Ti(CN)和V(CN)变质剂对铸造Al-Cu-Mn合金微观组织和力学性能的影响

研究了Ti(CN)和V(CN)变质剂对铸造Al-Cu-Mn合金微观组织和力学性能的影响.结果表明,当添加量为0.02％时,变质剂Ti(CN)和V(CN)均能有效地细化铸造Al-Cu-Mn合金的基体晶粒并显著改善第二相A12Cu的形态与分布,从而提高铸造铝合金的综合力学性能.Ti(CN)和V(CN)变质剂对铝合金晶粒的细化是一种异质形核机制,并且由于V(CN)的粒径更细小,点阵常数与铝更接近,其变质效果比Ti(CN)更佳.     

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%。     

TiN/Ti复合细化剂对工业纯铝细化效果的影响

利用高能球磨制备了一种金属钛包覆纳米TiN的复合晶粒细化剂(TiN/Ti),研究了该细化剂对工业纯铝的细化效果及其抗衰退性能.结果表明,TiN/Ti复合细化剂对工业纯铝具有良好的晶粒细化效果,当加入量仅为0.025％时,试样组织由粗大的柱状晶转变为等轴晶;当加入量为0.2％时,纯铝的晶粒平均尺寸为82μm.该细化剂在725℃铝液中保温30、60和120 min后,试样的晶粒尺寸分别为101、153和327 μm.相对纯钛粉,TiN/Ti细化剂表现出良好的抗衰退性能,其抗衰退性来源于金属钛包覆纳米TiN在铝液中的分散性和稳定性.     

TiAl_3对TiC粒子在铝基体中分布及α(Al)晶粒形核的影响

研究TiC和TiAl_3细化工业纯铝时TiAl_3的存在对TiC在铝基体中分布及α(Al)晶粒形核的影响,分析Al-Ti-C晶粒细化机制.结果表明:TiC单独作为工业纯铝的晶粒细化剂时,大量TiC被α(Al)晶粒推向树枝晶的晶界处,从而限制了TiC的异质形核作用;当TiC和TiAl_3共同作为晶粒细化剂时,在α(Al)晶粒内部出现了大量TiC粒子,大量的TiC粒子成为了α(Al)的结晶核心,并且在TiC颗粒和铝基体的界面处存在"富Ti过渡区";TiAl_3在铝熔体中分解释放出Ti原子并向TiC粒子周围偏聚,形成的"TiC/铝熔体界面富Ti过渡区" 改善了TiC与α(Al)的结构适应性,降低了TiC粒子的表面张力,促进了TiC粒子在铝熔体中的均匀分布,提高了其形核能力.     

Fe、Si对工业纯铝晶粒细化的影响

通过AlTiB晶粒细化剂对高纯铝、工业纯铝的细化及Al-10Ti中间合金、Fe、Si对工业纯铝的细化，研究了Fe、Si在工业纯铝晶粒细化过程中的作用。试验结果表明，0.3％的AlTiB晶粒细化剂对工业纯铝有良好的细化效果，但不能细化高纯铝；Fe、Si作为晶粒细化剂单独加入时，有不同程度的细化作用。分析认为，Fe、Si在工业纯铝晶粒细化过程中有双重作用，即促进型壁晶核的游离和增加α-Al在型壁形核的质点数目。     

Al-Ti-C晶粒细化剂对工业纯铝的晶粒细化

采用自制的Al-Ti-C晶粒细化剂，检验了Al-Ti-C晶粒细化剂对工业纯铝的晶粒细化能力，研究了Al-Ti-C的含碳量、添加量、保温时间、浇注温度等对工业纯铝晶粒细化效果的影响。结果表明，对于工业纯铝添加质量分数为0.2％的Al-5.14Ti-0.3C晶粒细化剂，在725℃的铸造温度下保温2.5min，所得的铸锭晶粒细化效果最好。     

