Processing and properties of 2D SiC/SiC composites by precursor infiltration and pyrolysis

Two-dimensional plain-weave silicon carbide fiber fabric reinforced silicon carbide (2D-SiC/SiC) composites were molded by stacking method and densified through precursor infiltration and pyrolysis (PIP) process. SiC coating was deposited as the fiber/matrix interphase layer by chemical vapor deposition (CVD) technique. Fiber/matrix debonding and relatively long fiber pullouts were observed on the fracture surfaces. Additionally, the flexural strength and elastic modulus of the composites with and without fiber/matrix interphase layer were investigated using three-point bending test and single-edge notched beam test. The results show that the fiber fraction and the porosity of 2D-SiC/SiC composites with and without coating are 27.2% (volume fraction) and 11.1%, and 40.7% (volume fraction) and 7.5%, respectively. And the flexural strength and elastic modulus of 2D-SiC/SiC composites with and without coating are 363.3 MPa and 127.8 GPa, and 180.2 MPa and 97.2 GPa, respectively. With a proper thickness, the coating can effectively adjust the fiber/matrix interface, thus causing a dramatic increase in the mechanical properties of the composites. Foundation item: Project(NCET-07-0228) support by the New Century Excellent Talents in University     

具有梯度结构的涂层硬质合金刀片

研究了Co和Ti(CN)含量对梯度硬质合金的力学性能、梯度结构的影响.测试了梯度硬质合金刀片的切削性能.结果表明:随着合金钴含量的增多,合金梯度层厚度增厚,梯度结构越明显;合金的强度提高,磁饱和提高,磁力、硬度和密度减小.随着合金Ti(CN)含量的增多,合金梯度层厚度有变薄的趋势;随合金的硬度提高,合金的强度和密度减小.切削试验表明:具有梯度结构涂层硬质合金刀片的切削性能比无梯度结构涂层硬质合金刀片的切削性能优良.达到同一磨损高度hB=0.15 mm时,前者的切削寿命较后者提高了近一倍.同时随着合金钴含量的增多,硬质合金刀片的切削性能提高.     

Preparation of Highly Dispersed and Ultrafine Pt Particles on Carbon Nanotubes used as an Effective Electrochemical Catalyst

研究了不同分散程度的双壁碳纳米管(DWCNTs)作为载体沉积Pt,得到了尺寸2.08 nm的Pt颗粒均匀分散于DWCNTs表面。这种尺寸与分散状态的Pt颗粒相比其样品显示了极高的电催化活性(电流密度为0.022 A·cm?2,电化学比表面积为86.38 m2 ·g-1)。进一步的分析表明,载体在溶液中的浓度对形成Pt颗粒的尺寸和分布具有重要影响,这种尺寸与分散状态的Pt颗粒可以实现高电催化活性和低成本的Pt催化剂制备     

大面积等离子束表面冶金铁基涂层的成形机理及组织结构

采用等离子束表面冶金技术,通过多道搭接方式在低碳钢基体上制备大面积铁基复合超厚涂层。基于大面积涂层成形的特点,探讨搭接率与涂层厚度等的变化规律,并利用扫描电镜、X射线衍射仪、金相显微镜、显微硬度计及磨损试验分析测试了涂层的相组成、组织及性能。结果表明:表面冶金涂层厚度可达3.0 mm,无裂纹、气孔等缺陷;组织为γ-(Fe,Ni)枝晶、M23C6、CrB及原位合成的TiC陶瓷颗粒,与基体呈良好的冶金结合。由于颗粒强化、细晶强化和弥散强化等多种强化作用,大面积Fe基超厚涂层具有良好的耐磨性能。     

超高温雾化制备球形铸造碳化钨粉末形貌控制及性能研究

传统的热喷涂用碳化钨粉末通常采用铸造方法生产,粉末呈多角状,流动性差且硬度低,难以满足高性能硬面材料的要求。以钨粉、炭黑、碳化钨粉前躯体或多角状碳化钨为原料,采用自行设计的超高温熔炼及超高温雾化装备制备出球形碳化钨粉末,利用扫描电镜、X射线衍射仪、金相显微镜、显微硬度计分析测试了粉末的相、组织、成分及性能。结果表明:碳化钨粉末外观呈球状、内部为细针状共晶组织、显微硬度3 200 HV、霍尔流速6.5 s/50 g、具有流动性好、耐磨性佳等优良的综合性能。     

