纳米SiC晶须增强Ti(C,N)基金属陶瓷的显微组织与力学性能

采用真空烧结法制备了纳米SiC晶须增强Ti(C,N)基金属陶瓷复合材料,用XRD、FESEM、EDS、万能试验机及维氏硬度仪等手段研究了纳米SiC晶须对复合材料显微组织和抗弯强度及断裂韧度的影响。结果表明:复合材料的显微组织具有典型的"芯-壳"结构,主要由黑色的硬质核心相,灰色的环形相,灰白色的粘结相以及部分分布于外环形相/粘结相界面、部分弥散分布于粘结相中的白色增强相组成;随着纳米SiC晶须添加量的增加,粘结相的体积分数减小,增强相的体积分数增大;与未添加晶须的金属陶瓷相比,复合材料的抗弯强度和断裂韧度均有显著提高,当纳米SiC晶须的体积分数为7.5%时,复合材料的力学性能最佳,抗弯强度为2 346 MPa,断裂韧度为16.82 MPa·m^(1/2)。

烧结温度对316不锈钢粉末冶金烧结体组织和性能的影响

采用真空烧结法制备了316奥氏体不锈钢粉末冶金烧结体,研究了烧结温度对其显微组织和力学性能的影响,并对其拉伸断口形貌进行了分析。结果表明:随着烧结温度的提高,烧结体组织晶粒不断粗化,孔隙减少、尺寸降低;烧结体的相对密度、抗拉强度、屈服强度、伸长率等均提高,但当温度升到1340℃以后提高并不明显,并有缓慢降低的趋势;最佳烧结温度为1340℃,此时烧结体的密度为7.86g.cm-3,抗拉强度为754MPa。

氮化处理温度对Ti(C,N)金属陶瓷组织和性能的影响

用热等静压设备对Ti(C,N)基金属陶瓷进行了氮化处理,用XRD、SEM/EDX研究了氮化处理温度对Ti(C,N)基金属陶瓷表面显微组织和性能的影响。结果表明,在金属陶瓷表面20μm范围内形成了富含Ti、N的硬化层。表面区较高的N的活度成为合金元素扩散的驱动力。在1150℃氮化处理时,有TiN、WC和Mo2C相在表面区生成。随着氮化处理温度的升高,Mo2C和WC相减少,内环形相和部分外环形相被富N的碳氮化合物所取代,表面区晶粒细化,硬化层逐渐变厚,并在硬化层与基体之间形成了富Ni的过渡层,其有利于提高表面层与基体的结合强度。综合分析认为,在1250℃下氮化处理,可以获得较理想的表面硬化层,其表面显微硬度可达93·8HRA。

Ti(C,N)基金属陶瓷复合材料的制备及应用

概述了近年来Ti(C,N)基金属陶瓷复合材料的制备及应用研究成果,分析指出,研究的关键在于提高Ti(C,N)基金属陶瓷的强韧性,同时在保证材料性能的前提下不用或少用钴等稀缺资源,对该材料的发展具有重要意义。

Ti(C,N)基金属陶瓷在900～1150℃的氧化行为

为研究Ti(C,N)基金属陶瓷在高温条件下的可应用性,采用XRD、SEM、EDS等方法分析了该陶瓷在900～1 150℃的氧化行为及其机理。结果表明:在900～1 150℃范围内,陶瓷氧化程度随氧化温度的升高而显著增加,其质量增加曲线近似呈抛物线形;在900℃空气中氧化100 h后,陶瓷表面生成致密氧化膜(NiO+TiO_2),厚度小于10μm,对基体具有保护作用;而在1 150℃条件下,在致密层氧化膜(NiO+TiO_2)表面衍生出岛状疏松层(TiO_2),100 h后厚度达80μm,氧化膜逐渐失去保护作用。

