Ti(C_(0.7)N_(0.3))对(Ti,W,Ta)C-Mo-Ni系金属陶瓷组织与性能的影响

以(Ti,W,Ta)C和Ti(C_(0.7)N_(0.3))固溶体颗粒共同作为硬质相原料,采用粉末冶金工艺制备Ti(C,N)基金属陶瓷材料,研究Ti(C_(0.7)N_(0.3))添加量对(Ti,W,Ta)C-Mo-Ni系金属陶瓷组织与性能的影响。结果表明,(Ti,W,Ta)C-Mo-Ni系金属陶瓷由黑芯–灰环结构和白芯–灰环结构的2种硬质相和粘结相构成,黑芯相为Ti(C_(0.7)N_(0.3))颗粒,白芯相为(Ti,W,Ta)C颗粒。随Ti(C_(0.7)N_(0.3))添加量增加,黑芯–灰环结构增多,环形相变薄。Ti(C_(0.7)N_(0.3))固溶体的加入对(Ti,W,Ta)C-Mo-Ni系金属陶瓷硬度的影响很小,而抗弯强度随Ti(C_(0.7)N_(0.3))增加呈先升高后降低趋势。当Ti(C_(0.7)N_(0.3))添加量(质量分数)为40%时,金属陶瓷的力学性能最优,硬度(HRA)为90.3,抗弯强度为1 748 MPa。     

TaC含量对TiCN基金属陶瓷组织与性能的影响

以TiC,TiN,WC,Mo,Co,Ni和Ta C为原料制备TiCN基金属陶瓷,结合XRD,SEMEDS和力学性能测试,研究TaC含量对TiCN基金属陶瓷物相组成、显微组织与力学性能的影响。结果表明:TiCN基金属陶瓷的硬质相为TiC_(0.7)N_(0.3),Mo C,TiWC_2和TiTaCN。粘结相Co,Ni固溶Ti,W,Mo,Ta元素形成Ti_(0.08)Ni_(0.92),TiCo_3,W_(0.15)Ni_(0.85),Co_(0.9)W_(0.1),Ta_(0.08)Ni_(0.92)和Mo_(0.09)Ni_(0.91)等。TiCN基金属陶瓷的显微组织由黑色相Ti(C,N)、灰色相(Ti,Mo,Ta,W)(C,N)和白色相(Ti,Mo,Ta,W)C-Co-Ni组成,形成黑芯-灰环及黑芯-白环-灰环包覆结构。随TaC含量增加,固溶相(Ti,Ta,W,Mo)(C,N)的含量与黑芯-白环-灰环包覆结构相增加,TiCN基金属陶瓷的抗弯强度提高,硬度略有下降。适宜的TaC添加量为9%,所得金属陶瓷的抗弯强度和硬度HV分别为1 299 MPa和1 252 MPa。     

Mo含量对Ti(C,N)基金属陶瓷组织和性能的影响

采用真空烧结工艺制备了Ti(C,N)基金属陶瓷,研究了不同Mo含量对Ti(C,N)基金属陶瓷显微组织和性能的影响.结果表明,当Mo含量为16%时,金属陶瓷具有较好的力学性能,其抗弯强度达1930MPa,硬度达89.5HRA,并且,Mo含量对粘结相中合金元素的溶解性也有较大影响.     

原始成分组成对Ti(C,N)基金属陶瓷烧结性能的影响

采用真空烧结工艺制备了Ti(C,N)基金属陶瓷,研究了原始成分组成对材料烧结特性和力学性能的影响规律。结果表明:保持Mo/(Mo+Ni)为定值,随着硬质相成分的增加,烧结体抗弯强度降低,硬度增加;硬质相成分TiN含量超过一定阈值时,烧结体疏松导致硬度和抗弯强度同时大幅下降;TiN含量保持定值,硬质相成分含量增加,烧结体硬度增加,抗弯强度下降;粘结相成分用Co部分替代Ni,随Co含量的增加,烧结体硬度略有升高的基础上抗弯强度升高。     

