Mo_2FeB_2基金属陶瓷的相变及其显微组织演变研究Ⅰ:相变

本文运用XRD和DSC等研究了Mo2FeB2基金属陶瓷在不同烧结温度下的相变规律。结果表明:Mo2FeB2基金属陶瓷随烧结温度的升高依次有Fe2B相、Mo2FeB2相、共晶液相L1(γ-Fe+Fe2B)和液相L2(γ-Fe+L1+Mo2FeB2)的生成,其中Mo2FeB2相由Mo与Fe2B的固相反应合成,Mo与FeB反应合成Mo2FeB2相的可能性较小。在固相烧结过程中,由于反应合成的Mo2FeB2相的体积膨胀,金属陶瓷在固相烧结阶段相对密度增加有限。金属陶瓷在液相L1烧结阶段快速基本致密,表现出相对密度的突变,液相L2对金属陶瓷致密化无贡献。     

烧结气氛对Mo_2FeB_2基金属陶瓷显微组织和力学性能的影响

本文运用XRD和SEM等对比研究了烧结气氛对Mo2FeB2基金属陶瓷相组成、显微组织和力学性能的影响。结果表明,当烧结温度为1250℃,保温时间为40min时,真空烧结后,金属陶瓷可获得较均匀的显微组织和较佳的力学性能,抗弯强度为1774MPa,硬度为90.4HRA;氩气气氛烧结时,由于碳不能完全除去粉末颗粒表面和B2O3中的氧,降低了烧结过程中液相对硬质相颗粒的润湿性,从而导致金属陶瓷的力学性能明显降低;氮气气氛烧结时,粘结相Fe与氮气发生反应生成了Fe3N,导致烧结过程中没有出现液相,未能得到致密的烧结体。     

Mo_2FeB_2基金属陶瓷烧结过程中显微组织和力学性能的变化

采用真空烧结法制备了Mo2FeB2基金属陶瓷。运用XRD、SEM、EDS研究了Mo2FeB2基金属陶瓷的烧结过程中显微组织的变化并测试了不同烧结温度下所得金属陶瓷材料的力学性能。实验结果表明:进入L1液相(奥氏体+Fe2B)烧结阶段后,金属陶瓷由于颗粒重排致密度大幅度提高,但溶解-析出过程进行得较缓慢,晶粒基本没有长大。提高烧结温度至L2液相(奥氏体+L1+Mo2FeB2)生成后,由于溶解-析出过程明显加剧,晶粒长大趋势明显,但致密化程度进一步提高。当烧结温度达到1280℃,保温时间为40min时,烧结体接近完全致密,所得材料组织均匀具有较佳力学性能。     

Mn对Mo2FeB2基金属陶瓷组织和力学性能的影响

以Mo、Fe、FeB和Mn等为原料,采用反应烧结法制备Mo2FeB2基金属陶瓷.利用SEM、EDS和XRD等技术对金属陶瓷显微组织、物相和微区合金元素进行分析,并采用固体与分子经验电子理论研究Mn对脆性第三相以及粘接相对硬质相润湿性的影响.结果表明:添加少量Mn使第三相各键的共价电子对数nα均得到提高,从而改善其脆性;同时Mn也降低液相形成温度,提高粘结相对硬质相的润湿性.因此,Mo2FeB2基金属陶瓷具有较好的力学性能.     

热处理对原位烧结合成Mo_2FeB_2陶瓷组织与性能的影响

用X射线衍射仪、扫描电镜、万能材料试验机研究了真空液相烧结制备的Mo2FeB2金属陶瓷热处理后的组织与性能。结果表明,真空液相烧结Mo2FeB2金属陶瓷主要由Mo2FeB2、MoB2、Fe2B相和铁基粘结相组成,经700～1000℃热处理后,MoB2、Fe2B相逐渐转化为Mo2FeB2相,并且Mo2FeB2晶粒细化,呈规则块状均匀分布在铁基粘结相中。Mo2FeB2金属陶瓷在700～1000℃范围内随热处理温度的升高,弯曲强度、断裂韧性与维氏硬度均增加,当热处理温度为1000℃时,其值分别达到1182.42MPa、13.59MPa·m1/2、9.114GPa,与未处理试样相比,分别增加了5.4%、6.0%、7.0%。     

