硼含量对Fe2B-Mo2FeB2基金属陶瓷微观组织与性能的影响

采用真空烧结工艺制备了4种不同硼含量的Fe₂B-Mo₂FeB₂基金属陶瓷,研究了硼含量对金属陶瓷烧结特性、微观组织与力学性能的影响规律。结果表明,所有试样主要由Fe₂B相、Mo₂FeB₂相和Fe₃B相组成;随着硼含量的增加,烧结过程中形成的液相L1含量逐渐减少,金属陶瓷的最佳烧结温度逐渐升高;并且金属陶瓷的硬度和横向断裂强度也都呈增大的趋势,其中硬度和横向断裂强度的最大值分别为88.52 HRA和685.74 MPa;Mo₂FeB₂相与Fe₃B相(或Fe₂B相)的复合组织在断裂过程中延长裂纹扩展路径,并且长棒状的Mo₂FeB₂相从Fe₃B相(或Fe₂B相)中的拔出都有助于金属陶瓷横向断裂强度的提高。     

Fe-44.4%Mo-4.9%B-2.5%Cr-2.9%Ni金属陶瓷烧结阶段晶粒生长机理

Mo₂FeB₂基金属陶瓷是以Mo、Fe、Cr、Ni、FeB、C为原料,采用反应硼化烧结法制备而成,具有高硬度、高强度和高韧性的特点,并且制造成本相对低廉。本文采用真空液相烧结的方法制备Fe-44.4%Mo-4.9%B-2.5%Cr-2.9%Ni金属陶瓷,研究固相、液相烧结阶段金属陶瓷硬质相形貌及生长过程与机理。结果表明：在600℃前,Fe与片状FeB生成Fe₂B相,进入固相烧结阶段;随温度升高至900℃,在升温过程中Mo在Fe₂B界面上与Fe₂B反应形核生成Mo₂FeB₂,生长方式表现为螺旋生长,并且形成生长台阶;温度继续升高至1 000℃,Mo₂FeB₂晶粒继续长大,突破临界半径,开始析出小Mo₂FeB₂晶粒;温度升高至1 050℃,溶解析出一直进行,Mo₂FeB₂开始长大成截面为正六方形的晶粒。期间经...     

基于正交试验和BP神经网络的Ti(C,N)基金属陶瓷成分及性能研究

本文针对真空烧结气氛下制备的Ti(C,N)基金属陶瓷,借助正交试验方法探究了黏结金属Co+Ni含量及Co/Ni比例、钨钼碳化物添加量及WC/Mo₂C比例、Ti(C,N)含量和钛钨固溶体添加比例等因素对金属陶瓷性能的影响。通过极差分析法确定了各因素对金属陶瓷性能的影响权重。研究表明黏结金属Co+Ni含量是影响金属陶瓷硬度的最主要因素,其次是黏结金属Co/Ni比例和钨钼碳化物添加量。黏结金属Co+Ni含量也是影响金属陶瓷断裂韧性的最主要因素。随后以正交试验的数据建立了BP神经网络预测模型,结合补充试验和模型修正获得了最优试验硬度HRA为91.6、断裂韧性K_IC为10.03 MPa·m^1/2,预测了Ti(C,N)基金属陶瓷最优成分组合下的HRA-K_IC(MPa·m^1/2)函数关系为：HRA=-0.71K_IC+98.5,同时还获得了在最佳硬度-断裂韧性组合下Ti(C,N)基金属陶瓷黏结金属Co+Ni含量、Co/Ni比例、钨钼碳化物添加量和WC/Mo₂     

