TiB_(2)含量对基于PLC控制的激光选区熔化成形TiB_(2)/4Cr13钢复合材料组织与性能的影响

采用机械球磨和激光选区熔化成形方法,制备了不同TiB_(2)质量分数(0.6%,1.2%,1.8%)的TiB_(2)/4Cr13钢复合材料,研究了TiB_(2)含量对复合材料物相组成、微观形貌、硬度、耐磨性能和耐腐蚀性能的影响。结果表明:复合材料由α-Fe、γ-Fe、TiB_(2)等相组成;随着TiB_(2)含量的增加,复合材料的相对密度降低;当TiB_(2)质量分数为0.6%时,复合材料的组织最为细小均匀,随着TiB_(2)含量的继续增加,晶粒尺寸增大,且组织中出现裂纹、微孔等缺陷;随着TiB_(2)含量增加,复合材料的硬度降低,摩擦因数和磨损率增大,点蚀和自腐蚀电位降低,自腐蚀电流密度增大,耐腐蚀性能变差。

TiC-TiB_2复相陶瓷涂层的反应火焰喷涂制备

基于SHS反应火焰喷涂技术，采用Ti—B4C—C喷涂体系，在钢基表面制备了TiC—TiB2复相陶瓷涂层。通过对SHS火焰喷涂陶瓷涂层的电子显微观察和x射线衍射及能谱分析，探讨了SHS反应火焰喷涂TiC—TiB2复相陶瓷涂层的组织结构及成因。研究发现，涂层是一种复相非均质、传统热喷涂层状涂层特征不明显的亚稳结构。涂层由占主体的TiCo0.7N0.3、TiCo0.2N0.8、TiB2相和少量TiO2、Ti2O、Ti3O5相及气孔组成。涂层中有三类特征各异的组织，即尺度在微一纳米级呈团簇状分布的组织，尺寸在1～3μm之间呈等轴状颗粒分布的组织和呈深黑色的不规则气孔。三类组织是由在喷涂粒子与基材接触之前，喷涂团聚粉粒经飞行燃烧和反应合成形成的熔融陶瓷液滴（又分为实心和空心两类）和不规则陶瓷颗粒（其形状与原喷涂团聚颗粒一样，但组织结构已发生转变，基本成为陶瓷相）与基材碰撞变形、冷却凝固、快速结晶形成的。

高电流密度TiB_2/G阴极泄流式铝电解槽的电解实验

详述了泄流式TiB2/G阴极电解槽的制作与电解运行操作。在焦粒焙烧、干法启动后,保持1.54 A/cm2的高阳极电流密度进行140 h电解实验,平均电流效率为86.5%。实验过程中,TiB2/G层稳定而牢固,其腐蚀脱落速度为0.4 g/(h·m2),能很好地保护阴极基体。利用铝参比电极由瞬时断电技术测得泄流式电解槽的阳极过电压和阴极过电压,它们与对应的电流密度遵循塔菲尔方程关系,其阳极过电压与工业电解槽相当,而其阴极过电压比工业电解槽的高0.4 V左右。这可能是由于泄流式电解槽中不存在铝液波动,阴极表面附近的电解质分子比远高于工业电解槽阴极表面的电解质分子比。

团聚粉改性对反应喷涂Ti(C,N)-TiB_2复相陶瓷涂层的影响

影响反应火焰喷涂Ti(C,N)-TiB2复相陶瓷涂层质量的关键因素之一,是喷涂粉体的聚集状态。分别采用化学镀Ni和溶胶-凝胶TiO2包覆Ti-B4C-C-Al系团聚粉工艺,对Ti-B4C-C-Al系喷涂团聚粉进行胶囊化改性,以强化自蔓延反应团聚粉单元,研究团聚粉经胶囊化改性后对反应火焰喷涂Ti(C,N)-TiB2复相陶瓷涂层的影响规律。研究发现,喷涂团聚粉的胶囊化改性是改善反应火焰喷涂涂层质量的有效方法,胶囊化效果越好,喷涂粉的自蔓延反应越充分,反应产物转化率越高;胶囊化改性可有效防止团聚粉中的钛在喷涂过程的氧化,并对涂层组织与分布产生一定影响,使涂层的致密度和显微硬度得到提高。

TiN／TiB2纳米复合材料的合成与性能

结合高能球磨和高温高压实验技术,制备了块体TiN/TiB2纳米复合材料。通过X射线衍射和拉曼光谱对材料的微观结构进行了研究。结果表明,采用金属Ti和六方BN为原料,在球磨过程和高温高压实验过程中,TiN先于TiB2形成,球磨70 h后有少量的纳米晶TiN开始形成。在高温高压实验中,在样品腔的合成温度低于1 300℃时,没有TiB2出现;当温度达到1 300℃后,合成出了TiN和TiB2的复合材料。对所合成的块状材料的热膨胀性和导电性能进行了测试。

PTFE促发TiB_2-TiC复合粉体低温燃烧合成

在钛-硼体系中引入PTFE(聚四氟乙烯)作为反应促进剂,实现了TiB2-TiC复合陶瓷粉体的低温固相合成,并研究了PTFE加入量对反应过程的影响和反应机理。结果表明:当PTFE加入量少于5%(质量分数)时,产物中主要为未反应的钛,达到5%后可生成TiC相;当添加10%PTFE时,能够在550℃燃烧合成制备出平均粒径小于0.4μm、纯度很高的TiB2-TiC复合粉体;其反应机理为,首先PTFE与钛发生反应释放出大量的热,然后诱发钛与硼发生固相反应生成TiB2。