Fe-C-Ti-Mn合金系中TiC原位生成反应的热力学分析

根据溶液热力学理论对Fe C Ti Mn体系中TiC增强体的原位合成进行了热力学分析。计算表明,体系中TiC优先于Fe3C和Fe2Ti形成,且在热力学上比Fe3C和Fe2Ti稳定。多数情况下,TiC基体合金在液态未凝固时即可形成,而Fe3C和Fe2Ti则是在合金凝固和冷却过程中才有可能析出。随C含量增加,形成TiC和Fe3C的可能性增大;随Ti含量增加,形成Fe2Ti的可能性增大,而形成Fe3C的可能性减小;高Ti高C时,有利于形成TiC,高Ti低C时有利于形成Fe2Ti;高C低Ti时有利于形成Fe3C;添加适量的Mn既可有效抑制Fe3C的形成,又明显降低TiC的合成温度,使大多数TiC的合成反应发生在合金熔体充满铸型后的冷却、凝固过程中,可能解决TiC过早析出、熔体粘度增大、充型困难等问题。     

Ti-C-Al-Fe_2O_3反应体系的热力学及形成产物的分析

针对Ti-C-Al-Fe2O3体系进行了热力学计算,并结合DSC及XRD分析,为研究该体系反应合成TiC,Al2O3提供了理论依据.计算结果表明：该体系在发生SHS反应时,可以生成TiC,Al2O3,Fe2Ti,TiAl3,Fe3C和Al4C3等产物,但TiC,Al2O3的热力学稳定性要远远大于Fe2Ti,TiAl3,Fe3C和Al4C3等相,因此,在1600℃的钢液引燃的SHS反应过程中,只能生成TiC,Al2O3两种产物.通过XRD分析也证明了在反应产物中只有TiC,Al2O3两种物质形成.     

原位合成TiC/Fe基复合材料的组织结构和磨损性能

利用粉末冶金技术,在真空状态下使Fe-Ti-C体系进行碳化反应原位合成TiC/Fe基复合材料,用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)分析复合材料的组织结构和相组成,用热分析法和高温X射线衍射研究Fe-Ti-C体系原位合成的反应机理,用MM-200磨损试验机对复合材料进行耐磨性实验.研究结果表明,反应合成的复合材料主要相组成为TiC、α-Fe和Fe3C,所合成的硬质相TiC颗粒细小,在铁基体中均匀分布.三元体系Fe-Ti-C的反应机理为,首先在765.6 ℃发生Fe的同素异构转变,即α-Feγ-Fe;其次在1078.4 ℃,Ti与Fe共熔而形成低共熔体Fe2Ti;最后在1138.2 ℃,C与Fe2Ti反应生成TiC.在重载干滑动磨损条件下此复合材料显示了很好的耐磨性能.     

碳饱和熔铁中钛溶解度的实验研究

利用过饱和析出法和热力学,研究了多元体系熔铁中Ti的溶解度.结果表明,熔铁中与Ti（C,N）平衡的Ti溶解度值远小于与TiC平衡的Ti溶解度值,Ti在铁液中的溶解度与温度近似成线性正比关系,Ti溶解度与N2分压成反比关系,采用现有的热力学数据计算的Ti溶解度值要略低于实验值,但变化规律一致.随着Ti（C,N）在铁液中的形成,铁液粘度增大.     

钛合金激光熔覆纯铁粉的热力学与组织性能

在钛合金(TC4)表面采用预置粉末的方式激光熔覆纯铁粉,利用热力学相图分析软件(Thermo-Calc)对Ti-Fe-Al-V体系进行平衡相图计算,同时对体系可能发生的热力学反应的标准反应吉布斯自由能(△G0)进行计算.X线衍射(XRD)结果表明,熔覆层主要存在相有FeTi、Fe2 Ti、Ti3 Al和α-Ti,熔覆层的显微硬度大大高于基体,最大值为1300HV,熔覆层耐磨性能显著提高,约为基体材料的6.4倍.     

X80管线钢中氮化物和碳化物析出热力学分析

基于规则熔体理论和平衡反应基础,对连铸工序X80管线钢中碳化物、氮化物析出进行热力学分析,研究Ti、Nb及Al的碳化物、氮化物析出规律。结果表明,固液两相区,TiC0.005N0.995和TiN分别在1785K和1784K时开始析出;奥氏体相区,碳化物、氮化物析出先后顺序为NbC0.64N0.36、NbC、NbN、AlN、TiC,相应析出温度为1457、1404、1354、1267、1226K;γ→α相变过程中,TiC发生相间析出,Nb主要以NbC形式析出,AlN析出量较少。     

石墨配比对钨极氩弧熔敷层TiC增强相含量及分布形态的影响

利用钨极氩弧熔敷预涂在碳钢表面的钛铁和石墨粉末能够在碳钢表面获得性能优异的TiC增强涂层.预涂粉末Ti、C元素配比及含量对增强相的数量、形态和分布方式有重要影响：一方面,随着预涂粉末中含碳量的增加,熔敷层中Fe2Ti有害相降低,但出现了极少量的石墨相;另一方面,熔敷层中原位合成TiC增强相的含量增加,颗粒尺寸也随之增加,TiC颗粒的树枝状分布形态也由细枝状向粗枝状转化.     

