Mo添加对TiC-TiN-WC-Ni金属陶瓷显微组织与磁学、力学性能的影响

本文研究了3%~15%Mo添加对TiC-12%TiN-10%WC-25%Ni金属陶瓷显微组织和磁学、力学性能的影响。结果表明,经1 430℃真空烧结1 h后,金属陶瓷都由Ni基粘结相和Ti(C,N)陶瓷颗粒组成。随着Mo含量增加,粘结相中合金元素的总含量增加。陶瓷颗粒通常由黑芯、白色内环和灰色外环组成,当Mo含量为6%~9%时,陶瓷颗粒明显细化。不管Mo含量高低,金属陶瓷室温均呈顺磁性,但室温磁化强度和剩磁随着Mo含量增加而下降。金属陶瓷的抗弯强度在Mo含量为6%时达到峰值,洛氏硬度随着Mo含量增加先略有下降然后略有上升。     

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。     

Cr_3C_2添加对Ni_3Al粘结TiC基金属陶瓷显微组织和力学性能的影响

本文先以Ni粉和Al粉为原料,采用机械合金化法合成Ni_3Al粉末,再采用粉末冶金法,经1 485℃真空烧结1h后制备出Cr_3C_2含量不同的Ni_3Al粘结TiC基金属陶瓷。研究表明,Ni_3Al粘结TiC基金属陶瓷由TiC陶瓷晶粒和Ni3Al粘结相组成,且TiC陶瓷晶粒通常具有芯/环结构。当Cr_3C_2含量为6%时,具有白芯的小陶瓷晶粒数量明显增多,同时具有黑芯的陶瓷晶粒中白色内环较完整。金属陶瓷的硬度和抗弯强度随着Cr_3C_2含量增加呈先升高后下降的趋势,断裂韧性随着Cr_3C_2含量增加先升高随后下降,然后略有上升再下降。当Cr_3C_2含量为2%时,金属陶瓷具有良好的综合力学性能。     

ZrC含量对TiC基金属陶瓷组织和性能的影响

真空烧结制备了TiC-ZrC-Co-Ni系金属陶瓷,研究了ZrC对TiC基金属陶瓷显微组织和室温力学性能的影响。结果表明:未加ZrC的TiC基金属陶瓷的显微组织表现为经典的黑芯-灰壳组织,硬质相形状多为球形;而加入ZrC后的金属陶瓷随着ZrC加入量的增多,组织逐渐细化,硬质相形状大多数为方形,硬质相与粘结相界面呈现直线,在黑芯周围出现白色球状(Ti,Zr)C固溶体。由于Co、Ni对ZrC的润湿性不理想,金属陶瓷的致密度随着ZrC含量的增加而下降,室温力学性能(抗弯强度、硬度、断裂韧性)也随之降低。     

TaC含量对Ti(C_(0.7),N_(0.3))基金属陶瓷组织和性能的影响

以Ti(C_(0.7),N_(0.3))、TaC、WC、C、Co、Ni以及Mo粉为原料,利用粉末冶金法制备了Ti(C_(0.7),N_(0.3))基金属陶瓷。使用XRD、SEM、硬度计和万能试验机等研究了不同的Ta C含量对金属陶瓷显微组织和性能的影响。结果表明,金属陶瓷的组织呈现出"芯-壳"结构,随着Ta C含量的增加,环形相包覆得更加完整,晶粒尺寸明显细化,当Ta C含量超过4%时,部分颗粒开始发生团聚、长大,环形相越来越厚;随着Ta C含量的增加,金属陶瓷的硬度和断裂韧性呈现出不断下降的趋势,而抗弯强度先升后降。综合来看,当添加Ta C含量为4%时,金属陶瓷具有最佳的综合力学性能,其硬度、抗弯强度和断裂韧性分别达到了88.7 HRA、1 297 MPa和10.0 MPa·m~(1/2)。     

Mo含量对TiC基金属陶瓷 组织和力学性能的影响

采用粉末冶金工艺制备了6组不同Ni、Mo添加量的金属陶瓷材料.通过扫描电镜观察组织结构、断口形貌及裂纹扩展,用三点弯曲法测试抗弯强度,用洛氏硬度计测得试样硬度.试验结果表明,添加Mo后,TiC基金属陶瓷呈现出典型的芯壳结构,组织细化明显.当TiC含量为70%、Ni∶Mo=2 ∶ 1时,材料的抗弯强度、硬度与断裂韧性综合...     

