纳米晶Ti(C0.45,N0.55)固溶体粉末的合成及表征

在封闭氮气气氛下,对纳米TiO2高温碳氮化合成成分接近xN=0.5的纳米晶Ti(C,N)固溶体粉末进行了研究.结果表明,当以C/Ti值为2.5配料,炉内氮气压为0.005 MPa时,一定量纳米TiO2和纳米碳黑的混合料在1500℃下等温热处理4 h可以制得晶粒尺寸为31 nm、主相为Ti(C0.45,N0.55)的球形固溶体粉末.     

(Ti,Ta,W)(C,N)粉末制备研究

通过碳热还原法采用不同的原料及工艺参数制备了(Ti,Ta,W)(C,N)粉末,研究了其相成分和其N含量的影响因素。发现以TiO2、Ta2O5、WC和C为原料通过适当的成分配比和工艺参数,可以制备出单相的(Ti,Ta,W)(C,N)固溶体粉末;(Ti,W,Ta)(C1-xNx)粉末的N含量即x值随着配碳率的增加而降低,随碳化温度升高、碳化时间延长、N2流量增大均提高。     

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)。     

碳氮比对Ti(C,N)粉末抗氧化性的影响

本文对不同碳氮比Ti(C,N)固溶体粉末分别进行了等温氧化和非等温氧化,通过TG-DSC热分析、氧化动力学分析和物相分析,研究了碳氮原子比对Ti(C,N)粉末氧化行为的影响。Ti(C,N)粉末在O2气流中从室温加热至1 000~1 200℃的非等温氧化,以及在650℃的静置空气中的等温氧化。结果表明,Ti(C,N)粉末在非等温氧化过程中,氧化过程可分为2个阶段或3个阶段,第1氧化阶段氧化脱氮占主导地位,第2氧化阶段氧化脱碳占主导地位,Ti(C0.5,N0.5)粉末表现出最优的抗氧化性能。在650℃的等温氧化中,Ti(C,N)粉末氧化遵循随机形核动力学模型,Ti(C0.7,N0.3)具有最小的一阶速率常数,表现出最优的抗氧化性能。初始氧化固体产物为锐钛矿结构TiO2,随氧化时间延长,逐渐向金红石结构TiO2转变。     

纳米Ti(C,N)增强Ti(C,N)基金属陶瓷的研究

采用纳米Ti(C，N)粉末制备Ti(C，N)基金属陶瓷，研究了纳米粉末对金属陶瓷组织及性能的影响。结果表明，粉末冶金过程中，纳米Ti(C，N)粉末易于在粘结相中扩散与溶解及沿晶界分布，降低了硬质相在粘结相中的溶解度，抑制了晶粒长大，提高了材料的红硬性能。抗弯强度与晶粒尺寸满足于Hall-Perch公式，5wt％～l0wt％的纳米粉末加入量可使金属陶瓷的抗弯强度和切削性能得到较大的提高，但硬度变化不大。切削磨损主要表现为磨粒磨损和轻微的粘着磨损，磨痕细小均匀。     

纳米Ti(C,N)基金属陶瓷制备技术研究进展

概述了纳米Ti(C,N)基金属陶瓷制备技术的研究进展,重点对纳米陶瓷粉末的团聚与分散、纳米陶瓷粉末的氧含量对性能的影响以及纳米金属陶瓷的烧结技术进行了介绍与探讨。分别介绍了真空烧结、放电等离子烧结、热压烧结以及微波烧结在制备纳米Ti(C,N)基金属陶瓷时的优势,及各自存在的问题,为开发新的适于纳米Ti(C,N)基金属陶瓷的烧结方法及烧结工艺提供了参考。     

Ti(C,N)_w/Ti(C,N)基金属陶瓷的组织与力学性能研究

采用Ti(C,N)晶须和颗粒复合粉末(Ti(C,N)w+Ti(C,N)p)制备Ti(C,N)w/Ti(C,N)基金属陶瓷。研究了复合粉末对金属陶瓷组织及性能的影响。结果表明,Ti(C,N)w的加入,金属陶瓷的各项力学性能都得到了提高。组织表现为环形相结构特征,与Ti(C,N)基金属陶瓷相比,双层环形相结构所占比例增大,且尺寸加厚。烧结组织中Ti(C,N)w的长径比大于临界长径比,在强化金属陶瓷方面起着重要的作用。环形相使Ti(C,N)w与基体界面结合紧密,增韧机制主要表现为裂纹桥联和裂纹偏转,拔出效应不明显。     

