双芯环结构Ti(C,N)基金属陶瓷材料的制备与性能研究

采用固相化学反应与碳热还原氮化相结合的方法, 将W、Mo、Ta等重金属元素与(C, N)复合, 制备得到(W, Mo, Ta)(C, N)粉末, 并利用高能球磨机与Ti(C, N)基体进行混合, 再经压制成型、低压烧结制备出具有双芯环结构的Ti(C, N)基金属陶瓷。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜分析双芯环结构对Ti(C, N)基金属陶瓷微观形貌和力学性能的影响。结果表明, 在高温烧结过程中, 通过Ostwald溶解–析出机制所形成的双芯环结构可以阻止裂纹扩展, 达到增韧效果; 结果说明, 可通过优化Ti(C, N)基金属陶瓷材料的芯环结构, 达到增加金属陶瓷材料韧性的目的。     

氮化碳自组装包裹对SnO_2-TiO_2复合锂离子电池负极材料电化学性能的影响

通过简单的石墨相氮化碳(g-C_3N_4)纳米片自组装沉积法,制备了g-C_3N_4包裹的SnO_2-TiO_2纳米复合材料.扫描电子显微镜观察显示,g-C_3N_4均匀地包裹在SnO_2-TiO_2纳米颗粒上.SnO_2-TiO_2-C_3N_4纳米复合材料被用作锂离子电池的负极材料,在0.2C的倍率下循环20次后,比容量达到380.2mA·h·g~(-1),明显高于未经g-C_3N_4包裹的纯的SnO_2(51.6mA·h·g~(-1))和SnO_2-TiO_2纳米复合材料.在0.1~0.5C的倍率充放电测试中,SnO_2-TiO_2-C_3N_4纳米复合材料的比容量仅从490mA·h·g~(-1)衰减到330mA·h·g~(-1),高倍率下抗衰减性能优于同类材料.材料优异的电化学性能归功于g-C_3N_4的包裹处理,这不仅增强了固体电解质界面(SEI)的稳定性,也抑制了锂离子嵌入-脱出时SnO_2和TiO_2纳米颗粒的体积变化.     

微纳米氮化铬粉体合成方法的研究进展

综述了过渡金属氮化物及氮化铬粉体的特性和用途,重点介绍了微纳米氮化铬合成方法的研究现状并对各类方法的优缺点进行了评述,对微纳米氮化铬合成方法的发展前景进行了展望。     

碳/氮源对碳热还原(Ti,W)(C,N,B)固溶体粉末合成的影响

采用"前驱体+碳热还原"的方法,利用XRD、SEM研究了不同碳源和氮源对合成(Ti,W)(C,N,B)固溶体粉末的物相组成和微观形貌的影响。结果表明:以木糖和氮气分别作为碳源和氮源,能在1 200℃下合成相成分单一的纳米晶(Ti,W)(C,N,B)固溶体粉末,且操作工艺简单、易控;选用炭黑和大分子量的酚醛树脂作为碳源,尿素作为氮源时,碳热还原反应和固溶反应难以充分进行,反应产物存在大量钛氧化物的中间相(如Ti_3O_5、Ti_2O_3等)和单质W等杂质相。     

高能机械化学法制备微纳米氮化钼粉体的研究

利用自行设计的高能机械化学球磨机直接使Mo和NH3球磨反应形成了微纳米Mo2N粉体。在球磨过程中，粉体细化和氮化反应同时进行并完成。球磨30h后，Mo2N生成率接近90％，粉体平均粒度在100nm以内。从机理上进一步进行了探讨，并给出了微纳米氮化钼形成的机理模型。     

机械合金化与热等静压制备Cu–Cr–Mo合金

通过机械混合和机械合金化工艺制备Cu–9.3Cr–9.3Mo（质量分数）粉末,并利用热等静压压制Cu–Cr–Mo合金。采用X射线衍射和激光粒度分析等方法表征了粉末物相、组织分布和粒度;通过对相对密度、硬度、电导率等性能检测和微观组织观察分析了合金性能。结果表明,机械合金化过程可诱导Cu–Cr–Mo过饱和固溶体形成,合金的晶格畸变程度提高,晶粒尺寸和粉末颗粒尺寸减小,制备的合金块材硬度高,相对密度和电导率理想,综合性能优异。     

Ti(C1-xNx)系固溶体粉末的组织结构研究

研究了碳热还原反应产业化制备的Ti(C1-xNx)系固溶体粉末的组织结构特征。结果表明,通过控制原料成分C／Ti的准确配比,可产业化制备出成分优良的不同单相Ti(C1-xNx)固溶体。粉末呈多角状和不规则形。Ti(C1-xNx)系固溶体的点阵常数与C或N含量有很好的对应关系。通过调整粉末中元素的固溶度,可控制粉末的晶体结构,进而控制材料的性能。     

