纳米复合Ti(C,N)基金属陶瓷

采用放电等离子技术（SPS）烧结制备出纳米复合Ti（C,N）基金属陶瓷材料。用光学显微镜、扫描电镜和能谱仪等对烧结体的孔隙率、微观组织和断口形貌等进行了观察,并对不同条件下材料的力学性能进行了对比分析。结果表明：直接升温到1250℃保温8min可获得较好的力学性能;在显微结构中,除了黑芯／白环的结构外,还存在着白芯／黑环结构;孔洞和大颗粒硬质相为主要的断裂源,断裂方式以沿晶断裂为主,同时存在着解理断裂和穿晶断裂。     

Ti(C,N)基金属陶瓷在900～1150℃的氧化行为

为研究Ti(C,N)基金属陶瓷在高温条件下的可应用性,采用XRD、SEM、EDS等方法分析了该陶瓷在900～1 150℃的氧化行为及其机理。结果表明:在900～1 150℃范围内,陶瓷氧化程度随氧化温度的升高而显著增加,其质量增加曲线近似呈抛物线形;在900℃空气中氧化100 h后,陶瓷表面生成致密氧化膜(NiO+TiO_2),厚度小于10μm,对基体具有保护作用;而在1 150℃条件下,在致密层氧化膜(NiO+TiO_2)表面衍生出岛状疏松层(TiO_2),100 h后厚度达80μm,氧化膜逐渐失去保护作用。     

石墨/Ti(C,N)基金属陶瓷梯度自润滑复合材料残余应力的有限元模拟

利用有限元方法研究了组成分布指数和梯度自润滑层厚度(层厚)对石墨/Ti(C,N)基金属陶瓷梯度自润滑复合材料残余应力的影响;采用层铺-烧结法制备该梯度自润滑复合材料,利用X射线衍射法测试其表面残余应力,并与模拟结果进行了对比.结果表明:径向压应力主要分布在梯度自润滑层的表层,在金属陶瓷基体与梯度自润滑层界面边缘处存在严...     

微米/纳米Ti(C,N)基金属陶瓷刀具材料的研制

在试验的基础上系统研究了纳米级Al2O3的含量对Ti(C,N)基金属陶瓷力学性能和显微结构的影响。结果表明,纳米Al2O3的添加可大幅提高Ti(C,N)基金属陶瓷的力学性能,特别是硬度和断裂韧性明显提高,克服了Ti(C,N)基金属陶瓷硬度较低的缺点,扩大了其应用范围。通过对材料微观结构的观察和分析,认为纳米Al2O3的添加细化了基体晶粒,主要断裂模式为穿晶断裂,晶粒的细化和断裂模式的改变是材料力学性能提高的主要原因。     

纳米SiC晶须增强Ti(C,N)基金属陶瓷的显微组织与力学性能

采用真空烧结法制备了纳米SiC晶须增强Ti(C,N)基金属陶瓷复合材料,用XRD、FESEM、EDS、万能试验机及维氏硬度仪等手段研究了纳米SiC晶须对复合材料显微组织和抗弯强度及断裂韧度的影响。结果表明:复合材料的显微组织具有典型的芯-壳结构,主要由黑色的硬质核心相,灰色的环形相,灰白色的粘结相以及部分分布于外环形相/粘结相界面、部分弥散分布于粘结相中的白色增强相组成;随着纳米SiC晶须添加量的增加,粘结相的体积分数减小,增强相的体积分数增大;与未添加晶须的金属陶瓷相比,复合材料的抗弯强度和断裂韧度均有显著提高,当纳米SiC晶须的体积分数为7.5%时,复合材料的力学性能最佳,抗弯强度为2 346 MPa,断裂韧度为16.82 MPa·m~(1/2)。     

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。     

AlxCoCrFeNi高熵合金黏结剂对Ti(C,N)基金属陶瓷微观结构和高温抗氧化性能的影响

以Al_xCoCrFeNi高熵合金(x=0, 0.5, 1,物质的量比)作为黏结剂,采用低压烧结法制备Ti(C,N)基金属陶瓷,研究了Al_xCoCrFeNi高熵合金黏结剂对金属陶瓷微观结构和高温抗氧化性能的影响。结果表明：所制备的金属陶瓷均主要由面心立方(FCC)结构的Ti(C,N)相和FCC结构的高熵合金黏结相组成,在高温烧结时Al_0.5CoCrFeNi和AlCoCrFeNi高熵合金发生了体心立方(BCC)结构相到FCC结构相的转变;金属陶瓷中均形成了典型的芯-环结构,以AlCoCrFeNi高熵合金为黏结剂制备的金属陶瓷中含有较多孔隙;在1 000℃氧化6 h后,以CoCrFeNi、Al_0.5CoCrFeNi和AlCoCrFeNi高熵合金为黏结剂制备的金属陶瓷的单位面积质量增加量分别为3.58,2.95,2.81 mg·cm^-2,以AlCoCrFeNi高熵合金为黏结剂制备的金属陶瓷具有最优的高温抗氧化性能。     

Ti(C,N)基金属陶瓷在海水润滑下的摩擦磨损特性研究

在材料端面摩擦磨损试验机上,分别对Ti(C,N)金属陶瓷及表面沉积TiN的Ti(C,N)金属陶瓷2种材料与碳纤增强聚醚醚酮(CFRPEEK)组合在海水润滑下的摩擦磨损特性进行实验研究,探讨接触压力和滑动速度对摩擦因数的影响规律。结果表明:在速度较低时摩擦因数随速度增加下降较快,但速度较高时,摩擦因数趋向稳定,速度影响不大;接触压力对摩擦因数的影响较小。通过对试件磨损表面微观形貌的分析,认为CFRPEEK的磨损机制主要是机械切削和机械犁耕引起的材料塑性变形和脱落,并在摩擦过程中发生向陶瓷表面的转移。Ti(C,N)金属陶瓷较表面沉积TiN的Ti(C,N)金属陶瓷具有较低的摩擦因数。通过与其他材料研究结果的比较,认为Ti(C,N)金属陶瓷与CFRPEEK组成的材料副应用于纯水液压泵或马达中的关键摩擦副具有较好的可行性。