硬质合金的成分对其高温抗氧化性和高温硬度的影响

在金属切削加工中,硬质合金刀具材料在高温下会发生氧化反应,硬度显著下降,严重影响着硬质合金刀具的服役性能。本文采用传统粉末冶金工艺,制备WCCo基硬质合金,研究了钴含量、WC晶粒度、TaC/NbC/TiC添加剂对硬质合金的高温抗氧化性和高温硬度的影响。结果表明:增加钴含量,硬质合金的高温抗氧化性提升,高温硬度显著升高;减小WC晶粒度,硬质合金的高温抗氧化性提升,高温硬度显著降低;与WC-Co硬质合金相比,添加TaC对硬质合金的高温抗氧化性无明显影响,添加NbC会降低硬质合金的高温抗氧化性,而添加TiC可以明显提高硬质合金的高温抗氧化性;添加TaC、NbC、TiC,均能显著提高硬质合金的高温硬度。

震荡法预测啤酒保质期的研究

本文利用震荡实验,模拟运输对啤酒稳定性的破坏过程,进行新的保质期预测方法的研究.发现该法方便快捷,对快速预测啤酒"晕车"倾向有现实意义.

SiC晶须改性金属陶瓷断裂韧性及增韧机理

用真空烧结法制备了纳米SiC晶须改性的Ti(C,N)基金属陶瓷.采用力学性能测试和扫描电子显微镜等研究了纳米SiC晶须对Ti(C,N)基金属陶瓷断裂韧性的影响及其增韧机理.力学性能测试结果表明:与未添加晶须的金属陶瓷相比,纳米SiC晶须改性的Ti(C,N)基金属陶瓷的断裂韧性(KIC)均有提高;随着晶须添加量的增加,抗弯强度(TRS)和断裂韧性均先增加后下降,而相对密度随晶须添加量的增加呈下降趋势;当晶须含量(体积分数)为7.5%时,金属陶瓷的力学性能最佳,TRS为2.270GPa,KIC为12.7MPa.m1/2.断口分析表明:添加纳米SiC晶须的金属陶瓷断口形貌呈放射状分布,有较为发达的撕裂棱,其增韧机理包括裂纹偏转和晶须桥联.

WC粒径对Ti(C,N)基金属陶瓷组织和性能的影响

用真空烧结法制备了添加微米级和亚微米级WC的Ti(C,N)基金属陶瓷,研究了WC粒径对Ti(C,N)基金属陶瓷组织和性能的影响。研究结果表明:添加微米级和亚微米级WC的Ti(C,N)基金属陶瓷试样均呈现出典型的"芯-环"结构,但在添加了亚微米级WC的试样中出现了"白芯-灰环"结构。同时,随着原始WC颗粒粒径的变小,其硬质相和黑色的芯相尺寸变小,而且黑色的芯相体积分数也变小。能谱分析表明,白色芯相具有与环形相相同的元素组成,但白色芯相含有较多的W和Mo元素。力学性能测试表明,添加亚微米级WC的金属陶瓷的抗弯强度要优于添加微米级WC的金属陶瓷,但硬度却偏低。

TiC/316L复合材料的致密化和力学性能试验

采用真空烧结法制备出TiC颗粒增强316L不锈钢复合材料.通过对试样进行光学显微分析并测定其相对密度和拉伸性能,研究了增强相含量和模压压力对复合材料的致密化和拉力学性能的影响,并对断口形貌进行分析.结果表明:添加TiC颗粒有利于复合材料的烧结致密化;TiC颗粒的体积分数对复合材料的拉力学性能有较大影响,当TiC的体积分数从0%增加到10%时,复合材料的抗拉强度从543MPa提高到655MPa,而断裂应变却从0.325减至0.052;在较低的模压压力下,提高模压压力有利于复合材料的相对密度、抗拉强度的增加;但过高的模压压力会使试样在烧结后残余封闭孔隙,降低复合材料的塑性性能和抗拉强度.当模压压力为500MPa时,可得到相对密度高、组织致密、增强相颗粒分布均匀、拉伸性能良好的复合材料.

