碳纳米管增韧Ti(C,N)基金属陶瓷的制备及抗热震性能

采用粉末冶金真空烧结法制备了添加1.0 wt%碳纳米管的Ti(C,N) -WC -Co金属陶瓷,用压痕-急冷法研究了其抗热震性能.实验结果表明,添加1.0 wt%碳纳米管的Ti(C,N)-Co金属陶瓷材料比未添加碳纳米管的金属陶瓷抗热震性能好,碳纳米管的增韧效果是产生这一现象的主要原因;随着温度的升高和热循环次数的增加,热震裂纹扩展率增长.     

镀钴碳纳米管/Ti(C,N)金属陶瓷的制备及抗热震性能

采用化学镀工艺在碳纳米管表面镀Co,采用粉末冶金法真空烧结制备了添加质量分数0.5%镀钴碳纳米管的Ti(C,N)-Co金属陶瓷,采用压痕-急冷法研究了其抗热震性能。结果表明,添加0.5%镀钴碳纳米管的Ti(C,N)-Co金属陶瓷材料比未添加碳纳米管的金属陶瓷抗热震性能好,镀钴碳纳米管的增韧效果是产生这一现象的主要原因;镀钴碳纳米管能提高Ti(C,N)-Co金属陶瓷的断裂韧性和硬度。     

渗硼对Ti(C,N)基金属陶瓷抗热震性能的影响

采用粉末冶金法制备了Ti(C,N)基金属陶瓷,并对其进行了固体渗硼。研究了渗硼后金属陶瓷的显微组织和力学性能以及渗硼对抗热震性能的影响。结果表明,Ti(C,N)基金属陶瓷的渗硼层由硼化物层、扩散层和基体区组成;渗硼使金属陶瓷的表面硬度提高,抗弯强度降低,使导致金属陶瓷热震残留强度急剧下降的临界热震温差降低约100℃;渗硼使Ti(C,N)基金属陶瓷热震后的残留强度降低,主要是分布不均和形状不规则的孔洞所致;当热震温差较小时,渗硼使金属陶瓷表面萌生热震裂纹的孕育期延长,从而推迟了主裂纹的形成;而热震温差较大时,经渗硼的金属陶瓷热震裂纹扩展较快,易形成龟裂。     

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。     

钼含量对Ti（C，N）-Co金属陶瓷抗热震性能的影响

采用真空烧结工艺,以纳米TiN、亚微米TiC等陶瓷粉体作原材料,以金属钴作粘结剂,并添加不同含量钼,制备了Ti（C,N）-Co金属陶瓷。采用扫描电镜研究了Ti（C,N）-Co金属陶瓷的组织,测量了力学性能,采用压痕．急冷法研究了抗热震性能。结果表明,随着热震温度的升高和热循环次数的增加,金属陶瓷中的裂纹增长;钼含量较低的Ti（C,N）-Co金属陶瓷抗热震性能较好。     

镍钴对超细Ti(C,N)基金属陶瓷性能的影响

研究了Co部分和全部代替Ni对超细Ti(C,N)基金属陶瓷性能的影响。采用X射线衍射仪对物相研究发现:金属相中w(Co)=10%和w(Co)=15%时,金属陶瓷中出现金属间化合物,并且有两种Co的同素异构体并存;力学性能测试表明:5%的Co取代5%的Ni可以明显提高金属陶瓷的抗弯强度、硬度和断裂韧性。金属相为10%Ni-5%Co时,材料的综合力学性能最好。     

纳米改性Ti(C,N)基金属陶瓷的抗热震性能研究

为研究不同金属相对纳米TiN改性Ti(C,N)基金属陶瓷抗热震性能的影响,采用真空烧结法分别制备了Ti(C,N)基20Ni、10Co-10Ni和20Co三组金属陶瓷,用急冷-强度法测定了其抗热震性能.结果表明,3组金属陶瓷试样的热震残留强度均随热震温度的升高而降低,其热震残留强度急剧下降的临界温度分别为410、370和330℃.扫描电镜分析结果表明,热震后试样的组织仍然保持着金属陶瓷典型的芯/壳结构,随着热震温度的升高,组织中出现裂纹,断口中有气孔及裂纹出现,导致材料强度下降.对热震试样硬度的测试结果表明,纳米TiN改性Ti(C,N)基金属陶瓷在热震后仍然具有很高的硬度.     

