Mo2NiB2基金属陶瓷制备技术及应用的研究进展

综述了Mo2NiB2基金属陶瓷的性能与特点,详细介绍了真空液相烧结技术、激光熔覆技术、固相反应法、反应热喷涂法、铸造烧结法等Mo2NiB2基金属陶瓷常用制备方法及各自的优缺点,简述了采用不同技术制备得到Mo2NiB2基金属陶瓷的硬度、耐磨性能和耐腐蚀性能等,对Mo2NiB2基金属陶瓷的相关应用领域进行了总结,最后对今后我国Mo2NiB2基金属陶瓷的研究方向进行了展望。

W对Mo2NiB2金属陶瓷微观结构和性能的影响

以Mo粉、Ni粉、B粉、C粉、W粉为原料,用冷压成型法及真空液相烧结法制成MO2NiB2金属陶瓷,研究不同W含量对MO2NiB2金属陶瓷组织与性能的影响。结果表明:掺杂W的MO2NiB2金属陶瓷在1000℃、120h氧化时,属于完全抗氧化级,表面氧化物层的主晶相是Ni2O3和具有尖晶石结构的NiW2O4,随着W含量的增加,MO2NiB2金属陶瓷的硬度逐渐增加,但其弯曲强度与断裂韧性则不断降低。

Si3N4晶须对原位形成Mo2NiB2金属陶瓷组织与性能的影响

采用化学镀方法在Si3N4晶须表面镀覆了一层均匀的镍镀层,利用真空液相烧结法制备了不同镀镍Si3N4晶须含量的Mo2NiB2基金属陶瓷,采用扫描电镜、显微硬度仪和三点弯曲试验等研究了不同镀镍Si3N4晶须的添加量对Mo2NiB2基金属陶瓷组织与性能的影响。结果表明:添加了适量镀镍晶须的金属陶瓷的组织细化,分布更均匀,抗弯强度和断裂韧性均有显著提高;当镀镍Si3N4晶须添加量为0.6 mass%时,金属陶瓷的力学性能最佳,其抗弯强度和断裂韧性分别达到了1887.4 MPa和19.24 MPa·m1/2。Si3N4晶须对Mo2NiB2基金属陶瓷的增韧是裂纹偏转、晶须桥联、微裂纹增韧以及细小硬质相颗粒对裂纹的阻碍等机制共同作用的结果。

纳米La2O3掺杂对Mo2NiB2基金属陶瓷组织及力学性能的影响

采用真空热压烧结技术,根据Ni-6B-53.3Mo的配比,制备了掺杂不同含量纳米La2O3颗粒(0、0.3%、0.6%、0.9%、1.2%)的Mo2NiB2基金属陶瓷,并研究其显微结构和力学性能。结果表明,掺杂La2O3可以使Mo2NiB2基金属陶瓷的硬质相和Ni基粘结相相溶性提高,晶粒尺寸减小,Ni基粘结相分布更加均匀。随着La2O3掺杂含量的增加,Mo2NiB2基金属陶瓷的抗弯强度、硬度和压缩强度先增大后减小。掺杂0.6%La2O3时,抗弯强度和硬度均最大,分别为603.55 MPa和902.1 HV。掺杂0.3%La2O3时,压缩强度最大,为550 MPa。但随着La2O3掺杂含量的增加,Mo2NiB2基金属陶瓷的断裂韧性和密度都有所降低。

Nb对Mo2NiB2基金属陶瓷组织和力学性能的影响

采用放电等离子热压烧结技术制备了掺杂不同摩尔含量(0、0.05%、0.1%、0.15%、0.2%)Nb的Mo2NiB2基金属陶瓷,并使用扫描电子显微镜和电子万能试验机研究了其微观结构和力学性能。结果表明,Mo2NiB2基金属陶瓷主要由Mo2NiB2硬质相和Ni基粘结相两相结构组成。随着Nb的加入,硬度值先增大后减小,并在掺杂0.15%Nb时达到最大值1 203.4 HV。Nb取代了部分Mo,形成置换固溶体,产生固溶强化作用,使硬度值增大。掺杂0.05%Nb时,Mo2NiB2基金属陶瓷抗弯强度值最大,为854.93 MPa。断裂方式主要为脆性的解理断裂,断裂韧性值随Nb的加入而降低。

粉末球磨时间对Mo2NiB2金属陶瓷组织与性能的影响

将钼粉、镍粉和硼粉进行球磨混合,压制成型,采用液相烧结工艺制备Mo_(2)NiB_(2)金属陶瓷,研究了粉末球磨时间(1,12,24,36,48 h)对Mo_(2)NiB_(2)金属陶瓷显微组织、硬度和耐电化学腐蚀性能的影响。结果表明:不同粉末球磨时间下Mo_(2)NiB_(2)金属陶瓷均主要由Mo_(2)NiB_(2)、MoB和MoNi相组成,当粉末球磨时间为24 h时,原料粉末混合最均匀,反应生成的Mo_(2)NiB_(2)相含量最高,金属陶瓷的相对密度最大;随着粉末球磨时间的延长,金属陶瓷的硬度先减小再增加后减小,自腐蚀电流密度先增大后降低再增大,当粉末球磨时间为24 h时硬度最高,自腐蚀电流密度最小,耐腐蚀性能最好,这与此时金属陶瓷内部孔隙最少减少了腐蚀介质扩散通道以及Mo_(2)NiB_(2)相含量较多促进阳极极化有关。

