CeO_2量对原位TiCp/钢基硬质涂层组织及性能的影响

采用自蔓延高温合成技术(SHS)结合真空消失模铸造工艺,在低合金钢表面上原位合成了TiC颗粒增强硬质涂层。通过光学显微镜、扫描电镜及能谱分析、X射线衍射以及显微硬度测试,研究了不同添加量氧化铈对TiCp/钢基硬质涂层组织及性能的影响。结果表明:通过添加适当的CeO2可以改善涂层质量,减少残渣、气孔等缺陷,提高涂层与基体的结合强度,原位合成的TiC呈圆形或椭圆形细小颗粒弥散分布在基体相中,显著提高了涂层的显微硬度。     

浇注过程中制备铸造钢基表面自蔓延高温合成TiC/Fe复合材料的研究

通过在消失模铸件模样需耐磨的部位涂敷一层经压实的SHS粉料，使其在浇注过程中，高温浇注的铁水自动点燃SHS粉料，通过反应生成增强陶瓷相(TiC)。并使铁水铸渗到反应后的SHS陶瓷层中，使陶瓷增强相均匀地分散到熔融的表层金属中，从而获得铸件表面自生复合材料层。经试验研究表明，浇注过程中制备铸造钢基表面自蔓延高温合成TiC／Fe复合材料方法是完全可行的，反应合成的TiC颗粒呈理想孤立球状分布在基体上，复合层厚度可控制在3～15mm；其硬度可达HRC54～59；与基体的相对耐磨性可达6以上；经900℃高温退火后，产生大量细小的二次TiC颗粒。其较优工艺条件为：钢液浇注温度1550～1600℃；SHS粉料预制块组成配比(质量分数)为Ti：C：Al：Fe=4：1：1：2；真空度为0．05MPa。     

真空消失模铸渗制备TiC/FeCr增强钢基表面复合材料

为了提高钢基表面的硬度和耐磨性,本文利用真空消失模铸渗与自蔓延相结合来制备TiC/FeCr增强钢基表面复合材料,重点研究了Cr含量对涂层硬度和耐磨性、涂层组织的影响,结果表明,随着压坯中Cr含量的增加,涂层的硬度和耐磨性先提高后下降,涂层中TiC和FeCr颗粒分布趋于均匀,其中Cr含量为20%(质量分数)为最好。     

铝基TiC–TiB2自蔓延高温合成复合涂层的组织性能研究

以Ti粉、石墨粉、B₄C粉、聚四氟乙烯粉(polytetrafluoroethylene, PTFE)为原料, 采用反应熔覆技术, 结合自蔓延高温合成与真空消失模鋳造法, 在ZL205A铝合金表面制备出TiC-TiB₂复合涂层, 研究了固溶温度对基体和TiC-TiB₂涂层显微组织、硬度和热稳定性的影响, 为制备高耐磨性铝合金提供新的研究方向。结果表明: Ti-C-B₄C-PTFE体系的绝热温度的远大于1800 K, 自蔓延高温合成反应可自发进行; 通过真空消失模铸造ZL205A铝合金, 引发自蔓延高温合成反应, 在基体表面可形成TiC-TiB 2复合涂层。固溶热处理后TiC-TiB₂复合涂层表现出良好的热稳定性, 硬度为HB 285, 20 N载荷作用下的质量损失量为49.7 mg, 相对减少了90%, 大大提高了ZL205A铝合金表面的耐磨性。     

反应熔覆原位自生高锰钢表面TiC-(Cr,Fe)_7C_3复合材料的结构与性能

以Ti粉、石墨粉和Cr粉为原料采用反应熔覆技术,结合自蔓延高温合成与真空消失模铸造法,在Mn13高锰钢表面制备不同Cr含量的TiC-(Cr,Fe)7C3复合材料涂层。通过扫描电镜(SEM)结合X射线能谱分析(EDS)、X射线衍射(XRD)分析,研究涂层的微观结构与成分。结果表明:Cr溶于Fe形成M7C3型化合物,TiC颗粒的分布随Cr含量增加而更加均匀、尺寸逐渐变小。分析3种不同Cr含量材料的力学性能,结果表明Cr含量(质量分数)为15%时涂层的硬度最高,耐磨性能最好。     

