钛基固溶陶瓷的显微组织和力学性能研究

TiC和Ti(CN)基陶瓷大量应用在切割工具上,这些陶瓷心部由未溶解的TiC和Ti(CN)颗粒组成,边部由烧结过程中形成的固溶相组成.TiC和Ti(CN)基陶瓷的断裂韧性稍低于WC -Co陶瓷,主要是因为Ni在TiC和Ti(CN)中的润湿性很差,而且与界面大量复杂的显微组织有关.总体来说,Ti(N)-MeC-Ni系陶瓷中除了含有碳化物- Ni界面,还有心部与内边缘和边部与外边缘(碳化物)的界面.     

镀铜时间对壳核结构钛基粉体形貌及复合材料组织和硬度的影响

采用磁控溅射技术制备了铜层均匀致密的壳核结构复合粉末（Cu@TC4复合粉末），采用放电等离子烧结（spark plasma sintering, SPS）技术制备了原位Ti2Cu增强的TC4复合材料（Ti2Cu/TC4复合材料）。利用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、金相显微镜（OM）和电子探针等手段系统研究了镀铜时间对Cu@TC4复合粉末截面形貌和烧结态Ti2Cu/TC4复合材料微观组织的影响规律，并采用维氏硬度仪对Ti2Cu/TC4复合材料的显微硬度进行测试。结果表明：TC4钛合金粉末经过磁控溅射镀铜后，TC4钛合金粉末表面明显包裹了一层Cu，溅射时间为1 h时，镀层厚度为0.7μm；当溅射时间为4 h时，镀层厚度随之增加至3.7μm；较溅射1 h所得镀层厚度增加428%，镀层均匀致密，形成壳核结构。随着镀铜时间的增加，烧结态Ti2Cu/TC4复合材料的OM显微组织由魏氏组织转变为魏氏组织与共析组织混合的形貌特征，复合材料的显微硬度也随之增加，由原始的HV1 332.56增加到HV1 380.52，提高了约14.4%，显微硬度提升的原因可归结为分布在基体中的Ti2...     

双辉法等离子渗镀TiN层及耐磨和耐蚀性能的研究

一种利用双层辉光等离子溅射直接复合渗镀合成TiN渗镀层的新工艺方法。该TiN渗镀层表面形貌为‘胞状’组织,颗粒致密均匀,表面为金黄色。TiN渗镀层由TiN颗粒均匀分布的扩散层及表面TiN沉积层组成,渗镀层厚度可达16μm,与基体形成固态冶金层,结合强度高,表面平均显微硬度为3120 HV。对该TiN渗镀层试样,未处理的Q235钢试样,T10淬火+回火试样和3Cr13渗氮试样在相同的条件下进行了耐磨性试验;将该渗镀层试样与未处理的Q235钢和1Crl8Ni9Ti不锈钢试样在1 mo.lL-1H2SO4溶液和3.5%的NaCl溶液中,分别进行了电化学腐蚀对比试验。结果表明:在相同的条件下,TiN渗镀层相对磨损速度最小,耐磨性较未处理的Q235钢试样提高7.81倍,较T10淬火+回火试样提高5.625倍,较3Cr13渗氮试样提高7倍;在浓度为1 mol.L-1的H2SO4溶液中,TiN渗镀层耐腐蚀性能比未处理的Q235钢提高了11.5倍,比1Crl8Ni9Ti不锈钢提高了2.65倍。在浓度为3.5%的NaCl溶液中,TiN渗镀层的耐腐蚀性能比未处理的Q235钢提高11.3倍,但比1Crl8Ni9Ti不锈钢耐蚀性能稍差。     

Ti(C,N)基金属陶瓷中过渡族金属碳化物添加剂的研究进展

简述了Ti（C，N）金属陶瓷的典型结构，着重介绍了过渡族金属碳化物添加剂（如纳米TiC／TiN、MozC、WC、TaC、NbC、VC、Cr3C2等）对Ti（C，N）金属陶瓷材料微观结构和力学性能的影响。指出通过合理添加金属碳化物添加剂，可望制备出综合性能优异的Ti（C，N）金属陶瓷。     

金刚石含量与粒度对自蔓延高温烧结钛铝碳结合剂/金刚石复合材料组织与形貌的影响

采用Ti、Al、石墨和金刚石粉体为原料,通过自蔓延高温烧结制备Ti2AlC结合剂/金刚石复合材料,研究金刚石含量和粒度对该复合材料的物相组成与显微形貌的影响。结果表明,原料粉末发生自蔓延反应,可生成Ti2AlC基体相,同时亦生成TiC和Al_3Ti相。金刚石粒度较细(W5)时,金刚石表面C元素充分地与Ti反应生成TiC,同时基体主相变成TiC和Al,没有Ti_2AlC形成。当金刚石粒度较粗(30/40目)时,基体的主相为Ti_2AlC;金刚石与基体结合紧密。当添加金刚石粒度为120/140目时,基体的主相为Ti_2AlC和TiC。当采用170/200目金刚石为原料时,研究金刚石含量对复合材料基体组成与显微组织的影响时,发现原料中添加10%与20%的金刚石后得到的样品基体的主相为Ti_2AlC、TiC和Al3Ti相与金刚石;金刚石表面均包覆着良好的TiC与Ti_2AlC组织。但是当金刚石含量增加至30%时,基体的主相为TiC,同时含有少量的Ti_2AlC、Ti和Al_3Ti等相;金刚石表面受到一定程度的侵蚀,被一些TiC晶粒所包裹。提出一个Ti-Al-石墨-金刚石体系的自蔓延反应机制,即Ti和Al首先发生化学反应,生成Al_3Ti并放出大量的热,然后,原料中的石墨与金刚石表面转变的石墨都与Ti反应形成TiC,TiC与周围的Ti-Al相不断反应形成Ti2AlC。最后,基体主相为Ti_2AlC,金刚石表面亦形成Ti2AlC。     