Mo添加剂对(Ti,V,Mo)C基金属陶瓷组织与性能的影响

结合BSE显微组织观察和EDS能谱分析、IPP统计分析、XRD物相检测和密度、硬度、抗弯强度测试,研究了不同烧结温度和Mo添加量对(Ti,V,Mo)C基金属陶瓷显微组织和力学性能的影响。研究表明:(Ti,V,Mo)C基金属陶瓷的显微组织中黑色芯相和灰色相共同构成硬质相,Mo添加剂主要作用于硬质相形成碳化物固溶体。随着烧结温度的升高,黑色芯相比例降低,灰色相区粗化明显,抗弯强度下降。当烧结温度为1 400℃,Mo添加量为6%时,(Ti,V,Mo)C基金属陶瓷的综合性能较佳。     

WC含量对TiCN-HfN金属陶瓷刀具材料微观组织和力学性能的影响

采用热压烧结技术制备了TiCN-HfN-WC金属陶瓷刀具材料, 研究了WC含量(质量分数)对金属陶瓷刀具材料微观组织和力学性能的影响。结果表明: TiCN-HfN-32%WC金属陶瓷刀具材料由TiCN、(Ti, Hf, W)(C, N)、WC和MoNi组成, 材料中还含有极少量的(Ti, Mo, W)(C, N)固溶体, 材料内部形成了网状骨架结构。随着添加WC质量分数的增加, 材料中晶粒粒度降低, 添加WC可抑制材料中TiCN晶粒的生长, 起到细化TiCN晶粒的作用; 材料的相对密度、硬度和断裂韧度都具有先增大后减小的变化趋势, 材料的抗弯强度逐渐增大。当WC质量分数为32%时, 材料具有相对较好的综合力学性能, 其硬度为20.2GPa, 断裂韧度为7.1MPa·m1/2, 抗弯强度为1581.3MPa。     

高能球磨制备WC/Al2O3-Cr-Mo-Ni金属陶瓷及其组织和力学性能

以亚微米级WC粉、Al2O3粉、Cr粉、Mo粉与Ni粉为原料,采用高能球磨+热压工艺制备WC/Al2O3-Cr-Mo-Ni金属陶瓷材料,利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)分析材料的物相组成和显微组织结构以及断裂方式,研究粘结相Ni和陶瓷相Al2O3的含量(均为质量分数)对该材料力学性能和微观结构的影响。研究表明:金属陶瓷的抗弯强度及断裂韧性随Ni含量增加而提高,随Al2O3含量增加而降低,硬度的变化趋势则相反。当Ni含量为7%、Al2O3含量为10%时,该金属陶瓷具有良好的综合性能,抗弯强度为567 MPa,断裂韧性为7.46(MPa.m1/2),维氏硬度为15.24 GPa,基本达到现用模具材料的水平。随着Ni含量增加,金属陶瓷的断裂方式由沿晶断裂向沿晶断裂与穿晶断裂相混合的方式转变。     

Mo含量对TiC基金属陶瓷材料力学性能影响研究

通过对用传统粉末冶金方法制取的4种成分各异的硬质合金试样进行强度、硬度测试以及XRD物相分析、SEM扫描电镜分析,研究Mo对TiC基硬质合金组织结构和力学性能的影响。实验结果表明:添加Mo后,(Ti1-xMox)C基金属陶瓷出现了类似TiC基金属陶瓷芯壳结构,其芯部为(Ti1-xMox)C,壳部为黏结相Co,这一点在XRD物相分析中得到证实;从SEM扫描可以看出,(Ti1-xMox)C基金属陶瓷的显微组织较细,断口较光滑,晶界较为明显,为典型的穿晶断裂;随着Mo元素的增加,(Ti1-xMox)C基金属陶瓷材料抗弯强度先降后增,最高为104 MPa;黏结剂Co的加入在一定程度上增加了材料的力学性能。     

碳纳米管对低Ni含量Ti(C,N)基金属陶瓷组织与性能的影响

为了探讨碳纳米管对Ti(C,N)基金属陶瓷性能的影响,添加不同质量分数的碳纳米管作为增强相,采用粉末冶金法制备Ti(C,N)基金属陶瓷材料.通过对材料的显微组织分析,抗弯、硬度等力学性能的测试,研究了碳纳米管含量对Ti(C,N)基金属陶瓷的组织和性能的影响.结果表明:添加碳纳米管后,低Ni含量的金属陶瓷材料的组织结构为典型的芯-壳结构,由黑色芯部、具有明显包覆层的组织,白色芯部、包覆层不明显的组织,粘结相组成;相同烧结温度下,添加≤1％(质量分数)的CNTs时,随碳纳米管含量增多,材料抗弯强度下降;添加Ni包覆的碳纳米管的金属陶瓷材料的性能比添加未做过表面处理的碳纳米管的材料性能好.     

