Ti(C_(0.7)N_(0.3))对(Ti,W,Ta)C-Mo-Ni系金属陶瓷组织与性能的影响

以(Ti,W,Ta)C和Ti(C_(0.7)N_(0.3))固溶体颗粒共同作为硬质相原料,采用粉末冶金工艺制备Ti(C,N)基金属陶瓷材料,研究Ti(C_(0.7)N_(0.3))添加量对(Ti,W,Ta)C-Mo-Ni系金属陶瓷组织与性能的影响。结果表明,(Ti,W,Ta)C-Mo-Ni系金属陶瓷由黑芯–灰环结构和白芯–灰环结构的2种硬质相和粘结相构成,黑芯相为Ti(C_(0.7)N_(0.3))颗粒,白芯相为(Ti,W,Ta)C颗粒。随Ti(C_(0.7)N_(0.3))添加量增加,黑芯–灰环结构增多,环形相变薄。Ti(C_(0.7)N_(0.3))固溶体的加入对(Ti,W,Ta)C-Mo-Ni系金属陶瓷硬度的影响很小,而抗弯强度随Ti(C_(0.7)N_(0.3))增加呈先升高后降低趋势。当Ti(C_(0.7)N_(0.3))添加量(质量分数)为40%时,金属陶瓷的力学性能最优,硬度(HRA)为90.3,抗弯强度为1 748 MPa。     

Co和Ni对Ti(C_(0.7)N_(0.3))基金属陶瓷组织和力学性能的影响北大核心

采用粉末冶金低压烧结方法制备Ti(C_(0.7)N_(0.3))基金属陶瓷,结合SEM、EDS和力学性能测试,研究粘结剂Co和Ni总量一定时,Co/(Co+Ni)比对Ti(C_(0.7)N_(0.3))基金属陶瓷显微组织、力学性能的影响。结果表明:经1 400℃低压烧结1 h后,Ti(C_(0.7)N_(0.3))基金属陶瓷显微组织由黑色硬质相、灰色包覆相和白色粘结相组成。粘结剂总量固定20%(质量分数),当Co/(Co+Ni)比从0增大到0.6时,金属陶瓷抗弯强度逐渐增大到最大值2 210 MPa,后逐渐降低;硬度达到最大值92.1 HRA后趋于稳定,不再随Co/(Co+Ni)比增大而有明显变化。     

TaC含量对TiCN基金属陶瓷组织与性能的影响

以TiC,TiN,WC,Mo,Co,Ni和Ta C为原料制备TiCN基金属陶瓷,结合XRD,SEMEDS和力学性能测试,研究TaC含量对TiCN基金属陶瓷物相组成、显微组织与力学性能的影响。结果表明:TiCN基金属陶瓷的硬质相为TiC_(0.7)N_(0.3),Mo C,TiWC_2和TiTaCN。粘结相Co,Ni固溶Ti,W,Mo,Ta元素形成Ti_(0.08)Ni_(0.92),TiCo_3,W_(0.15)Ni_(0.85),Co_(0.9)W_(0.1),Ta_(0.08)Ni_(0.92)和Mo_(0.09)Ni_(0.91)等。TiCN基金属陶瓷的显微组织由黑色相Ti(C,N)、灰色相(Ti,Mo,Ta,W)(C,N)和白色相(Ti,Mo,Ta,W)C-Co-Ni组成,形成黑芯-灰环及黑芯-白环-灰环包覆结构。随TaC含量增加,固溶相(Ti,Ta,W,Mo)(C,N)的含量与黑芯-白环-灰环包覆结构相增加,TiCN基金属陶瓷的抗弯强度提高,硬度略有下降。适宜的TaC添加量为9%,所得金属陶瓷的抗弯强度和硬度HV分别为1 299 MPa和1 252 MPa。     

WC粉末粒度对Ti(C,N)基金属陶瓷组织和性能的影响

研究了WC粉末粒度对Ti(C,N)基金属陶瓷Ti(C_(0.7)N_(0.3))-15%WC-15%Ni显微组织和性能的影响。研究结果表明,降低WC粉末粒度后组织中出现了大量的白芯-灰环结构的晶粒,总体晶粒度均匀并得到细化(2μm以下)。细化的WC粉末不仅使WC的溶解速度增大,Ti(C,N)的溶解速度也增大。细化WC粉末粒度可以提高金属陶瓷的硬度,但是断裂韧性却有所下降。     