Si-Al-K掺杂钼加工工艺过程中掺杂元素的变化研究

以拉丝用MoO2、KOH、硅酸、Al（NO3）39H2O为原料,采用不同的掺杂配比进行相同工艺下的掺杂、还原和烧结实验,剖析和讨论了加工工艺过程中掺杂成分Si、Al、K的变化情况及其原因,同时也分析了氧含量随加工工艺的变化情况及其与掺杂元素含量之间的关系．结果表明,Si、Al、K含量在还原和烧结后都显著降低,最后只残留极少部分,其残留量随着原始掺杂含量的增加而增加;随着掺杂总合量的增加,还原和烧结后的O含量依次增加．     

直流溅射沉积CrAlN和CrN薄膜微观结构与摩擦性能分析研究（英文）

采用直流反应溅射在304不锈钢表面沉积CrAlN和CrN薄膜。利用X射线衍射仪(XRD),扫描电子显微镜(SEM),X射线光电子能谱仪(XPS),原子力显微镜(AFM)等表征Al元素的加入对CrN薄膜成分与组织结构的影响。采用摩擦磨损试验机和3 mm的Si_3N_4作为对偶球测试其在不同环境下的摩擦性能,并利用Nanomap 500LS三维轮廓仪表征磨痕轮廓。研究结果表明,CrN薄膜主要物相是CrN和Cr_2N相,CrAlN薄膜主要物相是CrAlN和Cr_2N相。CrN薄膜的(200)晶面的CrN相呈择优取向,而CrAlN薄膜的(200)晶面的CrAlN相也呈择优取向。在CrAlN沉积的过程中,部分的Cr原子被Al原子替代形成有利于细化晶粒和提高薄膜的综合性能。因此,在所有的实验环境中,CrAlN薄膜都比CrN薄膜具有更好的抗磨损性能和低的磨损率。     

原位合成WC-6Co复合粉末制备超细YG6硬质合金

将原位合成WC-6Co复合粉末采用干袋式冷等静压压制成型(压制压力1×10~8 Pa、保压时间15 s),将压制好的坯料采用低压烧结炉烧结(烧结温度1360℃、烧结时间40 min、加压5 MPa、保温保压时间20 min),烧结制备超细YG6硬质合金,对合金的形貌、金相组织及物理力学性能进行分析。结果表明:原位合成WC-6Co复合粉末制备的超细YG6硬质合金,晶粒异常长大,WC平均晶粒尺寸为0.8μm,硬度HV_(30)为(21500±100) MPa,较传统超细YG6X硬度高。再将WC-6Co复合粉末采用滚动湿磨、压力式喷雾干燥、掺成型剂、挤压成型、低压烧结等工序制备超细YG6硬质合金,研究不同晶粒长大抑制剂配比、球磨时间、挤压压力、烧结温度对合金性能的影响。结果表明:添加0.3%VC、0.8%Cr_3C_2(质量分数),湿磨48 h,挤压压力24 MPa,烧结温度1340℃,制备的超细YG6硬质合金WC晶粒均匀,无异常长大的WC晶粒,WC平均晶粒度尺寸0.4μm,呈多边形,外形较圆。强度、硬度最高,抗弯强度TRS为(2250±20) MPa、硬度HV30为(22600±100) MPa。断口形貌为沿晶断裂,沿WC与WC晶界断裂或WC与Co晶界断裂。     

稀土硬质合金的研究现状及发展趋势

稀土被称为“工业维生素”,由于具有一系列特殊的性质,已广泛应用于冶金材料、光学、电子学、磁学、机械、化学工业、原子能、农业和轻工业等部门。稀土做为各种添加剂、变质剂,其本身直接产值和利润虽不高,但所产生的二次经济效益可增殖数十倍甚至数百倍。钢中加入少量的稀土元素可以提高强度,净化杂质,细化晶粒,改变杂质的存在形态和分布,使其性能得到改善,从而提高钢的质量。在粉末冶金铁基制品中添加少量稀土氧化物也可很大程度地改善制品的性能。     

添加剂对双晶结构硬质合金微观组织和性能的影响

以粗细两种粒度WC粉、Co粉为原料,分别选取Mo、Cu、VC、Cr₃C₂、Y₂O₃为添加剂,采用粉末冶金法制备了具有不同WC晶粒度分布、不同添加剂的硬质合金,并使用XRD、SEM、排水法和维氏硬度计分别分析合金的物相组成、显微组织、密度和力学性能。结果表明:所制备合金物相组成几乎一样,均显示出较明显的WC峰;随着粗晶WC与细晶WC粉末质量比的降低,合金中异常长大的WC晶粒减少、硬度持续增大但韧性下降。添加剂能够有效抑制WC晶粒的长大,提高合金硬度,但合金的相对密度随着添加剂含量的增大而减小。添加1%Cr₃C₂制备的双晶结构硬质合金的综合性能最好。