冷却速度对WC-0.5%TaNbC-6%Co合金组织结构及性能的影响

本文采用SEM-EDS、SEM-EBSD等手段研究了冷却速率对WC-0.5%TaNbC-6%Co硬质合金组织结构和性能的影响,阐述了冷却速度对TaNbC固溶体形貌的影响规律,探讨了其作用机理。实验结果表明,随着冷却速度的增加,硬度增加,KIC呈小幅下降趋势。烧结合金表面Co含量随冷却速度的增加急剧减少。随着冷却速度增加,TaNbC固溶体聚集区域面积缩小,TaNbC固溶体聚集点增多,TaNbC晶粒间的取向差异增大。增加冷却速度可以增加液相过冷度,使得临界形核能降低,导致临界形核尺寸减小,同时形核率增大,其析出物将会体积缩小、数量增多,使得TaNbC固溶体呈分散分布。车削1Cr18Ni9Ti不锈钢实验结果表明,随着冷却速度的增加,WC-0.5%TaNbC-6%Co合金刀片的切削寿命呈先增加后下降趋势,在40℃/min时耐磨寿命最高。在相近的强度和韧性下,合金基体硬度的提高、TaNbC固溶体聚集改善以及合金基体组织结构均匀性提高,导致合金切削寿命提升。

Ti(C,N)基金属陶瓷与45钢感应钎焊的界面结构及强度

采用AgCuZn钎料实现了Ti(C,N)基金属陶瓷与45钢的高频感应钎焊连接。研究了钎焊温度对感应钎焊接头强度的影响,在本试验中,当钎焊温度为900℃时得到的接头界面强度达到最大值,其剪切强度和抗弯强度分别达到133.7 MPa和91.2 MPa。利用SEM、EDS、XRD等微观分析手段,研究了钎焊界面的微观结构,感应钎焊接头的反应产物45钢侧主要为Ag基固溶体和Cu0.64Zn0.36金属间化合物;在金属陶瓷侧,主要为Ag基和Cu基固溶体。

表层钴含量对基体/涂层界面组织结构和刀具切削性能的影响

本文采用五种预处理工艺对硬质合金刀片表面进行了处理,制备了具有不同表面Co含量的刀片。在此基础上,研究了刀片表层Co含量对基体与涂层界面组织结构和切削性能的影响。采用扫描电镜(SEM)分析了表层钴含量及其微观形貌;借助压痕剥落试验来评价基体与涂层的结合情况;通过切削实验对比涂层刀片的耐磨性能和抗冲击性能。实验结果表明:不同预处理工艺处理的刀片表层钴含量在其基体标称钴含量±100%范围内变化。随着表层钴含量的提高,其显微形貌差异较大:在基体表层钴含量低于标称含量时,基体/涂层界面组织松散,基体与涂层的结合情况较差,随着钴含量提高,基体/涂层界面组织逐渐致密,界面结合力也提高,当钴含量高至其标称钴含量后,基体/涂层界面平整度又逐渐下降,界面结合力又下降。随着基体表层钴含量的提高,涂层刀片的耐磨性能降低,抗冲击性能提高。

合金成分和涂层对WC-Co硬质合金疲劳性能的影响

本文采用三点弯曲疲劳试验,研究了Cr_(3)C_(2)/TaC添加剂、原料WC粒度、CVD涂层处理对WC-Co硬质合金疲劳性能的影响,通过光学显微镜、超景深显微镜、扫描电子显微镜研究了硬质合金疲劳断口形貌和失效机理。实验结果表明:采用Cr_(3)C_(2)添加剂合金基体疲劳性能优于TaC添加剂合金。采用TaC为添加剂时,粗晶粒WC合金疲劳性能优于细晶粒WC合金。采用Cr_(3)C_(2)为添加剂时,WC原料粒度对合金疲劳性能影响不明显。合金基体试样疲劳断口呈凹凸不平状,裂纹源起源于近表层的基体组织缺陷。在硬质合金基体外涂覆CVD涂层会导致其疲劳性能显著下降,且疲劳断口呈平整状,裂纹起源于涂层,裂纹扩展由涂层向基体扩展。在硬质合金外涂覆CVD涂层不会影响基底材料的断口断裂形式,断口断裂形式主要以沿晶断裂为主。