碳纤维添加量对Ti(C,N)基金属陶瓷材料组织和性能的影响

以Ti(C,N)、Mo_2C、Co、Ni、WC和C_f(碳纤维)为原料,通过粉末冶金工艺制备了不同添加量C_f增强Ti(C,N)基金属陶瓷材料,研究了C_f添加量对金属陶瓷密度、硬度和抗弯强度的影响。结果表明,随着C_f添加量的逐渐增大,Ti(C,N)基金属陶瓷材料密度和硬度略有降低,抗弯强度先增大后减小;当C_f添加量(质量分数)为2%时,Ti(C,N)基金属陶瓷材料力学性能最佳,此时硬度为66 GPa,抗弯强度为672.6 MPa。     

Fe添加量对Ti(C,N)基金属陶瓷显微组织及力学性能的影响

采用低压烧结工艺制备出Ti(C_(0.7)N_(0.3))-WC-Mo_2C-TaC-Fe/Co/Ni体系金属陶瓷,研究了Fe含量对Ti(C,N)基金属陶瓷显微组织、相组成及力学性能的影响。结果表明,随着Fe含量的增加,组织中白芯-灰环结构的硬质相体积分数显著增大,且在固相烧结阶段,大量M_(12)C型η相转化为M_6N型脆性相;高Fe含量的金属陶瓷体系有利于脆性相的生成。力学性能测试结果表明,适量Fe置换Ni可显著提高Ti(C,N)基金属陶瓷的硬度和断裂韧性,并随Fe含量增加呈先升高后降低的变化趋势。当Fe含量为2%时,金属陶瓷的硬度和断裂韧性均达到最大值1 642 MPa和10.63 MPa·m~(1/2),与不含Fe的金属陶瓷相比,分别提高了96 MPa和11.3%。但添加过量Fe反而会极大地恶化金属陶瓷的力学性能,这主要归因于高Fe含量金属陶瓷组织中M_6N型脆性相含量的增加。     

烧结温度对TiC_(0.7)N_(0.3)-WC-TaC-Mo-(Ni,Co)金属陶瓷材料组织与性能的影响

采用粉末冶金工艺制备TiC_(0.7)N_(0.3)-WC-TaC-Mo-(Ni,Co)金属陶瓷材料。通过密度测试仪、万能力学试验机、维氏硬度测试仪、X射线衍射分析仪和扫描电镜等方法检测金属陶瓷样品的密度、抗弯强度、硬度、物相结构和微观结构,比较分析不同烧结温度对TiC_(0.7)N_(0.3)-WC-TaC-Mo-(Ni,Co)金属陶瓷材料的组织结构和性能的影响。结果表明:烧结温度对材料的致密化过程和结构性能产生重要影响;当烧结温度为1450℃时,材料的抗弯强度达到1110MPa,显微硬度达到1200HV;材料组织致密,环形相连续分布,硬质相细小、均匀,能有效抑制在应力作用下材料内部裂纹的扩展,增加韧性断裂特征。     

WC含量对TiCN-HfN金属陶瓷刀具材料微观组织和力学性能的影响

采用热压烧结技术制备了TiCN-HfN-WC金属陶瓷刀具材料, 研究了WC含量(质量分数)对金属陶瓷刀具材料微观组织和力学性能的影响。结果表明: TiCN-HfN-32%WC金属陶瓷刀具材料由TiCN、(Ti, Hf, W)(C, N)、WC和MoNi组成, 材料中还含有极少量的(Ti, Mo, W)(C, N)固溶体, 材料内部形成了网状骨架结构。随着添加WC质量分数的增加, 材料中晶粒粒度降低, 添加WC可抑制材料中TiCN晶粒的生长, 起到细化TiCN晶粒的作用; 材料的相对密度、硬度和断裂韧度都具有先增大后减小的变化趋势, 材料的抗弯强度逐渐增大。当WC质量分数为32%时, 材料具有相对较好的综合力学性能, 其硬度为20.2GPa, 断裂韧度为7.1MPa·m1/2, 抗弯强度为1581.3MPa。     