预扩散处理对原位生成TiC_p/Fe基粉末冶金复合材料组织与性能的影响

将水雾化Fe粉与Ni粉、Mo粉、Ti粉混合均匀,然后在800℃、50%H2+50%Ar(体积分数)气氛保护下进行预扩散处理,将预扩散粉与电解Cu粉和石墨粉混合,通过压制与烧结,制备Ti C颗粒增强Fe基复合材料。通过X射线衍射分析、扫描电镜及能谱分析和力学性能测试等手段,研究预扩散处理对原位生成Ti Cp/Fe基粉末冶金材料组织与性能的影响。结果表明:Fe-Ni-Mo-Ti混合粉在800℃下预扩散处理后形成表面粗糙的团球状预扩散粉末颗粒,但合金元素在Fe粉颗粒内分布不均匀。与用混合粉制成的Ti Cp/Fe基复合材料相比,用预扩散粉制备的材料孔隙率略有增加。随预扩散时间延长,材料中富Ti区的尺寸减小,组织明显细化,珠光体分布更均匀,同时形成大量弥散分布的粒径在0.1~0.5μm的Ti C颗粒。材料的硬度和抗弯强度都随原料粉预扩散时间延长而提高,用60 min预扩散粉制成的Ti Cp/Fe基复合材料的硬度HRB和抗弯强度分别达到63.6和613.7 MPa,比用混合粉制成的Ti Cp/Fe基复合材料分别提高11.8%和38.3%。用预扩散粉末制备的Fe基复合材料的断裂形式为具有一定韧性断裂特征的脆性断裂。     

粘结相对原位合成TiC钢结硬质合金组织结构和性能的影响

以钛铁粉、铬铁粉、铁粉、胶体石墨和镍粉等为原料,原位合成了TiC/Cr18Ni8、TiC/Cr19Al3和TiC/Ni40钢结硬质合金,并用扫描电镜、X射线衍射仪和洛氏硬度计、拉力试验机等对不同粘结相所制备的试样进行了组织结构分析和物理力学性能检测.结果表明:钢结硬质合金主要相组成为TiC、Fe-Cr-Ni和Fe-Cr固溶体,TiC晶粒细小,形状较为规则;粘结相对原位反应合成的钢结硬质合金的密度、硬度和所合成的TiC晶粒有较大影响,在相同烧结条件下TiC/Ni40钢结硬质合金的密度和硬度比TiC/Cr18Ni8和TiC/Cr19Al3钢结硬质合金的高,但TiC/Ni40钢结硬质合金中所合成的TiC晶粒比TiC/Cr18Ni8和TiC/Cr19Al3钢结硬质合金中合成的TiC晶粒偏聚现象严重.TiC/Ni40钢结硬质合金的硬度为60～70.5HRC,TiC/Cr18Ni8和TiC/Cr19Al3钢结硬质合金的硬度多在20～50HRC之间.三者的抗弯强度为960～1452MPa.     

热等静压TiC_p/30CrNi4Mo钢基复合材料的组织与性能

采用球磨与热等静压相结合的方法制备TiC_p/30Cr Ni4Mo钢基复合材料,研究材料的显微组织、密度、硬度、常温和高温拉伸性能以及摩擦磨损性能。结果表明,TiC_p/30Cr Ni4Mo钢基复合材料的组织均匀细小,基体组织主要为细片状珠光体、铁素体和少量残余奥氏体,Ti C颗粒弥散分布在基体上,与基体结合牢固;复合材料的相对密度高达99.7%,硬度为49 HRC,抗拉强度高达1 266 MPa,伸长率为4.0%;复合材料具有较好的高温力学性能,400℃时复合材料抗拉强度仍高达1 135 MPa;在200 N载荷条件下,复合材料的耐磨损性能较原30Cr Ni4Mo材料提高约4倍,磨损形式主要表现为轻微的磨粒磨损;复合材料经950℃水淬和520℃回火后,抗拉强度高达1 325 MPa,伸长率为4.6%。     

原位合成Mo5SiB2的热力学分析

计算了Mo-Si-B三元系中各化合物不同温度下标准生成自由焓和合成Mo₅SiB₂(T2相)反应在不同开始温度下的绝热温度及反应产物的熔化比.结果表明:用Mo、Si和B三种元素粉末混合物来原位合成Mo₅SiB₂在热力学上是完全可行的;合成Mo₅SiB₂不宜用燃烧合成的自蔓延模式,宜采用燃烧合成的热爆模式(原位反应热压工艺);反应的绝热温度及反应产物的熔化比与开始温度有关.     