碳含量对Ti(C,N)基金属陶瓷组织和性能的影响

通过真空烧结方法制备了4种碳含量的Ti(C,N)基金属陶瓷,通过X射线衍射分析仪、扫描电镜、万能力学试验机、维氏硬度测试仪等仪器检测Ti(C,N)基金属陶瓷试样的物相结构、微观组织、抗弯强度、硬度和断裂韧性,分析了碳含量和烧结工艺对Ti(C,N)基金属显微组织和力学性能的影响。结果表明,增加碳含量和提高烧结温度能促进烧结过程中的冶金反应,金属陶瓷显微组织中具有黑芯-灰环结构硬质相的黑芯部分体积分数减少,环形相体积分数增加,粘结相体积分数减少,显微组织均匀化。碳含量对横向抗弯强度(TRS)有显著影响;碳含量对硬度(HV)和断裂韧性(KIC)的影响较小,随碳含量上升,均略有增加。在1 440~1 500℃范围烧结,金属陶瓷的TRS保持在相近的水平值;随烧结温度升高,硬度HV下降;高温1 520℃烧结,能显著提升Ti(C,N)基金属陶瓷的断裂韧性KIC,提高裂纹扩展阻力。     

Ni添加剂对Mo_2FeB_2基金属陶瓷的显微组织和力学性能的影响

利用真空液相烧结制备了两种不同Ni含量的Mo_2FeB_2基金属陶瓷,采用SEM和EDX研究了Ni添加剂对金属陶瓷显微组织和力学性能的影响,结果表明:Ni添加剂同时存在于粘结相和硬质相中,但未对其硬质相颗粒尺寸产生明显影响。Ni添加剂明显提高了金属陶瓷的抗弯强度,其数值从约1 750 MPa增加到2 200 MPa。第一性原理计算结果表明:相对于Mo_2FeB_2相,Mo2(Fe,Ni)B2相具有相对较好的塑性,但理论计算硬度较低。     

硬质相比例含量对Ti(C,N)基金属陶瓷微观组织和力学性能的影响

本文采用真空烧结方法制备Ti(C,N)基金属陶瓷,结合光学金相显微镜、SEM以及力学性能检测等手段,研究了硬质相Ti(C0.5,N0.5)、(Ti39.8W46.9)C的比例含量对金属陶瓷微观性能、力学性能的变化规律。结果表明,经过真空条件1 450℃烧结60 min,不同比例硬质相的金属陶瓷微观组织均出现有明显的核芯/环形结构。随着硬质相(Ti39.8,W46.9)C含量增加,Ti(C0.5,N0.5)相含量减小,黑芯硬质相数量减小,环形相厚度增加,白芯硬质相增加。基体硬度逐渐降低而抗弯强度则逐渐增加,断裂韧性随白芯数量增加而有所提升。通过研究综合性能,当硬质相Ti(C0.5,N0.5)和(Ti39.8W46.9)C的质量分数比例分别为29.6%及29.5%,力学性能最佳,硬度达到92.2±0.3 HRA,抗弯强度为2 050±50MPa,断裂韧性为10.2±0.2 MPa·m1/2。     

Ti(C,N)固溶体的N/C原子比对Ti(C,N)基金属陶瓷组织及力学性能的影响

本文以不同N/C原子比的Ti(C,N)固溶体为硬质相,通过真空烧结制备了Ti(C,N)基金属陶瓷。用三点弯曲法、洛氏硬度计、压痕法分别测得试样的抗弯强度、硬度、断裂韧性,并通过光学金相显微镜、XRD、SEM、EDS等手段研究了Ti(C,N)固溶体的N/C原子比对Ti(C,N)基金属陶瓷组织的影响规律。结果表明:在一定范围内随着N/C原子比的增大,Ti(C,N)固溶体在液相中溶解度下降,环形相的析出受到抑制,使得金属陶瓷的硬质相芯部逐渐细化且分散均匀,环形相厚度减薄。但Ti(C,N)固溶体的N/C原子比为6∶4及以上时,硬质相与液相之间的润湿性较差,使得金属陶瓷孔隙度增加,显微组织中开始出现亮白色的晶粒。随N/C原子比的增大,金属陶瓷的抗弯强度和硬度先增大后降低,断裂韧性逐渐降低。当Ti(C,N)固溶体的N/C原子比为5∶5时,金属陶瓷的综合力学性能最佳,其抗弯强度为2 429 MPa,硬度为92.2 HRA,断裂韧性为8.44 MPa·m~(1/2)。     