硬质相晶粒尺寸对MO2FeB2基金属陶瓷断裂韧性的影响

以Mo、Fe、FeB等为原材料,采用最高烧结温度（保温时间）分别为1170℃（0min）、1250℃（0min）以及1250oC（40min）的真空烧结工艺制备了硬质相晶粒尺寸不同的M02FeB：基金属陶瓷,所得烧结体的硬质相晶粒尺寸分别为1．12、1．31和1｜73wm。利用压痕法测定了M02FeB：基金属陶瓷的断裂韧性。结果表明：M02FeB：基金属陶瓷的断裂韧性随着硬质相晶粒尺寸的增加而增大,当晶粒尺寸从1．12μm增加到1．73μm时,Mo2FeB2基金属陶瓷的断裂韧性从11．4MPa·m^1/2增加到14．2MPa·m^1/2。随着硬质相晶粒尺寸增加,裂纹偏转增强,并出现裂纹桥联和晶粒拔出现象,导致裂纹扩展路径和能量消耗增大,从而提高了Mo2FeB2基金属陶瓷的断裂韧性。     

烧结温度对Ti(C,N)基金属陶瓷组织及力学性能的影响

采用真空烧结制备了Ti(C,N)-Mo-Ni金属陶瓷,利用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和维氏硬度计研究了烧结温度对Ti(C,N)基金属陶瓷显微组织及力学性能的影响。结果表明:随着烧结温度的提高,粘结相逐渐从块状向网状转变,当烧结温度达到1450℃时,网状粘结相基本形成。1450℃是敏感烧结温度,在此温度,硬质相颗粒开始发生异常长大,且存在尖角硬质相颗粒,尖角的硬质相颗粒易发生穿晶断裂,降低材料的断裂韧性。当烧结温度高于1450℃,硬质相颗粒尺寸逐渐趋于均匀,硬质相颗粒尖角钝化。在1510℃烧结的样品具有较好的显微组织和力学性能,维氏硬度达到1700 HV30,断裂韧性KIC达到8.56 MPa·m~(1/2)。     

热压烧结无粘结相Mo2NiB2金属陶瓷的制备及性能

以Mo、Ni和B粉末为原料,采用真空热压烧结工艺制备了无粘结相的Mo2NiB2金属陶瓷,研究了两种烧结温度(1100和1150℃)对其微观组织、力学性能及摩擦磨损性能的影响.结果 表明:两种烧结温度所制备的试样的组织都含有Mo2NiB2硬质相及少量MoNi相,烧结过程中由于Ni液相含量不足导致组织中产生许多小孔洞.1150℃烧结的试样的弯曲强度与断裂韧性相较于1100℃要高,分别达到578.9 MPa和6.6 MPa· m1/2.烧结温度的升高致使陶瓷材料的硬度从2172.9 HV降低至1619.2 HV,相应摩擦因数增加,体积磨损量逐渐增大,耐磨性能下降.无粘结相Mo2NiB2金属陶瓷材料的磨损机制主要为粘着磨损和磨粒磨损.     

CeO2对Mo2FeB2基金属陶瓷组织和性能的影响

采用真空液相烧结法制备了Mo2FeB2基金属陶瓷,研究了CeO2含量对其组织和力学性能的影响.结果 表明:CeO2的添加使金属陶瓷出现B2O3相,Ce主要固溶于Mo2FeB2硬质相中.随着CeO2含量增加,金属陶瓷中气孔率增大,柱状晶减少,等轴晶数量增加,等轴晶晶粒尺寸增加,金属陶瓷中的晶粒尺寸趋于均匀化.随着CeO2...     

NiMo粘结的Ti(C,N)基金属陶瓷的组织与力学性能

本文通过粉末冶金法制备Ni Mo粘结的Ti(C,N)基金属陶瓷,研究Ni Mo粘结相含量和烧结温度对Ni Mo粘结的Ti(C,N)基金属陶瓷的组织和力学性能的影响。结果表明,随着Ni Mo粘结相含量的增加,硬质相颗粒弥散分布更加均匀,黑芯相得到细化,芯-环结构更加完整,环形相变厚,组织更加均匀。当Ni质量分数为30%时,在XRD图谱中出现明显的Ni4Mo类型的金属间化合物的衍射峰。粘结相含量越高,Ni Mo粘结的Ti(C,N)基金属陶瓷的抗弯强度越高,硬度越低。随着烧结温度升高,黑芯相尺寸变小,环形相变厚。抗弯强度随着温度先升高后降低,粘结相含量越高,抗弯强度峰值对应的烧结温度越低。1 430℃烧结的20Ni Mo金属陶瓷硬度HRA达到91,抗弯强度大于2 000 MPa。     

