渗硼对Ti(C,N)基金属陶瓷刀具性能的影响

采用粉末冶金法制备了Ti(C,N)基金属陶瓷,并用固体渗硼法对其进行了渗硼处理。研究了渗硼后金属陶瓷的微观组织和力学性能以及渗硼对切削性能的影响。结果表明:Ti(C,N)基金属陶瓷的渗硼层组织由硼化物层、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。渗硼使金属陶瓷刀具在切削速度为200 m/min时的使用寿命提高约1倍;在300 m/min切削速度下,渗硼对延长金属陶瓷刀具的使用寿命没有明显作用;切削速度增至400 m/min时,渗硼使金属陶瓷刀具的使用寿命变短。强烈的热冲击是导致高速切削条件下渗硼层耐磨性降低的主要原因。渗硼层有效地减轻了金属陶瓷刀具表面发生的粘结,并抑制了刀具的扩散磨损和氧化磨损。     

粉末渗硼处理对Ti(C,N)基金属陶瓷组织性能的影响

通过真空烧结方法制备纳米改性的Ti(C,N)基金属陶瓷,并对其进行固体粉末渗硼处理。研究了渗硼处理对纳米改性Ti(C,N)基金属陶瓷组织与性能的影响。采用光学显微镜、SEM、XRD以及EDS等方法对组织结构进行研究,用带有刻度的显微硬度计观察渗硼层的厚度并测量显微硬度,利用DCS-5000型万能材料实验机采用三点弯曲法测试试样抗弯强度。结果表明,试样表面获得约30μm厚的渗硼层,组成成分为TiB2、MoB2、CoB和Ni3B等硼化物,渗硼试样的表面显微硬度提高43%,但抗弯强度有所下降。     

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。     

纳米改性Ti(C,N)基金属陶瓷的渗硼处理

真空烧结制备了纳米改性的Ti(C,N)基金属陶瓷,并对其进行了固体粉末渗硼处理。研究了渗硼处理对不同金属相的纳米TiN改性的Ti(C,N)基金属陶瓷组织与性能的影响。光学显微照片表明,材料的表面形成一层渗硼层;X射线对材料的物相分析表明,试样表面的渗硼层为TiB2、MoB、Ni3B、NiB、CoB等硼化物;硬度测试结果表明,试样的表面显微硬度大大提高。试验结果表明,不同金属相含量的Ti(C,N)基金属陶瓷均具有可渗硼性。     

温度对基于液相烧结的Ti(C,N)基金属陶瓷/钢扩散连接的影响

介绍了一种基于液相烧结过程的Ti(C,N)基金属陶瓷/钢的扩散连接方法。试验研究了连接温度的影响,并对接头界面微观组织与成分进行了分析。结果表明,Ti(C,N)基金属陶瓷/钢的最佳连接温度是1320℃。低于1320℃时,Ti(C,N)基金属陶瓷无法致密化,Ti(C,N)基金属陶瓷和钢无法连接;高于1320℃时,钢熔化。Ti(C,N)基金属陶瓷/钢的扩散连接过渡层由四部分构成:靠近Ti(C,N)基金属陶瓷的过渡层Ni含量极多,有一定量的Ti,是Ti(C,N)基金属陶瓷的表面层;第二层Ni含量减少,Ti和Fe增加,也是Ti(C,N)基金属陶瓷的表面层;第三层是奥氏体区,主要元素是Ni和Fe;第四层是马氏体区,它靠近钢基体,主要成分是Fe及少量Ni和C。     

稀土元素Y对Ti(C,N)基金属陶瓷性能的影响

研究了稀土元素 Y对 Ti(C,N)基金属陶瓷微观组织和性能的影响。 Y在 Ti(C,N)基金属陶瓷中可以起到净化粘结相 /硬质相界面的作用 ,并使其包覆层的厚度略有增加 ,从而使硬质相颗粒得到细化。当 Y含量为 0 .8wt%时细化效果最明显 ,此时 Ti(C,N)基金属陶瓷的抗弯强度和硬度值最大。     

金属陶瓷颗粒尺寸与WC含量对双结构Ti(C,N)基金属陶瓷组织和性能的影响（英文）

研究了原始金属陶瓷颗粒尺寸和WC添加量对双结构Ti(C,N)基金属陶瓷组织和性能的影响。结果表明,Ti(C,N)基金属陶瓷颗粒在基体中均匀分布。随着WC含量的增加,基体上的白芯/灰壳和无芯组织逐渐增多。此外,还发现了一种具有四层复合结构的新相。随着颗粒尺寸的增加,断裂韧性增加,而抗弯强度和硬度呈相反的趋势。随着WC含量的增加,断裂韧性和断裂强度增加,硬度降低。双结构Ti(C,N)基金属陶瓷的主要韧化机理是裂纹分叉、桥接、偏转以及主裂纹尖端附近微裂纹的形成和颗粒的拔出效应。     