V含量对V-Mo-N微合金钢贝氏体区析出行为的影响

通过热模拟和透射电镜(TEM)等研究方法对三种不同V含量的V-Mo-N微合金钢在贝氏体铁素体基体中析出粒子分布、形貌和尺寸进行了观察和分析。结果表明:在V-Mo-N微合金钢中,当Mo的添加量较低时,析出粒子为V(C,N),Mo元素全部固溶于基体中起到固溶强化作用,并不会形成Mo的碳氮化物析出。随着V含量的提高,组织中的贝氏体板条逐渐变细并向粒状贝氏体转变。V含量在0.05%~0.16%时,试验钢析出量随V含量增加而增加,同时,钢的硬度也增加。     

铌钒微合金化控轧钢的相分析

本文采用电解萃取-化学相分析法配合透射扫描电镜与能谱仪,研究了铌钒微合金化钢的析出相和析出行为。结果表明,在控轧冷却过程中不断地析出一种铌钒复合碳氮化物(Nb,V)(C,N),其中的铌钒比随析出温度而变:高温区形成富铌的碳氮化物;在低温区形成富钒的碳氮化物。经过三阶段轧制后,铌几乎全部脱溶,而钒则大约有一半在固溶体中。定量地研究了应变后等温处理过程中的应变诱导析出和随之而来的回溶现象。     

铌微合金钢中碳氮化铌化学组成的计算与分析

采用由热力学计算方法导出的二元微合金碳氮化物化学组成的理论计算公式,对一系列铌微合金钢中在奥氏体中沉淀析出的碳氮化铌的化学组成进行了实际计算,计算结果与有关文献给出的实验结果基本吻合。计算结果表明,碳氮化铌中碳化铌的摩尔分数x随温度的变化曲线一般为具有一极大值的连续上凸曲线;钢的化学成分中C量升高将使x增大,N量升高将使x减小,Nb量升高将使x增大;C、N量升高将使x取极大值的温度升高,而Nb量升高将使该极值温度降低。     

氮化气氛对高温合金内生氮化处理的影响

在1 150℃/20h氮化条件下对ВЖ155合金进行了不同气氛的内生氮化处理,研究了氮化气氛对氮化过程和氮化表面的影响。通过在氮气中混入H2和Ar来调整氮化气氛组成,并采用金相、XRD和扫描电镜等手段对氮化后表面产物和氮化层深度进行了表征。结果表明:高纯N_2中微量残余氧将导致氮化后合金表面存在富Cr和Ti的氧化膜,但混入5%H2(体积分数)后可消除表面氧化物;当混合气体中N_2含量较高时,合金表面存在富Cr和Ti的氮化物,随着气体中N_2含量减少表面氮化物随之减少,当N_2的体积分数低于40%时,表面氮化物基本消失,同时氮化层深度随N_2含量增加而增加,表明氮化气氛对氮化速率具有重要影响。因此,采用40%N_2+5%H2+55%Ar(体积分数)的氮化气氛组成可以实现抑制氮化表面氮化物和提高氮化速率2方面综合效果。     

机械合金化制备新型Al基纳米复合材料的研究进展

利用铝基二元(Al-Mg)和三元(Al-Mg-Zr)粉末混合物通过机械合金化方法制备新型Al-Mg-Zr纳米复合材料。通过XRD和TEM/EDS分析了球磨和热处理后的粉末中相的演变。对于二元Al-Mg合金来说,Al(Mg)固溶体是主要的合金相,而非晶相几乎不可能形成。向Al-10Mg混合粉末中加入5at.%的Zr,除了生成Al(Zr,Mg)固溶体以外,还生成了一些自由的Mg。这些Mg在退火处理之后扩散到了Al3Zr金属间化合物中。最终得到的产物为由固溶体和金属间化合物组成的纳米复合材料,当Zr含量增加时,最终产物的结构稳定性和硬度将有相当大的提高。含35at.%Zr的氧化物相的存在可能是提高这种合金硬度的原因。     

水热法和氢气还原法制备纳米Mo–40Cu复合粉末及其烧结性能研究

结合水热法和氢气还原法制备纳米Mo–40Cu复合粉末,利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电镜等手段研究了氢气气氛下烧结工艺对Mo–40Cu复合材料组织和力学性能的影响。结果表明,最佳制粉工艺为水热温度400 ℃和氢气还原温度700 ℃,获得了均匀的Mo–40Cu复合粉末,粉末粒径为70~90 nm;在氢气气氛下最佳烧结工艺为1300 ℃保温2 h,合金的相对密度、抗弯强度、硬度、电导率和热导率分别为98.1%、1060 MPa、HRA 51、20.8 MS·m-1和191.7 W·m-1·K-1,热膨胀系数在500~700 ℃约为10.8×10-6 K-1,合金中组织均匀,晶粒细小,尺寸约为3~4 μm。     

纳米(Ti,50W)C固溶体粉末的制备研究

采用前驱体与真空碳热还原相结合的方法制备出(Ti,50W)C固溶体粉末,并利用XRD、SEM和FESEM研究了合成温度和保温时间等工艺参数对(Ti,50W)C固溶体粉末微观形貌和相组成的影响。实验结果表明:在合成温度1 100℃、保温时间2.0h条件下能制备出粉末粒径小于100nm的(Ti,50W)C固溶体粉末。与传统工业制备方法相比,本法制备的(Ti,50W)C固溶体粉末所需合成温度更低,原料成本也更低廉。     