Fe-44.4%Mo-4.9%B-2.5%Cr-2.9%Ni金属陶瓷烧结阶段晶粒生长机理

Mo₂FeB₂基金属陶瓷是以Mo、Fe、Cr、Ni、FeB、C为原料,采用反应硼化烧结法制备而成,具有高硬度、高强度和高韧性的特点,并且制造成本相对低廉。本文采用真空液相烧结的方法制备Fe-44.4%Mo-4.9%B-2.5%Cr-2.9%Ni金属陶瓷,研究固相、液相烧结阶段金属陶瓷硬质相形貌及生长过程与机理。结果表明：在600℃前,Fe与片状FeB生成Fe₂B相,进入固相烧结阶段;随温度升高至900℃,在升温过程中Mo在Fe₂B界面上与Fe₂B反应形核生成Mo₂FeB₂,生长方式表现为螺旋生长,并且形成生长台阶;温度继续升高至1 000℃,Mo₂FeB₂晶粒继续长大,突破临界半径,开始析出小Mo₂FeB₂晶粒;温度升高至1 050℃,溶解析出一直进行,Mo₂FeB₂开始长大成截面为正六方形的晶粒。期间经...     

FeB粒度对Mo_2FeB_2基金属陶瓷硬质相形貌及力学性能的影响

以Mo、Fe、Cr、Ni和不同粒度的Fe B粉为原料,采用反应硼化烧结法制备了Mo2Fe B2基金属陶瓷。研究了Fe B粉粒度对金属陶瓷硬质相形貌及力学性能的影响。结果表明:当Fe B粉较粗时,在固相反应阶段生成的Mo2Fe B2硬质相颗粒较粗,并在随后的液相烧结过程中沿c轴优先生长,最终呈粗大的长条状;当Fe B粉较细时,固相反应进行较完全,生成的硬质相颗粒细小,其Mo含量相对较高,晶格常数c与a之间差距缩小,各向异性减小,硬质相沿c轴的生长得到抑制,最终呈细小的近等轴状。当硬质相呈近等轴状时,由于硬质相颗粒平均尺寸较小,金属陶瓷具有较高的抗弯强度和硬度;当硬质相呈长条状时,金属陶瓷具有较好的断裂韧性,其增韧机制主要为裂纹偏转和颗粒桥接。     

2024变形铝合金半固态浆料在连续冷却和保温过程中的组织演变EI北大核心CSCD

采用液淬法研究2024变形铝合金半固态浆料在连续冷却和不同温度保温过程中的组织演变。结果表明：在连续冷却过程中,浆料固相率、初生固相颗粒尺寸及形状因子均随温度降低而连续增大;不同温度保温时,浆料固相率在对应值作微小波动,初生固相颗粒尺寸连续增大,形状因子先减小后增大,最后减小到1.3-1.4之间。连续冷却前期浆料固相率的增加主要受固相颗粒的析出控制,而后期主要由固相颗粒的长大控制。保温过程中浆料组织演变可分为聚集组织分解、颗粒合并粗化和颗粒熟化3个阶段,初生固相颗粒的长大规律符合动力学方程Dt -D 3=Kt03。     

真空粉末烧结三元硼化物基金属陶瓷覆层的组织与性能

研究了真空粉末烧结在45钢基体表面制备三元硼化物基金属陶瓷覆层的组织和性能，论述了烧结工艺对覆层显微组织的影响，分析了覆层显微组织、显微硬度分布以及覆层与钢基体界面的形成特点。结果表明，含B、M0、Ni、Cr的原料粉末在1220℃～1250℃反应烧结，可获得1～3mm厚的三元硼化物（Mo2FeB2）基金属陶瓷覆层。该覆层由α粘结相＋Mo2FeB2硬质相组成，其组织致密，显微硬度为1200HV，覆层和钢基体通过Fe、B、Cr、Ni相互扩散渗透形成牢固的冶金结合。     

Ni添加剂对Mo_2FeB_2基金属陶瓷的显微组织和力学性能的影响

利用真空液相烧结制备了两种不同Ni含量的Mo_2FeB_2基金属陶瓷,采用SEM和EDX研究了Ni添加剂对金属陶瓷显微组织和力学性能的影响,结果表明:Ni添加剂同时存在于粘结相和硬质相中,但未对其硬质相颗粒尺寸产生明显影响。Ni添加剂明显提高了金属陶瓷的抗弯强度,其数值从约1 750 MPa增加到2 200 MPa。第一性原理计算结果表明:相对于Mo_2FeB_2相,Mo2(Fe,Ni)B2相具有相对较好的塑性,但理论计算硬度较低。     

