反应熔铸（Ti,W,Cr）B2-（Ti,W,Cr）C复相陶瓷刀具材料

采用超重力场反应熔铸技术,以（Ti＋B_4C）为主体系,辅以（Cr O_3＋WO_3＋Ni O＋Al）复杂铝热体系,制备出（Ti,W,Cr）B_2-（Ti,W,Cr）C陶瓷刀具材料。XRD、FESEM与EDS分析表明：（Ti,W,Cr）B_2-（Ti,W,Cr）C陶瓷基体主要由（Ti,W,Cr）B_2块晶、不规则（Ti,W,Cr）C、Al Ni及少量Al_2O_3构成。燃烧体系反应完成后,Al_2O_3熔滴被分离,得到Ti-W-Cr-Ni-C-B混合熔体。在混合熔体的冷却凝固过程中,Ti C优先形核析出,[W]、[Cr]原子取代部分[Ti],扩散至Ti C相中,先后生成（Ti,W）C、（Ti,W,Cr）C;在Ti B_2长大过程,[W]、[Cr]原子取代部分[Ti],生成（Ti,W,Cr）B_2;在凝固后期,[Ni]与少量未反应的[Al]反应生成Al Ni,分布于基体间,提高了陶瓷的致密性。

Al_2O_3/Cr_3C_2/(W,Ti)C陶瓷抗弯强度的研究

热压烧结制备了Al2O3/Cr3C2/(W,Ti)C复合陶瓷材料,对其抗弯强度及组织形貌进行了研究,分析了Cr3C2与(W,Ti)C对抗弯强度的影响。结果表明:添加(W,Ti)C与Cr3C2有利于阻止晶界迁移,延缓晶粒长大,提高材料强度,但每一相的添加量以10%内为宜,两者添加总量在20%左右时Al2O3/Cr3C2/(W,Ti)C复合材料抗弯强度较佳。铬、钨、钛离子在Al2O3基体晶粒中的固溶起强化作用,网状结构是降低材料抗弯强度的重要原因。

Al_2O_3/Cr_3C_2/(W,Ti)C陶瓷模具材料研究

应用热压技术制备了添加不同含量Cr3C2和(W,Ti)C的Al2O3/Cr3C2/(W,Ti)C复合陶瓷材料。利用光学显微镜、环境扫描电镜、透射电镜和能谱分析仪等对Al2O3/30%Cr3C2、Al2O3/30%(W,Ti)C、Al2O3/20%Cr3C2/10%(W,Ti)C三种复合陶瓷材料的显微组织结构进行了观察分析。研究表明:同其它两种材料相比,Al2O3/20%Cr3C2/10%(W,Ti)C陶瓷复合材料组织细化均匀,有连续骨架结构生成。Cr3C2和(W,Ti)C颗粒的共同加入有利于晶粒生长的制约,裂纹分枝与偏转、晶粒拔出、以及纳米相等等,有效提高了氧化铝陶瓷材料的力学性能。

Al_2O_3/Cr_3C_2/(W,Ti)C复合材料化学相容性分析

应用热力学原理计算分析了Al2O3/Cr3C2/(W,Ti)C复合陶瓷材料体系中各组分间化学反应的可能性。结果表明,在1800℃范围内各组分间不会发生化学反应。并通过Al2O3/Cr3C2/(W,Ti)C复合陶瓷材料的热压烧结制备进行了实验验证。

Cr_3C_2及(W,Ti)C对Al_2O_3/Cr_3C_2/(W,Ti)C复合陶瓷材料Vickers硬度的影响

热压烧结制备了Al2O3/Cr3C2/(W,Ti)C复合陶瓷材料(以下简称ACW复合材料),对其Vickers硬度及组织形貌进行了研究,分析了Cr3C2及(W,Ti)C对Vickers硬度的影响.结果表明,(W,Ti)C和Cr3C2的添加利于阻止晶界迁移,抑制晶粒长大,Cr、W、Ti离子在Al2O3基体晶粒中的固溶起强化作用.每一相的添加量在10%～20%(体积分数,下同)为宜,添加总量在30%左右ACW复合材料硬度最佳.

W-Cr-Ni对反应熔铸(Ti,W,Cr)B_2-(Ti,W,Cr)C复相陶瓷刀具材料的影响

采用超重力场反应熔铸技术制备出(Ti,W,Cr)B2-(Ti,W,Cr)C复相陶瓷刀具材料,研究了W-Cr-Ni对材料制备过程的影响。XRD、FESEM与EDS分析表明,陶瓷基体主要由(Ti,W,Cr)B2四方晶、不规则(Ti,W,Cr)C、Al Ni及残余的Al2O3构成。随着W-Cr-Ni含量的增加,(Ti,W,Cr)B2与(Ti,Cr,W)C尺寸呈先增大后减小趋势。燃烧反应速率和熔体分离速率随W-Cr-Ni含量的增加而逐渐增大,而残留的Al2O3则逐渐减少。在冷却凝固过程中,Ti C与Ti B2先后形核析出,在其长大过程中,[W]、[Cr]原子取代部分[Ti],扩散至Ti C与Ti B2中,生成(Ti,W,Cr)C与(Ti,W,Cr)B2。随着W-Cr-Ni逐渐增加,[Ti]、[B]、[C]原子扩散距离逐渐增大,[W]、[Cr]扩散至(Ti,W,Cr)B2与(Ti,W,Cr)C晶体内部的含量也逐渐增大。在凝固后期,[Ni]与少量未反应的[Al]反应生成Al Ni,分布于基体间,提高了陶瓷的致密性。