TiC/Ti-xY基复合材料的熔铸法制备及微观组织

为了研究钇对TiC/Ti复合材料微观组织的影响,采用熔铸法制备了TiC/Ti-xY复合材料,并利用SEM、X射线衍射、EDS研究了复合材料的微观组织结构、相组成和元素组成,分析了复合材料中TiC的形成过程和微观组织.结果表明:制备的复合材料由钛和碳化钛两相组成,增强相TiC分布较为均匀,初生TiC呈枝晶状,并有含钇细长条共晶TiC析出;增强相TiC与基体界面干净,无反应层;随着钇含量的增加,初生TiC枝晶变得细小,枝晶间距加大,细长条共晶TiC增多.     

反应火焰喷涂TiC/Fe复合涂层显微结构研究

采用前驱体碳化复合技术制备Ti-Fe-C系反应喷涂复合粉末,通过反应火焰喷涂技术成功制备了TiC/Fe基金属陶瓷复合涂层.利用XRD和SEM对喷涂粉末和涂层的成分、组织结构进行了分析,考察了喷涂粉末粒度、Ti的加入方式对涂层组织结构的影响.研究结果表明:所制备的TiC/Fe复合涂层由不同含量TiC颗粒分布于晶粒内部而形成的晶内型复合强化片层组织叠加而成,TiC颗粒呈纳米级;喷涂粉末粒度较大时,制备的涂层中出现有害相Fe2Ti,片层厚度较大,孔隙率高;以纯Ti粉为Ti源制备的喷涂粉末和以TiFe粉为Ti源制备的喷涂粉末相比较,其涂层中硬质相TiC含量较少,孔隙率较大.     

添加TiC和Ti3AlC2对燃烧合成Ti3AlC2粉体的影响

Ti、Al、C和TiC组成的Ti:Al:C=3:1.1:1.8（摩尔比）体系的燃烧合成实验结果表明，当在体系中未加入TiC时，得到的主要是TiC，但加入TiC后燃烧合成产物主要是Ti3AlC2，且Ti3AlC2量随TiC加入量的增加而增加，随燃烧反应体系温度的降低而增加；加入晶种Ti3AlC2有利于合成Ti3AlC2相物质。     

利用金属间化合物增强陶瓷钎焊接头 --接头组织与界面反应

为了提高Si3N4陶瓷连接接头高温性能及减小接头因热膨胀系数不匹配而产生的应力,采用Ag-Cu-Ti钎料和NiTi复合中间层进行半固态连接.接头组织观察表明,钎缝主要由NiTi(Cu)金属间化合物和Ag-Cu基体组成.研究表明,Ni与Ti的加入量对于钎缝中金属间化合物的形态及钎缝与母材界面反应层的形成具有十分重要的影响.     

TA15钛合金表面原位合成TiC增强钛基激光熔覆层的组织与耐磨性EI北大核心CSCD

采用激光熔覆技术在TA15钛合金表面原位合成TiC增强钛基涂层。利用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、能谱分析仪、显微硬度计、摩擦磨损试验机等研究涂层的成形质量、微观组织、物相组成、硬度和摩擦学性能。结果表明:涂层主要由β-Ti,Co_(3)Ti,CrTi_(4)和TiC等物相组成,涂层与基体形成了良好的冶金结合。涂层结合区组织是平面晶和柱状晶,中部组织是树枝晶,顶部组织是等轴晶。涂层各微区的碳化钛形貌有显著差别,其中顶部和中部区域碳化钛为粗大的树枝状和花瓣状,而结合区为针状和近球状。涂层显微硬度最大值为715HV,约是TA15显微硬度(330HV)的2.1倍;同等条件下涂层磨损量为30.14 mg,约为TA15磨损量98.11 mg的30.7%。涂层与基体的磨损机制均为磨粒磨损和黏着磨损的复合磨损模式,但涂层的磨损程度较轻。     

表面预氧化镍钛丝微弧氧化涂层的研究

通过微弧氧化法(MAO)在表面预氧化镍钛(NiTi)丝(直径(0)0.5mm)表面制备含Ca、P的均匀微孔涂层,对不同处理时间形成的涂层进行扫描电镜(SEM)形貌观察和电子探针(EPMA)成分分析,并探查了涂层的血液相容性.实验结果表明,表面预氧化的NiTi丝在微弧氧化处理时,随微弧氧化时间的延长,氧化层中Ti/Ni提高,Ca、P含量也提高.微弧氧化20s时,涂层质量较好,微孔均匀分布,微孔孔径1μm左右,表面没有裂纹,而且此时涂层有较好的生物相容性.     

