TiAlN硬质薄膜的制备工艺及结构性能研究进展

硬质TiAlN薄膜作为最有前途的TiN薄膜替代材料,具有比TiN薄膜更高的硬度、低摩擦因数、良好的高温稳定性和耐腐蚀性等优异性能,在石油、刀具、模具、电力、航空发动机等领域得到广泛应用。本文综述了TiAlN薄膜近年来国内外的应用及发展情况,着重阐述了TiAlN薄膜的制备方法,以及工艺参数对TiAlN薄膜性能的影响。同时对TiAlN硬质涂层的结构和性能进行了全面介绍,指出了TiAlN硬质薄膜性能优化的方法,并对TiAlN硬质薄膜的研究以及应用方向进行了展望。TiAlN硬质薄膜会随着科研人员的进一步深入研究以及应用的需求向复合化、多元化、纳米多层结构方向发展。     

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...     

搅拌摩擦焊接Mg-6Al-1Sn合金组织与性能研究

对搅拌摩擦焊Mg-6Al-1Sn(AT61)合金板材在不同的焊接工艺参数下的组织与性能进行了研究。研究结果表明,在旋转速度为1 200r/min时,焊接速度为60~180mm/min及焊速为180mm/min时,转速为1 200~1 600r/min范围内都能实现良好连接,接头最大抗拉强度系数达到母材的88%,且焊核区的析氢速率低于母材,但电化学性能有所降低。母材中的第二相是Al8Mn5,没有检测到Mg2Sn相,在不同焊接工艺参数下接头组织与母材相比,第二相的类型不变,第二相的分布由条状变为颗粒状。     

一步还原法制备超细碳化钒铬粉末

以偏钒酸铵、氧化铬、纳米炭黑为原料,利用碳热还原法制备超细碳化钒铬粉末。采用X射线衍射仪、热重-差热分析仪和扫描电子显微镜对反应过程进行分析,结果表明:1 100℃时,氧化铬和氧化钒的碳化反应完成,得到碳化钒和碳化铬的混合粉末,粉末由平均粒径为0.6μm的类球形颗粒组成;1 200℃时,得到由V3Cr2C5和Cr2VC2组成的碳化钒铬固溶粉末,粉末颗粒均匀分散,形貌呈球形或类球形,平均粒径为0.8μm。     

原料粉末对制备碳化钒的影响

为工业化生产提供实验室研究基础,本文以V2O5和纳米碳黑为原料,利用碳热还原法,在常压下碳管炉中得到了V8C7粉末。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM),分析了原料对反应进程的影响。结果表明:采用普通球磨干混的方式时,比表面积(BET)为112m2/g的碳黑可以加速反应进程,过低或过高都不利于反应的进行;细粒径的V2O5原始粉末可明显加快反应进程,最终得到大小均匀,粒度1μm以下的球形碳化钒粉末。反应机理研究表明,固-固反应的速率与反应组元的颗粒大小和混合均匀程度,以及不同反应组元之间的接触面积有很大关系。     

表层富立方相WC-TiC-Co功能梯度硬质合金

采用粉末冶金技术制备WC-15%TiC-6%Co硬质合金(质量分数), 通过控制氮气压力、固相烧结温度和烧结时间对合金进行渗氮烧结, 得到表层富立方相WC-TiC-Co功能梯度硬质合金。利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪和能谱仪研究硬质合金梯度区域的微观组织、物相组成及元素分布。结果表明: 制备的WC-TiC-Co硬质合金梯度层厚度大于20 μm, 并且表层富含Ti元素和N元素, 其组成形式为Ti(C_0.7, N_0.3)。     

常压下碳热还原制备碳化钒(V_8C_7)粉末的研究

为了实现小批量连续化制备碳化钒粉末,以工业级V2O5和纳米碳黑为原料,在常压下氩气保护的碳管炉中高温反应得到了V8C7。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、LECO碳氧分析仪对反应产物进行了分析。结果表明:碳化温度为1 450℃时,可得到有序V8C7,但是杂质含量较高;提高温度有利于粉末纯度的提高,而不利于粉末的细化;最终在1 600℃保温4 h的条件下,制备出游离碳质量分数为0.31%、氧质量分数为0.69%、平均粒径为2μm的V8C7粉末。     

烧结制备含Ti功能梯度硬质合金的研究进展

随着科学技术的发展,对硬质合金的性能提出了越来越高的要求。功能梯度硬质合金通过赋予材料不同部位以不同的性能,成功应用于现代工业技术领域。本文综述了气氛烧结制备含Ti功能梯度硬质合金的研究进展,分析了国内外对表面梯度层的形成机理、制备工艺、梯度结构特征及切削性能的研究成果,指出加强相关机理研究和实验工艺优化是今后研究工作的重点。     

烧结温度对含钽双晶硬质合金组织和性能的影响

同时采用不同粒度WC原料制备WC-TaC-Co硬质合金,并在不同的温度下进行烧结。研究表明:合金主要由两相组成,晶粒大小相间。所测硬度、密度和矫顽磁力随温度升高先升后降,抗弯强度随烧结温度升高而略有升高,但变化不明显。烧结温度为1450℃保温1.5h时,合金的综合性能达到最优,维氏硬度(HV30)为1668.8,抗弯强度为988MPa,密度为14.87g/cm3,矫顽磁力为15.2kA/m,此时Ta元素对WC晶粒的抑制效果最佳,晶粒尺寸达到0.75μm±0.33μm。     

V2O5碳热还原合成碳化钒粉末的反应过程

为了实现小批量连续化制备碳化钒粉末,以工业级V2O5和纳米炭黑为原料,利用碳热还原法,在常压下碳管炉中得到了V8C7。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM),分析了合成过程。结果表明:在较低的温度下,纳米炭黑将V2O5还原为VO2;随着合成温度的升高,还原为更低价的V2O3,但没有VO生成;接着发生碳化反应,生成VC1-x、V8C7,合成的各阶段相互重叠;在合成过程中,试样的显微组织因物相不同而有所不同,生成的钒氧化物为炭黑附着的颗粒状大团聚体,VC1-x粉末颗粒呈类球形,但大小不均匀;随着温度升高,合成的最终产物V8C7粉末颗粒呈球形或类球形,大小均匀,粒度为1μm左右;还原碳化过程中,产生的气体有CO、CO2。