机械诱发自蔓延反应合成Ti3AlC2的机理研究

以3Ti／Al／2C粉体为原料,采用机械合金化的方法以合成Ti3AlC2材料。研究结果表明,在机械合金化过程中诱发自蔓延反应,反应会产生大量坚硬的小块体颗粒,大小约为0．2-11mm。粉体的组成相为TiC、Ti3AlC2、Ti2AlC,而块体仅含有TiC和Ti3AlC2。获得的粉体和块体产物中Ti3AlC2含量分别约为63wt％和84．8wt％。提出了一个机械诱发自蔓延反应合成Ti3AlC2的反应机制,即Ti3AlC2是从固相TiC与Ti-Al液相中形核并长大。     

TiC/Fe-Al复合陶瓷材料量子化学计算研究

用离散变分密度泛函方法研究了TiC、FeAl、Fe3Al和TiC／Fe-Al复合陶瓷材料，讨论了材料组成、结构、化学键与性能等之间的关系。在TiC／FeAl和TiC／Fe3Al复合体系中，界面上两相之间的离子和共价相互作用都较强。从TiC、FeAl和Fe3Al单相，到TiC／FeAl和TiC／Fe3Al复合体系，离子键强度逐渐减弱，而共价键强度逐渐增强。TiC／Fe3Al复合体系中轨道相互作用和共价键比TiC／FeAl的强。这与TiC／Fe-Al系列样品中，随铝含量逐渐减少，即FeAl含量逐渐减少，Fe3Al逐渐增多，抗弯强度等增加的实验结果一致。     

氩弧熔覆原位自生Ti(C、N)-WC增强Ni60A复合涂层的研究

以Ni60A、TiC、TiN、WC、Co粉为原料,在Q235钢的表面用氩弧熔覆原位合成技术制备了Ti(C、N)-WC增强镍基复合材料涂层.研究了涂层的显微组织、化学成分、硬度变化和摩擦磨损特性.熔覆层组织主要由富Ni的γ(Ni,Fe)相、Ti(C、N)、WC和(Fe,Cr)xC等组成.涂层的显微硬度和耐磨性分别是基体Q235钢的6.5倍和10倍.显微硬度由表及里呈先上升后下降的阶梯状趋势,到热影响区时又明显降低.基体Q235钢的磨损机制为黏着磨损和磨料磨损,而复合涂层的的磨损形式主要是磨屑充当第三体引起的磨粒磨损.     

电场作用下压力对Fe-Ti-C体系低温燃烧合成的影响

采用Gleeble 1500D热模拟机，对电场作用下压力对55％（wt）（Ti＋C）-45％（wt）Fe体系低温燃烧合成过程和产物显微结构特征的影响进行研究。结果表明，在电场和大热流密度作用下，体系的点火温度可以大幅降低，当压力为0～6MPa时，点火温度在310～464℃范围内。压力对体系的低温燃烧合成有较大影响，在加热过程中施加一较小的压力，不仅可以降低点火温度，还能获得细小的TiC颗粒；而过高的压力将会导致点火温度的提高，且所获得的TiC颗粒有所增大。压力对体系点火延迟时间的影响规律与点火温度相同，而对体系所达到的最高温度影响相对较小；但压力对燃烧合成产物的相组成影响不大，都由Fe、TiC和少量Fe2Ti组成。     

Thermodynamic Study on Self-propagating High Temperature Synthesis of TiB_2/Fe Composites

Based on the experimental analysis and theoretical calculation, the self-propagating high temperature synthesis of TiB_2/Fe composite was studied. The experimental results show that the interfacial between TiB_2 and Fe was smooth and clear, and the composite bending strength increased with the addition of Fe, however, the hardness decreased accordingly. The thermodynamics of the composites preparation process was calculated. The calculation results show that the primary chemical reaction was the reaction between Ti and B. The extra B can react with Fe, producing the brittle phase Fe_2 B. By increasing Ti, the production of Fe_2B will decrease and a few of Ti-Fe intermetallic compound will be produced by the reaction between Ti and Fe in the composites. Finally, according to the Merzhanov condition of the adiabatic system, it is concluded that the Fe content must be selected between 16.3% and 54.3% by the thermodynamics temperature of reaction calculation.     

