梯度硬质合金及耐磨涂层的计算模拟和实验验证

建立了多组元硬质合金W-C-Co-Ti-Cr-Ta-Nb-N体系热力学及动力学基因库。利用所建立的热力学及扩散动力学基因库,模拟了WC-Ti(C,N)-TaC-Co硬质合金梯度层形成过程,计算所得各相体积分数及组元成分与实验结果相吻合。采用SEM和EDS等方法对不同N气氛下梯度烧结所获得的WC-Ti(C,N)-Co梯度硬质合金进行了合金表面组元成分分布测定,并对样品梯度层的形成进行了模拟,模拟能很好地描述实验结果。基于第一原理计算和实验对广泛应用的三元Ti-Al-N耐磨涂层体系的结构、力学、热力学性质和调幅分解曲线,以及调幅分解析出立方二元氮化物的性能进行了研究。计算结果与已有实验值符合较好,可为高性能硬质合金和多元涂层的开发设计提供理论指导。最后提出了硬质合金及耐磨涂层研发的基因框图。     

梯度硬质合金梯度层形成的计算机模拟及验证

建立了多组元梯度硬质合金W-C-Co-Ti-Ta-Nb-N体系的热力学和扩散动力学数据库,采用Thermo-Calc相图热力学计算软件描述了梯度烧结过程中出现的各相及其成分,并采用DICTRA扩散动力学软件对WC-Ti(C,N)-Co,WC-Ti(C,N)-TaC-Co和WC-Ti(C,N)-NbC-Co合金梯度层的各相体积分数及各组元成分随距离的分布进行了计算机模拟,模拟结果与实验结果吻合良好.在热力学和扩散动力学数据库基础上制备了WC-(Ti,W)C-Ti(C,N)-(Ta,Nb)C-Co合金,采用SEM观察梯度层的显微结构,利用EDS分析合金组元分布,并对合金梯度层的形成进行了计算模拟,模拟结果与实验结果吻合良好.     

立方相对超细晶梯度硬质合金微观组织的影响

以超细WC粉末为原料,采用低压预烧结和梯度烧结两步法制备了超细晶梯度硬质合金。通过添加不同的立方相,研究了立方相对超细晶梯度硬质合金组织和性能的影响。结果表明,仅添加Ti(C,N)可以形成较厚的梯度层,但梯度烧结后WC晶粒尺寸有较大的增长。(W,Ti)C和(Nb,Ta)C的加入不利于较厚梯度层的形成,但在梯度烧结过程中可以抑制WC晶粒的生长。添加(Ti,W)C的合金在梯度烧结后出现了少量尺寸大于1 μm的WC晶粒,(Ta,Nb)C的加入可以很好的抑制合金中芯环结构立方相的形成。     

立方相对超细晶梯度硬质合金组织和性能的影响

以超细WC粉末为原料,采用低压预烧结和梯度烧结两步法制备了超细晶梯度硬质合金。通过添加不同的立方相,研究了立方相对超细晶梯度硬质合金组织和性能的影响。结果表明,仅添加Ti(C,N)可以形成较厚的梯度层,但梯度烧结后WC晶粒尺寸有较大的增长。(W,Ti)C和(Nb,Ta)C的加入不利于较厚梯度层的形成,但在梯度烧结过程中可以抑制WC晶粒的生长。添加(Ti,W)C的合金在梯度烧结后出现了少量尺寸大于1μm的WC晶粒,(Ta,Nb)C的加入可以很好地抑制合金中芯环结构立方相的形成。     

