Y2O3添加对MA-CA2-CA6复合材料烧结行为的影响

为适应材料轻量化的发展需要,在1 400~1 600℃条件下制备了MA-CA_2-CA_6复合材料,并考察了添加Y_2O_3对该复合材料烧结行为的影响。结果表明,添加的Y_2O_3固溶入了CA_6、MA相中,Y~(3+)通过取代Ca~(2+)、Mg~(2+)有效地促进了MA晶粒的提前长大,抑制了CA_6晶粒的异常长大;另一方面,添加过量的Y_2O_3与体系中的Al_2O_3反应生成Y_3Al_5O_(12)新相,使得CA_6相的生成量减少,同时由于MA相提前长大限制了CA_6相的生长空间,进一步促进了CA_6晶粒形貌由片状向等轴状趋势发展。以上因素共同作用,促进了MA-CA_2-CA_6复合材料的烧结行为。当Y_2O_3的添加量为2%时,经1 600℃保温2h烧成后,试样的显气孔率由19.2%下降至4.8%,体积密度由2.78g/cm~3上升至3.24g/cm~3,制得的MA-CA_2-CA_6复合材料中MA、CA_2、CA_6及少量Y_3Al_5O_(12)晶相呈现交织分布,显微结构致密,力学性能得到改善。     

稀土氧化物La2O3/Y2O3增韧补强ZTA陶瓷材料及其耐磨性能研究

针对单一相ZrO_2增韧Al_2O_3(ZTA)陶瓷在提高韧性的同时不能合理兼顾其耐磨性能,利用稀土氧化物能促进复合陶瓷材料热压烧结的工艺特点,将La_2O_3/Y_2O_3添加到ZTA陶瓷材料中,XRD衍射图谱表明:La_2O_3/Y_2O_3的添加可以有效阻碍ZrO_2不稳态晶型相变,促进介稳态t-ZrO_2的形成。当添加量为4%(质量分数)时,烧结后晶粒分布最为均匀,致密程度高,其维氏硬度、抗弯强度、断裂韧性分别比相应未添加稀土氧化物的ZTA材料提高了8%、21%、33%,且La_2O_3与Al_2O_3会发生原位反应生成片状LaAl_(11)O_(18),这种片晶不仅可以阻碍Al_2O_3、ZrO_2颗粒长大,还可通过晶粒拔出等增韧机制提高材料韧性。摩擦磨损试验结果表明:稀土氧化物的添加能提高ZTA陶瓷材料的耐磨性能,添加量为4%时其磨损率最低。     

稀土氧化物掺杂对氧化铝陶瓷力学性能和摩擦磨损性能的影响

研究氧化铝陶瓷的摩擦磨损特性随不同稀土氧化物掺杂的变化规律。方法制备不同稀土氧化物掺杂的氧化铝陶瓷样品,采用球-盘磨损方法进行摩擦磨损实验。分析掺杂后氧化铝陶瓷磨损前后的形貌、物相组成及元素组成,测试掺杂后氧化铝陶瓷相对密度和显微硬度。结果表明,掺杂后氧化铝陶瓷主要由α-Al_2O_3相组成,Y_2O_3和CeO_2掺量的逐渐增加有相应复合氧化物次晶相形成。不同稀土氧化物及添加量对氧化铝陶瓷的致密化和力学性能出现不同的影响,就晶粒尺寸而言,3种稀土氧化物掺量为0.5%时,晶粒最细;就致密化而言,添加Y_2O_3和CeO_2的陶瓷最优掺量为0.5%,添加La_2O_3的陶瓷最优掺量为1.5%;就硬度而言,添加Y_2O_3和CeO_2的氧化铝陶瓷最优掺量为1.5%,添加La_2O_3的氧化铝陶瓷最优掺量为0.5%。在干摩擦条件下,3种稀土氧化物掺杂后的试样磨损体积都在添加量为0.5%时达到最小值,氧化铝陶瓷磨损失重随着添加量的增加而变大。掺量为0.5%时,3种稀土氧化物掺杂的陶瓷均呈现较好的耐磨性能,其磨损机制以磨粒磨损为主。     

