成型压力对Ti(C,N)基金属陶瓷微观组织结构和力学性能的影响

以Ti(C,N)为基体硬质相,Ni和Co为金属黏结相,WC、Mo₂C和TaC为第二相碳化物,借助真空热压烧结技术制备了Ti(C,N)基金属陶瓷,探究了成型压力对金属陶瓷物相组成、微观形貌和成分、相对致密度、显微硬度、断裂韧性和抗弯强度的影响.研究结果表明：成型压力并未改变金属陶瓷的物相组成,所有试样均展现出典型的芯-环结构;无压成型烧结制备出的金属陶瓷不仅具有典型的黑芯-灰白双环结构,还呈现另一种白芯灰环结构.同时,金属陶瓷的晶粒度得到了细化.力学性能测试结果表明：成型压力达到8 MPa,金属陶瓷的相对致密度、显微硬度、断裂韧性和抗弯强度达到最大值,分别为99.1%,19.39 GPa, 7.84 MPa·m^1/2和1 488 MPa.金属陶瓷的断裂模式主要为沿晶断裂,并呈现较多的韧窝和撕裂棱.     

压制压力对纳米Ti(C,N)基金属陶瓷微观组织和力学性能的影响研究

采用不同的压制压力制备纳米Ti(C,N)基金属陶瓷生坯,研究低压烧结后金属陶瓷的微观组织、收缩性和力学性能。结果表明：当压制压力过低时,粉末排列不紧密,金属陶瓷组织不均匀;当压制压力过高时,金属陶瓷组织发生分层,孔隙度和缺陷增加。当压制压力为180 MPa时,得到的纳米Ti(C,N)基金属陶瓷最为致密,其相对密度为97.06%,收缩系数为1.23,孔隙率最低,为A02B00C00;同时,该金属陶瓷具有最优异的综合力学性能,其中维氏硬度为1 680 HV₃₀,抗弯强度为1 650 MPa,断裂韧性为8.8 MPa·m^1/2。     

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.     

Ti(C,N)金属陶瓷中纳米粉含量对组织和性能的影响

采用真空烧结工艺制备了纳米复合Ti（C，N）基金属陶瓷。研究了纳米TiC、TiN的添加量对金属陶瓷的显微组织、性能的影响，用TEM／EDX和SEM观察试样的微观组织特征和断口形貌。结果表明：随着纳米粉添加量的增加，金属陶瓷晶粒逐渐细化，且分布均匀，具有内、外环形相的小晶粒和“白芯-灰壳”结构的小颗粒大大增加，粘结相体积分数明显减少；当原始粉末中纳米TiC、TiN的含量占原始粉末中TiC、TiN含量的10％时，金属陶瓷有较发达的撕裂棱和较少的气孔，具有较好的力学性能。     

Ni-Ti-Cr固溶体对Ti(C,N)基金属陶瓷组织和性能的影响

以机械合金化的Ni-Ti-Cr固溶体作为粘结剂制备了Ti(C,N)基金属陶瓷,研究了不同Cr含量的固溶体对金属陶瓷微观组织、力学性能和氧化行为的影响。结果表明,随着Cr含量的增加,金属陶瓷颗粒尺寸先减小后增大,抗弯强度、断裂韧性和硬度先增大后减小。当Ni、Ti、Cr的质量比为91∶3∶6时,金属陶瓷的综合性能最好,抗弯强度、断裂韧性和硬度分别达到2 120.3 MPa、15.41 MPa·m^1/2和88.9 HRA,且氧化膜致密,氧化增重和氧化膜剥落较少。金属陶瓷经过60 h氧化后,外层氧化膜以NiO为主,TiO₂主要嵌在NiO晶界处,往内为疏松的TiO₂层,再往内Cr元素富集,形成致密的NiO和NiCr₂O₄层,可有效吸收氧原子,阻碍进一步氧化,并起到层与层之间连接和过渡的作用。在循环氧化时,金属陶瓷氧化膜经历了从NiO层到TiO₂层循环剥落的过程。     

