耐蚀性纳米TiC2－Zn复合镀的研究

研究了纳米TiO2-Zn复合镀中的各种影响因素，筛选出合适的工艺条件，所覆复合镀层具有优良的耐蚀性能。

激光熔覆原位生长TiB_(2)/TiC增强铁基涂层组织及性能

目的采用激光熔覆技术在45钢表面制备原位生长的TiB_(2)、TiC陶瓷相,以提高铁基涂层的耐磨性能。方法利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)研究铁基复合涂层的相组织、显微组织。使用显微硬度计、磨损实验机等仪器进行显微硬度和耐磨性的测试。结果在铁基粉末中添加Ti、B4C后,涂层原位生长出均匀分布的TiB_(2)、TiC陶瓷相,其数量随着(Ti+B4C)添加量的增加而增多。经过扫描电镜结合EDS判定TiB_(2)多呈矩形形貌,TiC呈球形或花瓣状。在原位生长过程中,TiB_(2)优先形成,而TiC多依附在TiB_(2)周围,以颗粒状存在。铁基复合涂层的显微硬度随着(Ti+B4C)添加量的增加逐级增加,质量分数为30%的(Ti+B4C)复合涂层的硬度最高(1086HV0.2),比铁基涂层(611HV0.2)的硬度提高了约0.78倍。复合涂层的磨损性能得到明显改善,其中质量分数为30%的(Ti+B4C)复合涂层的磨损率最小,为5.48×10^(-6)mm^(3)/(N·m),铁基涂层的磨损率为2.01×10^(-5)mm^(3)/(N·m),表明其耐磨性提高了约2.67倍。随着原位生长的Ti B_(2)、TiC陶瓷相数量的增多,铁基涂层的磨损机制由黏着磨损逐渐转为轻微的磨粒磨损。结论在铁基粉末中添加Ti、B4C,通过激光熔覆技术能够原位生长出Ti B_(2)和TiC,显著提高了铁基涂层的硬度和耐磨性能。

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。

Ti-B_4C-C系在火焰喷涂时的SHS过程

以Ti-B4C-C为反应喷涂体系,依托SHS反应火焰喷涂制备TiC-TiB2复相陶瓷涂层技术,通过水淬熄实验,截取了喷涂过程中飞行不同距离的粒子,观测了不同飞行距离下,中间状态反应产物的宏观特征、成分和组织结构及其变化过程,理论探讨了复合粉体在氧-乙炔火焰焰流中的飞行燃烧过程与反应机理。研究表明,中间状态的反应产物按其宏观特征出现了完全熔融的实心陶瓷液滴、完全熔融的空心陶瓷液滴、表面熔融芯部未熔的陶瓷颗粒和完全未熔的陶瓷颗粒4种。其飞行燃烧过程机理是:SHS反应始于钛粉的熔化,对位于火焰焰流芯部的中小尺寸喷涂团聚颗粒,其燃烧合成受扩散和毛细管机制控制,以爆燃方式进行;对位于火焰焰流外围的较大尺寸喷涂团聚颗粒,其燃烧合成受组元熔解析出机制控制。

自反应喷射成形制备TiC-TiB_2复合陶瓷

提出了一种新的低成本自反应喷射成形技术,制备出TiC-TiB_2复合陶瓷材料坯件,研究了材料的组织结构对性能的影响.结果表明,反应喷射成形坯件的组织具有快速凝固特征,主要由浅灰色连续基体相TiC_(0.3)N_(0.7)、尺寸为100 nm-1μm呈柱状分布的黑色颗粒TiB_2、少量分布于基体相边界的白色相组织TiO_2以及少量黑色的不规则孔洞四部分组成.喷射沉积坯件的孔隙率为2.3%,显微硬度为2029HV_(0.2),断裂韧性为6.0 MPa·m^(1/2).向喷射体系中添加20%(质量分数)的Al-Ni合金使材料的孔隙率下降到1.7%,断裂韧性提高到7.7 MPa·m^(1/2),显微硬度下降到1259HV_(0.2).由于自反应喷射成形坯件的晶粒细小,其断裂韧性高于反应烧结与自蔓延高温合成方法制备的TiC-TiB_2复合陶瓷材料.