La,Y掺杂对非晶晶化法制备ZrO_2-mullite纳米复相陶瓷的影响

借助DSC、XRD、SEM和TEM等技术探讨了La_2O_3、Y_2O_3掺杂对非晶晶化法制备ZrO_2-mullite纳米复相陶瓷的影响。结果表明,当Y_2O_3和La_2O_3的掺杂量分别小于4wt%和1.8wt%时,能有效降低Si-Al-Zr-O系非晶的熔制温度,抑制冷却过程中的失透现象,有利于非晶形成且不影响主晶相的析出。单一Y_2O_3掺杂时,Y主要固溶于氧化锆中,稳定t-ZrO_2,且抑制堇青石析出,对晶粒大小影响不大;而Y_2O_3和La_2O_3混合掺杂时,Y和La主要存在于玻璃相中,强化晶界,且La能明显促进ZrO_2、mullite晶粒长大。Y_2O_3和La_2O_3的合适添加量分别为1.0wt%~2.0wt%和0.6wt%~1.2wt%。     

VC/Cr3C2添加剂与烧结温度对超细WC-12Co硬质合金的影响

为了有效控制烧结过程中WC晶粒的长大,获得高强度高硬度的超细硬质合金,采用扫描电镜、拉伸机和洛氏硬度仪研究了不同质量分数及配比的VC/Cr3C2晶粒长大抑制剂和烧结温度对超细WC-12Co硬质合金的显微组织及力学性能的影响,并结合试验结果分析了超细硬质合金中VC/Cr3C2晶粒长大抑制剂的作用机理.结果表明,添加适量VC/Cr3C2晶粒长大抑制剂的超细硬质合金中WC晶粒尺寸分布集中,不存在明显的组织缺陷,合金具有细而均匀的微观组织及优异的力学性能.当晶粒长大抑制剂(质量分数)为0.2%VC/0.5%Cr3C2,1450℃烧结制备WC-12Co超细硬质合金的抗弯强度为3710MPa,硬度(HRA)为91.5.VC/Cr3C2晶粒长大抑制剂的作用机理为:VC主要与WC反应生成(W,V)C固溶体聚集在WC/Co界面,降低WC/Co界面能,Cr3C2主要固溶在粘结相中,导致WC在粘结相中的溶解度降低,二者的综合作用减缓了粘结相中WC溶解-析出过程,从而抑制烧结过程中WC晶粒的长大.     

Y_2O_3对Micro-FAST制备铜基复合材料组织与性能的影响

采用多物理场活化烧结微成形技术(Micro-FAST)制备了Y_2O_3/Cu复合材料。对复合材料的相对密度、硬度、电导率进行了测试并对其显微组织进行了观察,研究了增强相Y_2O_3的添加量对复合材料组织及性能的影响。结果表明,随着Y_2O_3含量的增加,复合材料的相对密度、硬度及电导率均表现出先增加后降低的趋势,且各性能均在添加的Y_2O_3质量分数为1.0%时达到峰值。其中,相对密度高达99.91%,显微硬度及电导率分别达到75.8 HV和50.26 MS/m,复合材料的综合性能达到最优。Y_2O_3/Cu复合材料的各项性能均明显优于纯铜烧结试样,Y_2O_3增强相的作用明显。     

石墨的添加对NiCr-W-Ti自润滑复合材料高温摩擦学性能的影响

本文以Ni20Cr合金为基体添加稀有金属Ti、W粉末及石墨后,充分混合,采用机械合金化及热压烧结工艺制备了NiCr金属基复合材料,研究了石墨含量对NiCr金属基复合材料的组织结构和摩擦学性能的影响。在UMT-3高温摩擦试验机上进行了该复合材料同Al_2O_3陶瓷球的滑动摩擦磨损实验,利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)对复合材料及其摩擦测试后的形貌与结构进行观察分析,结果表明:当所添加石墨的质量分数为3wt.%时,复合材料具有相对较好的力学性能和摩擦学性能;当测试温度低于300℃时,摩擦表面未形成有效的摩擦膜,故磨损率较高;当温度高于500℃时,摩擦层中含有摩擦氧化物,摩擦表面被光滑氧化物所组成的润滑膜覆盖,对磨面具有很好的保护作用,因而磨损率降低。     

