表面多孔Ti-羟基磷灰石/Ti-Ag生物梯度复合材料的制备与性能

采用放电等离子烧结技术制备表面多孔Ti-羟基磷灰石（HA）/Ti-Ag生物梯度复合材料,研究了不同HA含量对复合材料微观结构、界面结合、表面孔隙特征、力学性能及体外生物活性的影响及机制。结果表明,表面多孔Ti-HA/Ti-Ag复合材料中间基体合金主要由α-Ti和Ti₂Ag相组成,表面多孔层主要由α-Ti和HA相组成,同时还存在少量CaO、CaTiO₃、Ti₅P₃等反应相;表面多孔Ti-HA/Ti-Ag复合材料中间基体与表面多孔层形成稳定的冶金结合,但随着HA含量增加,反应相增多,界面结合变差,表面孔隙率和平均孔径呈增大趋势,导致平均抗压强度减小且弹性模量降低,因此过高的HA含量会导致材料力学性能下降;体外生物活性实验表明,表面多孔Ti-HA/Ti-Ag复合材料在人工模拟体液中浸泡7天后表面生成大量类骨磷灰石层,并且随着HA含量的增大,磷灰石形成能力明显增强。      

原位自生NbC/H13钢复合材料抗磨损性能研究

H13钢作为盾构机刀圈材料，主要用于破碎坚硬岩石。在盾构机掘进过程中，刀圈的磨损是不可避免的，过度的磨损会导致掘进效率的降低，增加施工风险。为了提高H13钢的耐磨性，采用重力铸造原位自生的方法，制备了体积分数为1%、3%、5%的原位自生NbC/H13钢复合材料。采用金相显微镜、扫描电子显微镜对复合材料的物相组成与组织结构进行分析，使用冲击试验机、三体磨料磨损试验机对不同体积分数NbC/H13钢复合材料的冲击韧性、磨料磨损性能进行研究。结果表明，制备的复合材料组织致密，NbC增强相在基体中弥散分布。随着增强相体积分数提高，增强相的形态由网状逐渐向小棒状和颗粒状转变；复合材料的冲击韧性值随着增强相的体积分数提高逐渐下降，当NbC含量在5%(体积分数)时，冲击韧性到最小值6.5 J；三体磨料磨损结果表明，随着NbC体积分数的增加，有效减少磨料对钢基体的磨损，从而进一步提高了复合材料的耐磨性，与基体材料相比，耐磨性提高了2.1倍。     

基于振动条件下高铬铸铁组织和性能的变化

高铬铸铁在凝固过程中，易形成粗大的初生碳化物，降低了材料的冲击韧性。通过在高铬铸铁凝固过程中外加机械振动处理，探究了振动工艺参数对碳化物形态、冲击韧性及耐磨性能的影响。采用光学显微镜和扫描电镜观察高铬铸铁显微组织的变化；利用X射线衍射和电子探针分析了物相组成。结果表明：与未经过振动处理的高铬铸铁相比，振动处理的高铬铸铁中M₇C₃型碳化物得到了细化，其冲击韧性较未处理高铬铸铁提高了16.36%；耐磨性提高了2.9倍。     

ZTA陶瓷颗粒表面Ni-TiB_2镀层的制备及工艺优化

为了解决氧化锆增韧氧化铝(ZTA)陶瓷颗粒增强铁基复合材料制备过程中,ZTA陶瓷颗粒与铁基体润湿性差的问题,在ZTA陶瓷颗粒表面镀覆Ni-TiB_2镀层。通过化学镀镍及电镀Ni-TiB_2两步法,先在ZTA陶瓷颗粒表面化学镀镍得到具有导电性的ZTA@Ni颗粒,再在ZTA@Ni颗粒表面电镀均匀的Ni-TiB_2复合镀层。采用XRD对ZTA、ZTA@Ni和ZTA@Ni-TiB_2颗粒进行物相分析;使用数码相机和SEM分别对ZTA、ZTA@Ni和ZTA@Ni-TiB_2颗粒进行宏观及微观形貌观察;并利用EDS分析镀层中各个元素的质量百分比。分别研究电镀液中TiB_2粉末浓度、氯化胆碱-乙二醇(ChCl-EG)浓度及沉积电压3种因素对Ni-TiB_2复合镀层的成分及表面形貌的影响。结果表明,在1.8 V的沉积电压下,TiB_2粉末掺杂浓度为6 g/L,ChCl-EG的浓度为9 g/L时,Ni-TiB_2复合镀层平整均匀,无孔洞产生,镀层中的TiB_2质量百分数可以达到58.22%～64.79%。