自蔓延高温合成Al-TiC晶粒细化剂及其晶粒细化效果

采用自蔓延高温合成 (SHS)技术直接合成了Al 80 %TiC和Al 5 0 %TiC晶粒细化剂。研究了这两种细化剂的相组成、结构及对工业纯铝的晶粒细化效果 ,并与商用Al 5Ti 1B细化剂进行了对比。结果表明 :合成的细化剂由TiC和α (Al)两相组成 ,TiC粒子的尺寸和分布对细化剂的晶粒细化效果有显著影响。Al 80 %TiC细化剂中TiC粒子尺寸较大 (2～ 5 μm)且呈聚集成团分布 ,其晶粒细化效果较差。合成的Al 5 0 %TiC细化剂的晶粒细化效果略优于Al 5Ti 1B细化剂。加入 0 .1%的该细化剂就能使凝固试样的结构由粗大的柱状晶转变成细小的等轴晶 (平均晶粒尺寸 12 0 μm) ,且这种晶粒细化效果可保持 90min。SEM和TEM分析显示 ,Al 5 0 %TiC细化剂中原位合成的TiC粒子具有亚微米尺寸 (0 .4～ 0 .9μm) ,且在高温铝液中具有较强的稳定性 ,从而赋予该细化剂良好的晶粒细化效果和强的抗晶粒细化衰退能力     

La_2O_3对Al-TiO_2-C细化剂组织及细化性能的影响

以TiO2粉、C粉、Al粉和La2O3粉为原料,利用放热弥散法原位合成稀土La2O3含量分别为0,0.1%,0.2%,0.3%(质量分数)的Al-TiO2-C晶粒细化剂,并使用这4种细化剂分别对工业纯铝进行细化试验。采用XRD、SEM及能谱分析等方法研究了La2O3含量对Al-TiO2-C细化剂显微组织的影响。结果表明:La2O3含量为0.2%时,Al-TiO2-C晶粒细化剂组织中Al3Ti呈块状分布,彼此间断开且颗粒分布相对均匀。此时对工业纯铝的细化效果相对较好。适量的Al20Ti2La对提高Al-TiO2-C细化剂细化性能起到重要作用。     

超声制备Al-5Ti-1B晶粒细化剂的组织和细化效果

利用X射线衍射分析仪(XRD)、光学显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)对施加不同超声振动处理制备的Al-5Ti-1B晶粒细化剂的微观组织进行观察和分析,并使用工业纯铝作为研究对象进行细化试验。结果表明,在Al-5Ti-1B晶粒细化剂制备过程中,施加超声振动处理能显著改善其组织和细化效果。连续超声处理10 min制备的Al-5Ti-1B晶粒细化剂中TiAl3相均为细小的块状,平均尺寸为12.4μm,TiB2颗粒弥散分布在铝基体中,对工业纯铝的细化效果最好,可将纯铝晶粒细化至307μm。     

生产条件下自制细化剂Al5Ti1B0.5RE细化效果试验

采用生产条件下经高效熔体净化处理的自制Al5Ti1B0.5RE中间合金细化剂,对工业纯铝进行晶粒细化处理效果试验。结果表明:在添加量0.1%Ti、处理温度740℃、静置时间10 min的处理工艺条件下自制的细化剂AlTiBRE的细化处理效果较好,铝样品的微观晶粒平均尺寸为18.4μm,其效果优于市售的AlTiBRE细化剂、与实验室自制的AlTiBRE细化剂相当,这主要是因为生产条件下自制的细化剂的细化相(TiAl3、TiB2相等)较为弥散均匀分布,且其内在的洁净化程度较高,基本达到了实验室自制的Al5Ti1B0.5RE细化剂的水平。     

金属有机物PCVD法沉积Ti(CN)涂层

应用PCVD技术,以金属有机物TPT作钛源在H13模具钢表面沉积Ti(CN)涂层,研究了不同工艺参数对涂层组织和性能的影响,并对涂层的抗氧化性进行了实验.结果表明,采用适当的沉积温度、压力及氮气流量,可以在H13钢表面得到以Ti(CN)为主的致密涂层,在沉积温度500℃时达到最高硬度HV1760,涂层在600℃以下具有良好的抗氧化性.     