多层石墨烯对钛合金摩擦学性能的影响EI北大核心CSCD

采用液相剥离法制备多层石墨烯(MLG)及MLG/Fe_(2)O_(3)复合纳米材料,将MLG,MLG/Fe_(2)O_(3)及MLG+Fe_(2)O_(3)直接添加至钛合金与钢的滑动界面上,通过干滑动摩擦磨损实验测试TC11合金的摩擦磨损行为。采用X射线衍射仪、激光拉曼光谱仪、扫描电子显微镜、3D激光扫描显微镜及能谱仪对磨损表面及亚表面的结构、形貌、成分进行分析。结果表明:只添加MLG时,TC11合金磨损失重及摩擦因数的变化趋势与未添加时类似,但磨损更严重。磨面上只含金属Ti,呈现出黏着痕迹、塑性撕裂、犁沟等黏着、磨粒磨损特征,基体发生塑性变形。添加MLG/Fe_(2)O_(3)复合和MLG+Fe_(2)O_(3)机械混合纳米材料时,磨损失重及摩擦因数在一定滑动转数范围内始终保持极低值,处于0附近。磨面上留有MLG和Fe_(2)O_(3)等物相,摩擦层为双层结构,呈现出典型的黑色、灰色区域。转数增至25000转时,添加复合材料时形成的双层摩擦层消失,转变为严重磨损,而添加混合材料时形成的双层摩擦层仍稳定存在。单独的MLG不能改善钛合金的摩擦磨损性能,在含Fe_(2)O_(3)摩擦层基础上添加MLG,形成的双层摩擦层兼具润滑和承载功能,可显著提高钛合金的减摩性和抗磨性。机械混合添加剂诱导形成的双层摩擦层中,因MLG层多且相对含量较高,钛合金表现出更为优异的摩擦学性能。     

多层石墨烯/纳米Fe_2O_3复合材料对TC11合金干滑动磨损行为的影响

钛合金综合性能优异,被广泛应用于航空航天、化工等领域,但是其耐磨性较差,又严重阻碍了它更广泛的应用。在TC11合金/GCr15钢摩擦界面添加多层石墨烯(MLG)/纳米Fe_2O_3复合材料,采用MPX-2000型摩擦磨损试验机研究了其对TC11合金磨损行为的影响,并与未添加及只添加MLG或纳米Fe_2O_3时的状况进行了对比;采用XRD,SEM,EDS等分析技术对磨损表面物相、形貌和成分进行了系统分析,并探讨了各添加物的作用机制。结果表明:在TC11合金表面添加MLG形成的摩擦层不能稳定存在,无法提高其耐磨性;添加纳米Fe_2O_3仅能在低载荷下形成稳定的摩擦层,高载荷时逐渐被破坏;添加MLG/纳米Fe_2O_3复合材料,在磨损表面形成了双层摩擦层,能起到保护基体的作用,使之磨损量显著下降,原因是MLG的润滑性与纳米Fe_2O_3承载性的协同作用。     

Y_2O_3含量对38CrMoAl钢表面激光合金化WC/Ni金属陶瓷组织与性能的影响

采用激光合金化技术,在38CrMoAl钢表面制备不同Y_2O_3含量的WC/Ni合金化层。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、电子探针(EPMA)、显微硬度计和摩擦磨损试验机,系统研究合金化层的相组成、显微组织、显微硬度及摩擦磨损性能随Y_2O_3含量的变化规律。结果表明:不同Y_2O_3含量的合金化层皆是由γ-(Fe,Ni)、基体马氏体、M3C及WC相组成,其中纳米WC颗粒主要分布在合金化层上部的枝晶间,而微米WC颗粒则分布于合金化层底部边缘区,且在颗粒边缘形成有明显的外延生长层。随着Y_2O_3含量的增加,具有亚共晶形貌特征的凝固组织逐渐细化,γ-(Fe,Ni)和M3C数量增多,基体马氏体数量略有减少。但当Y_2O_3含量(质量分数,下同)超过1.0%时,凝固组织开始有所粗化。随Y_2O_3含量增加,合金化层硬度呈先增后降、摩擦因数和磨损失重呈先减后增的变化趋势。当Y_2O_3含量为1.0%时,合金化层硬度(781HV0.2)最高,为基体的2.4倍;摩擦因数和磨损失重最小,分别为基体的17%和8.9%。     