Fe添加量对Ti(C,N)基金属陶瓷显微组织及力学性能的影响

采用低压烧结工艺制备出Ti(C_(0.7)N_(0.3))-WC-Mo_2C-TaC-Fe/Co/Ni体系金属陶瓷,研究了Fe含量对Ti(C,N)基金属陶瓷显微组织、相组成及力学性能的影响。结果表明,随着Fe含量的增加,组织中白芯-灰环结构的硬质相体积分数显著增大,且在固相烧结阶段,大量M_(12)C型η相转化为M_6N型脆性相;高Fe含量的金属陶瓷体系有利于脆性相的生成。力学性能测试结果表明,适量Fe置换Ni可显著提高Ti(C,N)基金属陶瓷的硬度和断裂韧性,并随Fe含量增加呈先升高后降低的变化趋势。当Fe含量为2%时,金属陶瓷的硬度和断裂韧性均达到最大值1 642 MPa和10.63 MPa·m~(1/2),与不含Fe的金属陶瓷相比,分别提高了96 MPa和11.3%。但添加过量Fe反而会极大地恶化金属陶瓷的力学性能,这主要归因于高Fe含量金属陶瓷组织中M_6N型脆性相含量的增加。     

WC质量分数对Ti(C0.7N0.3)基金属陶瓷组织和性能的影响

采用粉末冶金低压烧结方法制备Ti(C_0.7N_0.3)基金属陶瓷, 结合扫描电子显微镜(scanning electron microscope, SEM)观察、能谱(energy dispersive spectrum, EDS)分析、力学及磁学性能测试, 研究了WC质量分数从0增大到20%的过程中, Ti(C_0.7N_0.3)基金属陶瓷的显微组织、力学性能及磁学性能变化。结果表明, 经1420℃低压烧结1 h后, Ti(C_0.7N_0.3)基金属陶瓷显微组织有明显的芯/壳结构, 且随着WC质量分数增大, 黑色硬质相数量及体积减小, 环形相和黏结相体积增大。WC质量分数从0增大到20%的过程中, 硬度先增大后减小, 抗弯强度先增大后趋于稳定, 饱和磁化强度逐渐减小, 矫顽磁力逐渐增大。WC质量分数为15%时, 力学性能最佳, 其中HRA 91.6, 抗弯强度2160 MPa。     

不同含量复式碳化物对细晶硬质合金性能的影响

选取含TiC和TaC的复式碳化物,采用真空烧结,分别制备含复式碳化物0、4%、8%、12%的细晶WC-8Co硬质合金。研究不同含量的复式碳化物对细晶硬质合金横向断裂强度、硬度、相对密度的影响。实验结果表明,复式碳化物的添加能够提高硬质合金的硬度,但同时降低了合金的横向断裂强度和相对密度。当添加复式碳化物12%时,合金的横向断裂强度为1 480 MPa,硬度为93.6 HRA,相对密度为99.2%。     

WC粉末粒度对Ti(C,N)基金属陶瓷组织和性能的影响

研究了WC粉末粒度对Ti(C,N)基金属陶瓷Ti(C_(0.7)N_(0.3))-15%WC-15%Ni显微组织和性能的影响。研究结果表明,降低WC粉末粒度后组织中出现了大量的白芯-灰环结构的晶粒,总体晶粒度均匀并得到细化(2μm以下)。细化的WC粉末不仅使WC的溶解速度增大,Ti(C,N)的溶解速度也增大。细化WC粉末粒度可以提高金属陶瓷的硬度,但是断裂韧性却有所下降。     

（W，Ti，Ta）C复式碳化物对WC-（6％-8％）Co超细硬质合金性能的影响

以WC-6％Co和WC-8％120为研究体系,在1390℃压力烧结下制备不同配比复式碳化物的超细硬质合金。分别采用洛氏硬度检测、抗弯强度检测、钴磁检测、矫顽磁力检测等方法,通过扫描电镜和电子衍射分析,研究了不同量的（W,Ti,Ta）C复式碳化物对超细硬质合金性能的影响。结果表明：WC-6％Co-2％（W,Ti,Ta）C超细硬质合金的矫顽磁力为45．39kA·m^-1,硬度为94．0HRA,抗弯强度为2280MPa;WC-8％Co-2％（w,Ti,Ta）C超细硬质合金的矫顽磁力为37．4kA·m^-1,硬度为93．4HRA,抗弯强度为2670MPa;WC-8％Co-2％（w,Ti,Ta）C-0．5％（Cr3C2/VC）的矫顽磁力为38．2kA·m^-1,硬度为93．6HRA,抗弯强度为2780MPa;它们具有较高的综合性能。     