烧结工艺和Y_2O_3添加量对Ti(C,N)基金属陶瓷显微组织和力学性能的影响

以TiC、TiN、Ni、Co等粉末为主要原料,以稀土Y2O3为添加剂,采用无压烧结技术制备Ti(C,N)基金属陶瓷,研究烧结工艺和稀土Y2O3添加量对Ti(C,N)基金属陶瓷显微组织和力学性能的影响。结果表明:随着温度的升高,TiC、TiN、WC、Cr3C2、Mo等相逐渐消失,向硬质芯相扩散发生固溶,经溶解-析出过程,最终形成新的Ti(C,N)硬质相和(Cr,W,Mo,Ti)(C,N)固溶体环形相,黏结金属Ni和Co主要以Ni相、TiCo和Co3W3C中间相的形式存在;稀土Y2O3的添加未改变Ti(C,N)基金属陶瓷烧结过程中的相结构演变过程,材料的显微硬度、抗弯强度和断裂韧性均随Y2O3添加量的增加呈先增加后降低的趋势,当Y2O3的加入量为0.8%(质量分数)时,Ti(C,N)基金属陶瓷的力学性能最佳,样品的显微硬度、抗弯强度和断裂韧性相比1450℃烧结50 min样品的分别提高了7.9%、45.8%和6.1%。     

基于第一性原理的Mo2CoB2三元过渡金属硼化物掺杂效应研究(英文)

利用第一性原理计算研究了掺杂第四周期过渡金属元素对Mo₂CoB₂的结构、力学和热力学性质的影响。通过计算结合能和形成焓以及与Born-Huang标准比较，发现所有模型都满足力学与热力学稳定条件。采用点缺陷理论确定了掺杂元素在Mo₂CoB₂晶体中的占位以及占位偏好。结果表明，Sc和Ti对Mo点位表现出强烈的占位偏好，V对Mo点位仅有较弱的占位偏好。同时，Cr、Mn、Fe、Cu和Zn对Co点位具有较弱的占位偏好，而Ni对Co点位有较强的占位偏好。通过对比计算得到德拜温度，发现除Mo₇TiCo₄B8、Mo₇VCo₄B₈和Mo₇CrCo₄B₈外，其他掺杂模型的德拜温度都低于未掺杂模型，这说明实验中应尽量避免在Mo₂CoB₂硬质相中大量添加除Ti、V和Cr以外的过渡金属元素。最后，除Cr掺杂模...     

Ni添加剂对Mo_2FeB_2基金属陶瓷的显微组织和力学性能的影响

利用真空液相烧结制备了两种不同Ni含量的Mo_2FeB_2基金属陶瓷,采用SEM和EDX研究了Ni添加剂对金属陶瓷显微组织和力学性能的影响,结果表明:Ni添加剂同时存在于粘结相和硬质相中,但未对其硬质相颗粒尺寸产生明显影响。Ni添加剂明显提高了金属陶瓷的抗弯强度,其数值从约1 750 MPa增加到2 200 MPa。第一性原理计算结果表明:相对于Mo_2FeB_2相,Mo2(Fe,Ni)B2相具有相对较好的塑性,但理论计算硬度较低。     

不同燃料超音速火焰喷涂NiCr-Cr3C2涂层

采用超音速火焰喷涂工艺在20CrMo钢圆片上成功制备25%NiCr-Cr3C2金属陶瓷涂层,研究了不同燃料对喷涂层组织性能的影响。结果表明,以丙烷为主要燃料所得喷涂层的组织不均匀,存在典型的层状结构,孔隙率约为3.2%,显微硬度仅为836 HV,涂层断裂韧性KIC为2.08 MPa.m3/2;以煤油为主要燃料所得喷涂层的组织分布均匀,细小致密,孔隙率约为2.4%,显微硬度可达1045 HV,涂层断裂韧性KIC为2.56 MPa.m3/2。前者的组成相为Ni(Cr)固溶体、Cr3C2和微量NiCrO4;后者的组成相除Ni(Cr)固溶体和Cr3C2外,还有Cr7C3、Cr23C6和Ni(Cr)相出现。     