放电等离子烧结WC/Fe复合材料摩擦磨损性能

采用放电等离子烧结技术制备了WC质量分数为40%的WC/Fe复合材料,研究了不同烧结温度条件下WC/Fe复合材料的致密度、组织、硬度及干摩擦磨损性能。利用SEM和XRD分析了不同烧结温度条件下存在的物相;采用销-盘摩擦磨损试验机(盘试样选用~80μm的Al2O3砂纸,滑动距离约为950m)测量了马氏体耐磨钢和WC/Fe复合材料在不同载荷下相对磨损率;用SEM观察磨损形貌,确定WC/Fe复合材料的磨损机制。结果表明:烧结温度为1080℃时,WC/Fe复合材料实现完全致密,WC陶瓷颗粒均匀分布在基体中并与基体界面结合良好;随着WC/Fe复合材料完全致密化,其硬度及耐磨性能逐渐提高;WC/Fe复合材料的耐磨性能远优于马氏体耐磨钢。WC/Fe复合材料磨损机制主要为氧化磨损和磨粒磨损。在低载荷条件下,颗粒脱离基体造成氧化膜破裂,促使材料表面受损;较高载荷条件下,WC陶瓷颗粒破碎加速氧化膜破裂,加快了材料的磨损。     

三种NiAl材料的室温摩擦磨损性能

测试二元NiAl合金、NiAl-Al2O3-TiC原位内生复合材料以及NiAl-Cr(Mo)-Hf共晶合金的室温摩擦磨损性能,研究了磨损机制.结果表明:NiAl材料的抗磨损性能与材料的硬度和断裂韧性成正比,在磨损过程中硬质陶瓷颗粒能有效地传递应力和起到支撑作用,减轻材料的磨损.因此NiAl-Al2O3-TiC复合材料的抗磨损性能最好,在相同工况下其磨损率为NiAl-Cr(Mo)-Hf共晶合金的1/4-3/4和二元NiAl合金的1/20-1/10.摩擦系数随着三种NiAl材料硬度的提高而降低.三种NiAl材料的室温干摩擦磨损过程受控于塑性变形,其磨损机制主要是磨粒磨损机制,随着载荷的增加,磨损表面依次呈现出塑性变形、显微剥落和粘着磨损特征,磨损机制的改变对磨损率和摩擦系数具有重要的影响.     

Ti6Al4V钛合金表面Ta2O5/Ta2O5-Ti/Ti多涂层的制备与性能研究

采用磁控溅射技术在Ti6Al4V钛合金表面制备了Ta_2O_5/Ta_2O_5-Ti/Ti多层涂层;利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和X射线光电子能谱仪 (XPS),分析了涂层的微观结构、物性组成和化学价态;通过划痕仪、纳米压痕仪、摩擦磨损试验机和电化学工作站,检测了涂层的结合强度、力学性能、摩擦系数和耐腐蚀性。研究结果表明,Ta_2O_5/Ta_2O_5-Ti/Ti多层涂层表面由峰型颗粒组成,粒径大小均匀,涂层结构致密。与Ti6Al4V相比,Ta_2O_5/Ta_2O_5-Ti/Ti多层涂层试样具有较小的摩擦系数,较高的腐蚀电位和较小的腐蚀电流密度,表现出良好的耐磨和耐腐蚀性能,能对Ti6Al4V合金植入材料起到较好的保护作用。     

纳米TiO2微粒对2214铝合金微弧氧化膜微观结构及耐磨性能的影响

在含有不同浓度纳米TiO_2微粒的硅酸盐体系电解液中对2214铝合金进行微弧氧化处理,以在2214铝合金表面制备包含TiO_2的复合陶瓷膜。分别使用SEM、EDS、激光共聚焦显微镜、XRD、维氏硬度计、划痕仪和球盘式摩擦磨损试验机对复合陶瓷膜的微观结构、表面粗糙度、相成分、硬度、粘结强度、耐磨性能进行分析。结果表明:复合陶瓷膜主要由γ-Al_2O_3、α-Al_2O_3、莫来石、锐钛矿型TiO_2和金红石型TiO_2组成,且随着电解液中TiO_2微粒浓度的增加,复合陶瓷膜表面的微孔数量显著减少,微孔尺寸显著减小。与不含TiO_2成分的微弧氧化陶瓷膜相比,复合陶瓷膜通过更低的摩擦系数和更小的磨损率展示了更好的耐磨性能。     