粘结相成分对Ti(C,N)基金属陶瓷组织及性能的影响

研究了以Co或Cr部分或全部代替Ni对TiC-TiN-WC-Mo-20%粘结相体系Ti(C,N)基金属陶瓷组织性能的影响。结果表明:以Co或Cr部分或全部代替Ni不会从根本上改变Ti(C,N)基金属陶瓷的组织结构,但环形相和粘结相的合金成分会有所变化;随Co或Cr含量的增加,合金的硬度增加,但强度和韧性有所下降;对于不同粘结相体系的合金,硬度相同时,以Co或Cr部分或全部代替Ni对合金断裂韧性的影响不大。     

W质量分数对Mo-W合金组织结构与力学性能的影响

采用粉末冶金法制备含不同质量分数W(20%~80%)的Mo-W合金, 研究W含量对Mo-W合金组织结构与力学性能的影响。结果表明: 烧结过程中Mo与W相互扩散形成单相固溶体。W质量分数的增加能显著降低Mo-W合金的晶粒尺寸, 经1990℃烧结的Mo-80W合金晶粒尺寸比Mo-20W合金下降了46.5%。随W质量分数的增加, Mo-W合金的维氏硬度呈“双驼峰”形变化趋势, 在W质量分数为40%与60%处出现峰值。Mo-W合金的相对密度和抗拉强度随W质量分数的增加而下降, 抗拉强度最大值出现在烧结温度为1990℃的Mo-20W合金, 达到514.83 MPa; 随烧结温度的升高, 低W含量的Mo-W合金(W质量分数20%~40%)抗拉强度呈先上升后下降趋势, 而高W含量的Mo-W合金(W质量分数60%~80%)抗拉强度逐渐升高。Mo-W合金断裂方式为沿晶断裂与穿晶断裂相结合的混合模式。     

Ti(C,N)含量和烧结温度对梯度硬质合金脱β层厚度的影响

以Ti(C,N)为N源,在脱氮气氛下烧结制备WC-TiC-Ti(C,N)-TaC-NbC-Co硬质合金,研究Ti(C,N)含量和烧结温度对脱β层厚度及合金微观组织与性能的影响。结果表明:随Ti(C,N)的质量分数从0.5%增加到1.5%,脱β层厚度持续增大。随烧结温度升高,脱β层厚度增大,增大的幅度随Ti(C,N)含量增加而增大。合金的密度、硬度和矫顽磁力不受Ti(C,N)含量的影响,但随烧结温度升高,合金的硬度降低、矫顽磁力变小、WC平均晶粒尺寸增大且直边化。脱β层中无明显的WC晶粒异常长大现象,脱β层厚度由Ti的扩散和N含量决定。     

锻造温度对含钼粉末热锻合金显微组织及力学性能的影响

采用粉末热锻工艺制备Fe-1C-2Cu-xMo (x=0.50, 0.85, 1.46, 质量分数)合金, 分析锻造温度和Mo质量分数对烧结态及锻造态合金密度、显微组织、静态力学性能和动态摩擦性能的影响。结果表明: 锻造工艺能够有效提高材料密度, 锻后合金相对密度可达到98.5%, 锻态合金组织主要由贝氏体、马氏体和残余奥氏体组成。合金硬度随Mo质量分数的增加而提高, 随锻造温度的升高先降低后提高, 1050 ℃锻造Fe-1C-2Cu-1.46Mo合金硬度可达HRB116.38。Mo质量分数和锻造温度共同影响合金横向断裂强度, 1000 ℃锻造Fe-1C-2Cu-0.50Mo合金强度最高可达2608MPa, 合金断裂方式为韧脆混合型断裂。材料动态摩擦性能随Mo质量分数的增加显著提升, 当锻造温度为950 ℃且Mo质量分数为1.46%时, 材料的摩擦系数仅为0.088, 明显低于其他材料且波动较小。