Kinetics of Combustion Synthesis in Ti-C-3Ni-Al System

The Kinetics and mechanisms of the combustion reaction in theTi-C-3Ni-Al system were studied. Samples were prepared by igniting compacts of elemental Ti, C, Ni and Al powders with a heating tungsten coil under an inert argon atmosphere. The activation energies of Ti+C+50wt%(3Ni+Al)→TiC+50%Ni3Al and Ti+C+80wt%(3Ni+Al) →TiC+80%Ni3Al exothermic reactions were determined by measuring the combustion wave velocity and the combustion temperature, which are 129kJ.mol-1 and 79kJ*mol-1, respectively. The mechanism of formation of products for Ti-C-3Ni-Al system was found:metal phases (Ti-3Ni-Al) are melted in combustion process,and carbon dissolves into the liquid metal and TiC is subsequently precipitated out of solution, and Ni3Al is crystallized during the cooling process. The mechanism is fairly similar with that of Ti+C→TiC and Ti+C+Ni→TiC+Ni. There are two reactions (Ti+C→TiC, 3Ni+Al→Ni3Al) in the Ti+C+3Ni+Al system, and the wave velocity is mainly controlled by the velocity of Ti + C→TiC, but the velosity of 3Ni+Al→Ni3Al may play a significant role when Ni3Al contents are higher than 70wt%.     

As-cast microstructures of Ti-11 Al- xC alloys

0　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＴｉｔａｎｉｕｍａｌｌｏｙｓ ,ｈａｖｉｎｇｌｉｇｈｔｄｅｎｓｉｔｙ ,ｈｉｇｈｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄｇｏｏｄｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ,ａｒｅｂｅｉｎｇｉｎｖｅｓｔｉ ｇａｔｅｄｉｎｔｅｎｓｉｖｅｌｙａｎｄａｐｐｌｉｅｄｉｎｍａｎｙｆｉｅｌｄｓ .Ｆｕｒｔｈｅｒｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇｉｓａｃｈｉｅｖｅｄｂｙａｌｌｏｗｉｎｇｌｉｍｉｔｅｄｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｎｅｉｇｈｂｏｒｉｎｇα2 ｐｈａｓｅ[1] .Ｔｈｅα2 ｐｈａｓｅｈａｓａｎｏｒｄｅｒｅ…     

Al-Ti-C grain refiner made by ultrasonic levitation

An electrostrictive uniaxial ultrasonic levitation reaction system was designed to perform TiC synthesis reaction by suspending graphite powder in Al-3Ti melt and an Al-3Ti-0.15C grain refiner alloy was obtained. The results show that sound pressure node in which graphite suspends is formed in the melt between radiation block and reflecting board by ultrasonic and TiAl3 particles congregate around C powder. Meanwhile, due to ultrasonic cavitation, dissolved TiAl3 provides better surface condition for the synthesis reaction of TiC. The reaction route is that C and dissolved Ti react to form TiC. Ultrasonic cavitation has a thermal activation effect on TiC particles and Al-3Ti-0.15C refiner has excellent microstructural refining effect on α-Al.     

钛在铁水中的行为

由热力学计算结果分析了高炉冶炼含ＴｉＯ２铁矿时钛的物理化学行为,指出：有固体碳存在果,渣界面不能有纯ＴｉＮ生成,应该析出Ｔｉ（Ｃ３Ｎ）固溶体,     

几种氧化铝基陶瓷材料的摩擦特性及有限元分析

利用高速环-块摩擦磨损试验机,研究了Al2O3、Al2O3/Ti(C,N)、Al2O3/TiC/CaF2陶瓷材料在室温下与45#钢干摩擦时的摩擦特性,并利用ANSYS分析了摩擦过程中的应力分布。结果表明:纯Al2O3和Al2O3/Ti(C,N)随着转速和载荷(载荷为10 N除外)的增加摩擦系数呈下降趋势;Al2O3/TiC/CaF2的摩擦系数先随转速增大而略有上升,然后减小,随着载荷(载荷为10 N除外)的增加摩擦系数减小。与Al2O3相比,Al2O3/Ti-(C,N)陶瓷的最大主应力和最大剪应力接近,但力学性能优于Al2O3陶瓷,使磨粒的刻划作用减弱,摩擦磨损性能改善;Al2O3/TiC/CaF2自润滑陶瓷的主应力和剪应力明显降低,并且在摩擦过程中自润滑陶瓷能在摩擦表面形成一层自润滑膜,从而改善了摩擦磨损性能。