钛精矿碳热还原制备碳氮化钛的研究

以钛精矿和石墨为原料,在氮气气氛下通过碳热还原法制备出碳氮化钛(Ti CN)粉体。结合XRD、SEM、化学成分分析和TG-DSG综合热分析研究了配碳量及反应温度对钛精矿碳热还原进程的影响。研究结果表明,配碳量的增加影响逐级还原反应温度以及反应总失重,当配碳量达到23%时碳氮化钛产物中出现游离碳。钛精矿碳热还原过程中铁氧化物优先还原,钛氧化物经逐级还原形成Ti CN,还原顺序为Ti O2→Ti4O7→Ti3O5→Ti N→Ti(C,N,O)→Ti CN。得到的碳氮化钛粉体呈微米级不规则形状。     

NiAl/TiC改性C/C复合材料的微观结构及力学性能

采用熔渗法对C/C多孔坯体进行预熔渗Ti处理,再用NiAl对预熔渗Ti后的C/C多孔坯体进行金属基体改性,制备出NiAl/TiC金属陶瓷改性C/C复合材料,并初步探讨C/C复合材料中NiAl/TiC金属陶瓷复合结构的形成机理及其对改善复合材料力学性能的作用机理。研究结果表明:预熔渗Ti后,Ti与基体炭反应生成TiC。由于NiAl与TiC润湿性好,生成的TiC可有效改善NiAl在C/C多孔坯体中的熔渗深度。NiAl在C/C多孔坯体中的熔渗深度为3~5 mm,同时,NiAl金属相与TiC陶瓷相在材料中呈镶嵌结构复合生长且分布无规则。经NiAl/TiC金属陶瓷熔渗后,复合材料的密度达到2.39 g/cm3,开孔率为13.44%,抗压强度为85.3 MPa,抗弯强度为67.2 MPa。     

氮化钛铝硬质薄膜结构性能的研究进展

综述了A;元素在（Ti，Al）N膜中的作用机理和（Ti，Al）N膜的结构、硬度、耐磨性、抗高温氧化、结合强度等性能，指出了（Ti，Al）N膜的发展方向。     

Ti-6Al-4V合金的时效组织与硬度研究

本文研究了明Ti-6Al-4V合金在510℃下不同时间时效后组织及硬度变化。结果发现该合金在940℃固溶、510℃时效时，先从亚稳定β相中析出近等轴状的α相；延长时效时间，α相向片状生长，形成α集团，在集团内片状α的取向趋于一致，而集团间的取向不一致，这导致合金的硬度增加；继续增加时效时间，发生马氏体的分解，片状α相向等轴状转变，合金硬度降低。538℃时效时，硬度比510℃时高。采用多弧离子镀在Ti-6Al-4V合金表面形成了一层很薄且致密的(Ti，Al)N层，镀层可提高合金的显微硬度。     

亚微米级Ti(C,N)基金属陶瓷的显微组织和力学性能

以亚微米级的粉末为原料制备Ti（C,N）基金属陶瓷,通过透射电镜（TEM）、扫描电镜（SEM）、能谱分析（EDX）等方法研究其在烧结过程中的组织结构变化规律及特点,并探讨烧结工艺参数对金属陶瓷力学性能的影响。结果表明,随着烧结温度升高,Ti（C,N）基金属陶瓷的组织更均匀,硬质颗粒逐渐球化,表面的Rim相更完整。Rim相分为两层,里层Rim相的Mo、W含量比外层Rim相高,里层Rim相是在固相烧结阶段形成的,外层Rim相是在液相烧结阶段形成的。Rim相的形成及晶粒长大都是通过溶解-析出机制进行的。在1 410℃下保温60 min,可获得较佳的力学性能,抗弯强度达2 266 MPa,硬度为HRA 90.6。     

高炉内钛沉积物的矿物组成及其生成机理的研究

本文采用光学显微镜、X射线分析及电子探针微区成分分析等研究方法,对高炉炉底及其周边的钛沉积物的矿物组成和显微结构及其生成机理进行了研究。研究表明,钛沉积物中主要是氮化钛(TiN)和TiN-TiC的固溶体Ti(N,C)及Ti(C,N),其中以碳氮化钛Ti(N,C)为主。这些不同成分的钛矿物晶体呈不同色调的年轮状构造。热力学分析表明,在高炉炉底及其周边有利于钛矿物的生成,炉内温度和氮气压力的变化是造成TiN-TiC固溶体中TiN与TiC比例差异的原因。     

