TaC含量对TiCN基金属陶瓷组织与性能的影响

以TiC,TiN,WC,Mo,Co,Ni和Ta C为原料制备TiCN基金属陶瓷,结合XRD,SEMEDS和力学性能测试,研究TaC含量对TiCN基金属陶瓷物相组成、显微组织与力学性能的影响。结果表明:TiCN基金属陶瓷的硬质相为TiC_(0.7)N_(0.3),Mo C,TiWC_2和TiTaCN。粘结相Co,Ni固溶Ti,W,Mo,Ta元素形成Ti_(0.08)Ni_(0.92),TiCo_3,W_(0.15)Ni_(0.85),Co_(0.9)W_(0.1),Ta_(0.08)Ni_(0.92)和Mo_(0.09)Ni_(0.91)等。TiCN基金属陶瓷的显微组织由黑色相Ti(C,N)、灰色相(Ti,Mo,Ta,W)(C,N)和白色相(Ti,Mo,Ta,W)C-Co-Ni组成,形成黑芯-灰环及黑芯-白环-灰环包覆结构。随TaC含量增加,固溶相(Ti,Ta,W,Mo)(C,N)的含量与黑芯-白环-灰环包覆结构相增加,TiCN基金属陶瓷的抗弯强度提高,硬度略有下降。适宜的TaC添加量为9%,所得金属陶瓷的抗弯强度和硬度HV分别为1 299 MPa和1 252 MPa。     

Mo含量对(Ti,W,Ta)C-Ni系金属陶瓷组织与性能的影响

以(Ti,W,Ta)C固溶体粉末、金属Mo粉和Ni粉为原料,采用真空液相烧结法制备(Ti,W,Ta)C-x Mo-1%Ni金属陶瓷(x为质量分数,x=0~20%),研究Mo含量对(Ti,W,Ta)C-Ni系金属陶瓷的显微组织、物相组成、致密度和力学性能的影响。结果表明,随Mo含量增加,金属陶瓷的组织逐渐细化;Mo对(Ti,W,Ta)C-Ni系金属陶瓷的致密化具有较强的促进作用,使得金属陶瓷的烧结收缩率增加,孔隙减少;随Mo含量增加,(Ti,W,Ta)C-Ni系金属陶瓷的硬度提高,而抗弯强度先升高后降低。当Mo含量为15%时,(Ti,W,Ta)C-Ni系金属陶瓷的力学性能最优,硬度HRA和抗弯强度分别为90.2和1 661 MPa。     

Y~(3+)掺杂Ni_(0.4)Zn_(0.6)Fe_2O_4铁氧体的微观组织和磁性能研究

采用传统的球磨工艺制备了Ni_(0.4)Zn_(0.6)Fe_(2-x)Y_xO_4(x=0,0.01,0.03,0.05,0.07)铁氧体。通过XRD、SEM等研究了掺杂Y~(3+)对Ni-Zn铁氧体微观组织、结构和磁性能的影响。结果表明,当Y~(3+)含量为0,0.01时,XRD衍射图呈现单一的立方尖晶石型结构,随着Y~(3+)含量(0.03,0.05,0.07)的增加分别出现第二相,第二相的强度逐渐加强;随着Y~(3+)含量的增加,Ni_(0.4)Zn_(0.6)Fe_(2-x)Y_xO_4铁氧体的实部磁导率先增大后减小。     

高能球磨制备WC/Al2O3-Cr-Mo-Ni金属陶瓷及其组织和力学性能

以亚微米级WC粉、Al2O3粉、Cr粉、Mo粉与Ni粉为原料,采用高能球磨+热压工艺制备WC/Al2O3-Cr-Mo-Ni金属陶瓷材料,利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)分析材料的物相组成和显微组织结构以及断裂方式,研究粘结相Ni和陶瓷相Al2O3的含量(均为质量分数)对该材料力学性能和微观结构的影响。研究表明:金属陶瓷的抗弯强度及断裂韧性随Ni含量增加而提高,随Al2O3含量增加而降低,硬度的变化趋势则相反。当Ni含量为7%、Al2O3含量为10%时,该金属陶瓷具有良好的综合性能,抗弯强度为567 MPa,断裂韧性为7.46(MPa.m1/2),维氏硬度为15.24 GPa,基本达到现用模具材料的水平。随着Ni含量增加,金属陶瓷的断裂方式由沿晶断裂向沿晶断裂与穿晶断裂相混合的方式转变。     

