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.     

Mo_2C添加量对Ti(C,N)-Ni-Co金属陶瓷组织及其切削性能的影响

本文制备了不同Mo_2C含量的Ti(C,N)-Ni-Co金属陶瓷,对比分析了其微观组织和机械性能以及对304不锈钢切削性能的影响。通过扫描电镜观察分析了微观组织的变化以及切削试验刀具后刀面磨损情况。利用阿基米德排水法、洛氏硬度计、维氏硬度压痕法、三点弯曲法分别测试了金属陶瓷的相对密度、硬度、断裂韧性以及横向断裂强度。结果显示,随着Mo_2C含量的增加,金属陶瓷的晶粒度减小,当添加量(质量分数,下同)为18%时出现小晶粒团聚扎堆;硬度和密度增加;断裂韧性和横向断裂强度先增加后减小,在添加量为12%时达到最大值;当添加量为12%时,刀具后刀面磨损量在100 m/min和80 m/min的切削速度下均为最低。     

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。     

Ni–xCr粘结剂对Ti(C,N)基金属陶瓷显微组织和力学性能的影响

采用粉末冶金工艺制备了Ni–xCr(wt%,x=0、10、20、30)粘结剂含量为18wt%和38wt%的Ti(C,N)基金属陶瓷,以研究Ni–xCr粘结剂成分及含量对Ti(C,N)基金属陶瓷显微组织和力学性能的影响。除Ni–30Cr粘结剂含量为38wt%的金属陶瓷外,在其它金属陶瓷中仅观察到了Ni基粘结相和Ti基碳氮化物陶瓷晶粒,而未观察到高Mo高Cr白色组织。粘结剂中含Cr时,陶瓷晶粒的黑芯中易出现非常细小的白色颗粒,特别是粘结剂含量为38wt%时,黑芯中通常出现大量的白色颗粒;并且,粘结剂中Cr含量高时,陶瓷晶粒的灰色外环明显变厚。不管粘结剂含量高低,金属陶瓷的硬度随着粘结剂中Cr含量增加而增加,且粘结剂含量为38wt%时增幅更明显。金属陶瓷的横向断裂强度和断裂韧性在粘结剂含量为18wt%时随着粘结剂中Cr含量增加而下降,而在粘结剂含量为38wt%时随着粘结剂中Cr含量增加先增加后下降,以Ni–10Cr作粘结剂时达到峰值。陶瓷晶粒细化致使沿晶断裂几率增加而穿晶断裂几率下降;通过陶瓷晶粒细化、裂纹偏转、裂纹桥联和诱发微裂纹等机制的协同作用,可显著提高Ti(C,N)基金属陶瓷的横向断裂强度和断裂韧性。     

纳米TiN改性Ti（C, N）基金属陶瓷的组织和性能

采用真空烧结法制备纳米TiN改性的Ti（C, N）基金属陶瓷,研究不同金属相对纳米改性Ti（C, N）基金属陶瓷组织和力学性能的影响。结果表明：除经典的黑芯/灰壳组织外,添加纳米TiN的金属陶瓷在黑芯内还出现灰芯结构;纳米TiN主要分布在陶瓷相颗粒的晶界处;相对于未添加纳米TiN的金属陶瓷,添加纳米TiN粉末能明显提高金属陶瓷的抗弯强度、硬度与断裂韧性;对纳米TiN改性的金属陶瓷而言,金属相Ni能提供更好的抗弯强度与断裂韧性,而金属相Co则能带来更高的硬度。     

细晶粒TiCN-Co金属陶瓷的显微结构与力学性能

采用纳米TiN、亚微米TiC和Mo等原材料,以金属Co作为粘结剂,利用真空烧结技术制备了细晶粒Ti(C,N)基金属陶瓷材料,研究了所得金属陶瓷的显微结构和力学性能.结果显示:金属陶瓷的组织中有黑芯.灰壳结构和白芯.灰壳结构;Mo的加入使金属陶瓷的显微组织细化,当Mo的加入量为15%时,硬质相颗粒粒径小于lyre;15%的Mo加入量所得的细晶粒金属陶瓷与未加入Mo的金属陶瓷比较,其抗弯强度增加,硬度变化不明显,密度和断裂韧性降低.     