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。     

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。     

Ti(C,N)基金属陶瓷增韧方法的研究现状及展望

综述了近年来提高Ti(C,N)基金属陶瓷韧性、改善其综合性能采用的自增韧、颗粒增韧及晶须增韧等方法的研究进展,并阐述了相关增韧机理,简述了金属陶瓷材料增韧技术存在的问题以及今后的发展方向。     

亚微米级Ti(C,N)基金属陶瓷的显微组织和力学性能

以亚微米级的粉末为原料制备Ti（C,N）基金属陶瓷,通过透射电镜（TEM）、扫描电镜（SEM）、能谱分析（EDX）等方法研究其在烧结过程中的组织结构变化规律及特点,并探讨烧结工艺参数对金属陶瓷力学性能的影响。结果表明,随着烧结温度升高,Ti（C,N）基金属陶瓷的组织更均匀,硬质颗粒逐渐球化,表面的Rim相更完整。Rim相分为两层,里层Rim相的Mo、W含量比外层Rim相高,里层Rim相是在固相烧结阶段形成的,外层Rim相是在液相烧结阶段形成的。Rim相的形成及晶粒长大都是通过溶解-析出机制进行的。在1 410℃下保温60 min,可获得较佳的力学性能,抗弯强度达2 266 MPa,硬度为HRA 90.6。     

废Ti(C,N)基金属陶瓷中金属材料的回收工艺

Ti(C,N)基金属陶瓷应用较广,便于收集。采用无机酸溶解法处理废Ti(C,N)基金属陶瓷,结合焙烧、沉淀、结晶、氢还原等方法,分离和纯化合金组元,制取金属材料及化学试剂。     

碳纤维添加量对Ti(C,N)基金属陶瓷材料组织和性能的影响

以Ti(C,N)、Mo₂C、Co、Ni、WC和C_f(碳纤维)为原料,通过粉末冶金工艺制备了不同添加量C_f增强Ti(C,N)基金属陶瓷材料,研究了C_f添加量对金属陶瓷密度、硬度和抗弯强度的影响。结果表明,随着C_f添加量的逐渐增大,Ti(C,N)基金属陶瓷材料密度和硬度略有降低,抗弯强度先增大后减小;当C_f添加量(质量分数)为2%时,Ti(C,N)基金属陶瓷材料力学性能最佳,此时硬度为66 GPa,抗弯强度为672.6 MPa。     

SiC晶须增韧Ti(C,N)基金属陶瓷复合材料的研究

主要研究了不同的SiC晶须(简称SiCw)加入量和真空烧结温度对Ti(C,N)基金属陶瓷复合材料性能的影响,并对SiCw的增韧机理进行了探讨.结果表明:在SiCw的质量分数为15%、真空烧结温度为1470℃时,SiCw增韧Ti(C,N)基金属陶瓷复合材料的综合力学性能最佳;材料中存在裂纹偏转、裂纹桥接和晶须拔出等增韧机理.     

用固溶体和单组元为原料制备的Ti(C,N)基金属陶瓷的组织与性能

分别采用固溶体型TiC0.7N0.3和间隙相型单组元TiC、TiN为原料,制备TiC0.7N0.3-10WC-4Mo2C-3TaC-2.4Cr3C2-10Ni-10Co和TiC-10TiN-10WC-4Mo2C-3TaC-2.4Cr3C2-10Ni–10Co 2种Ti(C,N)基金属陶瓷,观察与分析这2种金属陶瓷的微观组织结构和力学性能。结果表明,尽管这2种金属陶瓷的硬质相与粘结相中化学组元的相对含量存在差异,但具有相同的物相成分,其中硬质相为含Ti、W、Mo、Ta、Cr的立方结构碳氮化物。与单组元原料相比,用固溶体型原料制备的金属陶瓷的微观组织结构均匀,硬质相的晶粒相对细小、芯–环结构完整、环部厚度适中,粘结相中Ti和Ta的含量与固溶度都较低,综合力学性能显著提高。从反应烧结过程中粘结相"触媒–联动"效应与反应扩散有序度的角度对这2种金属陶瓷的微观组织结构与性能的差异进行解释。     

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.     