氮化处理温度对Ti(C,N)金属陶瓷组织和性能的影响

用热等静压设备对Ti(C,N)基金属陶瓷进行了氮化处理,用XRD、SEM/EDX研究了氮化处理温度对Ti(C,N)基金属陶瓷表面显微组织和性能的影响.结果表明,在金属陶瓷表面20 μm范围内形成了富含Ti、N的硬化层.表面区较高的N的活度成为合金元素扩散的驱动力.在1150℃氮化处理时,有TiN、WC和Mo2C相在表面区生成.随着氮化处理温度的升高,Mo2C和WC相减少,内环形相和部分外环形相被富N的碳氮化合物所取代,表面区晶粒细化,硬化层逐渐变厚,并在硬化层与基体之间形成了富Ni的过渡层,其有利于提高表面层与基体的结合强度.综合分析认为,在1250℃下氮化处理,可以获得较理想的表面硬化层,其表面显微硬度可达93.8 HRA.     

4Cr13不锈钢渗硼工艺及渗层组织和性能的研究

采用正交试验方法优化4Cr13钢渗硼的渗硼剂和工艺参数，获得了良好的效果。优化后渗硼层组织致密，表面稍有疏松，硼化物显微硬度压痕完整，降低了渗层脆性；硼化物层主要由FezB、(Fe，Cr)2B相和少量的FeB相组成，过渡区形成Fe3(C，B)、Fe4N相及Cr的碳化物，不存在软带现象，有效地强化了对硼化物层的支撑作用．有利于硼化物层与基体的结合；渗硼样的耐磨性明显高于直接淬火样。     

烧结工艺对Ti(C,N)基金属陶瓷性能的影响

采用粉末冶金法制备Ti(C,N)基金属陶瓷,利用金相图像分析系统和扫描电镜观察陶瓷表面孔洞和微观组织形貌,分析了热处理和烧结气氛工艺对不同碳氮比的Ti(C,N)基金属陶瓷性能的影响.结果表明:真空烧结后的热处理工艺可使Ti(C,N)基金属陶瓷的横向断裂强度提高10%以上,硬度也有不同程度的提高,其中Ti(C0.5 N0.5)基金属陶瓷适合采用低压工艺处理,Ti(C0.7 N0.3)基金属陶瓷适合采用热等静压工艺处理.氮气气氛烧结中,Ti(C0.5 N0.5)基金属陶瓷在氮分压值为2kPa时的横向断裂强度达到最大值,而硬度变化不明显,这可归因于合适的氮分压阻碍了金属陶瓷内氮化物的分解,提高了材料的致密度,细化了晶粒组织.     

钴基高温合金渗硼层组织及性能的研究

高温合金因其具有良好的耐高温、耐腐蚀性、抗氧化性及冲击韧性等优点而被广泛应用。日益苛刻的工作条件对高温合金的表面硬度及耐磨性提出了更高的要求。本文通过对钴基高温合金进行固体渗硼处理,并采用扫描电子显微镜、能谱仪及X射线衍射仪等先进检测手段,研究了渗层组织结构及其硬度、耐磨性、耐腐蚀性能。结果表明,渗硼后的钴基高温合金表面形成了40～90μm厚的超硬化合物层,该化合物层分为两层,其组织结构均匀平缓且与基体结合紧密,主要包含了CoB,CrB,W2B等硬质硼化物,渗层厚度随时间和温度的增加而增加。渗层表面硬度最高可达2 150 HV0.1,其耐磨性较基体相比提高了约11.2倍,且合金的耐腐蚀性能在渗硼后基本未发生变化。     

(Ti,La)(C,N)基金属陶瓷复合材料制备及性能研究

采用高温碳管炉制备了平均粒度约为1.2μm的(Ti,La)(C,N)复式碳氮化物粉末,并将其应用于(Ti,La)(C,N)基金属陶瓷的制备。研究稀土La元素的固溶含量对(Ti,La)(C,N)基金属陶瓷的组织结构和性能的影响,同时对比了La_2 O_3的直接加入对Ti(C,N)基金属陶瓷组织结构和性能的影响。通过X衍射和扫描电镜对两组金属陶瓷进行研究分析,结果表明:La含量相同时,相比于直接添加La_2 O_3的Ti(C,N)基金属陶瓷,(Ti,La)(C,N)基金属陶瓷各项性能指标均有提高,其抗弯强度提高了约20%,硬度也稍有提升,且当(Ti,La)(C,N)中La元素固溶0.25%时,物理和力学性能最佳;(Ti,La)(C,N)基金属陶瓷强化机制主要表现为固溶强化。     