反应火焰喷涂TiC/Fe金属陶瓷复合涂层的组织结构

采用钛铁矿粉、石墨粉和铁粉为主要原料,利用反应火焰喷涂技术成功制备了TiC/Fe金属陶瓷复合涂层.采用X射线衍射仪、扫描电镜、透射电镜等手段,研究了涂层的显微组织结构.结果表明,反应火焰喷涂TiC/Fe复合涂层主要由TiC和Fe两相组成.涂层具有多层多相的结构,即由TiC含量不同的片层交替叠加而成;在富TiC片层中,大量的、比较细小的(粒度小于0.5μm)、大致呈球形的TiC颗粒弥散分布在Fe基体上.这种显微组织结构有利于改善金属陶瓷涂层的耐磨性能.     

TiC颗粒增强钛基复合材料的摩擦磨损性能

采用Ti粉末分别与碳化物Mo2C和VC粉末混合,通过冷等静压、真空高温烧结原位生成6种不同成分的TiC颗粒增强钦基复合材料,用UMT-3型摩擦试验机研究合金元素Mo和V以及Mo2C、VC添加量对钛基复合材料干磨擦性能的影响.测定不同样品的洛氏硬度和基体的显微硬度,用金相显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)观察和分析样...     

原位合成SiC对铝基复合材料微观组织和力学性能的影响

以铝粉、硅粉、石墨粉为原料, 通过冷压真空烧结原位合成了含不同质量分数SiC颗粒的SiC/Al-18Si复合材料。利用X射线衍射仪, 扫描电子显微镜和能谱分析仪等设备手段表征了铝基复合材料的相组成和微观结构, 研究了原位合成SiC对复合材料微观结构、抗弯强度和显微硬度的影响, 分析了复合材料力学性能的变化规律。结果表明: 复合材料的基体相为Al相, 第二相为Si相和SiC相; 原位合成的SiC颗粒弥散细小的分布在Al基体中, 其颗粒尺寸主要分布在0.2~2.8 μm, 具有亚微米、微米级的多尺度特性; 随着SiC质量分数的不断增加, 复合材料的显微硬度增大, 同时颗粒的平均尺寸仅由0.81 μm增大到1.13 μm, 但仍均匀分布, 正是这种尺寸稳定性, 使得SiC/Al-18Si复合材料硬度远大于Al-18Si; 当SiC质量分数为30%时, 材料的显微硬度最高, 达到HV 134, 相较于Al-18Si提高了88%。     

Ni在机械合金化合成TiC过程中的研究

研究了不同加入量的Ni对机械合金化合成TiC的影响.应用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜、差热分析等分析方法,对合成产物进行了组织及热稳定性分析.结果表明,合成产物的晶粒尺寸已达到纳米级,且纳米TiC的热稳定性较好,加入一定量的Ni对机械合金化合成TiC具有加速作用.     

稀土铈对内生TiC型超级耐磨钢组织性能的影响

作为耐磨钢研究的新领域,引入高体积分数TiC粒子的超级耐磨钢,虽然能够提升钢的耐磨性,但会降低材料的韧塑性.为了提升超级耐磨钢的综合性能,研究稀土铈对超级耐磨钢组织性能的影响,采用真空感应炉冶炼出不同铈质量分数的试验钢,通过扫描电镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)、电子探针(EPMA)、硬度测试、低温冲击性能测试...     

原位TiC颗粒细化喷射沉积7075铝合金组织的机理

采用原位反应喷射沉积法制备TiCP/7075(TiCP体积分数为2·91%)铝合金,观察其微观组织.应用I mage Tool软件及平均截线法统计平均晶粒尺寸,并与喷射沉积7075铝合金进行对比.发现前者的晶粒尺寸比后者减小50%左右,表明原位TiC颗粒对喷射沉积7075铝合金组织具有显著的细化作用.从形核的属性、速度以及过程的晶体学分析对其细化机理进行了解释.     