碳含量对硬质合金无碳氮化合物表层形成的影响

为了提高硬质合金切削工具的抗裂纹扩展性，在基体上形成强韧的表面区有时是一件重要的事情：在切削工具的制造过程中，采用所谓的梯度烧结可以做到这一点。在无氮气氛中用此烧结工艺对含有氮和钛的硬质合金进行烧结。烧结过程中，气氛与切削工具间氮活性的差异将促使氮元素向外扩散。由于氮和钛之间存在热力偶合，这样会导致钛元素向内扩散，形成一个无硬质立方碳氮化合物而富含延性粘结相的表面区。改变材料的碳含量，使氮的活性受到影响，而这样又影响表面区的形成。在这个报告中，研究了Ti(C，N)-(Ti，W)C-WC-Co，Ti(C，N)-NbC-WC-Co和Ti(C，N)-TaC-WC-Co三种硬质合金：为了研究碳含量对梯度表面区形成的影响，采用改变碳含量的方法生产了这三种材料。     

真空-压力两步烧结制备的表层脱立方相梯度硬质合金的组织与性能

本文通过真空-压力两步烧结制备了脱立方相梯度硬质合金,并对材料的组织和性能做了研究。研究发现,相比于一步真空烧结制备的脱立方相梯度硬质合金,真空-压力两步烧结制备的梯度硬质合金脱立方相层更厚,合金内部的立方相晶粒尺寸更大。梯度硬质合金脱立方相层中的平均WC晶粒尺寸比内部的更大,这与脱立方相层中Co含量更高以及内部含Ti立方相的存在有关。梯度硬质合金中过渡层的微观硬度高于合金内部,而脱立方相层的硬度最低,微观硬度变化与Co、Ti等元素含量变化紧密相关。压力烧结对表面脱立方相层的致密化作用明显,使得脱立方相层的孔隙减少,梯度合金相对密度达到99.6%。脱立方相层厚度增加和孔隙缺陷减少促进了梯度硬质合金横向断裂强度的提高。     

烧结气氛对Ti(CN)基金属陶瓷组织和性能的影响

用X射线衍射、背散射扫描电镜及能谱仪等分析手段研究了烧结气氛(真空、N2、Ar)对不同成分TiC基和Ti(CN)基金属陶瓷合金显微组织和性能的影响.金属陶瓷在N2和Ar中烧结后,合金碳含量比在真空中烧结的碳含量低0.5%左右;在N2中烧结后,合金的氮含量提高了0.5%左右.环状结构心部可以是以钨等重金属元素为主要成分的碳化物,也可以是以钛为主要成分的碳化物和碳氮化物.环状结构为金属元素含量和分布不同的(Ti,W,Ta,Mo,Co,Ni)(C,N)固溶体,粘结相是与Ti,W,Ta,Mo,C,N等元素有不同溶解度的钴镍固溶体.真空烧结后组织结构比较均匀,合金的性能最好.在Ar、N2中烧结后,气氛中的氧和氮参加烧结反应,影响合金成分碳氮平衡,在合金表面形成壳层结构,产生表面缺陷,合金的密度、显微硬度、抗弯强度均有比较大的降低;N2气氛影响更大.     

表面无立方相层功能梯度硬质合金的研究进展

综述了目前应用于涂层基体的无立方相层含氮功能梯度硬质合金的研究进展;详细介绍无立方相层的形成热力学基础、梯度结构特征、机理和动力学研究进展以及力学性能和切削性能;重点评述C、N含量以及组分对无立方相层的影响规律;提出获取合金系统真实的热力学相图和动力学数据是今后研究工作的重点。     

立方相成分对梯度合金结构的影响——理论计算及实验研究

通过理论计算和实验研究了x(Ti)/x(Ta+Nb)比值对梯度层厚度、表层化学成分分布的影响。利用DICTRA扩散动力学软件对合金表层各相含量以及各组元成分随距离的分布进行了计算机模拟;采用SEM观察梯度层的显微结构,利用EDS对不同成分合金进行了合金表面组元成分分布测定。结合理论计算与实验结果,分析了烧结过程中尤其是固相烧结阶段N分解程度对梯度厚度的影响,以及立方相成分对梯度厚度、表层化学成分分布的影响。计算结果和实验结果表现出良好的一致性。计算结果表明其它成分一定时,梯度厚度随着x(Ti)/x(Ta+Nb)比例的升高而下降;实验结果显示N含量相同时,x(Ti)/x(Ta+Nb)比例越高,烧结过程中N损失越大;梯度层内液相含量随着x(Ti)/x(Ta+Nb)比例增大而升高,同时,梯度层毗邻区Co含量及Ti含量受梯度层厚度及立方相成分的影响。     