原始粉末尺寸对Ti(C,N)基金属陶瓷烧结特性和组织结构的影响

用热分析仪、扫描电镜和透射电镜对主要硬质相分别以亚微粉、亚微粉与纳米粉的混合粉(以下简称混合粉)、纳米粉为原料制成的Ti(C，N)基金属陶瓷的烧结特性、组织结构和性能进行了研究。结果表明：主要硬质相TiC、TiN的粉末粒度越细，金属陶瓷的液相点越低，并且其快速致密化过程开始得越早，但主要硬质相全为纳米粉时，最终无法使其达到较高的致密度。用亚微粉制得的金属陶瓷具有常规金属陶瓷的典型结构，即“黑芯--白壳”。用纳米混合粉制得的金属陶瓷，没有明显Rim相的小颗粒和具有“白芯--黑壳”结构的小颗粒的数量大大增加，而具有“黑芯--白壳”结构的大颗粒的数量没有明显的增加。部分纳米粉的加入使金属陶瓷的综合力学性能得到了较大的提高。     

Ti(C,N)基金属陶瓷功能梯度材料的制备

介绍了Ti(C,N)基金属陶瓷功能梯度材料的主要制备技术，即真空烧结后氮化处理和直接在N2气氛中烧结；对两种技术所制得的金属陶瓷的成分分布，表层及过渡层的组织和性能特点进行了总结；并结合热力学计算结果，论述了其显微组织的形成机理；最后对今后的研究方向提出了建议。     

Ti(C,N)基金属陶瓷的发展现状及趋势

介绍了Ti(C，N)基金属陶瓷的基本组成和结构，综述了Ti(C，N)基金属陶瓷的显微组织、添加成分和制备工艺的研究进展，指出了Ti(C，N)基金属陶瓷的应用和发展方向。     

医用Ti(C,N)基金属陶瓷刃具的耐蚀性研究

根据外科刃具材料的性能要求，设计并制备了用于科刃具的Ti(C,N)基金属陶瓷。通过在两种医疗消毒介质中的腐蚀实际，评价了该材料的耐蚀性，并讨论了基分别在两种消毒介质中的腐蚀机理，结果表明，Ti(C,N）基金属陶瓷具有良好的耐蚀性，其在医疗消毒用次氯酸盐溶液中主要为电化学腐蚀，耐在H2O2水溶液中则以氧化腐蚀为主。     

烧结过程氮气分压对(Ti,Nb)(C,N)基金属陶瓷组织和性能的影响

以(Ti,Nb) (C,N)固溶体粉末为原料在不同氮气分压下制备(Ti,Nb) (C,N)基金属陶瓷,并制备了Ti(C,N)基金属陶瓷进行对比.采用带有能谱分析仪的扫描电子显微镜及维氏硬度计,并结合热力学计算,研究了在不同氮气分压下烧结对金属陶瓷组织结构和力学性能的影响.结果 表明,相同烧结工艺下,与Ti(C,N)基金...     

Ti(C,N)基金属陶瓷抗弯强度的Weibull分析

作为金属切削工具材料,Ti(C,N)基金属陶瓷强韧性的可靠性是制约其推广应用的主要因素。由于Ti(C,N)基金属陶瓷比WC基硬质合金脆性更大,其强韧性对内外缺陷更敏感,抗弯强度分散性更大,使用时,极易出现突然断裂,失效可预测性低。本文采用Weibull统计强度理论以及双样本t检验的方法对工业化批量生产的Ti(C,N)基金属陶瓷的抗弯强度(TRS)的可靠性及其主要影响因素进行分析。结果显示,物料批次、烧结炉次(烧结气氛)对抗弯强度的分散性有显著影响。同物料批次、同炉次烧结的Ti(C,N)基金属陶瓷样本的抗弯强度具有较大的Weibull模数,最高可达m=41.64,而多物料批次、多炉次烧结样本的抗弯强度的分散性较大,Weibull模数约为10~15,特征强度约为(2350±150)MPa。抗弯强度的Weibull分布还受到样品尺寸的影响,小尺寸样品的特征强度更大,但Weibull模数更小。