氮含量对Ti(C,N)基金属陶瓷显微组织与磨粒磨损行为的影响

采用真空烧结方法制备了4种氮含量的Ti(C,N)基金属陶瓷,测试了试样的抗弯强度、硬度、断裂韧性等力学性能,用扫描电镜、能谱仪等研究了N含量对其显微组织及磨粒磨损行为的影响。结果表明:在一定范围内随N含量的增加,硬质相芯部逐渐细化且分布均匀,环形相厚度变薄、体积分数减小;磨粒磨损形貌中犁沟所占的比例减少,微观脆性断裂形成的凹坑增加,耐磨粒磨损性能逐渐提高。随N含量增加,Ti(C,N)基金属陶瓷的抗弯强度呈现出先增加后减小的趋势,断裂韧度逐渐递减,硬度变化不大。当N含量为3.6%时(文中含量均为质量分数),Ti(C,N)基金属陶瓷综合力学性能最佳,其抗弯强度为1 873 MPa,硬度为89.9 HRA,断裂韧度为20.7 MPa.m1/2。     

原位碳热还原法制备Ti(C,N)基金属陶瓷的烧结技术研究

基于原位碳热还原法,通过真空液相烧结制备了Ti(C,N)基金属陶瓷。利用XRD、SEM、EDS等手段研究了不同烧结工艺参数对金属陶瓷显微组织和力学性能的影响。结果表明:基于原位碳热还原法制备出的Ti(C,N)基金属陶瓷,与常规方法制备的金属陶瓷相比,其显微组织中具有白芯-灰壳结构硬质相和没有明显包覆相的灰色硬质相的体积占比均明显增加,而具有黑芯-灰壳结构硬质相的体积占比明显减小;经1 400℃烧结,保温60 min,材料的组织均匀性较好,环形相厚度适中,且具有最佳的室温力学性能:抗弯强度为2 516 MPa,硬度为88.6 HRA,断裂韧性为18.4 MPa·m1/2。     

多层石墨烯添加量对Ti(C_(0.7),N_(0.3))基金属陶瓷组织和力学性能的影响

本文采用低压烧结工艺制备了不同石墨烯含量的Ti(C_(0.7),N_(0.3))基金属陶瓷刀具材料,采用扫描电子显微镜(SEM)和光学显微镜(OM)对材料进行微观结构分析,通过X射线衍射(XRD)对材料进行物相分析,测试了金属陶瓷的密度、硬度、抗弯强度、断裂韧性等力学性能,研究了石墨烯添加量对Ti(C_(0.7),N_(0.3))基金属陶瓷组织和力学性能的影响。结果表明,石墨烯的加入并未改变Ti(C,N)基金属陶瓷的组织结构特征,却可以有效增韧Ti(C_(0.7),N_(0.3))基金属陶瓷。随着石墨烯添加量的增加,显微硬度逐渐降低,抗弯强度先上升后下降,断裂韧性呈现先增加后略有下降的趋势。当石墨烯添加量为0.6%时(质量分数,下同),综合力学性能达到最好,在抗弯强度不降低的情况下,断裂韧性提高了32.7%。此时,金属陶瓷的抗弯强度和断裂韧性分别为1 450.8 MPa和12.85 MPa·m~(1/2)。     

固相硼化反应阶段的升温速率对Mo_2FeB_2基金属陶瓷显微组织和力学性能的影响

采用反应硼化烧结法制备了Mo_2FeB_2基金属陶瓷。使用扫描电镜(SEM),X射线衍射仪(XRD)研究了固相硼化反应阶段800~1 010℃的升温速率对Mo_2FeB_2基金属陶瓷显微组织和力学性能的影响。研究结果表明:从800℃以不同的升温速率(1~9℃/min)升温升至1 010℃时,随着升温速率的升高,粘结相体积分数先增加后减少,硬质相平均晶粒尺寸和长径比逐渐减小,Mo_2FeB_2硬质相晶格常数a逐渐降低,c基本保持不变,硬质相形貌逐渐由长条状转变为近等轴状;随着升温速率的升高,金属陶瓷抗弯强度先升高后降低,硬度逐渐升高,断裂韧性逐渐降低。以5℃/min升温得到的金属陶瓷可获得较为均匀的显微组织,且具有较好的综合力学性能,其抗弯强度为2 367.5 MPa,硬度为88.2 HRA,断裂韧性为27.6 MPa·m~(1/2)。     