Mo对TiC基金属陶瓷组织和性能的影响

通过对8种成分各异的试样进行强度、硬度测试以及全相和扫描电镜分析，研究Mo、WC、Co及Cr3C2对TiC基金属陶瓷组织结构和力学性能的影响。结果表明：加入Mo，可提高液相对固相的润湿性，促进烧结致密化和细化晶粒，有利于合金强度和硬度的提高；但将在硬质相外缘形成一种比较脆的环形相（Ti，Mo，W）C组织，对合金强度带来不利影响。WC、Cr3C2和Co的加入可一定程度地降低环形相脆性的影响，改善TiC基金属陶瓷的力学性能。     

渗硼剂粒径对钛合金渗硼层组织和性能的影响

采用不同粒径的碳化硼作为硼源,以氧化铈作为催渗剂,在非惰性气氛保护下对TC4钛合金表面进行固体渗硼。利用场发射扫描电镜(FESEM)、背散射电子成像(EBSD)、X射线衍射(XRD)、UMT摩擦磨损试验机对渗硼层的微观组织结构和摩擦学性能进行研究。结果表明,TC4钛合金表面渗硼层为双相硼化物;随着碳化硼粒径的增加,Ti B层厚度与渗层总厚度减少,渗层硬度约为60(HR30N),硼化物层摩擦系数约为0.2,碳化硼的杂质组成对渗层有较大影响。     

高能喷丸对TA2表面TiN薄膜生长和力学性能的影响

利用脉冲磁控溅射法分别在工业纯钛TA2表面和高能喷丸(HESP)工业纯钛TA2表面沉积Ti N薄膜,采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)分析Ti N薄膜的形貌、晶体结构,采用划痕仪、纳米压痕仪测量Ti N薄膜的膜基结合力、硬度和弹性模量,研究TA2基材HESP对Ti N薄膜生长和力学性能的影响。结果表明:在脉冲磁控溅射条件下,基材HESP可改变Ti N薄膜生长择优取向,原始基材表面Ti N薄膜为(200),(220)晶面共同择优生长,而HESP 20 min基材表面(200)面择优取向十分明显;基材HESP可改变Ti N薄膜生长方式,原始基材表面Ti N薄膜为混合生长,HESP基材表面薄膜变成层状生长,使薄膜更致密;基材HESP可提高Ti N薄膜膜基结合力,原始态基材表面Ti N薄膜结合力为21.4 N,HESP 20 min基材表面Ti N薄膜结合力达到42.3 N,提高了约一倍;基材HESP可以提高Ti N薄膜抵抗塑性变形能力,且原始基材表面Ti N薄膜硬度和弹性模量最小,分别为30.1,343.6 GPa,HESP 20 min基材表面Ti N薄膜硬度达到35.1 GPa,弹性模量达到347.9 GPa。     

A1含量对(Ti,Al)N膜结构性能影响的研究进展

综述了Al元素在（Ti,Al）N膜中的作用机理和Al含量对（Ti,Al）N膜结构、抗高温氧化、硬度、耐磨性、结合强度等的影响,指出了（Ti,Al）N膜的发展方向。     

高硬度非晶态Cr-C合金镀层结构变化对其硬度的影响

通过X射线衍射分析和扫描电镜分析,研究了非晶态Cr-C合金镀层结构及表面形貌随热处理温度变化的情况,分析了不同状态下镀层结构变化对其硬度的影响.     

Ti(CN)含量对硬质合金梯度结构和性能的影响

采用分段烧结的试验工艺，通过改变原料中Ti(CN)的含量来研究Ti(CN)含量对硬质合金梯度结构和性能的影响，主要从Ti(CN)含量对合金在梯度烧结后及涂层后机械性能、梯度结构的变化情况等方面进行了探索。试验表明：随着Ti(CN)含量增多，合金的梯度层厚度略为减薄，且合金的硬度提高，磁力增大，强度和密度减小。     

反应合成的TiC对铜基摩擦材料摩擦磨损性能的影响

研究了反应合成的TiC对铜基摩擦材料摩擦磨损性能的影响,结果表明:随着Ti含量的增加,Ti与铜基摩擦材料中的润滑剂石墨反应生成了硬度较高的TiC;TiC对基体起弥散强化作用,使铜基摩擦材料的硬度相应升高;Ti含量较高的铜基材料在较高的载荷和滑动速度下具有较小的磨损率。     

渗氮烧结的YT15梯度硬质合金微观组织

采用渗氮烧结工艺制备YT15梯度硬质合金,利用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射等手段,研究该合金的表面微观组织,并对其表面梯度层的形成进行热力学分析.结果表明Ti元素与N元素之间较强的结合力驱动Ti元素向外和Co元素向内定向迁移,在合金表面形成厚度为10 μm的富含Ti(C,N)相的梯度层.实验结果与热力学分析均表明氮气氛...     

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。