铝热剂法原位合成农机刀具Al_2O_3-Ti(C,N)复合涂层组织结构及性能

为了提高旋耕刀、犁铧等农机触土刀具表面强度,以铝热剂的放热反应提供内在热源、等离子弧作为外在热源,采用反应等离子熔覆技术在Q235钢表面原位合成了Al_2O_3-Ti(C,N)复合材料涂层。利用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪、显微硬度计、金相显微镜等对复合涂层的微观结构及强质硬化相的成分、组织及性能进行了分析。结果表明:涂层与基体呈冶金结合,涂层主要由网状、嵌套、球状等3种结构组成,硬质相Al_2O_3、Ti(C,N)与粘结相Fe-Ni之间相互包裹、互相嵌套,构形成空间网状骨架结构;涂层硬度最高可达HV_(0.5)2160,平均硬度HV_(0.5)1870,约为基体Q235钢的7.7倍;涂层摩擦系数约为0.372,其磨损量约为65Mn钢及Q235钢的1/7和1/17,与基体相比,复合涂层具有较高的硬度和较好的摩擦磨损性能,可以为农机材料表面强化提供参考。

Fe含量对钛铁矿原位反应合成Al_2O_3-Ti(C,N)-Fe复合材料的影响

利用钛铁矿通过碳热铝热原位还原反应、采用热压工艺制备了致密的Al2O3-Ti(C,N)-Fe复合材料,使钛铁矿两种主体成分Ti和Fe得到充分有效的利用。研究了Fe含量对制备过程、合成产物组织和性能的影响。结果表明,Fe含量的增加降低了碳热反应的温度;随Fe含量的增加,Fe相开始团聚,材料的组织都变得粗大;同时,随Fe含量的增加,Al2O3-Ti(C,N)-Fe复合材料的硬度稍有下降,抗弯强度明显降低。

Ni和Ti的添加对Al_2O_3-Ti(C,N)复合材料性能的影响

研究了Ni和Ti的添加对真空热压烧结方法制备的Al2O3-Ti(C,N)陶瓷基复合材料的显微组织和力学性能的影响.发现添加Ni和Ti的复合材料主要由Al2O3、Ti(C,N)和Ni组成,没有发现存在金属Ti.Ti由于非常活泼,在热压烧结过程中可能与石墨模具产生的含C气氛反应生成TiC,或与高温下Ti(C,N)的少量分解产生的N2气氛反应生成TiN,这有利于减少复合材料中的气孔.适量添加Ni可通过液相烧结促进复合材料的致密化,提高复合材料的相对密度,并能通过产生裂纹偏转和裂纹桥联提高复合材料的断裂韧性.热压温度为1550℃、等摩尔比的Ni和Ti混合粉末添加量为5vol%时,Al2O3-Ti(C,N)-Ni-Ti复合材料的相对密度为99.6%,硬度为21GPa,抗弯强度为818MPa,断裂韧性为8.1 MPa.m1/2.

Al_2O_3/Ti(C,N)-Ni-Ti陶瓷刀具的切削性能

研究了Al2O3/Ti(C,N)-Ni-Ti陶瓷复合刀具对淬硬35CrMo合金钢进行连续干切削时各切削参数对切削力的影响.结果表明:切削深度对切削力的影响最显著,切削速度的影响最小.对比研究了Al2O3/Ti(C,N)和Al2O3/Ti(C,N)-Ni-Ti陶瓷刀具的耐磨性能和磨损形态:后者的耐磨性能明显优于前者,其中Al2O3/Ti(C,N)-5%(Ni,Ti)的耐磨性能最高.Al2O3/Ti(C,N)-Ni-Ti刀具的磨损形态主要表现为后刀面的磨粒磨损和疲劳磨损,由于这种材料具有较高的弯曲强度和断裂韧性,能有效防止前刀面出现崩刃破损现象,因此具有较高的可靠性,适用于高速切削.在高速切削条件(ap=0.06 mm,vc=254.9 m/min,vf=0.09 mm/r)下,Al2O3/Ti(C,N)-5%(Ni,Ti)刀具的切削耐用度为150 min.

