渗硼对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纳米改性Ti(C,N)基金属陶瓷,并用固体粉末法对其进行了渗硼处理。研究了渗硼处理对Ti(C,N)基金属陶瓷微观组织以及抗弯强度和硬度的影响。结果表明:渗硼处理使Ti(C,N)基金属陶瓷中生成了CoB、TiB2、MoB2和石墨相。金属陶瓷的渗硼层由硼化物层、扩散层和基体区组成,厚度为100～140μm。硼化物层主要由CoB组成,扩散层含有较多孔隙,基体区存在富硼的渗硼影响区,影响区具有与Ti(C,N)基金属陶瓷近似的微观组织,但金属相含量较少。渗硼处理使Ti(C,N)基金属陶瓷的抗弯强度降低,主要是由材料中产生的热应力、组织应力以及组织变化引起的。Ti(C,N)基金属陶瓷的表面硬度提高48.7%。在由渗硼层表面向内部100～140μm范围内,硬度呈下降趋势。     

粉末渗硼处理对Ti(C,N)基金属陶瓷组织性能的影响

通过真空烧结方法制备纳米改性的Ti(C,N)基金属陶瓷,并对其进行固体粉末渗硼处理。研究了渗硼处理对纳米改性Ti(C,N)基金属陶瓷组织与性能的影响。采用光学显微镜、SEM、XRD以及EDS等方法对组织结构进行研究,用带有刻度的显微硬度计观察渗硼层的厚度并测量显微硬度,利用DCS-5000型万能材料实验机采用三点弯曲法测试试样抗弯强度。结果表明,试样表面获得约30μm厚的渗硼层,组成成分为TiB2、MoB2、CoB和Ni3B等硼化物,渗硼试样的表面显微硬度提高43%,但抗弯强度有所下降。     

渗硼对Ti(C,N)基金属陶瓷抗热震性能的影响

采用粉末冶金法制备了Ti(C,N)基金属陶瓷,并对其进行了固体渗硼。研究了渗硼后金属陶瓷的显微组织和力学性能以及渗硼对抗热震性能的影响。结果表明,Ti(C,N)基金属陶瓷的渗硼层由硼化物层、扩散层和基体区组成;渗硼使金属陶瓷的表面硬度提高,抗弯强度降低,使导致金属陶瓷热震残留强度急剧下降的临界热震温差降低约100℃;渗硼使Ti(C,N)基金属陶瓷热震后的残留强度降低,主要是分布不均和形状不规则的孔洞所致;当热震温差较小时,渗硼使金属陶瓷表面萌生热震裂纹的孕育期延长,从而推迟了主裂纹的形成;而热震温差较大时,经渗硼的金属陶瓷热震裂纹扩展较快,易形成龟裂。     

渗硼对Ti(C,N)基金属陶瓷刀具性能的影响

采用粉末冶金法制备了Ti(C,N)基金属陶瓷,并用固体渗硼法对其进行了渗硼处理。研究了渗硼后金属陶瓷的微观组织和力学性能以及渗硼对切削性能的影响。结果表明:Ti(C,N)基金属陶瓷的渗硼层组织由硼化物层、扩散层和基体区组成。渗硼使金属陶瓷的表面硬度提高,抗弯强度降低。渗硼使金属陶瓷刀具在切削速度为200 m/min时的使用寿命提高约1倍;在300 m/min切削速度下,渗硼对延长金属陶瓷刀具的使用寿命没有明显作用;切削速度增至400 m/min时,渗硼使金属陶瓷刀具的使用寿命变短。强烈的热冲击是导致高速切削条件下渗硼层耐磨性降低的主要原因。渗硼层有效地减轻了金属陶瓷刀具表面发生的粘结,并抑制了刀具的扩散磨损和氧化磨损。     

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。     

纳米改性Ti(C,N)基金属陶瓷的抗热震性能研究

为研究不同金属相对纳米TiN改性Ti(C,N)基金属陶瓷抗热震性能的影响,采用真空烧结法分别制备了Ti(C,N)基20Ni、10Co-10Ni和20Co三组金属陶瓷,用急冷-强度法测定了其抗热震性能.结果表明,3组金属陶瓷试样的热震残留强度均随热震温度的升高而降低,其热震残留强度急剧下降的临界温度分别为410、370和330℃.扫描电镜分析结果表明,热震后试样的组织仍然保持着金属陶瓷典型的芯/壳结构,随着热震温度的升高,组织中出现裂纹,断口中有气孔及裂纹出现,导致材料强度下降.对热震试样硬度的测试结果表明,纳米TiN改性Ti(C,N)基金属陶瓷在热震后仍然具有很高的硬度.     

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。     

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.     

