含不同第二相碳化物Ti(C,N)基金属陶瓷的显微组织和切削性能研究

<正>Ti(C,N)基金属陶瓷以TiC、TiN或Ti(C,N)为陶瓷相基体,以Ni、Co为金属相。通常加入第二相碳化物,如Mo2C、WC、NbC、TaC、Cr2C3和VC等,以改善材料的综合性能。V. Rahimi Dizaji等研究了第二相碳化物     

硬质合金再生利用现状

硬质合金是以难熔金属碳化物(WC、TiC、Cr2C3、TaC等)为基体,以铁族金属(Co、Ni、Fe)作黏结剂,用粉末冶金法制造的一种多相组合材料.     

烧结工艺和Y_2O_3添加量对Ti(C,N)基金属陶瓷显微组织和力学性能的影响

以TiC、TiN、Ni、Co等粉末为主要原料,以稀土Y2O3为添加剂,采用无压烧结技术制备Ti(C,N)基金属陶瓷,研究烧结工艺和稀土Y2O3添加量对Ti(C,N)基金属陶瓷显微组织和力学性能的影响。结果表明:随着温度的升高,TiC、TiN、WC、Cr3C2、Mo等相逐渐消失,向硬质芯相扩散发生固溶,经溶解-析出过程,最终形成新的Ti(C,N)硬质相和(Cr,W,Mo,Ti)(C,N)固溶体环形相,黏结金属Ni和Co主要以Ni相、TiCo和Co3W3C中间相的形式存在;稀土Y2O3的添加未改变Ti(C,N)基金属陶瓷烧结过程中的相结构演变过程,材料的显微硬度、抗弯强度和断裂韧性均随Y2O3添加量的增加呈先增加后降低的趋势,当Y2O3的加入量为0.8%(质量分数)时,Ti(C,N)基金属陶瓷的力学性能最佳,样品的显微硬度、抗弯强度和断裂韧性相比1450℃烧结50 min样品的分别提高了7.9%、45.8%和6.1%。     

硬质合金再生利用现状

硬质合金是以难熔金属碳化物（WC、TiC、Cr2C3、TaC等）为基体，以铁族金属（Co、Ni、Fe）作黏结剂，用粉末冶金法制造的一种多相组合材料。     

压铸模具用复合金属陶瓷模具材料的研究

以微米TiC、TiN为主要原料,以纳米Y-ZrO2作为增强相,以微米Mo和Ni作为粘结相及微米C(石墨)和VC作为添加剂,采用热压烧成工艺来制备复合金属陶瓷模具材料。测试和分析了烧成样品的抗弯强度、硬度以及断裂韧性等性能,采用现代材料测试手段对烧成样品的显微结构进行了分析。结果表明,当TiC添加量(质量分数)为50.9%,TiN为22.5%、Y-ZrO2为5%时,所制备复合金属陶瓷模具材料性能最佳,相对密度值为97%,抗弯强度为1026 MPa,硬度为16.54 GPa,断裂韧性为9.86 MPa·m1/2。显微结构分析显示,样品微观晶粒形貌较致密,分布均匀。     

TaC、Cr_3C_2对WC-Co硬质合金组织和性能的影响

研究了添加：TaC、Cr3C2对WC－10Co合金组织结构和性能影响，讨论了相关机理。结果表明，少量添加TaC（2－m％）、Cr3C2（0．44m％）可导致WC－10Co合金的WC晶粒明显细化’WC邻接度下降，γ相平均自由程减小，但强韧性有所下降；Cr3C2助长WC－10Co合金WC晶粒断续长大；TaC－WC固溶体耐碱蚀性差；合金断口中沿WC—WC品界脆断比例增加，TaC－WC固溶体晶粒倾向于穿晶劈裂。工艺中控制TaC、Cr3C2添加量、确保WC～Cr3C2粉碳化完善以及同时添加TaC、Cr3C2对确保合金材质至关重要。     