TiC-ZrC-Co-Ni金属陶瓷的抗热震性能

真空烧结制备了TiC-ZrC-Co-Ni系金属陶瓷。利用压痕-急冷法研究了金属陶瓷的抗热震性能,并通过材料的物理性能及力学性能对热震裂纹的稳定性参数Rst进行了理论计算。实验结果表明,由于热应力作用,热震温度越高,材料的裂纹扩展越快,并且,在相同条件下,四组试样中ZrC含量为10%时,裂纹扩展速度最慢,表明其抗热震性能最好。理论计算结果也显示,ZrC含量为10%的试样的热震裂纹稳定性参数Rst最高。金属陶瓷材料的抗热震性能可以通过理论计算进行预测。     

后角对纳米TiN改性Ti(C,N)基金属陶瓷刀具磨损性能的影响

采用粉末冶金法制备了用纳米TiN改性的Ti(C,N)基金属陶瓷刀具。研究了后角对刀具使用寿命及前、后刀面磨损的影响。结果表明,后角为6°的刀具使用寿命最长,后角大于8°的刀具因崩刃而失效,这主要是由于切削刃强度降低和散热条件恶化所致。增大后角会使后刀面的边界磨损加剧,而过大的后角则使前刀面磨损加剧。纳米TiN改性Ti(C,N)基金属陶瓷刀具的后刀面磨损是磨粒磨损、氧化磨损、扩散磨损和黏着磨损共同作用的结果。     

Ti(C,N)基金属陶瓷添加成分的研究进展

简要介绍了Ti(C,N)基金属陶瓷的典型结构,着重概述了化学成分对Ti(C,N)基金属陶瓷组织和力学性能的影响。     

纳米Ti(C,N)增强Ti(C,N)基金属陶瓷的研究

采用纳米Ti(C,N)粉末制备Ti(C,N)基金属陶瓷,研究了纳米粉末对金属陶瓷组织及性能的影响。结果表明,粉末冶金过程中,纳米Ti(C,N)粉末易于在粘结相中扩散与溶解及沿晶界分布,降低了硬质相在粘结相中的溶解度,抑制了晶粒长大,提高了材料的红硬性能。抗弯强度与晶粒尺寸满足于Hall-Perch公式,5wt％～l0wt％的纳米粉末加入量可使金属陶瓷的抗弯强度和切削性能得到较大的提高,但硬度变化不大。切削磨损主要表现为磨粒磨损和轻微的粘着磨损,磨痕细小均匀。     

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。     

Ti(C,N)基金属陶瓷抗弯强度的研究

研究了提高Ti(C,N)基金属陶瓷抗弯强度的方法。采用改变粘结相成分、进行低压烧结及快冷处理来制备Ti(C,N)基金属陶瓷。试验发现,粘结相成分对材料的强度有很大的影响,提高Ni/Ni+Co的比例可以提高材料的强度,当然,在实际应用中还要考虑对其它性能的综合影响;低压烧结和快冷处理都可以有效的提高Ti(C,N)基金属陶陶的抗弯强度。     

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。     

钛的碳氮化物固溶与单组元对Ti(C,N)基金属陶瓷电化学腐蚀性能的影响

以TiC0.7N0.3-10％ WC-4％ Mo2C-3％ TaC-2.4％ Cr3C2-10％ Ni-10％ Co和TiC-10％TiN-10％WC-4％Mo2C-3％TaC-2.4％Cr3C2-10％Ni-10％Co 2种Ti(C,N)基金属陶瓷为研究对象,采用Tafel曲线与Nyquist图谱研究2种金属陶瓷在pH=1的H2SO4溶液与pH=13的NaOH溶液中的电化学腐蚀行为,采用扫描电镜观察合金的腐蚀表面.结果表明,与单组元原料相比,以固溶体为原料制备Ti(C,N)基金属陶瓷在强酸、强碱性溶液中的腐蚀速率均明显降低,耐腐蚀性显著提高;Ti(C,N)基金属陶瓷在碱性溶液中的耐腐蚀性能优于其在酸性溶液中的耐腐蚀性能.Ti(C,N)基金属陶瓷的腐蚀机理是:与腐蚀溶液接触时,合金中粘结相优先发生腐蚀,产生活性溶解,硬质相骨架裸露在合金表面,硬质相发生局部腐蚀.     

原始粉末粒度对Ti(C,N)基金属陶瓷组织性能的影响

采用粉末冶金方法制得四组不同粒度组合的Co-WC-Ti(C,N)金属陶瓷材料。对其室温力学性能进行测量,并采用XRD,SEM,EDX等方法对材料的相结构,显微组织等进行分析。研究表明,主要硬质相粒度的改变使相结构出现了一定程度的变化;以亚微米TiC为原始粉末细化了金属陶瓷组织中的晶粒;以纳米TiN为原始粉末使得晶粒大小趋向一致,分布均匀,并在一定程度上细化了晶粒;当TiC、TiN原始粉末分别为亚微米、纳米尺寸时,材料的综合力学性能最好。