改性碳纤维含量对Ti(C,N)基金属陶瓷组织结构和力学性能的影响

以Ti C、Ti N微米级粉末为主要原料,Ni、Co为金属粘结剂,添加改性短碳纤维(Cf)为增强相,采用无压结技术制备了Ti(C,N)基金属陶瓷,利用扫描电镜分析了Ti(C,N)基金属陶瓷的显微组织、断口形貌,通过维氏硬度法、三点弯曲法测试了Ti(C,N)基金属陶瓷的硬度和抗弯强度。结果表明:碳纤维表面镀镍后,镍磷(Ni-P)镀层表面平整致密,均匀包覆于碳纤维表面,且镀层与纤维结合紧密;添加改性碳纤维后,Ti(C,N)基金属陶瓷断裂方式以穿晶断裂为主,断面整体起伏较大,断口形貌主要表现为大量穿晶断裂留下的大块硬质相颗粒,少量沿晶断裂留下的凹坑以及小块硬质相颗粒和粘结相金属塑性变形形成的撕裂棱;Ti(C,N)基金属陶瓷组织形貌具有典型的"芯-壳"组织结构;当碳纤维添加量为4wt%时,材料抗弯强度和硬度达到最大值,分别为386.42、33.96 GPa。     

纳米改性Ti(C,N)基金属陶瓷研究进展

分析了Ti(C,N)基金属陶瓷的发展、组织结构、性能特点及应用;特别阐述了近年来纳米改性Ti(C,N)基金属陶瓷的研究动态和进展,指出了Ti(C,N)基金属陶瓷未来发展趋势是向超细晶粒(纳米结构化)方向和提高材料的强韧性、可靠性方向发展。     

Cr_3C_2对Ti(C，N)基金属陶瓷性能的影响

采用真空液相烧结法制备了添加微量TaC、NbC的(Ti,Ta,Nb)(C,N)-(Ni,Mo)- Cr_3C_2系Ti(C,N)基金属陶瓷。对添加不同质量Cr_3C_2材料的力学性能、断口形貌和高温氧化过程进行了研究。结果表明:随Cr_3C_2加入量的增加,材料的硬度呈增加趋势,抗氧化性能逐渐提高,但抗弯强度降低;Cr_3C_2加入量为12.5wt%时,材料的综合性能最佳,其高温氧化机制为外界氧离子通过氧化层向反应界面的扩散。     

Effect of VC addition on the microstructure and properties of Ti（C,N）-based nano cermets

In this paper, Ti(C,N)-based nano cermets were prepared by nano particles, and the effect of VC addition on the microstructure and properties of Ti(C,N)-based nano cermets was investigated. The results showed that there existed black-core grayish-rim structure as well as gray-core grayish-rim structure in VC-doped Ti(C,N)-based nano cermets. With the increase of VC addition, the number of gray cores increased, the lattice parameter of Ti(C,N) phase increased, the grain size decreased, the hardness and fracture toughness of Ti(C,N)-based nano cermets were enhanced, and nearly full densification could be achieved. However, excessive addition of VC to 1 wt% resulted in slight decrease in hardness and fracture toughness. Some deep dimples were found in the fracture surface of cermets with VC addition, which corresponded to ductile fracture.     

Ti(C,N)基金属陶瓷力学性能和高温抗氧化性能的研究

本文研究了添加不同比例的TaC、NbC对Ti(C,N)-NiMo系金属陶瓷的力学性能的影响及在750℃空气中的氧化行为,测定并计算了恒温氧化增重与时间的函数关系及氧化速率常数。结果表明,这类陶瓷材料的氧化为"钝性氧化",TaC/NbC质量比为4:3时,显示出较好的力学性能和抗氧化性。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)等手段,分析了氧化膜的组成与结构,探讨了Ti(C,N)基金属陶瓷高温下的氧化机制。     

High-quality Ti(C,N)-based cermets via solid-state nitrogen-pressure sintering: Influence of the sintering atmosphere

Owing to the denitrification behavior of Ti(C,N)-based cermets during the sintering process, nitrogen atmosphere sintering is essential for the fabrication of high-quality products. Disclosing the roles of the sintering atmosphere on the microstructure and properties of cermet is of significance. Herein, Ti(C,N)-based cermets were fabricated under six types of sintering atmosphere. Effects of sintering atmosphere on the microstructure, coercive force (Hc), specific saturation magnetization (Ms (%)), and mechanical properties of cermets were investigated. More rimless Ti(C,N) grains with increased fraction of black cores were formed with increasing the nitrogen partial pressure. Three types of gradient structure of cermets were confirmed caused by the different nitrogen activity at the liquid sintering state. Vacuum sintering induced the formation of thicker rims on smaller Ti(C,N) cores at the surface due to the low nitrogen potential, while fcc solid solutions rich in N was formed in nitrogen atmosphere. Vacuum sintered cermets showed the lowest Hc and Ms. (%) of 3.66 KA/m and 2.13%, owing to the denitrification process. High-quality Ti(C,N)-based cermets were achieved via the solid-state nitrogen atmosphere sintering, benefiting from the optimized core-rim structure, i.e. moderate thickness of rims and certain amount of black Ti(C,N) cores.     

氮化处理对Ti(C,N)基金属陶瓷组织结构和性能的影响

介绍了Ti（C,N）基金属陶瓷材料高温高压氮化处理制备硬质梯度薄膜技术.采用金相显微分析、X衍射分析及电子探针线扫描等方法对真空烧结体及高温高压氮化处理的金属陶瓷材料做了分析和比较.结果发现：经过高温高压氮化处理后的金属陶瓷在表面形成了一层金黄色的TiN薄膜;孔隙度和密度的测试结果显示金属陶瓷材料变得更加致密,材料的致密以及缺陷的减少使得金属陶瓷的显微硬度大大提高;电子探针线分析的结果表明金属陶瓷中主要合金元素发生了重新分布,而且从表面到心部形成了浓度梯度.并从热力学角度对其形成机理做了解释.