AC-HVAF喷涂Ni60/WC复合涂层组织及性能研究

利用活性燃烧高速燃气(AC-HAVF)喷涂技术在0Cr13Ni5Mo不锈钢上制备了Ni60/WC复合涂层,研究了其微观组织及耐磨耐蚀性能.结果表明:涂层主要由Fe-Ni固溶体以及Cr0.19Fe0.7Ni0.11,WC,M6C(Ni2W4C或Fe3W3C),Cr26C3,CrB2等相组成;涂层与基体结合很好,涂层的孔隙率约为2.5%;WC,M6C,Cr26G3,CrB2等硬质相弥散分布于涂层中,部分区域硬质相达到了200～800 nm;涂层硬度分布不均匀,平均硬度为685HV;涂层具有优异的耐磨耐蚀性,其磨损体积是0Cr13Ni5Mo不锈钢的1/8.8,平均腐蚀速度是0Cr13Ni5Mo不锈钢的1/2;涂层的磨损机理以疲劳磨损为主,弥散分布的硬质相是涂层硬度以及耐磨性提高的主要因素.     

两种Ni基喷涂层微观组织及性能的研究

利用AC-HAVF喷涂技术在水轮机叶片材料0Cr13Ni5Mo不锈钢上制备Ni67、Ni60/WC涂层,对两种涂层的微观组织及冲蚀磨损、空蚀性能进行研究.结果表明:涂层主要由Ni-Fe固溶体以及Cr0.19Fe0.7,Ni0.11,Cr26C3,CrB2等相组成,Ni60/WC涂层中还含有WC、M6C(Ni2 W4C或Fe3W3C)等硬质相;涂层与基体结合很好,两种涂层的孔隙率都很低,具有很高的结合强度和硬度;两种涂层的冲蚀磨损性能优异,磨损失重约为0Cr13Ni5Mo基体的20%,较基体有很大程度的提高,但耐空蚀性能较差,低于基体,耐空蚀性能有待提高.     

高速切削用金属陶瓷刀具的制备及磨损机理研究

以微米级TiN和TiC粉为主要原料,添加金属Mo、Ni,采用传统烧结工艺制备了机床高速切削用Ti(C,N)金属陶瓷刀具。研究表明,制备的K2金属陶瓷刀具的弯曲强度为1 215 MPa,洛氏硬度为131.5 HRA,断裂韧度为12.3 MPa·m1/2,切削性能优于商用M4陶瓷刀具。K2金属陶瓷刀具的物相主要为Ti(C,N)、NiCr、WC以及MoC。切削过程主要以扩散磨损和氧化磨损为主,同时伴随轻微的粘结磨损。     

VC/Cr_3C_2及配碳量对WC-0.5Co超细硬质合金组织与性能的影响

以超细WC粉末和超细WC-6Co复合粉末为原料,添加VC/Cr3C2作为晶粒长大抑制剂,同时进行配碳,采用高能球磨和气压强化烧结制备晶粒度小于0.5μm的WC-0.5Co超细硬质合金,研究了不同VC/Cr3C2添加量及配碳量对其组织与性能的影响。结果表明:VC/Cr3C2有效抑制了烧结过程中WC晶粒的长大,显著提高了WC-0.5Co超细硬质合金的硬度。当VC/Cr3C2添加量为0.73%(质量分数,下同)时,合金的硬度(HV0.05)最高,达到32 658 MPa;同时一定的配碳量有利于控制合金中的脱碳,提高合金性能,当配碳量为0.2%时,WC-0.5Co-0.73VC/Cr3C2合金的综合力学性能最好,断裂韧性为6.935 MPa·m1/2,维氏硬度(HV0.05)为32 216 MPa。     

热压烧结制备Al2O3/TiCN-Ni-Ti陶瓷复合材料的组织与性能

采用真空热压烧结方法制备Al2O3/Ti(C,N)-Ni-Ti陶瓷基复合材料,采用X射线衍射与扫描电镜分析材料的物相组成和显微结构,研究烧结工艺对材料物相组成、显微结构和力学性能的影响。结果表明:Ni和Ti的添加显著提高复合材料的强度和韧性;温度小于1 600℃时,复合材料的力学性能随热压温度的升高而升高;温度高于1 600℃时,温度升高及保温时间延长不仅会导致Al2O3晶粒的异常长大和Ti(C,N)的分解,而且会使Ni发生聚集现象,复合材料的力学性能下降;当烧结温度为1 600℃、保温时间为30 min时,制备的Al2O3/Ti(C,N)-Ni-Ti陶瓷复合材料的力学性能最佳,其相对密度达到99.4%,抗弯强度为820 MPa,断裂韧性达到9.3 MPa.m1/2。     