铣削刀片用纳米改性金属陶瓷的显微组织和力学性能

研究了铣削刀片用纳米改性金属陶瓷的显微组织与力学性能。SEM观察结果表明,铣削刀片用纳米改性金属陶瓷组织仍由陶瓷相和金属相组成,其中粗大的陶瓷相颗粒为芯/壳结构;Mo元素添加能有效细化金属陶瓷陶瓷基体组织。抗弯测试表明,随金属相含量增加,金属陶瓷的抗弯强度和断裂韧性增加,而硬度则降低;断口分析可知,沿晶断裂为其主要的断裂方式。     

WC含量对超细Ti(C,N)基金属陶瓷组织和性能的影响

采用真空烧结法制备超细Ti(C,N)基金属陶瓷,研究WC含量0wt%～20wt%对超细Ti(C,N)基金属陶瓷显微组织和力学性能的影响。通过SEM观察组织形貌发现,添加WC后金属陶瓷的组织出现了典型的芯壳结构,并且芯壳产生了明显细化,但当WC添加量超过15wt%时,环形相碳化物粗化、变脆。伴随着WC添加量,抗弯强度、硬度、断裂韧性均呈现先上升再下降的趋势。在WC添加量15wt%时,抗弯强度达到1262MPa,维氏硬度值达到16.3HV,金属陶瓷的综合力学性能达到最优。     

(Ti,W)C-Ni金属陶瓷的显微组织和力学性能研究

采用商用(Ti_(0.76),W_(0.24))C、(Ti_(0.69),W_(0.31))C、(Ti_(0.58),W_(0.42))C和Ni粉末,通过真空烧结制备了(Ti,W)C-Ni金属陶瓷。研究了(Ti,W)C中W含量对(Ti,W)C-Ni金属陶瓷显微组织和力学性能的影响。研究结果表明,(Ti,W)C-Ni金属陶瓷具有芯-环结构显微组织。随着W含量升高组织中芯相体积分数下降,环形相体积分数明显上升。当a(Ti)∶a(W)为0.69∶031时,金属陶瓷组织中出现了少量的无芯相,但进一步增加W含量,金属陶瓷中析出WC相和石墨相。较之传统的Ti(C,N)基金属陶瓷,(Ti_(0.69),W_(0.31))C-Ni金属陶瓷具有优异的断裂韧性(KIC),其数值为16.94 MPa·m~(1/2)。环形相与芯相的体积分数比例是影响(Ti,W)CNi金属陶瓷力学性能的关键因素。     

粘结相含量和相组成对Mo_2FeB_2基金属陶瓷断裂韧性的影响

通过真空液相烧结工艺制备不同粘结相含量和相组成的Mo_2FeB_2基金属陶瓷,并用压痕法测量其断裂韧性,研究粘结相含量和相组成对Mo_2FeB_2基金属陶瓷断裂韧性的影响。结果表明:粘结相含量对Mo_2FeB_2基金属陶瓷的断裂韧性具有一定影响,当粘结相含量(质量分数)由27%增加到37%时,断裂韧性从12.8 MPa·m~(1/2)提高到了17.3 MPa·m~(1/2);与粘结相含量的影响相比,粘结相相组成对Mo_2FeB_2基金属陶瓷的断裂韧性具有更加显著的影响,当粘结相为铁素体时,金属陶瓷的断裂韧性为28.5 MPa·m~(1/2),增加了约一倍;硬质相颗粒与粘结相的沿晶断裂,尤其是粘结相的撕裂对其断裂韧性的增加起重要的贡献。     

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)。     

Ni-Ti合金对Ti(C,N)基金属陶瓷组织和性能的影响

采用粉末冶金方法真空烧结制备了添加Ni-Ti形状记忆合金的Ti(C,N)-Co系金属陶瓷,研究了Ni-Ti合金对Ti(C,N)基金属陶瓷显微组织和力学性能的影响。结果表明:未加Ni-Ti合金的Ti(C,N)基金属陶瓷的显微组织表现为经典的黑芯-灰壳组织,陶瓷相多为球形;而加入Ni-Ti后的金属陶瓷随着Ni-Ti加入量的增多,组织逐渐细化,出现了多边形的陶瓷相,陶瓷相与粘结相的界面呈现直线关系。同时,金属陶瓷的抗弯强度和断裂韧性随着Ni-Ti合金加入量的增多有明显的提高,而硬度基本保持不变;Ni-Ti合金的加入量为15wt%时金属陶瓷获得最好的力学性能。