前驱体碳化粉末反应火焰喷涂制备TiC增强金属复合涂层

采用前驱体碳化复合技术制备了Ti-Fe-C和Ti-Ni-C两种体系的反应热喷涂复合粉末,通过氧乙炔火焰喷涂原位合成并沉积了TiC增强Fe基和Ni基复合涂层.利用XRD、SEM和EDS研究了复合粉末、涂层的相组成和组织结构,考察了TiC/Fe、TiC/Ni复合涂层的硬度和耐磨性.结果表明: 复合粉末在喷涂过程中反应充分,可分别生成以Fe和Ni为粘结相的TiC增强涂层;两种涂层都是由TiC颗粒均匀分布的复合强化片层和TiC聚集片层叠加而成,TiC/Fe复合涂层的片层较薄,而TiC/Ni涂层中TiC的聚集片层较少;TiC/Fe涂层的硬度高于TiC/Ni涂层,两者的耐磨性能分别约为Ni60涂层的11倍和6倍.     

颗粒增强低成本钛基复合材料

采用TiC颗粒和熔铸法制备TiCp／TIMETAL62S复合材料，研究了钛基复合材料的显微组织和室温力学性能。结果表明：TiCp／TIMETAL62S复合材料的组织由针状αa相、少量β相和TiC颗粒组成；TiC颗粒改变了基体合金原有组织，促进了复合材料组织的细化；钛基复合材料具有良好的室温强度和塑性，复合效果良好。     

激光熔覆TiC/Ni-Al基复合涂层的高温稳定性研究

在不锈钢基材上通过激光合成Ni-Cr-Al-Co-X(X=Mo、W、Nb、Ti、C、B) TiC粉末制备出TiC陶瓷颗粒增强Ni-Al基高温耐磨复合材料涂层,并将试样在1 000 ℃高温保温50 h.利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)显微硬度计对涂层高温时效前后的组织、相成分、硬度进行了对比分析和测试.结果显示:实验条件下,激光熔覆涂层与基材之间没有出现裂纹、孔洞等缺陷,涂层与基材之间仍保持着良好的冶金结合.激光熔覆TiC陶瓷颗粒增强Ni-Al基高温耐磨复合材料涂层具有良好的高温稳定性.     

TiC颗粒增强铜基复合材料的研究

以电解铜粉和TiC粉为原料, 采用粉末冶金法制备了增强体质量分数为5%、10%、15%、20%的TiC颗粒增强铜基复合材料。通过对显微组织的观察和对相对密度、硬度、电导率、磨损率、摩擦系数的测试, 研究了增强相质量分数、烧结温度对复合材料组织性能的影响。研究结果表明, TiC颗粒除少量团聚外均匀分布在基体上, 并与基体结合良好; 随烧结温度升高, 铜基复合材料的密度和硬度均有所增加; 随增强相质量分数的增加, 硬度增加, 相对密度和电导率均有所下降; 磨损率则表现为先降低后有所增加的趋势, 磨损率在TiC质量分数为15%时最低; 铜基复合材料的摩擦系数明显低于纯铜, 其磨损机制主要以磨粒磨损为主。     

TiC/NbC添加量对铁基复合材料显微组织及力学性能的影响

将不同添加量的TiC/NbC陶瓷颗粒(质量分数分别为50%、33.33%、25%、20%、16.67%)加入到铁基体中,采用放电等离子体烧结(SPS)技术制备了陶瓷颗粒增强铁基复合材料。通过扫描电子显微镜(SEM)以及能谱仪(EDS)对烧结试样的微观组织形貌进行表征,并对其相对密度和力学性能进行测试。结果表明,含16.67%TiC/NbC陶瓷颗粒的烧结试样相对密度最大,达96.78%,且拥有较高的维氏硬度和弯曲强度,分别为300 HV和400 MPa;试样断口表现出明显的脆性断裂特征。SPS快速烧结技术可使TiC/NbC陶瓷颗粒均匀分散在铁基体中,且增强体和铁基体界面结合良好。少量TiC/NbC陶瓷颗粒即可显著细化基体组织,增强铁基复合材料强度和硬度;随着TiC/NbC陶瓷颗粒含量的进一步增加,其对基体组织的细化作用减弱。     

微波烧结原位合成(Ti_5Si_3+TiC)/TC4复合材料组织性能研究

通过Ti-SiC反应体系,选择粒径为45μm的基体TC4,5μm的增强相SiC(质量分数为5%和10%),经过低能球磨混粉后,微波烧结原位合成颗粒增强钛基复合材料。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)对制备的钛基复合材料进行组织结构分析,并对钛基复合材料的致密度、显微硬度、压缩强度、抗拉强度、耐磨性和抗氧化性进行测试研究。结果表明,钛基复合材料主要由增强相TiC,Ti_5Si_3及基体Ti_3种物相组成。TiC呈颗粒状,有明显的棱角,而Ti_5Si_3呈熔融状颗粒,但是颗粒没有明显的棱角,增强相呈准连续网状分布,随着SiC含量的增加,网状结构不清晰,部分增强相团聚在一起。复合材料的相对密度、显微硬度和压缩强度随SiC含量的增加而增加,分别达到98.76%,HV729和2058MPa,但是复合材料的室温拉伸强度随SiC含量增加而降低。引入增强相后,复合材料的抗氧化性和耐磨性均高于基体,且耐磨性和抗氧化性随SiC含量增加而增加,其室温磨损机制主要为粘着磨损。     