Ti(C,N)基纳米复合金属陶瓷材料的力学性能与微观结构

采用真空热压工艺制备了添加纳米ZrO2和微米WC的Ti(C,N)基纳米复合金属陶瓷材料,并研究了材料的力学性能与微观结构。结果表明:在纳米ZrO2添加量为5%、微米WC添加量为9.6%(质量分数,下同)时,Ti(C,N)基纳米复合金属陶瓷材料的综合力学性能较好,抗弯强度为1014MPa,断裂韧性为7.25MPa·m1/2,硬度为15.57GPa,其抗弯强度和断裂韧性比未添加纳米ZrO2与微米WC的Ti(C,N)基金属陶瓷材料分别提高了3.5%和18.1%。材料断裂模式为以穿晶断裂为主的穿晶/沿晶断裂混合模式。"晶内型"纳米结构弥散增韧、纳米ZrO2相变增韧以及裂纹桥联、裂纹偏转是其主要的增韧补强机理。     

(Ti,W,Ta)(C,N)_p/Ti(C,N)基金属陶瓷的组织与性能

采用自制的多元复式碳氮化物陶瓷粉末 ((Ti,W,Ta) (C,N) p)制备 (Ti,W,Ta) (C,N) p/Ti(C,N)基金属陶瓷。研究了 (Ti,W,Ta) (C,N) p 粉末的组织结构特征及其加入对金属陶瓷的组织及性能的影响。结果表明 ,多元复式碳氮化物粉末的晶格常数与元素的固溶度有很好的对应关系 ,调整粉末中元素的固溶度可控制粉末的晶格常数 ,进而控制材料的性能。 Ti(C,N)基金属陶瓷中 (Ti,W,Ta) (C,N) p 粉末的加入 ,有利于重金属元素 W和 Ta向粘结相中扩散 ,从而降低了硬质相在粘结相中的溶解度 ,阻碍了晶粒长大。(Ti,W,Ta) (C,N) p/Ti(C,N)基金属陶瓷各项性能指标优于 Ti(C,N)基金属陶瓷和国外对应的金属陶瓷牌号 CT5 2 5的产品。强化机制主要表现为细晶强化与固溶强化。     

纳米晶Ti(CN)基金属陶瓷的研究

对纳米晶Ti(CN)基金属陶瓷进行了初步的研究;与较粗Ti(CN)基金属陶瓷相比,纳米Ti(CN)基金属陶瓷表现更加均匀的球形结构;由于细化的结构和强化的粘结相,纳米结构金属陶瓷具有不同的韧化机理,其断裂韧性要比微米金属陶瓷提高50%。     

Ti(C,N)粉末制备技术的研究及进展

概括了国内外Ti(C,N)粉末的制备技术,特别系统地介绍了Ti(C,N)粉末的制备技术的最新进展,分析了这些制备技术的工艺过程和工艺特点,讨论了其存在的问题和发展趋势。     

Early high temperature oxidation behaviour of Ti(C,N)-based cermets in air

Isothermal oxidation behaviour of two Ti(C,N)-based cermets (TiC-10TiN-16Mo-6.5WC-0.8C-0.6Cr₃C₂-(32-x)Ni-xCr, x = 0 and 6.4 wt%) was investigated in air at 800-1100 °C up to 2 h. Mass gains exhibited neither linear nor parabolic law during isothermal oxidation. The oxide scales formed at 800-1100 °C were multi-layered, consisting of NiO outerlayer, NiTiO₃ interlayer and TiO₂-based innerlayer. The internal oxidation zones formed at 1000-1100 °C consisted of Ti-based, Ni-based and Mo-based complex oxides. Cermet with 6.4 wt% Cr exhibited superior oxidation resistance, due to the presences of Cr_0.17Mo_0.83O₂ in TiO₂-based innerlayer of the oxide scale and Cr-rich Ti-based complex oxide in the internal oxidation zone.     

Effect of pre-alloyed raw materials on the microstructure of a (Ti,W)(C,N)–Co cermet

Four alloys manufactured from different combinations of powders (TiC + TiN + WC; Ti(C,N) + WC; (Ti,W)C + TiN and (Ti,W)(C,N)) were studied using X-ray diffractometry, optical microscopy (OM), scanning electron microscopy (SEM) and analytical electron microscopy (AEM). The alloy manufactured from binary powders had a smaller grain size and a more inhomogeneous microstructure than the other alloys. The alloys manufactured with WC contained an inner rim around Ti(C,N) cores, as well as W-rich cores. Thermodynamic calculations suggest that these are formed during solid-state sintering at 900°C in a low nitrogen activity. The outer rim had a composition that is in good agreement with calculations of the equilibrium during liquid phase sintering at 1450°C.     