碳纳米管添加量对Ti(C,N)基金属陶瓷组织和力学性能的影响

采用真空烧结工艺制备了Ti(C, N)基金属陶瓷,通过XRD、TEM和SEM等手段研究碳纳米管(CNTs)对金属陶瓷组织和性能的影响.结果表明:与未加碳纳米管的基体组织相比,添加CNTs的金属陶瓷组织中具有"白芯-灰壳"结构的小颗粒大大增加,金属陶瓷晶粒逐渐细化且分布均匀;当CNTs添加量(质量分数)为0.5%时,Ti(C, N)基金属陶瓷的硬度可达90.9HRA;金属陶瓷的抗弯强度比未加碳纳米管的试样提高14.1%,可达2 180.7 MPa,其强化机制主要为细晶强化;金属陶瓷的断裂韧性比未加碳纳米管的试样提高18.5%,可达14.7 MPa·m1/2,CNTs对金属陶瓷强韧化机制主要为桥联作用、拔出效应和裂纹偏转作用.     

SiC晶须添加量对Ti(C_(0.7),N_(0.3))基金属陶瓷组织和性能的影响

用粉末冶金法制备了Ti(C_(0.7),N_(0.3))基金属陶瓷复合材料。使用XRD、SEM、硬度计和万能试验机等研究了Si C晶须添加量对Ti(C_(0.7),N_(0.3))基金属陶瓷显微组织和力学性能的影响。结果表明,Ti(C_(0.7),N_(0.3))基金属陶瓷具有明显、完整的"芯-环"结构,与未添加晶须的基体组织相比,添加了晶须的金属陶瓷组织中出现了"白芯-灰壳"结构,晶粒更加细化;随着晶须含量增加,金属陶瓷硬度下降,而抗弯强度和断裂韧性先升后降。当晶须添加量为1.5%时,金属陶瓷在硬度略微下降的情况下强韧性获得了最大提升,抗弯强度、断裂韧性分别达到1 620 MPa、12.2 MPa·m~(1/2),较未添加晶须时分别提高了13.3%和16.1%。     

Ni-Ti合金对Ti(C,N)基金属陶瓷组织和性能的影响

采用粉末冶金方法真空烧结制备了添加Ni-Ti形状记忆合金的Ti(C,N)-Co系金属陶瓷,研究了Ni-Ti合金对Ti(C,N)基金属陶瓷显微组织和力学性能的影响。结果表明:未加Ni-Ti合金的Ti(C,N)基金属陶瓷的显微组织表现为经典的黑芯-灰壳组织,陶瓷相多为球形;而加入Ni-Ti后的金属陶瓷随着Ni-Ti加入量的增多,组织逐渐细化,出现了多边形的陶瓷相,陶瓷相与粘结相的界面呈现直线关系。同时,金属陶瓷的抗弯强度和断裂韧性随着Ni-Ti合金加入量的增多有明显的提高,而硬度基本保持不变;Ni-Ti合金的加入量为15wt%时金属陶瓷获得最好的力学性能。     

陶瓷相原始粉末粒度对Ti（C，N）基金属陶瓷组织和性能的影响

采用粉末冶金法制备了超细晶Ti（ C, N）基金属陶瓷和纳米改性Ti（ C, N）基金属陶瓷试样和刀具。研究了陶瓷相粉末粒度对Ti（ C, N）基金属陶瓷显微组织、力学性能及其刀具耐磨损性能的影响。结果表明,超细晶Ti（ C, N）基金属陶瓷和纳米改性Ti（ C, N）基金属陶瓷的硬质相均具有黑芯/灰壳和白芯/灰壳两种显微结构。超细晶Ti（ C, N）基金属陶瓷中白芯/灰壳结构硬质相晶粒较多,而纳米改性Ti（ C, N）基金属陶瓷中硬质相晶粒主要为黑芯/灰壳结构。与超细晶Ti（ C, N）基金属陶瓷相比,纳米改性Ti（ C, N）基金属陶瓷具有较高的抗弯强度和断裂韧度以及较低的硬度和孔隙度。纳米改性Ti（ C, N）基金属陶瓷刀具具有较长的使用寿命,约为超细晶Ti（ C, N）基金属陶瓷刀具使用寿命的2．3倍。     