原位自生TiB+TiC增强Ti-Fe基复合材料微观组织和力学性能研究

以Ti粉、Fe粉和B_4C粉末为原料,采用冷等静压+高真空烧结方法制备了不同(TiB+TiC)增强相体积分数的Ti-Fe合金基复合材料(Fe元素质量分数为5%～15%),重点讨论了Fe含量和增强相对复合材料微观组织和力学性能的影响规律。结果表明,在1 150～1 250℃烧结温度下制备出Ti-Fe合金基复合材料致密度随Fe含量与增强相体积分数升高而降低。Fe含量增加使基体中α相层片状结构细化,而B_4C粉末的添加生成原位自生TiC颗粒和TiB纤维增强相,基体结构由层片状转变为等轴状。材料力学性能随Fe含量和增强相体积分数增加而提高。在1 150℃烧结制备的Ti-15%Fe-10vol%(TiB+TiC)复合材料硬度(HV)达到334,抗压强度达到2 040 MPa。     

原位（W&Ti）C复相颗粒对高铬铸铁磨损行为的影响规律

采用原位法制备出(W&Ti)C复相颗粒增强高铬铸铁基复合材料,研究了增强颗粒对材料显微组织和磨损行为的影响规律。结果表明：与高铬铸铁相比,复合材料显微组织中WC和TiC颗粒的存在使其洛氏硬度(HRC)从55提高到70。在磨损过程中,高铬铸铁靠近磨损表面的M₇C₃型碳化物在磨料的反复作用下会产生裂纹并向基体内部扩展。破碎的碳化物更容易脱落,无法抵抗磨料对材料表面的犁削作用,从而加速材料的磨损。复合材料中相对较软的基体相在磨损时会逐渐被去除,磨损表面会暴露出大量WC和TiC颗粒。表面凸起的增强颗粒会承受来自磨料的主要破坏作用,进而有效地保护周边的基体材料。对比发现,在相同磨损条件下复合材料的磨损性能提高了1倍以上。     

新技术与成果

本发明涉及制备颗粒增强铝基复合材料的方法,其特征在于:利用铝或铝合金熔体作为热源和保护介质。产生自蔓延反应合成增强相颗粒或在增强相颗粒表面形成涂层米制聂SiC、石墨、TiC、TiB_2等为增强相的     

增强相含量对微波烧结TiC/6061铝基复合材料显微组织和性能的影响

通过微波烧结法制备TiC/6061铝基复合材料,研究增强相含量对铝基复合材料显微组织和性能的影响。结果表明:增强相TiC加入后可在一定程度上抑制基体晶粒长大,且随TiC含量增多,基体组织的熔合程度提高。增强相为块状和少量长条状组织,并证实长条相为TiAl金属间化合物。在本研究条件范围内,当TiC含量为30%(质量分数)时,TiC/6061铝基复合材料的硬度可达195 HV0.1,抗压强度462 MPa,屈服强度241 MPa。     

TiC基金属陶瓷的性能与发展

概述了TiC基金属陶瓷的发展过程和研究现状，指出了粘结相成分对TiC基金属陶瓷的显微组织和力学性能的影响，以及提高TiC基金属陶瓷材料性能的途径。     

Microstructure evolution of TiC cermets with ferritic AISI 430L steel binder

From the outlook of healthcare, economic importance and supply risk, utilisation of raw materials like tungsten, cobalt and nickel should be reduced or replaced with other metals. Nontoxic titanium carbide and iron are the top-of-the-line solution for displacing these materials. Our focus was on conventionally fabricated titanium carbide-based cermets with a chromium ferritic steel binder. To study microstructural evolution, specimens were sintered at different temperatures (600–1500°C). We used a scanning electron microscopy, X-ray diffraction and differential scanning calorimetry to analyse the microstructure and phase formation of the cermets. Our results showed that during the solid and liquid phase sintering of the TiC–FeCr cermet, chromium ferrous complex carbides M₇C₃ are formed and as a result, chromium content in the binder phase is decreased. Alloying TiC–FeCr cermets with strong carbide formers improves the structural homogeneity of the cermets. Also, mechanical characteristics (hardness, fracture toughness) were evaluated.     