Ti811表面激光熔覆原位合成TiC-TiB2复合Ti基涂层的微观组织分析

在Ti811钛合金表面利用同步送粉激光熔覆技术,制备了TC4+Ni45多道搭接激光熔覆层。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)等分析了涂层组织和相组成,利用显微硬度计测试了涂层的显微硬度。结果表明,涂层微观组织中均匀分布的析出相主要包括基底α-Ti、金属间化合物Ti_2Ni、增强相TiB_2和增强相TiC。其中,TiC在TiB_2表面异质形核,形成了TiC+TiB_2的复合相结构;同时,纳米TiC颗粒在涂层基体中弥散分布。由于涂层中TiC与TiB_2的共同作用,涂层的显微硬度与基底相比有了显著提高,最高硬度为770HV0.5左右,约为基底硬度的2倍。     

SiC纤维增强钛基复合材料钎焊接头界面组织及连接机理

针对SiCf/β21s钛基复合材料,采用Ti-Zr-Cu-Ni-Co系新钎料,进行了钎焊实验和接头组织研究.实验结果表明:Cu,Ni,Co三种元素在整个钎缝中扩散充分,这使得与Ti基体反应形成的化合物相在单位体积内减少;同时,Al和Mo两种β相形成元素在钎缝中大量分布,导致钎缝基体与母材基体组织相近,均由β相组成.这两方面因素共同存在将提高接头性能.     

成分参数对原位反应合成TiC/Cr18Ni8钢结硬质合金的影响

以钛铁粉、铬铁粉、铁粉、胶体石墨等为原料,原位反应合成了TiC/不锈钢钢结硬质合金,并用扫描电镜(SEM)、X射线衍射等测试方法对所制备的试样进行了组织结构分析.主要研究了成分参数硬质相TiC含量和C/Ti原子比对原位反应合成TiC/Cr18Ni8钢结硬质合金的影响.研究结果表明:钢结硬质合金主要相组成为TiC Fe-Cr-Ni固熔体,TiC颗粒较细小,形状较规则,最大约2～3μm,大部分在1μm以下,随理论硬质相TiC含量的增加,钢结硬质合金的孔隙度增加,密度降低,TiC颗粒长大.C/Ti原子比为0.9的钢结硬质合金比C/Ti原子比为1.0的钢结硬质合金的密度更高,所原位反应合成的TiC颗粒的尺寸更小、数量更多,而且分布更均匀.     

激光沉积制备钛基梯度耐磨涂层组织和性能研究

为了提高Ti6Al4V钛合金的高温耐磨特性,在Ti6Al4V钛合金表面利用激光沉积制造原位生成TiC颗粒增强相的方法制备了钛基梯度涂层。观察了耐磨梯度涂层的微观组织,测量了涂层和Ti6Al4V基材在500℃条件下的摩擦磨损性能及其显微硬度,并对涂层的强化机制和磨损机理进行了分析。结果表明,原位自生的TiC颗粒增强相均匀弥散分布在基体中,从基材到涂层顶部分别呈现粗大树枝晶、较大的颗粒状晶体、相对细小的颗粒状晶体形态。显微硬度分析显示涂层硬度保持在400～450HV之间,由基材到表层呈梯度上升趋势。涂层表现出较好的高温耐磨特性,和基材的磨损体积比为2.86。TiC颗粒的弥散分布强化和激光沉积基体组织的细晶强化是显微硬度和高温耐磨性提高的主要原因。     

纳米TiC颗粒对Ni-TiC复合镀层组织与性能的影响

采用双脉冲复合电镀技术,在瓦特型镀液中,制备含微-纳米TiC颗粒的Ni基复合镀层。研究镀液中纳米TiC添加量对复合镀层微观形貌、组织结构、硬度、摩擦和抗氧化性能的影响。结果表明:镀液中添加纳米TiC后,Ni-TiC复合镀层表面出现团聚、致密度降低,复合镀层的组织为Ni和TiC;随镀液中纳米TiC添加量的增加,复合镀层的显微硬度呈先增后降的趋势,而摩擦因数则先降后升;当纳米TiC颗粒添加量为6.0g/L时,复合镀层显微硬度最大,为445HV,摩擦因数较小,为0.22,磨损机制以磨料磨损为主;在900℃,100h氧化条件下抗氧化性能最佳,氧化增重为6.828mg/cm~2,为微米复合镀层的0.5倍。     