碳热还原-化合反应制备超细TiCN粉末工艺与特性表征研究

以TiO2和制粒碳为原料,采用搅拌球磨-碳氮化工艺,在N2气氛中,通过碳热原位还原-化合反应,制备Ti(C1-x,Nx)粉末。研究了3种反应温度(1 600、1 700℃和1 800℃)和4组原料粉末摩尔比(n(C)/n(Ti)=2.3、2.4、2.5和2.6)对Ti(C1-x,Nx)粉末的物相、化学成分和粒度的影响。结果表明,在实验条件下制备的粉末均为单一物相成分;随反应温度升高和n(C)/n(Ti)增大,Ti(C1-x,Nx)粉末的x值随之降低;1 600℃条件下,当n(C)/n(Ti)为2.4时,合成的Ti(C1-x,Nx)粉末近似化学式为Ti(C0.41,N0.59),O和Cf含量均为0.25%,平均粒径约为0.7μm;1 700℃条件下,当n(C)/n(Ti)为2.6时,合成的Ti(C1-x,Nx)粉末近似化学式分别为Ti(C0.59,N0.41),O和Cf含量分别为0.13%和0.31%,平均粒径约为0.8μm。在此工艺条件下,制备的粉末各项综合性能指标相对较好。     

超重力对燃烧合成Ti（C，N）-TiB2复合粉体的影响

以Ti和B4C为起始反应物，分别在常规和超重力条件下通过燃烧合成技术制备出Ti（C,N）-TiB2复合粉体，利用XRD和SEM对燃烧产物进行了表征，研究了起始组成和超重力条件对燃烧产物相组成和微观形貌的影响。结果表明，燃烧产物主要由Ti（C，N）和TiB2组成，通过改变起始配方中Ti／B4C的摩尔比，可以调节产物中Ti（C，N）和TiB2的相对含量。超重力条件下，反应物颗粒接触更加充分，碰撞更加频繁，因而晶粒形态发育更加完整，生成规则的多面体。     

PZT纳米晶粉体的水热合成及表征

本文选取近于MPB的组成Pb(Zr0.52Ti0.48)O3进行了研究.通过水热法合成了纯相钙钛矿型纳米晶锆钛酸铅(PZT)粉体.所用原料试剂为分析纯Pb(NO3)2、Zr(NO3)4·5H2O、Ti(OC4H9)4,NaOH作为矿化剂.原料试剂按Pb(Zr0.52Ti0.48)O3化学计量比混合放入50 mL内衬聚四氟乙烯的高压釜中,填充度为70%.高压釜在170～270℃之间选择一定温度加热2 h后在冰水中冷却到室温.前躯体及水热处理的粉体通过XRD和SEM进行表征.PZT相在220℃加热2 h开始出现.在270℃加热2 h合成了纯相钙钛矿型纳米晶PZT粉体.粉体的平均尺寸为25 nm.     

Ni/Ti(C,N)包覆粉及其金属陶瓷的制备

采用非均相沉淀-热还原法制备Ni/Ti(C,N)包覆粉,并用该包覆粉经真空烧结制得金属陶瓷。利用扫描电镜、电子能谱、X-射线衍射等手段研究包覆粉的结构形貌及烧结后的微观组织与性能。结果表明:非均相沉淀过程中,非晶态的NiCO3·2Ni(OH)2·2H2O在Ti(C,N)颗粒表面成核并生长;经热还原过程后,NiCO3·2Ni(OH)2·2H2O分解并完全还原成Ni,Ni的平均晶粒尺寸约为50nm;采用包覆粉为原料制备金属陶瓷,有效改善了硬质相和粘结相的分布均匀性,但包覆粉烧结过程中存在晶粒长大现象;金属陶瓷的相成分为纯净的Ti(C,N)与Ni两相;金属陶瓷的综合性能相对于传统工艺制得的金属陶瓷有一定提高。     

Formation Kinetics of Unsaturated (Ti, W)C Solid Solution

ＦｏｒｍａｔｉｏｎＫｉｎｅｔｉｃｓｏｆＵｎｓａｔｕｒａｔｅｄ（Ｔｉ，Ｗ）ＣＳｏｌｉｄＳｏｌｕｔｉｏｎＬｉｎＣｈｅｎ’ｇｕａｎｇ，ＤｅｎｇＦｅｎｇｘｉａｎｇ，ＨｅＣｏｎｇｘｕｎａｎｄＧａｏＺｈａｏｚｕ（林晨光）（邓凤翔）（贺从训）（高兆祖）（Ｇｅｎｅｒ...