Mo_2C/WC对金属陶瓷组织和性能的影响

以TiC、TiN、Mo_2C、WC、Co、Ni为原料,采用粉末冶金法制备Ti(C,N)基金属陶瓷。结合XRD物相检测、显微组织分析以及力学性能测试研究了Mo_2C/(WC+Mo_2C)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Mo_2C/(WC+Mo_2C)的增加,Ti(C,N)基金属陶瓷的硬度逐渐增加,抗弯强度先降低后增加。当Mo_2C/(WC+Mo_2C)=0.8时,Ti(C,N)基金属陶瓷的显微组织细化明显,综合力学性能最佳,维氏硬度(HV)为1 411.15,抗弯强度为1 053.7 MPa。     

Mn含量对粉末冶金铁铜碳低合金钢组织与力学性能的影响

采用铜粉、石墨粉和铁粉为原料,以Fe-74.8Mn-6.9C中间合金粉的形式加入Mn元素,制备粉末冶金Fe-x Mn-(2-x)Cu-0.3C(x=0,0.2,0.4,0.6,0.8,1。质量分数,%)低合金钢,研究Mn含量对该合金组织与力学性能的影响。结果表明,合金组织由铁素体和珠光体构成。加入含Mn中间合金粉对混合原料粉末的压制性能没有明显影响。随Mn含量增加,合金中孔隙的数量增多,尺寸变大;合金密度先升高后降低,Mn含量为0.4%时合金密度最大,达到7.24 g/cm~3;合金硬度先升高后降低,Mn含量为0.6%时硬度最大;合金抗弯强度下降,冲击韧性升高,Mn含量超过0.4%时二者变化均较小。因此Fe-0.6Mn-1.4Cu-0.3C合金具有较好的综合性能,硬度(HRB)和冲击韧性分别达到57.4和8.80 J/cm~2,比Fe-2Cu-0.3C合金分别提高5.3和0.82 J/cm~2,材料呈部分韧性断裂特征。     

Mo含量对(Ti,W,Ta)C-Ni系金属陶瓷组织与性能的影响

以(Ti,W,Ta)C固溶体粉末、金属Mo粉和Ni粉为原料,采用真空液相烧结法制备(Ti,W,Ta)C-x Mo-1%Ni金属陶瓷(x为质量分数,x=0~20%),研究Mo含量对(Ti,W,Ta)C-Ni系金属陶瓷的显微组织、物相组成、致密度和力学性能的影响。结果表明,随Mo含量增加,金属陶瓷的组织逐渐细化;Mo对(Ti,W,Ta)C-Ni系金属陶瓷的致密化具有较强的促进作用,使得金属陶瓷的烧结收缩率增加,孔隙减少;随Mo含量增加,(Ti,W,Ta)C-Ni系金属陶瓷的硬度提高,而抗弯强度先升高后降低。当Mo含量为15%时,(Ti,W,Ta)C-Ni系金属陶瓷的力学性能最优,硬度HRA和抗弯强度分别为90.2和1 661 MPa。     

Ni_x(Ti_(0.6),W_(0.4))_4C系η相的Ni含量对碳化合成(Ti_(0.6),W_(0.4))C-18Ni金属陶瓷组织与性能的影响

先采用高能活化–预烧结法合成TiC基金属陶瓷(Ti_(0.6),W_(0.4)_)_4C-xNi(x为质量分数,%。x=6,8,12,18)系η相粉末,然后再补碳烧结制备(Ti_(0.6),W_(0.4)_)C-18Ni金属陶瓷。分析不同Ni含量的η相粉末的形貌与物相组成,并进一步研究η相粉末的Ni含量对(Ti_(0.6),W_(0.4)_)C-18Ni金属陶瓷组织与力学性能的影响。结果表明,随(Ti_(0.6),W_(0.4)_)4C-x Ni粉末的Ni含量增加,η相逐渐由Ni_2W_4C向Ni_6W_6C转变;(Ti_(0.6),W_(0.4)_)4C-x Ni粉末的Ni含量增加有利于烧结过程中WC的析出,当x=12%时,析出颗粒状WC相,当Ni含量增加至18%时,颗粒状WC相转变为板条状,板条状WC相的析出可更有效地提高(Ti_(0.6),W_(0.4)_)4C-xNi金属陶瓷的抗弯强度和韧性。(Ti_(0.6),W_(0.4)_)C-18Ni金属陶瓷的抗弯强度和断裂韧性都随η相粉末的Ni含量增加而提高,当x=18%时,抗弯强度和断裂韧性分别为1 730MPa和15.8 MPa·m1/2。     