C/ Ti 原子比对反应火焰喷涂TiC/ Fe 复合涂层组织结构和硬度的影响

以TiFe 粉和碳的前驱体(石油沥青) 为原料, 用前驱体碳化复合技术制备了Ti-Fe-C 反应喷涂复合粉末, 并采用普通火焰喷涂技术成功制备了TiC/ Fe 陶瓷金属复合涂层。研究了不同C/ Ti 原子比对反应火焰喷涂TiC/ Fe 复合涂层相组成、显微结构和硬度的影响。结果表明, 前驱体碳化复合技术制备的Ti-Fe-C 系反应喷涂复合粉末中C/ Ti 原子比是影响涂层相组成、显微结构和硬度的关键因素。C/ Ti 原子比不同, 涂层的相组成和硬度不同; 随着C/ Ti 原子比增大, 涂层中TiC 团聚富集区增大, 涂层的孔隙率也随之增大。      

电子束重熔对机械合金化法制备TiC/Ti复合涂层组织及摩擦性能的影响

对机械合金化（MA）法制备的TiC/Ti复合涂层进行电子束重熔处理,分析了经过不同电子束扫描速度的重熔工艺后TiC/Ti复合涂层组织和耐磨性能的变化规律。结果表明,当扫描速度为5~15 mm/s时,重熔处理消除了MA法制备的TiC/Ti复合涂层中的孔隙和裂纹,使其硬度与耐磨性能显著提高;但扫描速度过快（20 mm/s）时,TiC/Ti复合涂层内部出现重熔导致的孔洞缺陷。随着扫描速度由5 mm/s增加至15 mm/s,重熔后TiC/Ti复合涂层中的TiC相由粗大树枝状晶体逐渐转变为弥散分布的短棒和颗粒状晶体,弥散强化作用和固溶强化作用逐渐增强,TiC/Ti复合涂层的硬度由重熔前HV 554逐渐提高至HV 783,磨损速率由5.93×10-4 mm3（N·m）-1逐渐下降至1.75×10-4 mm3（N·m）-1,扫描速度为15 mm/s重熔后TiC/Ti复合涂层的性能最佳。      

激光熔覆Al-Ni-TiC-CeO2复合涂层的组织与耐腐蚀磨损性能

采用激光熔覆技术在S355海洋钢表面制备Al-Ni-TiC-CeO2熔覆涂层,通过SEM、EDS、XRD、显微硬度计等手段分析其表面-界面形貌、化学元素分布、物相组成及显微硬度,并研究其在3.5%(质量分数)NaCl溶液中耐腐蚀磨损与应力腐蚀开裂(stress corrosion cracking,SCC)等性能。结果表明:熔覆涂层主要由增强相TiC和连续相AlNi3,AlFe3组成,表面较为平整,无明显裂纹,稀释率为5%。涂层表面显微硬度达到809.3HV0.2,为基体的2.3倍。基体中交互作用主要以腐蚀加速磨损为主,而涂层中交互作用则以磨损加速腐蚀为主。基体材料与涂层的SCC敏感性分别为35.01%和17.69%,表明涂层能够明显抑制应力腐蚀开裂。     

Y2O3对钛基激光熔覆层组织及性能的影响

针对Ti811钛合金硬度低、耐磨性差的问题,以TC4粉、Ni45A粉和Y₂O₃粉为原料,采用同轴送粉激光熔覆技术在Ti811钛合金表面进行了激光熔覆制备耐磨复合涂层的实验,分析了熔覆层的组织和相组成,测试了熔覆层的显微硬度和摩擦磨损等力学性能。研究表明:复合涂层组织由枝晶TiC、依附生长于枝晶TiC表面的纳米颗粒TiC、生长于基体表面的等轴球形（近球形）TiC、金属间化合物Ti₂Ni、增强相TiB、TiB₂及基体α-Ti组成,所有生成相呈均匀弥散分布状态;涂层中等轴球形（近球形）TiC和Y₂O₃构成了复合相结构,经二维点阵错配度计算表明,Y₂O₃的（111）晶面与TiC的（110）晶面的二维点阵错配度δ=6.54%,因此Y₂O₃可作为TiC的有效异质形核核心细化晶粒;涂层的显微硬度处于HV_0.5 655~700之间,较Ti811基材提高了约1.6~1.8倍;涂层的磨损机制主要为磨粒磨损,摩擦磨损性能较基材显著提升。      