稀土CeO_2作为添加剂制备in situ TiC/Al基复合材料

以稀土 Ce O2 为活性添加剂 ,用原位接触法 +铸造法制备 Ti C/Al基复合材料 .实验表明 :添加适量稀土 Ce O2 制得的 Ti C颗粒平均直径为 2 .2 μm,得到了明显的细化 ;Ti C颗粒在铝基体中均匀分布 ,且没有脆性相 Al3 Ti生成 ;

反应超音速火焰喷涂TiC-TiB_2-Ni涂层的组织性能

基于反应超音速火焰喷涂技术,以钛粉、炭化硼、石墨和镍粉为原材料,在45#钢基体上制备3种TiC-TiB2-Ni涂层,并对涂层组织与相关性能进行研究。结果表明:Ti-B4C-C-Ni粉末组元在喷涂过程中发生剧烈的放热反应,可以合成TiC-TiB2-Ni金属陶瓷涂层,Ti-B4C之间发生反应的趋势和剧烈程度明显大于Ti-C之间的;涂层中除主要组成相TiC,TiB2和Ni外,还含有一定量的Ti(C,N),TiO2,Ti2O3和NiO相;随着TiB2含量的减少,涂层中的气孔和夹杂物含量增多,显微硬度和结合强度逐渐降低,滑动磨损量明显升高,涂层耐磨性能下降;利用Ti-B4C-Ni材料组元制备的TiC-TiB2-Ni涂层的性能最优,涂层的滑动磨损失效形式主要表现为脆性剥落和犁削。

反应合成Ti_3Al/TiC+Al_2O_3复合材料烧结过程热力学分析

将高能球磨后的Ti-Al粉末和TiC,Al2O3粉末混合进行热压烧结,在烧结的过程中反应生成金属间化合物为增强相的复合材料。通过对粉料的X射线衍射分析、热分析(DSC)和烧结体的成分分析表明,最终的金属间化合物只有Ti3Al而没有其它金属间化合物相。通过热力学计算,分析了反应烧结过程并发现在低温由固相间原子扩散控制生成TiAl3,TiAl,Ti3Al的渐进过程,和在高温下金属间化合物的合成机理,而且增强相和基体界面间处于稳定状态。

超音速火焰喷涂TiC-TiB2增强Ni基涂层的研究

利用超音速火焰喷涂技术在45号钢基体上制备了2种TiC-TiB2增强Ni基涂层,研究了涂层的组织和性能并与Ni60涂层进行对比分析。结果表明,含Ti-B4C自反应组元粉末的喷涂火焰呈明亮的白炽状态,火焰温度明显高于喷涂Ni60粉末的火焰温度,TiC-TiB2陶瓷增强Ni基涂层的显微硬度和耐滑动磨损性能明显优于Ni60涂层。Ti-B4C-Ni团聚态粉末形成的涂层中陶瓷相均匀分布在金属基体中,颗粒细小,在摩擦过程中不易脱落,有效提高了片层强度和硬度,增强了涂层的耐磨性。而Ti-B4C团聚态粉与Ni60机械混合粉末形成的涂层中出现了明显的金属相与陶瓷相的偏聚现象,使得涂层的结合性和耐磨性略有降低。

自蔓延高温合成法制备TiB_2/TiC复合陶瓷

以 Ti、B4 C和 C粉末为原料 ,采用自蔓延高温合成与同时致密化工艺 (SHS/PHIP)制备合成了不同原料配比的 Ti C- Ti B2 复合陶瓷 ,确定了反应原料的最佳配比为 :Ti∶ B4 C=3∶ 1(摩尔比 )。 X射线及 SEM分析表明 ,制备的产物纯净 ,无中间相的出现 ,而且由于 Ti C/2 Ti B2 复合陶瓷组织中长条形状 Ti B2 相的存在 。

激光熔覆MOS_2/TiC/Ni减摩耐磨复合涂层组织及磨损性能的研究

以MoS_2、TiC、Ni粉为原料,在20钢基材表面利用激光熔覆技术制备了减摩耐磨复合涂层。采用SEM和XRD对复合涂层的组织和相组成进行了研究,结果表明复合涂层主要由部分未熔的TiC颗粒、Mo_2C、γ镍基固溶体和多种两元、三元硫化物TiS、NiS、Ni_3Ti_4S_8等组成。用FALEX-6摩擦磨损实验机对MoS_2/TiC/Ni复合涂层、MoS_2/Ni激光熔覆层以及45钢的耐磨性能进行了对比,并对三种试样表面的磨损形貌进行了SEM观察。实验表明:MoS_2/Ni激光熔覆层具有最低的摩擦系数,但磨损失重最大;MoS_2/TiC/Ni复合涂层在载荷17.8N、转速200r/min条件下,磨损40分钟,其磨损失重仅为45钢的1/6。