Ru对Ti(C,N)基金属陶瓷组织与性能的影响

将Ti(C_5N_5)、Mo_2C、Ru、Ni粉末混合后,通过粉末冶金方法制备Ti(C,N)基金属陶瓷,研究了Ru对Ti(C,N)基金属陶瓷组织性能的影响及机理。结果显示,掺Ru后的Ti(C,N)基金属陶瓷组织呈现出芯-环结构;随着Ru含量的增加,主体晶粒得到细化,同时粘结相趋于均匀化;Ru含量的变化对Ti(C,N)基金属陶瓷粘结相浓度梯度产生了影响,梯度层厚度随Ru含量的增加先增厚后减薄;含1.5%Ru的Ti(C,N)基金属陶瓷的断裂韧性和维氏硬度分别达到9.9 MPa·m~(1/2)和1 500 HV_(10)。掺Ru对Ti(C,N)基金属陶瓷综合力学性能的改善具有突出效果,与其强化陶瓷的粘结相有关。     

WC质量分数对Ti(C0.7N0.3)基金属陶瓷组织和性能的影响

采用粉末冶金低压烧结方法制备Ti(C_0.7N_0.3)基金属陶瓷, 结合扫描电子显微镜(scanning electron microscope, SEM)观察、能谱(energy dispersive spectrum, EDS)分析、力学及磁学性能测试, 研究了WC质量分数从0增大到20%的过程中, Ti(C_0.7N_0.3)基金属陶瓷的显微组织、力学性能及磁学性能变化。结果表明, 经1420℃低压烧结1 h后, Ti(C_0.7N_0.3)基金属陶瓷显微组织有明显的芯/壳结构, 且随着WC质量分数增大, 黑色硬质相数量及体积减小, 环形相和黏结相体积增大。WC质量分数从0增大到20%的过程中, 硬度先增大后减小, 抗弯强度先增大后趋于稳定, 饱和磁化强度逐渐减小, 矫顽磁力逐渐增大。WC质量分数为15%时, 力学性能最佳, 其中HRA 91.6, 抗弯强度2160 MPa。     

反应等离子喷涂TiCN-Mo涂层的组织与性能

利用反应等离子喷涂技术在钢基体上沉积了3种不同Mo含量的TiCN-Mo金属基陶瓷涂层。通过XRD、SEM及EDS对涂层显微结构进行分析,通过显微硬度计测量涂层的硬度和压痕韧性,并对显微硬度进行Weibull分布统计。结果表明:涂层由TiC_(0.7)N_(0.3),TiN,金属Mo相,少量Ti_2O及钼的氧化物组成;Mo以白色条带状均匀分布在TiCN周围,交替叠加,形成紧密的显微结构;三种涂层显微硬度均服从Weibull分布,具有一定分散性;与单一TiCN涂层相比,当Mo质量分数为10%时,制备的涂层显微硬度具有较小的分散性,结构致密,具有较高的压痕韧性和强度。     

Mo含量对Ti(C,N)基金属陶瓷组织和性能的影响

采用真空烧结工艺制备了Ti(C,N)基金属陶瓷,研究了不同Mo含量对Ti(C,N)基金属陶瓷显微组织和性能的影响.结果表明,当Mo含量为16%时,金属陶瓷具有较好的力学性能,其抗弯强度达1930MPa,硬度达89.5HRA,并且,Mo含量对粘结相中合金元素的溶解性也有较大影响.     