Q235低碳钢表面等离子熔覆TiB2-TiC/Fe复合涂层及耐磨性

采用等离子熔覆技术,以Fe55、Ti、B₄C混合粉末为原料,在Q235低碳钢表面获得了TiB₂-TiC/Fe复合涂层,并分析了涂层的物相组成、组织结构,测试了显微硬度和摩擦磨损性能,探讨了其磨损机制。TiB₂-TiC/Fe复合涂层的主要物相为TiB₂、TiC、α-Fe,其中TiB₂呈多边形和矩形,TiC则呈不规则块状;随着原始粉末中Ti、B₄C含量的增加,TiB₂、TiC尺寸逐渐增大,TiB₂-TiC/Fe涂层与基体之间结合紧密,呈冶金结合;随着TiB₂-TiC/Fe复合涂层陶瓷相含量的增加,涂层硬度和耐磨性显著提高,当陶瓷相含量增加到一定程度（35wt%）时,涂层耐磨性能有所降低,TiB₂-TiC/Fe复合涂层的磨损方式主要是磨粒磨损和剥层磨损。Ti+B₄C陶瓷相含量为30wt%的等离子熔覆涂层耐磨性能较好,约为Q235钢基体的7倍,当Ti+B₄C含量持续增加时,TiB₂、TiC尺寸增大、缺陷增多,最终使TiB₂-TiC/Fe复合涂层耐磨性降低。     

射频反应溅射(Al,Ti)N涂层的微结构与力学性能

采用Al-Ti镶嵌复合靶在不同氮分压下制备了一系列(Al,Ti)N涂层,并采用EDS,AFM,XRD,TEM和微力学探针表征了涂层的沉积速率、化学成分、微结构和力学性能,研究了氮分压对涂层的影响.结果表明,氮分压对(Al,Ti)N涂层影响显著:合适的氮分压可以得到化学计量比的(Al,Ti)N涂层,涂层为单相组织,并呈现(111)择优取向,最高硬度和弹性模量分别达到36.9GPa和476GPa.过低的氮分压不但会造成涂层贫氮,而且涂层中的Al含量偏低,硬度不高.氮分压过高,由于存在"靶中毒"现象,尽管涂层的成分无明显变化,但会大大降低其沉积速率,并使涂层形成纳米晶或非晶态结构,涂层的硬度也较低.     

纳米SiC浓度对Ni/纳米MoS_2基复合镀层结构和耐磨性能的影响

采用双脉冲复合电镀技术,在瓦特型镀液中,制备含纳米SiC的Ni/MoS2基复合镀层。研究纳米SiC浓度对复合镀层微观形貌、组织结构、显微硬度和摩擦性能的影响。结果表明:镀液中添加纳米SiC后,Ni/MoS2复合镀层的微观形貌产生明显的变化,随镀液中SiC浓度的增加,复合镀层表面致密度提高;镀液中纳米SiC浓度在1.0~1.5g/L时,组织由Ni+MoS2+SiC组成;纳米SiC为1.5g/L时,显微硬度达到最大,为505HV,摩擦因数为0.28,分别为纯Ni/MoS2的1.6倍和1/2。复合镀层的磨损机制以磨料磨损为主。     

Microstructure and mechanical properties of TiCAl2O3 coatings

The microstructure, phase distribution and hardness of TiCAl₂O₃ two-phase coatings prepared by high rate physical vapor deposition have been studied as functions of deposition temperature and feed composition. Structural analysis using X-ray diffraction shows that the coatings consist of α-Al₂O₃ and TiC (cubic) phases. Transmission and scanning electron microscopy have been used to study the distribution of the two phases in the coatings. The growth morphology is fine grained at low temperatures and becomes a dense columnar type at high temperatures of deposition. The microhardness shows a corresponding increase with deposition temperature. Details of the relationship between the microstructure, composition and hardness of the coatings are reported.     

等离子喷涂TiC-Graphite复合涂层摩擦磨损性能

等离子喷涂TiC涂层具有良好的综合性能, 在极端环境能起到较好的耐磨保护作用, 而石墨是一种优异的自润滑材料。通过喷雾干燥与真空烧结技术制备不同石墨添加量(1.25%、2.5%、5%和10%, 质量分数)的TiC-Graphite球形粉体, 并采用大气等离子喷涂技术制备TiC-Graphite复合涂层。对涂层的相组成、显微结构和力学性能进行了表征, 并对涂层的摩擦磨损性能进行了比较研究。结果发现, TiC-Graphite涂层主要由TiC和石墨相组成。随石墨添加量增大, TiC-Graphite涂层截面微裂纹增多, 表面粗糙度增大, 硬度下降。石墨对TiC涂层在高载荷的磨损性能影响更显著。在50 N高载荷条件, 随石墨添加量增大, TiC-Graphite涂层磨损率降低后急剧增大, 而摩擦系数持续减小。当石墨添加量为2.5%时, 涂层获得最低的磨损率为0.67×10^-5 mm³/(N·m), 同时具有较低的摩擦系数(0.35), 与不添加石墨的TiC涂层相比, 分别降低了72.4%和27.8%。