微织构Al_2O_3-TiC陶瓷刀具切削性能仿真研究

前刀面有微织构的刀具与无织构刀具的切削性能不同。为了研究Al_2O_3-Ti C陶瓷刀具前刀面凹坑微织构分布对刀具切削性能的影响,使用ABAQUS对陶瓷刀具进行三维建模,将模型导入有限元分析软件Advantedge中,在相同条件下,对无微织构和有微织构刀具进行三维切削仿真,对比其切削力、切削温度及应力分布,结果表明,具有特定凹坑微织构参数的Al_2O_3-Ti C刀具在切削过程中可降低切削力,改善温度和应力分布。

钛铁矿原位反应合成Al_2O_3-TiC颗粒增强铁基复合材料

利用钛铁矿铝热碳热原位还原技术成功制备了Al2O3-TiC增强铁基复合材料。通过XRD,SEM和力学性能检测方法分析了钛铁矿原位合成和添加合成两种方式对Al2O3-TiC增强铁基复合材料的组织和力学性能的影响。结果表明:利用钛铁矿合成的铁基复合材料的增强相为Al2O3,MgAl2O4,TiC和Fe相,添加合成过程中会发生一些硬质相TiC被氧化的现象。钛铁矿原位合成Al2O3-TiC增强铁基复合材料的基体组织呈粗大的块条状分布;添加合成的复合材料的铁基体以块状均匀分布。制备的Al2O3-TiC增强铁基复合材料的性能比较优良。材料的最佳综合力学性能为抗弯强度937MPa,维氏硬度532。

Al_2O_3-TiC/1Cr18Ni9Ti扩散焊接头应力分布

用有限元方法计算了Al2O3-TiC/1Cr18Ni9Ti扩散焊接头的应力分布,研究了加热温度、压力和中间层对应力分布的影响。结果表明,残余轴向应力和剪切应力在试样边缘处梯度都较大,靠近中心轴,应力分布比较均匀,最大剪切应力出现在Al2O3-TiC/中间层界面处。在扩散焊冷却过程中,Al2O3-TiC/1Cr18Ni9Ti扩散焊接头最大轴向拉应力先是出现在边缘陶瓷侧,随着温度的降低,逐渐向试样中心靠近,应力值也逐渐增大。加热温度越低,轴向压应力越大。压力越大,最大轴向拉应力越小,压应力越大,但压力对剪切应力的影响较小。使用Ti-Cu-Ti复合中间层比使用Ti中间层可降低最大轴向压应力和最大剪切应力。

添加物对Al_2O_3-TiC/Ti(C,N)系陶瓷复合材料组织和性能的影响

Al2O3-TiC/Ti(C,N)系陶瓷复合材料具有广阔的应用前景,但综合性能还有待进一步改善。分析讨论了TiC/Ti(C,N)主要成分含量对组织性能的影响,综述了Cr2O3、Y2O3、ZrO2等化合物添加物和Fe、Al、Co、Ni、Mo等金属添加物对Al2O3-TiC/Ti(C,N)系陶瓷复合材料中组织和性能影响的研究结果,并比较分析了其各自的特点。

铝基体喷涂Al_2O_3-TiO_2/NiCoCrAlY系梯度涂层的抗热震性能

在 ZL104铝合金基体上喷涂了 Al_2O_3-TiO_2/NiCoCrAlY 系梯度涂层和 Al_2O_3-TiO_2非梯度涂层,对这两种试样进行了室温400℃冷热循环试验,以研究涂层的抗热震性能和热震失效机制。结果表明:Al_2O_3-45%TiO_2与基体热膨胀系数的差异所产生的热应力是热震过程中涂层剥落的主要原因,涂层成分的梯度变化缓解了热应力,提高了抗热震失效能力;在热震循环过程中试样的弯曲是由基体和涂层材料膨胀系数、导热系数的差异以及铝基体的塑性变形造成的,这种变形使涂层产生残余拉应力,降低了涂层的抗热震性能。

稀土氧化物Ce2O3在制备Al-Ti-C细化剂中的作用

研究了稀土氧化物Ce2O3在采用氟盐法制备铝合金用Al-Ti-C细化剂的作用,通过OM,XRD,SEM及EDAX等研究手段对细化剂的组织进行了研究。结果表明,稀土氧化物Ce2O3制备Al-Ti-C细化剂过程中,可以提高反应物氟钛酸钾与碳粉反应速度,在铝液中产生激烈的翻腾作用,从而在制备过程中对铝熔体产生强烈搅拌作用,这样可以不采用物理搅拌方法就能使合金中的组织分布均匀,此外通过环境扫描电镜(ESEM)观察发现,稀土氧化物Ce2O3反应后的稀土元素是一种强烈的表面活化元素,可以吸附在Al-Ti-C细化剂中的Al3Ti相上,形成新的稀土化合相[AlTiCe],并提高产生TiC粒子的反应速率,促进TiC粒子生成。