VC/Cr_3C_2及配碳量对WC-0.5Co超细硬质合金组织与性能的影响

以超细WC粉末和超细WC-6Co复合粉末为原料,添加VC/Cr3C2作为晶粒长大抑制剂,同时进行配碳,采用高能球磨和气压强化烧结制备晶粒度小于0.5μm的WC-0.5Co超细硬质合金,研究了不同VC/Cr3C2添加量及配碳量对其组织与性能的影响。结果表明:VC/Cr3C2有效抑制了烧结过程中WC晶粒的长大,显著提高了WC-0.5Co超细硬质合金的硬度。当VC/Cr3C2添加量为0.73%(质量分数,下同)时,合金的硬度(HV0.05)最高,达到32 658 MPa;同时一定的配碳量有利于控制合金中的脱碳,提高合金性能,当配碳量为0.2%时,WC-0.5Co-0.73VC/Cr3C2合金的综合力学性能最好,断裂韧性为6.935 MPa·m1/2,维氏硬度(HV0.05)为32 216 MPa。     

碳含量对Ti(C,N)基金属陶瓷组织和性能的影响

通过真空烧结方法制备了4种碳含量的Ti(C,N)基金属陶瓷,通过X射线衍射分析仪、扫描电镜、万能力学试验机、维氏硬度测试仪等仪器检测Ti(C,N)基金属陶瓷试样的物相结构、微观组织、抗弯强度、硬度和断裂韧性,分析了碳含量和烧结工艺对Ti(C,N)基金属显微组织和力学性能的影响。结果表明,增加碳含量和提高烧结温度能促进烧结过程中的冶金反应,金属陶瓷显微组织中具有黑芯-灰环结构硬质相的黑芯部分体积分数减少,环形相体积分数增加,粘结相体积分数减少,显微组织均匀化。碳含量对横向抗弯强度(TRS)有显著影响;碳含量对硬度(HV)和断裂韧性(KIC)的影响较小,随碳含量上升,均略有增加。在1 440~1 500℃范围烧结,金属陶瓷的TRS保持在相近的水平值;随烧结温度升高,硬度HV下降;高温1 520℃烧结,能显著提升Ti(C,N)基金属陶瓷的断裂韧性KIC,提高裂纹扩展阻力。     

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。     

金属陶瓷颗粒尺寸与WC含量对双结构Ti(C,N)基金属陶瓷组织和性能的影响（英文）

研究了原始金属陶瓷颗粒尺寸和WC添加量对双结构Ti(C,N)基金属陶瓷组织和性能的影响。结果表明,Ti(C,N)基金属陶瓷颗粒在基体中均匀分布。随着WC含量的增加,基体上的白芯/灰壳和无芯组织逐渐增多。此外,还发现了一种具有四层复合结构的新相。随着颗粒尺寸的增加,断裂韧性增加,而抗弯强度和硬度呈相反的趋势。随着WC含量的增加,断裂韧性和断裂强度增加,硬度降低。双结构Ti(C,N)基金属陶瓷的主要韧化机理是裂纹分叉、桥接、偏转以及主裂纹尖端附近微裂纹的形成和颗粒的拔出效应。     