SHS-加压法制备TiC/Ni梯度材料

采用SHS-加压法制TiC/Ni梯度材料。在TiC-Ni的燃烧烧结过程中,C溶入Ti-Ni溶液中,TiC从其中析出,TiC-Ni通过在压力下的液相烧结形成TiC/Ni梯度材料。TiC晶粒尺寸随Ni量的增加而变小是由于Ni稀释剂降低了燃烧温度。TiC外形随Ni量的减少由球形变为多边形,多边形晶粒的形成是液相烧结时组织调整的结果。     

Effect of yttrium on microstructure and mechanical properties of laser clad coatings reinforced by in situ synthesized TiB and TiC

Titanium-based composite coatings with and without Y particles were deposited by laser cladding on Ti6Al4V substrates. Solidification microstructure,phase constituents and distribution of the reinforcements with different morphologies,were investigated by X-ray diffractometer (XRD),scanning electron microscopy (SEM) and electron probe micro analyzer (EPMA). In addition,the effects of the addition of Y on mechanical properties (in terms of microhardness and the cracking susceptibility) were also highlighted. The results showed that the coatings were composed of α-Ti cellular dendrites,coarse needle-shaped TiB phase and an eutectic in which a large number of needle-shaped TiB whiskers and a few equiaxial TiC particles were uniformly embedded. Y was not stable and was transformed into Y2O3 during laser cladding. The addition of Y could refine the microstructure of the coating by hastening the spheroidization of primary phase structure. Moreover,it could also decrease the activity of carbon and prevent solute atoms from traversing the interface and moving into primary phase structure,namely,increase the fraction volume of TiC in the coating. All of there factors made the cracking susceptibility of the coating containing Y reduced on the premise that microhardness of the coating was increased. Microhardness of the coating without Y ranged from HV 875.6 to HV 659.8,the average microhardness was about HV 747.9. For the coating with Y,microhardness changed from HV 876.5 to HV 741.5 and the average michardness was about HV 795.3. Fracture toughness of the upper,middle,bottom and interface of the coating without Y were 6.33,8.91,11.94 and 11.93 MPa.m1/2. Fracture toughness of the similar positions of the coating with Y were 8.58,12.93,13.81,17.11 MPa.m1/2,respectively. The coating with Y presented higher microhardness and fracture toughness in comparison with that without Y. Obviously,the addition of Y had a very positive effect on the microstructure and mechanical properties of the coatings.     

粉末注射成形制备TiC0.7N0.3颗粒增强钛基复合材料和零件

以TiC0.7N0.3粉末为颗粒增强体,采用粉末注射成形技术将其与Ti2Ni1Cr0.8Mo0.5Cu基体钛合金(T5)合成,制备了TiC0.7N0.3颗粒增强钛基复合材料.所制备的复合材料,经腐蚀性能试验、磨损性能试验以及显微组织分析,确知其物理力学性能及显微组织为相对密度＞95%,抗弯强度为950～1 150 MPa,硬度HRC35-45;可热处理,并在保持T5合金良好广谱耐蚀特性的基础上,显著提高耐磨性.复合材料中颗粒相仍为TiC0.7N0.3,加入量由3%增加到6%时,耐磨性提高45%;基体相烧结态为条状α+β相,热处理态为纤细针状α+β相.还用该技术直接近净成形制备了均质机用阀芯零件,以评价其制备和应用的技术经济特性.     

稀土添加量对TiC基钢结硬质合金性能的影响

采用真空烧结法以TiC粉、纯Mo粉、纯Cr粉、羰基Fe粉、鳞片状石墨等为原料,制备了TiC基钢结硬质合金,并采用含Ce的环烷酸稀土作为成形剂,通过加入不同含量的Ce元素对其进行改性。利用SEM、万能实验机、洛氏硬度计等对烧结试样进行显微组织和性能分析。结果表明,添加稀土元素进行改性后的合金试样接近全致密;同时,TiC更加均匀地分布于基体中;添加Ce元素质量分数为0.2%时,合金抗弯强度达到最大值,相比不含Ce的合金试样提高近28%。     

Effects of chromium sources on the microstructure and properties of TiC-steel composites

The composites of low alloy steel reinforced with TiC particles (36?wt-%) were prepared by conventional powder metallurgy process in this paper. The chromium in the steel matrix was provided by pure chromium powder (PCP), low carbon ferrochrome powder, medium carbon ferrochrome powder (MCFP) and high carbon ferrochrome powder. The SEM was used to observe the particle morphology and microstructure. Density, hardness and transverse rupture strength (TRS) of the samples were tested. The results show that the composite prepared with the PCP as a chromium source has low hardness and TRS and the composites prepared with different ferrochrome powders have higher hardness and TRS. The microstructures of the samples prepared with different chromium sources have some differences and provide the differences in mechanical properties and fracture morphology. The sample prepared with the MCFP as chromium source has the highest comprehensive performance after tempering: hardness 70 HRC and TRS 1752?MPa.