添加Co,Ni和Mo对钛铁矿原位合成Al_2O_3-Ti(C,N)-Fe复合材料的影响

在钛铁矿原位反应合成Al2O3-Ti(C,N)-Fe复合材料的基础上,添加Co,Ni和Mo来改善Al2O3-Ti(C,N)-Fe复合材料的性能。通过物相分析、扫描电镜和力学检测手段研究不同金属添加剂对合成产物物相、组织和性能的影响。研究结果表明:添加Co和Ni以后在烧结过程中分别形成了含Co和Ni的[Fe,Co]及[Fe,Ni]固溶相,材料的硬度有所降低,抗弯强度有所提高但提高的幅度不大。Mo的添加阻碍了Ti(C,N)相的长大,细化了Ti(C,N)晶粒;在烧结过程中生成的Mo2C包覆在Ti(C,N)相的周围,改善了Ti(C,N)相与Al2O3相和Fe相的润湿性,这同时导致了材料硬度和抗弯强度升高。当Mo添加量为8%时,烧结材料的力学性能最佳,抗弯强度和硬度分别为476 MPa和19.4 GPa。

热压烧结工艺对超韧Al_2O_3-TiC-Co复合陶瓷性能的影响

热压烧结化学镀法获得的Al2O3-Co+TiC-Co复合粉体制备超韧Al2O3-TiC-Co复合陶瓷。探讨了烧结温度、烧结气氛和分级保温时间对复合陶瓷微观形貌和力学性能的影响。结果表明,烧结温度为1550℃、真空保护并在750℃和1200℃各保温10 min制备的复合陶瓷力学性能最佳。采用最佳烧结工艺制备的Al2O3-TiC-8%Co复合陶瓷的平均抗弯强度和断裂韧性分别达到782MPa和8.0 MPa.m1/2。

Al-TiO_2-C体系热力学分析及Al_2O_3-TiC复相陶瓷的燃烧合成

对Al-TiO2 -C燃烧合成体系进行了热力学计算 ,并利用Al-O -N、Ti-O -N、C -O -N三个体系的叠加优势区相图分析了该燃烧合成体系的平衡产物相。结果表明 ,Al -TiO2 -C燃烧合成体系的绝热燃烧温度为 2 398K ,燃烧合成平衡相为Al2 O3和TiC。XRD检测结果与热力学分析结果相吻合 ,说明该燃烧合成反应进行得较为彻底 ,证实热力学分析结果可信。原位生成的Al2 O3和TiC两相分布较均匀 ,燃烧合成产物疏松多孔 ,易于通过球磨方式达到破碎。

埋炭热处理时Al_2O_3-SiC-TiO_2-C浇注料的物相演变

为了探明可否通过原位反应在Al2O3-SiC-TiO2-C浇注料中合成碳氮化钛，在Al2O3-SiC-TiO2-C浇注料常规配方中直接加入6％质量分数的TiO，制备了Al2O3-SiC-TiO2-C浇注料，结合1100-1500℃下埋炭热处理后浇注料的物相组成分析结果及热力学计算，研究了Al2O3-SiC-TiO2-C浇注料的物相演变过程。结果表明：在热处理温度为1100℃时，体系内的主要变化为锐钛矿向金红石的转变过程；加热至1200℃后，体系内的单质硅则可以完全与碳反应生成SiC；当温度升至1300℃时，体系内的金红石TiO2开始被还原而转变为Ti3O5，同时铝酸钙水泥的主要组分CaO、Al2O3与SiO2之间也开始相互反应生成钙铝石榴石相；温度升高至1400℃后，莫来石相开始生成，同时Ti3O5继续被还原并氮化转变为碳氮化钛；1500℃时，已经不再有新相生成，但莫来石和碳氮化钛的量明显增多，且晶格发育更加完善。