原料中C/N原子比对TiCN基金属陶瓷组织结构和性能的影响

分别以Ti(C_(0.4),N_(0.6)),Ti(C_(0.5),N_(0.5))和Ti(C_(0.7),N_(0.3))等3种TiCN粉末为原料,制备TiCN-25WC-10TaC-2Mo_2C-7Ni-7Co金属陶瓷,研究TiCN原料中C/N原子比对TiCN基金属陶瓷组织结构、硬度、抗弯强度、韧性、磁学性能以及耐腐蚀性能的影响。结果表明,以Ti(C_(0.4),N_(0.6))为原料制备的TiCN基金属陶瓷中出现M_6C型脱碳相(η相),导致材料的抗弯强度和韧性显著降低。以Ti(C_(0.7),N_(0.3))为原料制备的金属陶瓷为典型的弱芯环结构,具有最佳的力学性能,硬度(HV30)、抗弯强度和Palmqvist韧性分别为15.61 GPa,2 294 MPa和11.29 MN·m~(-3/2)。随TiCN原料中C/N原子比降低,金属陶瓷的矫顽磁力和相对磁饱和均大幅降低。在pH=1的H_2SO_4溶液中的电化学腐蚀实验结果表明,采用Ti(C_(0.4),N_(0.6))和Ti(C_(0.5),N_(0.5))原料制备的金属陶瓷的耐腐蚀性能相近,采用Ti(C_(0.7),N_(0.3))原料制备的金属陶瓷的耐腐蚀性能显著降低。     

WC含量对TiB_2基金属陶瓷微观组织与力学性能的影响

采用粉末冶金法制备w(WC)为0～20%的TiB_2-WC-0.8Cr_3C_2-20(Co/Ni)(质量分数,%)金属陶瓷,研究WC含量对TiB_2基金属陶瓷微观组织与力学性能的影响。结果表明,随WC含量增加,TiB_2在黏结相中的溶解度降低,TiB_2/黏结相界面减少,使得TiB_2基金属陶瓷晶粒细化,晶粒尺寸更加均匀。此外,添加WC可显著改善TiB_2基金属陶瓷的力学性能。当w(WC)为15%时,金属陶瓷的性能最佳,硬度(HRA)、抗弯强度以及相对密度分别达到92.6±0.2、(1256±30) MPa和(99.65±0.20)%。但添加过量WC(w(WC)=20%)时部分WC相发生团聚并生成脱碳相W_2C,使得TiB_2基金属陶瓷的力学性能降低。     

Co和Ni对Ti(C_(0.7)N_(0.3))基金属陶瓷组织和力学性能的影响北大核心

采用粉末冶金低压烧结方法制备Ti(C_(0.7)N_(0.3))基金属陶瓷,结合SEM、EDS和力学性能测试,研究粘结剂Co和Ni总量一定时,Co/(Co+Ni)比对Ti(C_(0.7)N_(0.3))基金属陶瓷显微组织、力学性能的影响。结果表明:经1 400℃低压烧结1 h后,Ti(C_(0.7)N_(0.3))基金属陶瓷显微组织由黑色硬质相、灰色包覆相和白色粘结相组成。粘结剂总量固定20%(质量分数),当Co/(Co+Ni)比从0增大到0.6时,金属陶瓷抗弯强度逐渐增大到最大值2 210 MPa,后逐渐降低;硬度达到最大值92.1 HRA后趋于稳定,不再随Co/(Co+Ni)比增大而有明显变化。     

砷对紫钨制备及碳化过程的影响

砷(As)是白钨矿中常见的杂质元素,通常在冶金过程中需对其进行除杂处理,而As对后续钨产品的影响尚不清楚。以仲钨酸铵(APT)和As单质为原料制备As质量含量为1%的APT-As复合粉末,经煅烧和碳化,分别制备出含As的紫钨(W_(18)O_(49)-As)及碳化钨(WC-As)。采用X射线衍射仪、扫描电镜、高分辨透射电镜和差示扫描量热仪对W_(18)O_(49)-As及WC-As的形貌及结构进行分析。分析结果表明:As元素主要以W_2O_3(AsO_4)_2第二相的形式存在于棒条状W_(18)O_(49)-As的表面,易使棒条状W_(18)O_(49)-As发生断裂;W_(18)O_(49)-As还原和碳化反应起始温度比不含As的W_(18)O_(49)低;W_2O_3(AsO_4)_2第二相分布于W_(18)O_(49)之间,阻碍W_(18)O_(49)碳化过程中物质的迁移扩散,从而抑制细小WC颗粒的聚集长大,得到均匀性好的WC-As粉末。     