用固溶体和单组元为原料制备的Ti(C,N)基金属陶瓷的组织与性能

分别采用固溶体型TiC0.7N0.3和间隙相型单组元TiC、TiN为原料,制备TiC0.7N0.3-10WC-4Mo2C-3TaC-2.4Cr3C2-10Ni-10Co和TiC-10TiN-10WC-4Mo2C-3TaC-2.4Cr3C2-10Ni–10Co 2种Ti(C,N)基金属陶瓷,观察与分析这2种金属陶瓷的微观组织结构和力学性能。结果表明,尽管这2种金属陶瓷的硬质相与粘结相中化学组元的相对含量存在差异,但具有相同的物相成分,其中硬质相为含Ti、W、Mo、Ta、Cr的立方结构碳氮化物。与单组元原料相比,用固溶体型原料制备的金属陶瓷的微观组织结构均匀,硬质相的晶粒相对细小、芯–环结构完整、环部厚度适中,粘结相中Ti和Ta的含量与固溶度都较低,综合力学性能显著提高。从反应烧结过程中粘结相"触媒–联动"效应与反应扩散有序度的角度对这2种金属陶瓷的微观组织结构与性能的差异进行解释。     

Ti、石墨含量对铁基粉末冶金烧结材料的组织与性能影响

本文以雾化铁粉、羰基镍粉、钼粉、电解铜粉、钛粉及石墨粉为实验原料,在Fe-2%Ni-0.5%Mo-2%Cu-0.3%C基础上,按Ti和C原子比1∶1同时添加Ti和石墨(Ti的添加量为质量分数0～4%),利用粉末冶金与原位烧结合成技术制备了TiC颗粒增强铁基粉末冶金烧结材料,并用光学显微镜(OM)和扫描电子显微镜(SEM)等手段研究了实验材料的显微组织及性能。研究结果表明:实验粉末冶金烧结材料的组织主要为珠光体、铁素体及贝氏体。随着Ti加入量的增加,珠光体含量增多,且珠光体片间距更细小,而铁素体及贝氏体组织逐渐减少。原位合成的TiC颗粒尺寸约在0.3μm,主要分布在珠光体晶粒边界处。随Ti加入量的增大,材料的表观硬度提高,而抗弯强度和密度下降。断口形貌没有表现出明显的塑性变形,属于脆性断裂。     

纳米La_2O_3掺杂对Mo_2NiB_2基金属陶瓷组织及力学性能的影响

采用真空热压烧结技术,根据Ni-6B-53.3Mo的配比,制备了掺杂不同含量纳米La_2O_3颗粒(0、0.3%、0.6%、0.9%、1.2%)的Mo_2NiB_2基金属陶瓷,并研究其显微结构和力学性能。结果表明,掺杂La_2O_3可以使Mo_2NiB_2基金属陶瓷的硬质相和Ni基粘结相相溶性提高,晶粒尺寸减小,Ni基粘结相分布更加均匀。随着La_2O_3掺杂含量的增加,Mo_2NiB_2基金属陶瓷的抗弯强度、硬度和压缩强度先增大后减小。掺杂0.6%La_2O_3时,抗弯强度和硬度均最大,分别为603.55 MPa和902.1 HV。掺杂0.3%La_2O_3时,压缩强度最大,为550 MPa。但随着La_2O_3掺杂含量的增加,Mo_2NiB_2基金属陶瓷的断裂韧性和密度都有所降低。     

亚微米级SiC颗粒对Ti(C,N)基金属陶瓷材料性能和结构的影响研究

本文采用粉末冶金工艺制备了含有不同亚微米级Si C颗粒的Ti(C,N)基金属陶瓷材料。通过密度测试仪、抗弯强度测试仪、维氏硬度测试仪、X射线衍射分析仪和扫描电镜等方法研究了亚微米级Si C颗粒对Ti(C,N)基金属陶瓷材料的组织结构和性能的影响。结果表明:亚微米级Si C颗粒对Ti(C,N)基金属陶瓷材料的力学性能和微观组织具有复杂的影响。Si C颗粒能促进粘结相和硬质相的界面形成良好的冶金结合,细化组织,并对裂纹扩展路径产生影响,有助于提高材料的断裂强度和显微硬度;但是,过量的Si C颗粒又会促使材料中出现局部疏松组织,对材料的微观结构和性能产生不利影响。