CeO2添加量对Ti(C,N)基金属陶瓷显微结构和力学性能的影响

采用真空烧结工艺制备了(56-x)Ti(C0.5,N0.5)-20WC-3.5Mo2C-20(Co+ Ni)-xCeO2(x=0,0.05％,0.1％,0.2％)系列金属陶瓷,研究了CeO2添加量对Ti(C,N)基金属陶瓷显微结构和力学性能的影响.结果 表明:添加适量的CeO2有利于Ti(C,N)金属陶瓷显微组织细化,使硬质相颗粒尺寸减小,而且分布更加均匀,从而提高其力学性能.此外,添加CeO2后金属陶瓷中裂纹扩展过程产生较多的桥接现象,使其具有较高的断裂韧性.随着CeO2添加量增加,Ti(C,N)金属陶瓷的密度和力学性能先增大后减小,CeO2添加量为0.1％时,金属陶瓷的密度、硬度、抗弯强度和断裂韧性分别为6.51 g/cm3、91.6 HRA、1577 MPa和9.11 MPa·m1/2.     

Cr_3C_2对纳米TiN改性Ti（C,N）基金属陶瓷组织和性能的影响

研究了添加0%～2.5%（质量分数）晶粒长大抑制剂Cr3C2对纳米TiN改性的Ti（C,N）基金属陶瓷组织和性能的影响。结果表明,添加Cr3C2后,Ti（C,N）基金属陶瓷的晶粒显著细化,抗弯强度也得到提高。Cr3C2添加量为1%时,抗弯强度达到最大值1407 MPa;添加适量Cr3C2可提高材料的硬度和断裂韧度,添加量为1.5%时,维氏硬度达到最大值15.8 GPa,添加量为1%时,断裂韧度达到最大值10.7 MPa.m1/2。     

固相硼化反应阶段的升温速率对Mo_2FeB_2基金属陶瓷显微组织和力学性能的影响

采用反应硼化烧结法制备了Mo_2FeB_2基金属陶瓷。使用扫描电镜(SEM),X射线衍射仪(XRD)研究了固相硼化反应阶段800~1 010℃的升温速率对Mo_2FeB_2基金属陶瓷显微组织和力学性能的影响。研究结果表明:从800℃以不同的升温速率(1~9℃/min)升温升至1 010℃时,随着升温速率的升高,粘结相体积分数先增加后减少,硬质相平均晶粒尺寸和长径比逐渐减小,Mo_2FeB_2硬质相晶格常数a逐渐降低,c基本保持不变,硬质相形貌逐渐由长条状转变为近等轴状;随着升温速率的升高,金属陶瓷抗弯强度先升高后降低,硬度逐渐升高,断裂韧性逐渐降低。以5℃/min升温得到的金属陶瓷可获得较为均匀的显微组织,且具有较好的综合力学性能,其抗弯强度为2 367.5 MPa,硬度为88.2 HRA,断裂韧性为27.6 MPa·m~(1/2)。     

Ni_3Al粘结相对Ti(C,N)基金属陶瓷组织性能的影响

采用粉末冶金法制备了Ni3Al做粘结相的Ti(C,N)基金属陶瓷,研究了添加不同含量Ni3Al粘结相的金属陶瓷的力学性能和显微组织并与Ni做粘结相的金属陶瓷进行了对比。结果表明,Ni3Al作粘结相的金属陶瓷综合力学性能总体上不如Ni做粘结相的金属陶瓷,随着金属陶瓷中Ni3Al含量的增加,其洛氏硬度值不断下降,而抗弯强度和断裂韧性却不断增加;显微组织分析表明,Ni3Al做粘结相的金属陶瓷同样具有芯环结构,Ni3Al可以控制环形相的厚度,抑制晶粒异常长大,使硬质相芯相棱角圆润。Ni3Al含量为30wt%左右的金属陶瓷能够兼顾硬度和抗弯强度等力学性能,此时的主要力学性能指标为:抗弯强度1 045±80 MPa,洛氏硬度HRA89.7±0.25,断裂韧性KIC为14.26 MPa·m1/2。     