助熔剂对LiGd(W_(0.4)Mo_(0.6)O_4)_2:Eu~(3+)红色荧光粉性能的影响

采用高温固相法制备了LiGd(W_(0.4)Mo_(0.6)O_4)_2:Eu~(3+)白光LED用红色荧光粉。通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪、荧光光谱仪考察了不同助熔剂对荧光粉的形貌、结构、光学性能的影响,探讨了不同助熔剂的作用机理。结果表明,不同种类助熔剂未改变LiGd(W_(0.4)Mo_(0.6)O_4)_2的四方晶系白钨矿结构;396nm激发下,添加质量分数为2%的H_3BO_3,LiF或NH_4F使样品的发光强度分别提高了21%,17%,9.6%;而添加2%的Na_2CO_3样品发光强度下降了10.9%。同时,H_3BO_3可有效地减少样品颗粒的团聚,其最佳用量为3%;由于F-声子能量低,可减少能量的无辐射跃迁概率的原因,当以1%H_3BO_3与2%LiF同时作为助熔剂制备荧光粉时,相比未添加助熔剂的样品发光强度提高40%。     

(V,Cr, W)C复合粉末对WC-11Ni硬质合金微观组织及力学性能的影响

以Cr₂O₃、WO₃、V₂O₅和炭黑为原料，采用碳热还原法在1 500℃下反应2 h制备了(V,Cr, W)C复合粉末。采用XRD和SEM对(V,Cr, W)C复合粉末的相成分和显微组织进行了表征，研究了复合粉末的添加方式及含量对WC-11Ni硬质合金组织及力学性能的影响。结果表明，添加(V,Cr, W)C复合粉末的合金力学性能获得了显著提升，其抗弯强度、维氏硬度以及断裂韧性比未添加复合粉末的试样分别提高了19.97%、19.61%、12.18%。同时，添加(V,Cr, W)C复合粉末的合金性能优于添加(V,Cr)C复合粉末和添加WC+Cr₃C₂混合粉末的合金试样。另外，随着(V,Cr, W)C复合粉末添加量的增加，合金的抗弯强度、维氏硬度及断裂韧性均呈先增大后减小的变化趋势；当(V,Cr, W)C复合粉末的添加量为0.6%时，合金的抗弯强度、维氏硬度和断裂韧性达到最大值，分别为2 835 MPa、1 671 MPa、15.1 MPa...     

Mo对WC-(8Co,2Ni)硬质合金组织与性能的影响

采用化学包覆法制备WC-(8Co,2Ni)-x Mo (x为质量分数,%。x=0,0.5,1.0,1.5)复合粉末,真空烧结后得到含Mo的WC-(8Co,2Ni)硬质合金。研究前驱体和复合粉末的微观形貌和物相组成,分析Mo对WC-(8Co,2Ni)硬质合金显微组织、力学性能和耐腐蚀性能的影响。结果表明,WC-(8Co,2Ni)-x Mo复合粉末中的Mo均匀分布在WC颗粒表面。WC-(8Co,2Ni)-x Mo硬质合金较致密,无明显孔洞,WC和黏结相无明显聚集。随Mo质量分数从0增加至1.5%,WC晶粒的平均尺寸从1.6μm减小至1.1μm。合金硬度(HRA)从87.3±0.1提高至88.3±0.2,抗弯强度从(2 890±27) MPa下降至(2 560±29) MPa。含Mo合金在腐蚀过程中生成低电导率的含Mo钝化膜,耐腐蚀性能明显提升。     