镍基625合金电子束熔覆TiC涂层表面改性研究

目的 采用电子束表面改性技术对Inconel 625镍基合金进行电子束表面合金化(EBSA)处理,制备性能良好的TiC涂层,提高Inconel 625镍基合金的表面性能。方法 采用不同的电子束扫描速度(80、100、120 mm/min)在Inconel 625镍基合金表面制备TiC涂层,使用扫描电镜(SEM)拍摄合金区横截面进行EDS能谱分析,使用电子背散射衍射仪(EBSD)对合金层进行EBSD表征分析,使用显微硬度仪测量EBSA后的表面硬度,使用摩擦磨损试验机(RTEC)测试表面耐磨性、生成摩擦曲线并拍摄磨损表面的三维形貌。结果 从宏观形貌上来看,在80 mm/min扫描速度下涂层成形质量最好。微观组织测试结果表明,随着扫描速度的增大,平均晶粒尺寸增大。显微硬度测试结果表明,随着扫描速度的增大,表面硬度呈现降低的趋势,但涂层表面硬度均高于基材硬度。当扫描速度为80 mm/min时,TiC强化颗粒较多分布在表面,其表面硬度最高,为457HB,与基材相比,表面硬度提高了1.936倍。耐磨性测试结果表明,当扫描速度为80 mm/min时,磨损体积和磨损率最低,分别为0.913 1 mm<...     

稀土元素Y对TC4钛合金力学性能的影响

为探讨稀土元素Y对TC4钛合金力学性能的影响,熔炼制备出稀土元素Y含量(质量分数)为0.3%、0.6%、0.9%的TC4-Y钛合金,然后分别检测TC4-Y钛合金的致密度、硬度、室温拉伸性能及高温拉伸性能。结果表明,随着Y元素含量的升高,合金的致密度、硬度、强度及塑性先升高后降低。当Y含量为0.3%时,TC4钛合金的硬度最高;当Y含量为0.6%时,TC4钛合金的致密度最高,强度及塑性最好。在钛合金中加入稀土元素Y后,钛合金的晶粒尺寸迅速降低。综合考虑,当稀土元素Y的含量为0.6%时,TC4钛合金的力学性能最佳。     

Effect of boron concentration on solidification structure and hardness of Fe–B–C wear‐resistant alloy

Fe–B–C wear‐resistant alloy, as a new type of iron‐based wear‐resistant materials, has drawn extensive attention of the researchers in materials at home and abroad. The boron concentration plays an important role in the microstructure and mechanical properties of Fe–B–C wear‐resistant alloy. In this paper, the solidification microstructure, volume fraction of eutectic, macro and micro hardness of Fe–B–C alloy are researched. The samples are measured by optical microscopy (OM), scanning electron microscopy (SEM), Rockwell‐hardness tester, Vickers‐hardness tester. Image processing software such as image‐pro and photoshop are used. The content of boron in experiment alloys are 1.0%, 1.5%, 2.0%, 2.5% and 3.0% respectively. As a result, the solidification microstructure of as‐cast Fe–B–C mainly consists of metallic matrix and eutectic structure. The eutectic phase is continuous netlike distribution along the grain boundary. As boron concentration increases, the volume fraction of borocarbide increases in the matrix, and the size is larger. The hardness of Fe–B–C also has a tendency to rise with the increase of boron concentration.     

基于铝热反应Cu-Fe二元合金的微观组织与摩擦性能研究EI北大核心CSCD

基于铝热法制备含2%(质量分数)Al的Cu-Fe合金,采用XRD,SEM,EDS和EBSD技术对Cu-Fe合金的相结构、微观组织进行表征,同时采用HVS-1000A维氏硬度仪和CFT-1材料表面性能测试仪测试Cu-Fe合金的硬度及抗磨损性能。结果表明:利用铝热反应可高效地制备Cu-Fe合金,成分可控,组织致密无夹杂,其中Fe相均匀地分布在Cu基体中,Cu和Fe的相界面结合良好;Fe相的硬度为322.2HV,基体Cu相的硬度为169.3HV,Cu-Fe合金的电导率为40.8 MS/m。铝热法制备的Cu-Fe合金具有较低的摩擦因数,平均摩擦因数为0.124,磨损率为2.17×10^(-3) mm 3·N^(-1)·m^(-1)。     

表面机械冲击形变及稳定化诱发Cu30Ni合金组织及其磨损性研究

利用原子力显微镜、显微硬度仪和摩擦磨损仪等测试方法研究表面机械冲击形变和稳定化热处理诱发Cu30Ni合金的显微组织结构变化和摩擦磨损性能。结果表明:与原始试样相比,机械冲击形变诱发非稳定晶界组织结构形成,稳定化热处理促进细化组织结构的非稳定晶界向稳定或亚稳定晶界转变,导致显微硬度从93HV提高到297HV,磨损速率从4.2mm3/m降低到0.41mm3/m,摩擦因数μ从0.35降低到0.32,且在机械冲击形变和稳定化热处理的试样磨痕形貌中未观察到显微裂纹存在。