热等静压对Mo_2FeB_2基金属陶瓷的组织及性能的影响

研究了经1250℃真空预烧结后的Mo_2FeB_2基金属陶瓷分别在1035℃和1130℃条件下热等静压处理后的显微组织和性能。结果表明:热等静压技术降低了Mo_2FeB_2基金属陶瓷的孔隙率,提高了其致密度,但促进了硬质相颗粒的生长。当热等静压处理温度为1035℃时,硬质相颗粒以颗粒合并的机制生长,而当热等静压处理温度为1130℃时,溶解析出机制促进了硬质相颗粒的长大。经热等静压处理后,金属陶瓷硬度和断裂韧性变化不大,但抗弯强度有一定程度的降低,抗弯强度的减少与硬质相的长大有关。     

Mo2FeB2金属陶瓷-钢覆层材料的制备及性能研究

以FeB、Mo、Fe等粉末为主要原材料,采用真空液相烧结技术,制备了Mo_2FeB_2金属陶瓷-钢覆层材料,并对其界面组织、耐磨性和界面相容性进行了研究。结果表明,Mo_2FeB_2金属陶瓷主要由Mo_2FeB_2硬质相和γ-Fe粘结相构成,组织致密,显微硬度高达1600HV0.5。Mo_2FeB_2金属陶瓷-钢覆层材料界面是无缺陷的冶金结合,具有良好的界面相容性。在界面存在一个从高硬度到低硬度的渐变过渡区。磨损试验表明,Mo_2FeB_2金属陶瓷-钢覆层材料具有比YG8硬质合金更好的耐磨性。     

等温热处理对ZC61-0.3Cr镁合金半固态组织演变的影响

研究等温热处理温度和保温时间对ZC61-0.3Cr镁合金半固态组织演变的影响。结果表明:在等温热处理过程中,ZC61-0.3Cr合金中的原始树枝晶组织能够转变为半固态非枝晶组织,得到均匀、圆整的球状颗粒。随着保温温度的升高,合金中的原始树枝晶组织经过初始粗化、组织分离和球化演变成半固态非枝晶组织;随着保温时间的延长,晶界处的(α-Mg+MgZn2+CuMgZn)共晶组织优先熔化,合金中的大块状组织逐渐演变为球状组织;但是,保温温度过高或保温时间过长,都会引起球状颗粒的粗化长大。在粗化长大过程中,合并长大机制和Ostwald熟化机制同时存在,共同影响固相颗粒的形貌和尺寸大小。ZC61-0.3Cr镁合金半固态成形所需的最佳工艺条件为(585℃, 30 min);此条件下,其颗粒平均尺寸、形状因子和固相率分别为43μm、1.4和51%。     

FeWB基陶瓷在真空烧结过程中的组织和相转变

研究了烧结温度和保温时间对反应硼化烧结制备FeWB基陶瓷的影响。利用X射线衍射,扫描电镜和能谱仪对FeWB基烧结过程中的相转变,微观组织以及反应机理进行了表征。结果表明FeWB硬质相是通过W + Fe2B = FeWB + Fe和FeB + W = FeWB两种方式合成的,并且反应生成的FeWB晶粒呈各向异性分布。在温度区间为800℃-1150℃之间,FeWB基陶瓷的密度骤然升高,这与Fe2B相的熔化有关。在1300℃时,由于W2B相的存在,会使FeWB相转变为Fe7W6相,从而使密度进一步升高。随着烧结温度的提高,通过液相烧结制备的金属陶瓷表现出相对均匀的微观结构,而且原位合成的FeWB颗粒会发生长大。为了获得较高的致密度,实验结果表明,FeWB基陶瓷的烧结温度应控制在1150℃-1250℃之间。其次,适当的增加铁和硼铁的含量有利于烧结的致密化。     

固相烧结阶段保温参数对Ti(C,N)基金属陶瓷显微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,液相出现前,在1 220~1 260℃进行了保温。采用扫描电镜、能谱仪等研究了此阶段的保温温度和保温时间对Ti(C,N)基金属陶瓷最终烧结体的显微组织和力学性能的影响。结果表明:在1 220~1 260℃温度区间,随着保温温度的升高,金属陶瓷最终烧结体的组织逐渐变得均匀,环形相包覆变得完整且环形相厚度增加,材料致密度和强度提高;随着保温时间的延长,硬质相晶粒逐渐细化,粘结相中固溶合金元素含量增加,强度硬度均提高;当保温温度过高或保温时间过长时,环形相过度变厚,反而降低了材料的综合性能。经过1 240℃保温120min,并在1 400℃真空烧结60 min,金属陶瓷最终烧结体显微组织分布均匀,环形相厚度适中,致密度和力学性能较优异。