Ti(C,N)/Fe-Co-Ni金属陶瓷烧结过程中的结构和相变

在不同温度下采用真空烧结、X射线衍射(XRD)和背散射扫描电镜(BSE-SEM)研究了Ti(C_(0.7)N_(0.3))-WC-Mo_2C-TaC-Fe/Co/Ni体系金属陶瓷在烧结过程中的微观结构和相转变规律。研究结果表明,在1000℃以后WC相突然消失,显微组织中出现大量白色絮状析出相,其为固相烧结阶段形成与环形相成分相似的(W,Ti,Mo,Fe)C固溶体,并且大量的M_(12)C型η_2相存在于合金烧结体中。在1200℃以后Mo_2C,TaC和η_2相消失,随着温度的变化,合金中η相的种类及其含量发生变化。在1250℃以后M_(12)C型η相逐渐转变为M6N型脆性相,且高Fe含量粘结相的存在促进了M6N型脆性相的生成。在1410℃以后,原子扩散和溶解-析出过程更为充分,环形相厚度增加,且组织中析出了亮芯灰环结构,M_6N型脆性相减弱至逐渐消失,因此可以认为脆性相是在烧结的初期阶段形成但是随着烧结的进行而逐渐溶解消失。     

Fe添加量对Ti(C,N)基金属陶瓷显微组织及力学性能的影响

采用低压烧结工艺制备出Ti(C_(0.7)N_(0.3))-WC-Mo_2C-TaC-Fe/Co/Ni体系金属陶瓷,研究了Fe含量对Ti(C,N)基金属陶瓷显微组织、相组成及力学性能的影响。结果表明,随着Fe含量的增加,组织中白芯-灰环结构的硬质相体积分数显著增大,且在固相烧结阶段,大量M_(12)C型η相转化为M_6N型脆性相;高Fe含量的金属陶瓷体系有利于脆性相的生成。力学性能测试结果表明,适量Fe置换Ni可显著提高Ti(C,N)基金属陶瓷的硬度和断裂韧性,并随Fe含量增加呈先升高后降低的变化趋势。当Fe含量为2%时,金属陶瓷的硬度和断裂韧性均达到最大值1 642 MPa和10.63 MPa·m~(1/2),与不含Fe的金属陶瓷相比,分别提高了96 MPa和11.3%。但添加过量Fe反而会极大地恶化金属陶瓷的力学性能,这主要归因于高Fe含量金属陶瓷组织中M_6N型脆性相含量的增加。     

碳热还原法制备Cr_3C_2-WC复合粉末的研究

采用碳热还原法在1 400℃反应1 h制备了Cr_3C_2-30WC复合粉末。采用XRD和SEM对复合粉末的相成分和显微组织进行了分析表征,并以自制Cr_3C_2-10WC复合粉末为原料制备了Cr_3C_2基金属陶瓷。结果表明,Cr_3C_2-30WC复合粉末合成反应的相转变主要为:WO_3→WO_(2.9)→WO_(2.72)→W(W_2C)、Cr_2O_3→Cr_7C_3→Cr_3C_2以及W固溶到Cr_3C_2中形成(Cr,W)C固溶体。随着碳热还原温度的升高,复合粉末的粒度增大,在1 400℃下出现由3～5μm左右的小颗粒聚集熔合成的10～20μm大团粒。Cr_3C_2-10WC复合粉末能明显抑制传统Cr_3C_2-20Ni金属陶瓷的硬质相长大,使得金属陶瓷的抗弯强度由850 N/mm~2提高到1 240 N/mm~2,提高幅度达45.9%;HV_(30)硬度从930 MPa提高到了1 030 MPa,提高约10.8%。     

Ti和/或Nb对高温合金25Cr37Ni0.6Nb组织和力学性能的影响

研究了150 kg真空感应炉冶炼并轧成30 mm板的0.05C-25Cr-37Ni-0.6Nb(0.6Nb),0.05C-25Cr-37Ni-0.6Nb-0.6Ti(0.6Nb-0.6Ti)和0.05C-25Cr-37Ni-1.8Nb(1.8Nb)3组合金1160~1220℃ 1 h空冷固溶处理的组织和性能。结果表明,与0.6Nb合金相比加Ti的(0.6Nb-0.6Ti)合金的晶粒明显粗化,析出相主要为微米级Ti(CN),室温强度降低,760℃蠕变性能降低;增加Nb含量的1.8Nb合金的晶粒细化,析出相主要为纳米级Nb(CN),室温强度和蠕变性能没有明显变化。     

等离子喷涂Ni3Al-Cr7C3涂层的滑动磨损性能

利用Ni3Al具有反常高温屈服强度的特性,采用真空雾化工艺制备了不同C含量的Ni3Al-Cr7C3金属陶瓷复合粉末,采用大气等离子喷涂(APS)制备出原位自生Cr7C3相的新型Ni3Al-Cr7C3涂层,并对粉末、涂层的物相组成、显微组织及摩擦磨损性能进行了研究.结果表明:研制的粉末主要由Ni3Al相和弥散分布的条状的...     