离子交换法吸金过程伴生元素在KCN介质中的扩散

用毛细管法测定了不同温度下Zn(CN)_4~(2-)、Co(CN)_6~(3-)、Ni(CN)_4~(2_)在1％KCN介质中的扩散系数及扩散活化能;探讨扩散系数D与扩散活化能ΔE的关系。由结果推测,温度升高,将显著提高离子交换法吸金过程的色谱柱效。     

高精度恒温环境电化学量热系统的建立及Fe（CN）6^3-／Fe（CN）6^4-体系的热电化学

以SRC-100溶解反应量热仪恒温系统、温度传感器和数据采集软件,结合CHI660B电化学工作站建立了控温精度为±0.001 K的高精度恒温环境下电化学量热系统.采用恒电流极化方法对5组不同浓度的Fe(CN)63-/Fe(CN)64-体系进行热电化学测试,获得该半电池反应电极电压-电流-温差-时间4维数据,根据热电化学基本方程计算得该电对偶反应"热电化学表观焓变"和绝对标度下标准氢电极熵变分别为-80.16 kJ/mol和87.57 J/(K·mol).     

TiSi(CN)系列涂层的结构和性能研究进展

近年来,随着工业的发展,机器零部件的应用面临了新的挑战,关键零部件的磨损腐蚀导致的涂层失效变得尤为显著。Ti基涂层因其低摩擦系数、硬度高、耐磨性好且具有优异的耐蚀性,逐渐受到了业界的关注。综述了物理气相沉积Ti Si C、Ti CN、Ti Si N和Ti Si CN硬质涂层结构和性能的研究现状。简要总结了Ti基涂层发展的历程,重点分析和对比了四种硬质涂层的成分、结构特点、硬度、结合强度、耐磨减摩性能和耐腐蚀性能,对于不同方法制备的涂层的影响因素分别做了分析,并对涂层的不同失效方式做了解释。从微观结构和性能两方面对涂层进行描述,阐明了硬质涂层中碳的键结构和相结构变化与涂层减摩自润滑性能之间的本构关系,指出了碳元素的石墨化转变在涂层减摩方面的重要作用。论述了钛基硬质涂层结构诱导超硬现象的机制,归纳和评估了超硬耐磨减摩涂层的特点。最后,对目前国内外Ti基涂层研究所存在的问题进行了总结,展望了物理气相沉积钛基多元多界面硬质涂层的发展方向和前景。     

A study of the formation of Ti(CN) solid solutions

The phase stability of Ti(CN) solid solutions was investigated based on the accurate first principles method, the Debye model and the rigid band model beyond a simple ideal mixing model. The Gibbs free energy of formation was calculated using the results from the above models and the standard state energies for the formation of pure TiC and TiN from JANAF tables at varying temperatures. The predicted phases for highest stability at 1700 and 2100 K are in the range of 0.6 and 0.3, whereas those obtained experimentally were near 0.7 and 0.4 nitrogen contents at 1700 and 2100 K, respectively. From the calculation results it can be safely concluded that Ti(CN) solid solutions have higher stability than that predicted by the ideal mixing model.     

纳米Ti(CN)基金属陶瓷烧结过程中的组织结构演变

用分段真空烧结、背散射扫描电镜、透射电镜和能谱分析等手段研究纳米Ti(CN)基金属陶瓷在烧结过程中的组织结构演变。结果表明:纳米Ti(CN)粉末金属陶瓷在1 200℃以后开始发生剧烈的固相反应,纳米Ti(CN)粉末与M反应形成富M(M=Mo,W,Ta)的(Ti,M)(CN)固溶体为核,贫M的(Ti,M)(CN)固溶体为环的“亮芯黑环结构”,在1 350℃即可获得致密的合金。而微米金属陶瓷中Ti(CN)粉末颗粒很少参与固溶反应而成为核,富钨和富Mo的固溶体为环,形成“黑芯亮环结构”,烧结温度在1 400℃以上才能获得致密合金。     

PCVD法在模具钢表面沉积Ti(CN)涂层的研究

应用PCVD技术，以金属有机物钛酸丙酯(TPT)代替TiCl4作钛源，在H13模具钢表面沉积Ti(CN)涂层，研究了不同工艺参数对涂层组织和性能的影响。试验结果表明，采用适当的沉积温度、压力及氮气流量，可以在H13钢表面得到以Ti(CN)为主的致密涂层，显著提高模具的表面硬度和使用寿命。该结果在实际应用中取得了良好的效益。