WC-Mo_xC无金属粘结相硬质合金的热压致密化(英文)

采用1700°C、20MPa热压工艺,制备WC-6MoxC-0.47Cr3C2-0.28VC无金属粘结相硬质合金。采用X射线衍射技术分析合金的物相成分,采用扫描电镜与能谱仪对合金的微观组织结构特征进行分析。结果表明,在高温、高压固相烧结过程中,发生了WC中的W原子向MoxC中的大量固溶以及MoxC中的Mo原子向WC中的反向固溶,导致含Mo的WC基固溶体与含W的Mo2C基固溶体的形成。W、Mo原子之间的溶解-析出行为不存在明显的各向异性,没有导致合金晶粒的显著长大。并讨论了合金的固相烧结致密化机制。     

TiC-Ni-Mo金属陶瓷的SHS法合成

利用自蔓延高温燃烧合成结合准热等静压技术（ＳＨＳ／ＰＨＩＰ）成功地制备了高致密度的ＴｉＣ２４Ｎｉ６Ｍｏ金属陶瓷（ＴＮ３０）。金属陶瓷主要由球形ＴｉＣ颗粒和近乎网状的Ｎｉ粘结相组成。ＴｉＣ颗粒与粘结相界面结合良好,部分粘结相中残留有微量的游离碳。ＴＮ３０的抗弯强度和抗压强度分别达到９１０ＭＰａ和３．０４ＧＰａ。     

Effect of ball milling time on microstructure and properties of Laves phase NbCr2 alloys synthesized by hot pressing

Laves phase NbCr2 alloys with a composition of Nb-66.7Cr (molar fraction, %) were prepared by mechanical alloying and hot pressing. The microstructures and properties of the Laves phase NbCr2 alloys, prepared from elemental niobium and chromium powders under various ball milling time by hot pressing at 1 250 ℃ for 0.5 h, were investigated. The results indicate that if the ball milling time is longer than 40 h, the synthesizing reaction of Laves phase NbCr2 can be accomplished much sufficiently. Then the nearly full-dense Laves phase NbCr2 alloys can be prepared by hot pressing from ball milled powders with more than 40 h. The hot pressing sample with homogeneous and fine microstructure made from 40 h ball milled powders has the optimum microstructure and properties. It has a relative density of 98.1%, Vickers hardness of 11.4 GPa, compress strength of 1 981 MPa and fracture toughness of 4.82 MPa·m1/2. The effect of fine grain toughening is fully realized.     

不同镍含量奥氏体基低密度热轧钢的组织与力学性能

研究了3种Fe-18Mn-10Al-1C-(0, 3, 5)Ni-0.08V-0.03Nb(wt%)奥氏体基低密度双相钢在热轧后的组织和力学性能。结果表明,热轧后,试验钢的组织由拉长的奥氏体、条带状B2相及沿再结晶奥氏体晶粒晶界处的块状B2颗粒组成。此外,在奥氏体晶粒和B2颗粒中分别形成了纳米级κ-碳化物和DO₃相。5Ni钢屈服强度高达1352 MPa,这主要是由于奥氏体晶界存在大量纳米级别的B2颗粒以及VC相产生析出强化效果。随着Ni含量的增加,钢的强度与硬度均增加,5Ni钢屈服强度比0Ni钢高116 MPa,归因于5Ni钢中更多的B2相含量(16.9%)。但含Ni钢在强度增加的同时,极大损失了塑性,导致钢的伸长率极低,分析其原因为条带状B2相主要分布在奥氏体晶界处,试样在变形过程中裂纹更易沿晶界断裂,断口有分层现象。     

W的添加对MoSi2显微组织的影响

以Mo、W、Si粉为原料,采用机械活化结合热压烧结的方法制备了不同W含量的MoSi2合金试样.结果表明,合金元素W加入后,其主要物相为MoSi2、(Mo,W)Si2固溶体及少量Mo4.8Si3C0.6碳化物,引起MoSi2显微应变增大,晶粒尺寸减小,从而细化了晶粒,晶粒尺寸在59.7～78.6 nm之间,具有纳米晶结构,强化了基体;随着W含量的增多,MoSi2合金材料的晶格参数和晶格体积增大,晶格密度减小.     