钒 钛微合金钢的析出特征

采用透射电子显微镜对碳萃取复型样进行了观测。碳萃取复型样由不同轧制条件下热轧成10mm棒材的两种商用钒微合金钢和一种商用钛微合金钢制备。 钒或钛微合金钢中的铜含量约为0.13％时,即使钢中的锰含量大于1％,首先会生成硫化铜,而不生成硫化锰。在钛微合金钢中,除生成硫化铜外,还观测到Ti_4C_2S_2型的球状碳硫化钛。 对钒微合金钢使用透射电子显微镜显示出,在先共析铁素体中有很细小的析出物(≈5nm),经鉴别为M(C,N)型(M=V和Cr,V/Cr≈5)碳化物或碳氮化物。此外,还观测到一些较粗的颗粒(≈0.1μm,V/Cr>15时),可能是温度较高时,在奥氏体中生成的氮化钒或碳氮化钒。 在钛微合金钢中观察到粗大的氮化钛颗粒(>5μm)以及很细小的(≈5nm,Ti/Cr≈9)MC型(M=Ti和Cr)析出物,或较粗大的(≈0.1μm,Ti/Cr>30)碳化物颗粒。     

粉末冶金技术2004年第1～6期总目次

文　　题期页·研究与开发·Ti(C1-xNx)系固溶体粉末的组织结构研究 13X射线小角散射法测量纳米粉末的粒度分布 17多层喷射沉积制备双金属板材的机理初探 112合金化铁粉对金属 /金刚石复合材料性能的影响 2 6 7纳米镍粉的粒度分析 2 71Cu -Al合金内氧化产物及分布的研究 3131主体聚合物对金属注射成形粘结剂性能的影响 3135镍代钴基高温合金涂层组织及抗氧化性能研究 3138ZrO2 悬浮液性能研究 314 2TiC -TiB2 复相陶瓷的自蔓延高温合成研究 4 195机械球磨作用下Al/Ti混合粉末的组织和热稳定性 4 2 0 0金刚石—硬质合金系统超高压烧结…     

烧结锰钢碳氮共渗层结构的研究

用TEM研究了粉末烧结Fe—C系和Fe—Mn—C系合金碳氮共渗层的组织结构。结果表明,锰能增加烧结体的开口孔隙度,从而增加共渗层深度。经150℃回火,碳氮共渗马氏体中析出Fe_(18)N_2(α″)相,合金元素锰能显著增加Fe_(16)N_2(α″)相的弥散度。经300℃回火,碳氮共渗马氏体中析出Fe_3C,没有发现Fe_4N(γ′)相。     

纳米Mo-Cu超饱和固溶体粉的结构特征及其烧结机制

采用溶胶-喷雾干燥-煅烧-氢还原方法制备了纳米Mo-Cu复合粉末。综合利用XRD、TEM和EDX等检测方法对该Mo-Cu复合粉末的相结构特征和粉末体的烧结机制进行了分析。结果说明:纳米Mo-Cu复合粉末由Mo(Cu)和Cu(Mo)超饱和固溶体组成,但该Mo(Cu)和Cu(Mo)超饱和固溶体呈不稳定状态,随烧结温度升高和保温时间延长,固相Mo(Cu)中析出的Cu逐渐溶解于液相Cu(Mo)中,而液相Cu(Mo)中的Mo逐渐析出沉积在固相Mo(Cu)颗粒上,此过程促进了烧结体致密化。     

高铌X80管线钢连铸过程中微合金元素的析出行为

运用TEM和EDS等测试方法,对高铌X80管线钢连铸过程微合金元素的析出行为进行研究.结果表明:铸坯凝固冷却至1100℃时,存在片层状以及棒状析出物,此类析出物为Nb(C,N)碳氮化物,同时存在一些TiN析出物.当铸坯冷却至900℃时,开始出现中心富钛、边部富铌的(Nb,Ti)(C,N)星形和枝晶形碳氮化物.当铸坯冷却...     

(Ti,W)(B,C,N)纳米晶粉末的合成

以偏钛酸、偏钨酸铵、木糖、硼酸为原料,采用"前驱体+碳热还原"法合成了(Ti,W)(B,C,N)纳米晶粉末。利用SEM、XRD等表征产物相组成和显微形貌,重点探讨了合成温度、保温时间对合成产物的影响。结果表明,合成温度、保温时间均对(Ti,W)(B,C,N)粉末合成有显著影响,随着合成温度的提高以及保温时间的延长,合成粉末晶粒尺寸呈明显长大趋势。在合成温度1 200℃,保温时间2h条件下成功合成了晶粒度约为21.3nm的(Ti,W)(B,C,N)纳米晶粉末。与传统的"普通球磨+碳热还原"法比较,"前驱体+碳热还原"法显著降低了合成温度,并具有原料成本低廉的优势。