WC含量对超细Ti(C,N)基金属陶瓷组织和性能的影响

采用真空烧结法制备超细Ti(C,N)基金属陶瓷,研究WC含量0wt%～20wt%对超细Ti(C,N)基金属陶瓷显微组织和力学性能的影响。通过SEM观察组织形貌发现,添加WC后金属陶瓷的组织出现了典型的芯壳结构,并且芯壳产生了明显细化,但当WC添加量超过15wt%时,环形相碳化物粗化、变脆。伴随着WC添加量,抗弯强度、硬度、断裂韧性均呈现先上升再下降的趋势。在WC添加量15wt%时,抗弯强度达到1262MPa,维氏硬度值达到16.3HV,金属陶瓷的综合力学性能达到最优。     

VC和Cr_3C_2抑制剂的应用和图解优化设计

本文主要介绍了VC和Cr3C2的添加量对超细硬质合金的晶粒长大抑制效果,绘制出了VC和Cr3C2的含量与合金的硬度和横向断裂强度之间的三维关系图,从此三维图中可以直观、方便地找到获得硬质合金优良性能的抑制剂优化成分范围。     

烧结工艺对Ti(C,N)基金属陶瓷性能的影响

采用粉末冶金法制备Ti(C,N)基金属陶瓷,利用金相图像分析系统和扫描电镜观察陶瓷表面孔洞和微观组织形貌,分析了热处理和烧结气氛工艺对不同碳氮比的Ti(C,N)基金属陶瓷性能的影响.结果表明:真空烧结后的热处理工艺可使Ti(C,N)基金属陶瓷的横向断裂强度提高10%以上,硬度也有不同程度的提高,其中Ti(C0.5 N0.5)基金属陶瓷适合采用低压工艺处理,Ti(C0.7 N0.3)基金属陶瓷适合采用热等静压工艺处理.氮气气氛烧结中,Ti(C0.5 N0.5)基金属陶瓷在氮分压值为2kPa时的横向断裂强度达到最大值,而硬度变化不明显,这可归因于合适的氮分压阻碍了金属陶瓷内氮化物的分解,提高了材料的致密度,细化了晶粒组织.     

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。     

原位碳热还原法制备Ti(C,N)基金属陶瓷的烧结技术研究

基于原位碳热还原法,通过真空液相烧结制备了Ti(C,N)基金属陶瓷。利用XRD、SEM、EDS等手段研究了不同烧结工艺参数对金属陶瓷显微组织和力学性能的影响。结果表明:基于原位碳热还原法制备出的Ti(C,N)基金属陶瓷,与常规方法制备的金属陶瓷相比,其显微组织中具有白芯-灰壳结构硬质相和没有明显包覆相的灰色硬质相的体积占比均明显增加,而具有黑芯-灰壳结构硬质相的体积占比明显减小;经1 400℃烧结,保温60 min,材料的组织均匀性较好,环形相厚度适中,且具有最佳的室温力学性能:抗弯强度为2 516 MPa,硬度为88.6 HRA,断裂韧性为18.4 MPa·m1/2。     

烧结温度和添加碳化物对NbC-Ni基金属陶瓷显微组织和力学性能的影响

本文报道了烧结温度和添加碳化物(VC、Mo_2C和TiC)以及Mo金属对一种新型NbC-Ni基金属陶瓷的致密化、NbC晶粒生长、显微组织演变以及维氏硬度(HV30)和断裂韧性的影响。所有的金属陶瓷均采用真空无压烧结制备,使用电子探针显微分析(EPMA)以及X射线衍射(XRD)来分析试样的微观组织、相组成及晶格常数的变化。结果表明,烧结温度,特别是添加碳化物的含量对NbC-Ni金属陶瓷的性能有显著的影响。当烧结温度低于1 340°C时,试样内存在Ni池和残余孔隙。温度高于1 380℃时,添加VC或Mo/Mo_2C的NbC-Ni基金属陶瓷达到完全致密,呈现出类似于WC-Co的两相组织结构。同时添加TiC+VC或TiC+Mo_2C的材料则形成一种含有芯环结构的NbC晶粒。相对于无添加的NbC-Ni金属陶瓷,添加体积分数5%~10%VC/Mo_2C和10%TiC能够明显提高材料的硬度和断裂韧性。