用氮化处理改良（Ti，W）（C，N）／Co硬质合金次表面层显微组织

本工作研究了氮化处理(Ti,W)／Co硬质合金形成功能梯度硬质合金的进展。工业(Ti,W)(C,N)／Co硬质合金在N2压力高达25bar被加热到高(1500℃)或低(1200-1300℃)于共晶温度。在高于共晶温度退火，Ti(C，N)试样表层或多或少形成了梯度显微组织而与试样成分无关。在低于共晶温度退火，观察到显微组织形态主要受试样的成分所控制。Ti(C，N)表面扩散层形成由表及里N／C比由高到低呈梯度变化。相反，没有经改善的所有成分合金都类似地形成反应区域而没有形成梯度层。对于高含量Ti(C，N)梯度扩散层的经改善的刀具切削寿命提高10倍。     

胫骨生物陶瓷复合材料的微结构增韧机理

扫描电镜观察显示胫骨是一种由羟基磷灰石和胶原蛋白组成的自然生物陶瓷复合材料.羟基磷灰石具有层状的微结构并且平行于骨的表面排列.观察也显示这些羟基磷灰石层又是由许多羟基磷灰石片所组成,这些羟基磷灰石片具有长而薄的形状,也以平行的方式整齐排列.基于在胫骨中观察到的羟基磷灰石片的微结构特征,通过微结构模型分析及实验,研究了羟基磷灰石片平行排列微结构的最大拔出能.结果表明,羟基磷灰石片长而薄的形状以及平行排列方式增加了其最大拔出能,进而提高了骨的断裂韧性.     

面向零件形状的计算机图形库的开发

论述了CAD技术中参数化设计的三种建模方法，重点介绍了基于特征的参数化建模原理。在此基础上，分析机械设计中的机构结构，归纳出其零件的几何特征构成。设计了机构CAD图形库，并提出了该图形库生成步骤和人机交互界面。     

FeCrAIW电弧喷涂层组织的致密化研究

采用激光辐照对FeCrAlW电弧喷涂层的组织进行致密化处理,借助扫描电镜和X衍射对涂层的组织进行了分析.测试了涂层的显微硬度.结果表明:涂层组织致密度提高,孔隙率明显降低.随着激光扫描速度的增加,涂层的显微硬度降低.在较低的扫描速度下,涂层与基体之间形成互熔区,涂层与基体之间产生良好的冶金结合.     

高等教育国际化与中国高等教育施化力培育

本文从化层、化型、化向与化力等方面考察高等教育国际化的应然本质属性 ,描述与分析中国高等教育在国际化潮流中表现出的发展态势 ,针对种种态势提出中国高等教育核心施化力培育战略 ,以使中国高等教育乃至世界高等教育真正地走向国际化     

Comparative analysis of functional possibilities of methods of pulse treatment of a melt

This paper describes the general features of the functional methods of electrohydropulse, pulse electrocurrent, and magnetic pulse treatment processes of the melt in order to positively vary its crystallizaton ability.     

Effect of solidification rate of the structure of alloys of the system Fe-W

Conclusion In alloy Fe-42% W atomized with a cooling rate during solidification within the limits from 5·10³ to 1·10⁵°C/sec with the maximum cooling rate (not less than 10⁵°C/sec) precipitation of -phase (Fe₇W₆) from the liquid melt is suppressed. In granules of alloy obtained with a high solidification rate it is possible to achieve total dissolution of tungsten in solid solution (42%). Subsequent heating causes precipitation of -phase in dispersed form.I. P. Bardin Central Scientific-Research Institute of Ferrous Metallurgy (TsNIIChERMET) Moscow. Translated from Metallovedenie i Termicheskaya Obrabotka Metallov, No. 9, pp. 34–36, September, 1990.