机械合金化和烧结工艺对Al-Ni-Y-C0-La合金显微组织及力学性能的影响

通过气雾化方法制备Al86Ni7Y4．5Co1La1.5（摩尔分数,％）合金粉末。首先,将粉末进行不同时间的球磨,然后在不同的烧结温度及保压时间等条件下对粉末分别进行热压烧结和放电等离子烧结。通过X射线衍射仪（XRD）,扫描电镜（sEM）以及透射电镜（TEM）对粉末和块体材料的显微组织和形貌进行表征。结果表明：在特定球磨参数下球磨100h以上可以产生非晶,而且通过放电等离子烧结可以得到非晶／纳米晶块体材料,然而这种材料的相对密度较低。通过热压烧结可制备抗压强度为650MPa的Al86Ni7Y4．5Co1La1.5纳米块体材料。     

Mo对Ti(C,N)基金属陶瓷包覆相结构与性能的影响

研究了不同Mo含量对高镍Ti(C,N)基金属陶瓷包覆相的组织结构与性能的影响。在Ti(C,N)基金属陶瓷中添加3%～15%不同含量的Mo,分别于1420℃、1430℃、1440℃温度下,进行真空烧结制备试样,通过扫描电镜观察组织结构与断口形貌,用三点弯曲法测试抗弯强度,用洛氏硬度计测得试样硬度。结果表明:当Mo含量为9%时材料的组织均匀,形成的包覆相厚度适中;在1430℃真空烧结时,比在1420℃及1440℃烧结时材料的力学性能好;当真空烧结温度为1430℃、Mo含量为9%时,试样的综合性能最好。     

Microstructure and mechanical behavior of NiAl-based alloy prepared by powder metallurgical route

Rapidly solidified NiAl–28Cr–6Mo–B–Dy prealloyed powder doped with Nb powder was consolidated by hot pressing under 1250 °C for 30 min at 30 MPa. The consolidated material exhibited a different microstructure from the original powder, i.e. the NiAl and Cr(Mo) plates in the eutectic cell tend to break down into short platelets or even particles during hot pressing process. The mechanical behaviors at room temperature and at high temperature of consolidated sample from powder alloy were evaluated by three-point bending technique, tensile test and compressive test. The results showed that the hot pressing alloy possessed a reasonable combination of room temperature ductility and toughness, and elevated temperature strength.     

Influence of hot isostatic pressing on microstructure,properties and deformability of selective laser melting TC4 alloy

The influence of different hot isostatic pressing regimes on microstructure, phase constitution, microhardness, tensile properties and deformability of TC4 alloy fabricated by selective laser melting (SLM) technology was studied. The results show that the microstructure of SLM TC4 alloy is composed of acicular martensite α' phase, and the sample exhibits high microhardness and strength, but low plasticity. After hot isostatic pressing, acicular martensite α' phase transforms into α+β phase, and with the increase of hot isostatic pressing temperature and duration, α phase with coarse lath is gradually refined, and the proportion of α phase is gradually reduced. Because of the change of phase constitution in SLM TC4 alloy after hot isostatic pressing, the grain refinement strengthening is weakened, the density of dislocation is reduced, so that both microhardness and tensile strength are decreased by around 20%, the elongation is increased by more than about 70%, even over 100%, compared with as-deposited TC4 alloy. When the hot isostatic pressing regime is 940℃/3 h/150 MPa, the tensile strength and the elongation achieve optimal match, which are about 890 MPa and around 14.0% in both directions. The fracture mechanism of alloy after 940℃/3 h/150 MPa HIP is dultile fracture. Hot isostatic pressing causes concave deformation of SLM TC4 alloy thin-walled frames, and the deformation degree increases with the increase of temperature.