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。     

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。     

改性碳纤维含量对Ti(C,N)基金属陶瓷组织结构和力学性能的影响

以Ti C、Ti N微米级粉末为主要原料,Ni、Co为金属粘结剂,添加改性短碳纤维(Cf)为增强相,采用无压结技术制备了Ti(C,N)基金属陶瓷,利用扫描电镜分析了Ti(C,N)基金属陶瓷的显微组织、断口形貌,通过维氏硬度法、三点弯曲法测试了Ti(C,N)基金属陶瓷的硬度和抗弯强度。结果表明:碳纤维表面镀镍后,镍磷(Ni-P)镀层表面平整致密,均匀包覆于碳纤维表面,且镀层与纤维结合紧密;添加改性碳纤维后,Ti(C,N)基金属陶瓷断裂方式以穿晶断裂为主,断面整体起伏较大,断口形貌主要表现为大量穿晶断裂留下的大块硬质相颗粒,少量沿晶断裂留下的凹坑以及小块硬质相颗粒和粘结相金属塑性变形形成的撕裂棱;Ti(C,N)基金属陶瓷组织形貌具有典型的"芯-壳"组织结构;当碳纤维添加量为4wt%时,材料抗弯强度和硬度达到最大值,分别为386.42、33.96 GPa。     

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。     

H13钢低温固体渗硼及其热熔损性能的研究

采用低温固体粉末渗硼法对H13钢基体表面进行稀土催渗下的渗硼试验。通过扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)分析渗硼层的组织形貌和物相组成,并对未渗硼和低温渗硼试样的热熔损性能进行了对比研究。结果表明:H13钢经580℃粉末渗硼10 h后,其表面形成了一层连续致密的硼化物层,厚度约10μm,硬度约19 GPa。渗硼层主要由FeB和Fe2B两相组成。稀土元素的渗入,可以降低活性硼原子在基体中的扩散激活能,从而显著加快其在基体表层中的扩散速率。由于渗硼层隔绝了铝合金熔液和基体直接接触,渗硼试样的抗热熔损性能大幅提高。     

H13钢表面放电等离子烧结制备三元硼化物基金属陶瓷覆层

以钼粉、铁粉、硼铁粉等为主要原料,采用放电等离子烧结技术在H13钢基体表面快速制备三元硼化物基金属陶瓷覆层,对烧结致密化过程进行了分析,并利用扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计等分别观察了覆层和界面结合区的组织形貌,分析了覆层的物相组成,测试了微观硬度.结果表明,三元硼化物基金属陶瓷覆层内部组织结构致密,主要由Mo_2FeB_2硬质相和α-Fe粘结相组成,显微硬度达1400HV,覆层与钢基体的结合处没有清晰的结合界面,而是存在一个具有一定厚度的过渡层.     

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)。     

Mo含量对Ti(C,N)基金属陶瓷在H_2SO_4溶液中腐蚀性能的影响

本文以四种不同Mo含量的Ti(C,N)基金属陶瓷为研究对象,通过组织观察、孔隙率测定、抗弯强度、硬度测试方法研究了Mo含量的变化对Ti(C,N)-Ni金属陶瓷组织和性能的影响,试验结果表明:Ti(C,N)基金属陶瓷呈现典型的芯-环结构,随Mo添加量增加,晶粒发生明显细化,抗弯强度及硬度增加。通过电化学测试方法,如动电位极化、交流阻抗曲线测定(EIS)、静态浸泡腐蚀试验等方法,结合腐蚀形貌观察,研究了不同Mo含量对Ti(C,N)基金属陶瓷在0.2 mol/L H2SO4溶液中的电化学性能和腐蚀性能的影响规律。含有Mo的Ti(C,N)-Ni金属陶瓷的极化曲线存在两个钝化区,其中一个为"伪钝化"区,随Mo元素含量增加,其维钝电流密度减小,维钝区间扩大。交流阻抗试验显示,Ti(C,N)-Ni金属陶瓷的反应阻抗值会随着Mo含量的增加而变大。Ti(C,N)-Ni金属陶瓷在试验溶液中的腐蚀速率也会随Mo含量的增加而明显下降。主要原因是由于随着Mo添加量的增加,降低陶瓷的孔隙率,增大了材料的致密度,改善了硬质相和粘结相之间的润湿性;而且溶解于粘结相中的Mo含量提高,提高了粘结相的耐蚀性,从而降低了金属陶瓷在H2SO4溶液中的腐蚀速率。