稀土Sm_2O_3对Mo_2NiB_2基金属陶瓷微观组织和力学性能的影响

以NiB、Mo、Cr、V、Ni等几种粉末为基本原料,并以稀土Sm_2O_3为添加剂,采用真空液相烧结法制备Mo_2NiB_2基金属陶瓷。利用XRD、SEM、EDS、洛氏硬度计和电子万能试验机等研究添加Sm_2O_3对Mo_2NiB_2基金属陶瓷微观组织和力学性能的影响。结果表明,添加0.3%~0.9%的Sm_2O_3后,金属陶瓷晶粒明显细化,组织分布更加均匀,材料的硬度和抗弯强度也得到提高。当Sm_2O_3添加量为0.6%时,所得试样的晶粒最为细小,晶粒尺寸大致在0.8~3.0μm,材料的力学性能最佳,其硬度和抗弯强度分别达到HRA88.7和1550 MPa。

激光熔覆原位合成Mo_2NiB_2涂层工艺研究

目的选择和优化激光熔覆工艺参数,以制备三元硼化物金属基陶瓷Mo_2NiB_2涂层。方法通过激光熔覆原位合成法在碳钢表面制备了以Mo_2NiB_2为增强相的涂层,并采用金相显微镜、扫描电镜(SEM)及X射线衍射(XRD)对涂层组织进行分析。利用ANSYS计算熔覆过程的温度场,进而计算涂层凝固特征参数,即凝固形状控制因子。结果微观组织分析表明,在激光功率为2500 W、扫描速度为1.5 mm/s、预置厚度为1 mm时,可获得细密、均匀的组织,涂层中白色部分为生成的Mo_2NiB_2,灰色部分为Fe、Ni固溶体。涂层与基体结合部位以平面晶形式生长,然后以树枝晶的方式远离界面生长。温度场及凝固特征参数的计算表明,温度梯度达105℃/m数量级,形状控制因子达109(℃·s)/m^2数量级。结论激光功率的增加会使涂层中的枝晶组织趋于细密,形状因子K值大幅增大。凝固形状控制因子K为3×10~9~5×10~9(℃·s)/m^2时,凝固组织为平面晶,表现为"白亮带";K为7×10~9(℃·s)/m^2以上时,凝固组织为树枝晶;K为13×10~9(℃·s)/m^2时,树枝晶晶粒出现明显的细化现象。

Mo_2NiB_2基金属陶瓷的研究进展

在金属陶瓷领域中,三元硼化物的研究已经取得了一系列的成果,但是对Mo_2NiB_2基金属陶瓷涂层的研究还比较少。主要论述了Mo_2NiB_2晶体结构、显微组织、Mo_2NiB_2基金属陶瓷的性能、Mo_2NiB_2基金属陶瓷的合金化、Mo_2NiB_2基金属陶瓷涂层研究进展,并且对Mo_2NiB_2基金属陶瓷的研究进行了展望。

纳米La_2O_3掺杂Mo_2NiB_2基金属陶瓷的摩擦磨损特性研究

以Ni-6B-53.3Mo为基础材料,采用真空热压烧结的方法在970℃下,制备不同La_2O_3掺杂含量(0%、0.3%、0.6%、0.9%、1.2%)的Mo_2NiB_2基金属陶瓷。采用高温真空摩擦磨损试验仪、表面轮廓仪、激光共聚焦显微镜以及X射线衍射仪研究La_2O_3掺杂量对Mo_2NiB_2基金属陶瓷的微观组织和摩擦磨损性能的影响。结果表明:室温下,同一载荷时,随着La_2O_3含量的增加,Mo_2NiB_2基金属陶瓷的磨损率和摩擦系数呈现先增大后减小的趋势,掺杂0.3%La_2O_3的Mo_2NiB_2基金属陶瓷的磨损率和摩擦系数最大,掺杂1.2%La_2O_3的Mo_2NiB_2基金属陶瓷的磨损率和摩擦系数最小;载荷对Mo_2NiB_2基金属陶瓷的耐磨性影响显著,磨损率和摩擦系数随着载荷的增加而减小;温度升高,La_2O_3掺杂Mo_2NiB_2基金属陶瓷磨损率先降低后逐步平稳,摩擦系数呈现先减小后增大的趋势。

超音速火焰喷涂原位制备MoB/NiCr金属陶瓷涂层的组织结构

通过机械球磨结合粘结破碎法制备了Mo-B-Ni-Cr复合粉末,然后采用超音速火焰喷涂方法在316L不锈钢基体上制备了MoB/NiCr涂层。采用扫描电镜、X-射线衍射仪、激光粒度、图像法和硬度计等手段观察并分析了粉末和涂层的组织结构。结果表明,复合粉末的组织形态呈近球形,复合粉末各粒子间结合良好;通过X-射线衍射发现,复合粉末的主要物相为Mo、Ni和Cr三相。原位制备的涂层组织致密性良好,孔隙率仅为0. 23%,且涂层扁平粒子间及涂层与基体界面之间结合良好。涂层中原位生成了Mo2NiB2三元硼化物。