不同管径CNTs/Al_2O_3-TiO_2复合吸波涂层的拉曼光谱特征及吸波性能研究

采用超声共混法制备了不同管径的CNTs/Al2O3-TiO2复合粉末,利用等离子喷涂技术制备了CNTs/Al2O3-TiO2复合涂层,对不同管径的CNTs/Al2O3-TiO2复合粉末和喷涂后的复合吸波涂层进行了拉曼光谱分析,等离子喷涂处理后,CNTs的拉曼光谱特征D峰和G峰强度明显增大,随CNTs管径的增大,复合涂层中CNTs的D峰和G峰的强度比ID/IG值减小,石墨化程度提高。吸波反射率结果显示:涂层厚度为1.0 mm的CNTs/Al2O3-TiO2复合涂层的吸波效果不佳,随着厚度的增加,涂层的吸波性能提高。随管径的增大,涂层厚度为1.5 mm的CNTs/Al2O3-TiO2复合涂层的反射率峰值先减小后增大,小于–5 dB频带宽逐渐减小,小于–10 dB频带宽不断增大,谐振频率向高频移动。涂层厚度增加到2.0 mm,CNTs/Al2O3-TiO2复合涂层的反射率峰值向低频移动。

银基钎料活性钎焊C/SiC-Ti55与Al_2O_3-Ti55接头界面组织

以Ag-28Cu和Ag-9Pd-9Ga两种银基钎料钎焊C/SiC复合材料和Al_2O_3陶瓷与Ti55钛合金接头,考察了钎料和钎焊工艺对接头焊缝组织形貌变化影响.结果表明,采用Ag-28Cu钎料在850~920℃温度区间钎焊C/SiCTi55和Al_2O_3-Ti55接头均在陶瓷基体近钎焊界面区域开裂,原因为Ti55合金中Ti元素大量溶解扩散并与铜反应生成的大量脆性Cu-Ti化合物恶化焊缝塑性.Ag-9Pd-9Ga钎料则可以获得完整接头,钎焊过程中Pd,Ga元素在Ti55侧钎焊界面富集并与Ti元素反应生成PdTi,Ti2Ga,Ti4Pd化合物的反应层,有效抑制了元素往焊缝中的溶解扩散.

微波烧结Al_2O_3-TiC复合材料的研究

以纳米级TiC、Al2 O3 为原料 ,用微波烧结制备Al2 O3 -TiC复合材料 ,并与常规烧结比较。分析了两种烧结方法对制备试样的力学性能的影响 ,并探讨了添加剂对Al2 O3

微波烧结Al_2O_3-TiC复合材料

用微波烧结制备Al2 O3 -TiC复合材料 ,并与常规烧结Al2 O3 -TiC复合材料对比 ,分析两种烧结方法对试样力学性能的影响 ,同时探讨添加剂对Al2 O3

Al_2O_3-TiC基复相陶瓷的制备和性能

Al_2O_3(TiC基复相陶瓷具有高强度、高硬度和较好的高温稳定性, 常用于刀具、发热体和电子器件. 本文综述了Al_2O_3(TiC基复相陶瓷的各种制备方法及其优缺点、常温和高温性能、各种增韧手段和增韧机制, 并展望了Al_2O_3(TiC基复相陶瓷研究的发展方向.

烧结温度和复合助剂对Al_2O_3-TiCN复合陶瓷显微组织和性能的影响

采用热压烧结方法分别制备了Al2O3-TiCN复合陶瓷(AT)及掺杂MgO-Y2O3复合助剂的Al2O3-TiCN复合陶瓷(ATMY);研究了烧结温度和MgO-Y2O3复合助剂对复合陶瓷相对密度、显微组织及力学性能的影响。结果表明:当烧结温度在1 400~1 600℃时,AT和ATMY的相对密度均在97.3%以上;当烧结温度不超过1 500℃时,利用第二相TiCN可有效抑制Al2O3晶粒长大,AT和ATMY的显微组织、断裂韧度均无明显差异;当烧结温度超过1 500℃时,TiCN不能有效地抑制Al2O3晶粒长大,导致AT显微组织粗化,在1 600℃烧结的AT的断裂韧度为4.5 MPa·m1/2;掺杂了MgO-Y2O3复合助剂后可与TiCN协同抑制Al2O3晶粒长大,在1 600℃烧结的ATMY的显微组织细小均匀,断裂韧度可达5.1 MPa·m1/2。