CoO和Cr_2O_3复合掺杂对17Ni/(10NiO-NiFe_2O_4)金属陶瓷力学性能的影响

采用粉末冶金技术制备CoO和Cr_2O_3复合掺杂17Ni/(10NiO-NiFe_2O_4)金属陶瓷材料,通过XRD、SEM分析了材料的物相和形貌,并检测了材料的相对密度、显微硬度、断裂韧性及抗弯强度,探究不同含量、不同比例的CoO和Cr_2O_3复合掺杂剂对金属陶瓷材料力学性能的影响。结果表明:CoO和Cr_2O_3复合掺杂剂固溶到陶瓷基体相NiFe_2O_4晶格中,促进了烧结致密化,金属陶瓷的力学性能也随之提升。当添加CoO和Cr_2O_3复合掺杂剂总量为1%(CoO/Cr_2O_3质量比1∶2)时,金属陶瓷的硬度和断裂韧性分别高达740.65N/mm~2和9.61MPa·m~(1/2),较未掺杂的金属陶瓷试样分别提高了7.35%和169.19%;当添加CoO和Cr_2O_3复合掺杂剂总量为2%(CoO/Cr_2O_3质量比2∶1)时,金属陶瓷的抗弯强度高达175.66MPa,较未掺杂的金属陶瓷试样提高了31.97%。     

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.     

纳米La_2O_3掺杂对Mo_2NiB_2基金属陶瓷组织及力学性能的影响

采用真空热压烧结技术,根据Ni-6B-53.3Mo的配比,制备了掺杂不同含量纳米La_2O_3颗粒(0、0.3%、0.6%、0.9%、1.2%)的Mo_2NiB_2基金属陶瓷,并研究其显微结构和力学性能。结果表明,掺杂La_2O_3可以使Mo_2NiB_2基金属陶瓷的硬质相和Ni基粘结相相溶性提高,晶粒尺寸减小,Ni基粘结相分布更加均匀。随着La_2O_3掺杂含量的增加,Mo_2NiB_2基金属陶瓷的抗弯强度、硬度和压缩强度先增大后减小。掺杂0.6%La_2O_3时,抗弯强度和硬度均最大,分别为603.55 MPa和902.1 HV。掺杂0.3%La_2O_3时,压缩强度最大,为550 MPa。但随着La_2O_3掺杂含量的增加,Mo_2NiB_2基金属陶瓷的断裂韧性和密度都有所降低。     

Ni基Cr_3C_2、WC增强等离子堆焊焊层的耐磨性能

以粒径53~150μm的WC、Cr_3C_2(Cr_3C_2质量分数为10%~40%)和NiCrBSi粉末为原料,采用Stellite等离子转移弧(PTA)堆焊系统在45#钢基体上制备焊层。应用金相显微镜、X-射线衍射仪、扫描电镜、硬度计等设备分析焊层的结构和性能。结果表明:Ni Cr BSi自熔合金焊层组织由γ-(Ni,Fe)和其间弥散分布的CrB和(Cr,Fe,Ni)_7C_3相组成;Cr_3C_2加入后,焊层中出现Cr_3C_2衍射峰。随Cr_3C_2含量增加,焊层硬度、孔隙率和耐磨性逐渐提高,Cr_3C_2含量为30%时,硬度和耐磨性均达到峰值。铸造WC加入后,以WC、W_2C为主,并有少量(Cr,Fe,Ni)_7C_3和(Ni,Cr,W)3C产生。Cr_3C_2含量为40%的Cr_3C_2焊层较Ni50A焊层耐磨性提高197.6%,比加入相同含量铸造WC焊层耐磨性提高97.6%。Cr_3C_2、铸造WC加入后,焊层的磨损机理不同:Cr_3C_2/Ni属于均匀磨损,WC/Ni属于非均匀磨损。