原料粉末粒度对TiCN基金属陶瓷微观组织的影响

采用纳米TiNmm添加到微米TiCpm复合陶瓷粉未和纳米TiCNcm固溶体陶瓷粉未中，用无压烧结方法分别制备出TCermet A和Cermet B两种新型金属陶瓷材料。SEM研究表明，在两种材料的显微组织中，陶瓷相均呈现芯-壳结构特征，即Cermet A陶瓷相由黑色的芯和灰色的壳构成，而Cermet B陶瓷相兼有黑白两种芯和灰色的壳结构。EDS能谱分析指出，黑色的芯由纯的TiC组成，白色的芯和灰色的壳均由（Ti，W，Mo）C固溶体构成。力学性能测试得出Cermet A具有比Cermet B更高的强韧性。TEM观察表明，适量添加的纳米TiN颗粒可分布于陶瓷相品界处，起到增韧增强陶瓷基体的作用。     

TiC含量对Mo_2FeB_2基金属陶瓷的组织与力学性能的影响

在制备Mo_2FeB_2基金属陶瓷原料中,添加3%~12%(质量分数)TiC微粉,经球磨、压制、真空烧结后,采用金相显微镜、扫描电镜和能谱仪分析了试样的显微组织和微区成分,采用硬度计和材料试验机检测其力学性能,并与砂轮对磨分析其耐磨性能。结果表明:添加TiC有助于细化Mo_2FeB_2基金属陶瓷的组织和提高其均匀性,TiC能大幅度提高Mo_2FeB_2基金属陶瓷的硬度、抗弯强度和耐磨性。     

Mo-TiC金属陶瓷的高温抗氧化行为及机理

采用粉末冶金法制备Mo-TiC金属陶瓷,研究不同TiC含量的Mo-TiC陶瓷在1 200℃下的氧化行为,并测定该陶瓷氧化前后的抗弯强度。结果表明,随TiC含量增加,Mo-TiC金属陶瓷的高温抗氧化能力增强,Mo-40%TiC和Mo-60%TiC在1 200℃下氧化60 min后质量损失率分别为23.91%和4.79%。氧化从陶瓷基体表面缺陷和晶界处开始,逐步向内部侵蚀。陶瓷中的钼被氧化生成易挥发的MoO3,TiC被氧化生成TiO2,TiO2颗粒在陶瓷表面形成连结紧密的片层状组织,延缓氧化行为向基体内部侵蚀,而且随TiC含量提高,这种效果愈明显。Mo-TiC金属陶瓷的抗弯强度随TiC含量增加而降低,氧化后抗弯强度明显下降。Mo-40%TiC在氧化前抗弯强度为502 MPa,而在氧化之后降到160 MPa。Mo-TiC陶瓷氧化后的抗弯强度随TiC含量增加而略有升高。     

时效超低碳低密度钢中碳化物的形成与控制

采用SEM、EBSD、TEM等试验方法对时效超低碳低密度钢中碳化物的形成机制与控制进行了研究.结果 表明,试验钢在热处理后存在粗大的碳化物析出相(Fe3C、TiC).试验钢中Fe3C碳化物随时效温度提高发生长大,Fe3C析出相与位错的作用为绕过机制,其与时效后细晶强化的共同作用使得试验钢强度大幅增加.试验钢中TiC为微...     

Microcomposite hard titanium carbonitride-titanium nickelide cermets

Microcomposite titanium carbonitride-titanium nickelide (TiNi)_0.3(TiC, N)_0.7 cermets are fabricated by liquid-phase sintering of compacted initial components, namely, titanium carbonitride and titanium nickelide. The microstructure and properties of the cermets are studied after heat treatment under various conditions.     

TiB_2和TiC复合熔敷棒的制备及电火花涂层特性

利用粉末冶金法制备TiB2和TiC复合材料熔敷棒,并通过电火花沉积在点焊镀锌钢板用电极的表面制备TiB2和TiC复合涂层。利用SEM和XRD分析涂层的微观结构和物相,运用点焊实验测试涂层电极的使用寿命。结果表明:复合材料熔敷棒中TiB2和TiC颗粒细小均匀,电火花涂层致密无分层,涂层物相为Cu、TiB2和TiC;Cu从基体扩散到涂层表面,涂层表面Cu含量(原子分数)达到28%,过渡层出现Cu和Ti的梯度分布,涂层与基体间为牢固的冶金结合;复合涂层存在少量裂纹,其显微硬度达到850HV,高于TiB2涂层和TiC涂层硬度;点焊时电极头部的平均磨损率大大降低,电极的点焊寿命比无涂层电极提高4倍。     

Cr-Fe-Ti-C系反应火焰喷涂研究

采用钛铁、石墨、铁粉和高碳铬铁为原料,利用反应火焰喷涂技术制备了Cr-Fe-Ti-C系涂层。研究结果表明,在喷涂过程中合成了TiC,涂层主要由TiC、（Cr,Fe)7C3硬质相和Fe组成。SRV磨听见试验表明,由于涂层中含有（Cr,Fe)7C3及合成的TiC硬质相,因此涂层具有良好的耐磨性能;涂层的磨损机理为粘着磨损和硬质的剥落,但主要是粘着磨损。由于（Cr,Fe）7C3需要Ti-C之间的反应放热补充热量才能使其完全熔化,因此高碳铬铁含量的增加对改善涂层的致密性和结合强度不利。