VC对纳米TiN改性Ti(C,N)基金属陶瓷组织和性能的影响

研究了添加0%～2.5%(质量分数)晶粒长大抑制剂VC对Ti(C,N)基金属陶瓷组织和性能的影响。结果表明,添加VC后,组织中晶粒的芯部变小、环形相变薄,1.5%～2.5%VC的加入使材料的晶粒显著细化。添加VC可提高材料的抗弯强度和硬度,添加量为1%时,抗弯强度达到最大值1370MPa,添加量为2.5%时,维氏硬度达到最大值15.3GPa;适量添加VC可提高材料的断裂韧性,添加量为1%时,达到最大值8.6MPa·m1/2。VC添加量为0.5%时,材料维氏硬度和断裂韧性分别为14.4GPa和7.6MPa·m1/2,综合力学性能最好。     

多层石墨烯添加量对Ti(C_(0.7),N_(0.3))基金属陶瓷组织和力学性能的影响

本文采用低压烧结工艺制备了不同石墨烯含量的Ti(C_(0.7),N_(0.3))基金属陶瓷刀具材料,采用扫描电子显微镜(SEM)和光学显微镜(OM)对材料进行微观结构分析,通过X射线衍射(XRD)对材料进行物相分析,测试了金属陶瓷的密度、硬度、抗弯强度、断裂韧性等力学性能,研究了石墨烯添加量对Ti(C_(0.7),N_(0.3))基金属陶瓷组织和力学性能的影响。结果表明,石墨烯的加入并未改变Ti(C,N)基金属陶瓷的组织结构特征,却可以有效增韧Ti(C_(0.7),N_(0.3))基金属陶瓷。随着石墨烯添加量的增加,显微硬度逐渐降低,抗弯强度先上升后下降,断裂韧性呈现先增加后略有下降的趋势。当石墨烯添加量为0.6%时(质量分数,下同),综合力学性能达到最好,在抗弯强度不降低的情况下,断裂韧性提高了32.7%。此时,金属陶瓷的抗弯强度和断裂韧性分别为1 450.8 MPa和12.85 MPa·m~(1/2)。     

压铸模具用复合金属陶瓷模具材料的研究

以微米TiC、TiN为主要原料,以纳米Y-ZrO2作为增强相,以微米Mo和Ni作为粘结相及微米C(石墨)和VC作为添加剂,采用热压烧成工艺来制备复合金属陶瓷模具材料。测试和分析了烧成样品的抗弯强度、硬度以及断裂韧性等性能,采用现代材料测试手段对烧成样品的显微结构进行了分析。结果表明,当TiC添加量(质量分数)为50.9%,TiN为22.5%、Y-ZrO2为5%时,所制备复合金属陶瓷模具材料性能最佳,相对密度值为97%,抗弯强度为1026 MPa,硬度为16.54 GPa,断裂韧性为9.86 MPa·m1/2。显微结构分析显示,样品微观晶粒形貌较致密,分布均匀。     

VC/Cr3C2对Ti(C,N)基金属陶瓷微观组织和力学性能的影响

研究VC/Cr3C2对Ti(C,N)基金属陶瓷微观组织和力学性能的影响.利用光学显微镜、X射线衍射仪和扫描电镜结合能谱仪研究微观组织.测试横向断裂强度、硬度和断裂韧性等力学性能.结果表明:微观组织中存在“黑芯-灰壳”和“白芯-灰壳”结构；由于添加VC/Cr3C2,硬质相晶粒变细,添加0.75VC/0.25Cr3C2的金属陶瓷晶粒细化最明显；黑芯随着VC添加量的增加而变细,壳随着Cr3C2添加量的减少而变厚;孔隙率随着VC/Cr3C2中VC的量增加而增大；横向断裂强度和硬度均升高,并且均在添加0.25VC/0.75Cr3C2时达到最大值；按适当的VC和Cr3C2添加量比例添加VC/Cr3C2可以有效地使断裂韧性升高,并在添加0.5VC/0.5Cr3C2时取得最大值.     

TaC含量对板状WC晶粒硬质合金显微组织和力学性能的影响

本文以真空烧结法制备了显微组织中含有板状WC晶粒的WC-TaC-Co硬质合金，通过DSC、XRD、SEM、EDS等手段研究了TaC添加量对板状WC晶粒硬质合金显微组织和力学性能的影响规律。结果表明：随着TaC添加量的增加，WC硬质相平均晶粒尺寸先下降再增大，WC硬质相晶粒的平均长厚比先略有上升再减小。随着TaC添加量的增加，抗弯强度下降，硬度、断裂韧性先增加后下降。当TaC添加量为0.5%时，硬质合金具有较优的综合力学性能，其抗弯强度、硬度和断裂韧性分别为：2 617 MPa、91.5HRA、15.4 MPa·m^1/2。     

NbC添加量对板状WC晶粒硬质合金显微组织及力学性能的影响

本文以真空烧结法制备了含板状硬质相晶粒的WC-NbC-Co硬质合金,通过DSC、XRD、SEM、EDS等手段研究了NbC添加量对硬质合金显微组织和力学性能的影响规律。结果表明:随着NbC添加量的增加,板状硬质相晶粒硬质合金显微组织中硬质相晶粒尺寸先下降再增大后减小、平均长厚比逐渐减小、尺寸均匀性先增加后下降。随着NbC添加量的增加,板状硬质相晶粒硬质合金抗弯强度下降,硬度先增加后下降,断裂韧性逐渐下降。NbC添加量为1%时,所制备的板状硬质相晶粒硬质合金的抗弯强度、硬度和断裂韧性分别为:2 604 MPa、91.4 HRA、14.3 MPa·m~(1/2)。     

VC/Cr_3C_2对Ti(C,N)基金属陶瓷微观组织和力学性能的影响(英文)

研究VC/Cr3C2对Ti(C,N)基金属陶瓷微观组织和力学性能的影响。利用光学显微镜、X射线衍射仪和扫描电镜结合能谱仪研究微观组织。测试横向断裂强度、硬度和断裂韧性等力学性能。结果表明:微观组织中存在"黑芯-灰壳"和"白芯-灰壳"结构;由于添加VC/Cr3C2,硬质相晶粒变细,添加0.75VC/0.25Cr3C2的金属陶瓷晶粒细化最明显;黑芯随着VC添加量的增加而变细,壳随着Cr3C2添加量的减少而变厚;孔隙率随着VC/Cr3C2中VC的量增加而增大;横向断裂强度和硬度均升高,并且均在添加0.25VC/0.75Cr3C2时达到最大值;按适当的VC和Cr3C2添加量比例添加VC/Cr3C2可以有效地使断裂韧性升高,并在添加0.5VC/0.5Cr3C2时取得最大值。     

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)。     

Y2O3含量对大气等离子喷涂Al2O3-Y2O3复合涂层微观结构和力学性能的影响

目的 探究掺杂不同质量分数Y₂O₃对Al₂O₃-Y₂O₃复合涂层微观结构及其力学性能的影响。方法 采用大气等离子喷涂制备Al₂O₃涂层,以及Y₂O₃质量分数分别为10%、20%、30%、40%的Al₂O₃-Y₂O₃复合涂层。利用SEM、EDS对粉末以及不同涂层的形貌、组织结构、元素分布进行分析。使用XRD表征粉末和涂层的物相。使用显微硬度仪、纳米压痕测试仪和电子万能试验机对涂层的显微硬度、弹性模量以及断裂韧性等力学性能进行测试分析。结果 Al₂O₃喷涂粉末的物相由α-Al₂O₃组成,而喷涂得到的Al₂O₃涂层则由α-Al₂O