Al_2O_3/TiC基陶瓷刀具材料的高温摩擦磨损性能研究

采用UMT-2球-盘式高温摩擦磨损试验机,考察了A l2O3/TiC基陶瓷刀具材料在200℃至600℃范围内的高温摩擦磨损性能,并分别使用大景深显微镜,白光干涉仪和扫描电镜观察试验后磨痕的轮廓和微观形貌.结果表明：A l2O3/TiC陶瓷刀具的摩擦系数随环境温度的升高先升高,在600℃时开始降低,摩擦系数的数值在0.1~0.4之间;磨损量随着摩擦滑动速度的升高而降低,随着摩擦环境温度的升高而升高,磨损量的数值在4×10-7~9×10-7mm3/（N.m）之间;随着摩擦温度的升高,磨痕轮廓两侧具有明显的材料转移现象,A l2O3/TiC陶瓷材料主要磨损机理是裂纹的产生与材料的脱落.

TiC-TiB_2/Cu复合材料的抗热震及抗烧蚀行为研究

采用SHS/PHIP工艺制备了TiC-TiB_2/xCu复合材料,分析了材料的组成及显微结构,利用等离子火炬加热器考察了材料的抗热震及抗烧蚀性能。结果表明,随着金属Cu含量的增加,TiC-TiB_2/xCu复合材料的抗热震性增强,而抗烧蚀性能降低;在经过15s烧蚀后,材料的质量损失为1.7g,质量烧蚀率为0.11g/s。材料的抗烧蚀机理为耐高温、耐冲刷的高强度陶瓷骨架以及高温下挥发吸热的金属Cu粘接剂,二者的综合作用使材料具有抗烧蚀性。

TZP/TiC/Al_2O_3陶瓷复合材料在模具中的应用

采用ＴＺＰ相变和ＴｉＣ颗粒共同增韧Ａｌ２Ｏ３，使ＴＺＰ／ＴｉＣ／Ａｌ２Ｏ３复合材料的抗弯强度σｆ和断裂韧度ＫＩＣ分别达到１１０６ＭＰａ和１１．８６ＭＰａｍ１／２。探讨了复合材料在用作螺旋丝拉拔模具时的磨损和破损行为，研究了ＴＺＰ和ＴｉＣ对模具磨损和破损性能的影响。当ＴｉＣ含量一定时，随ＴＺＰ含量增加，模具的耐磨损和抗破损性能得到明显改善，可以认为应力诱发ＴＺＰ相变、裂纹偏转与桥联、残余应力等增韧机制为减磨和抗破损机制。

超重力下燃烧合成TiC-TiB_2细晶复合陶瓷

采用超重力下燃烧合成工艺,以快速凝固方式制备出TiB2系列含量的TiC-TiB2细晶复合陶瓷。XRD、FESEM与EDS分析表明,随TiB2含量的增加,TiC-TiB2复合陶瓷基体从TiC微米球晶组织逐渐转化为TiB2小尺寸片晶组织,且对于TiB2含量为50%的TiC-TiB2复合陶瓷,可获得TiB2小尺寸片晶均匀镶嵌于TiC基体上的共晶组织。力学性能测试结果表明,TiB2的摩尔分数为50%的TiC-TiB2复合陶瓷因在凝固过程中发生共晶反应,陶瓷相对密度和硬度均达到最高值(分别为98.6%和18.4GPa),并且因TiB2小尺寸片晶在裂纹扩展时所诱发的裂纹偏转、桥接及片晶拔出增韧机制的协同作用,TiB2的含量为66.7%的TiC-TiB2复合陶瓷具有最高的断裂韧度(13.4MPa·m0.5)。

B_4C量对TiC-TiB_2颗粒增强金属基复合材料涂层制备的影响

对Al-B4C体系下B4C的量与原位内生TiC-TiB2颗粒增强金属基复合材料涂层制备之间的关系进行了研究。结果表明,Al:B4C质量比大于9:1可制备出高质量的TiC-TiB2颗粒增强金属基复合材料涂层,提高Al:B4C质量比虽有利于涂层的制备,但不利于涂层中增强相体积分数的提高。Al在涂层制备过程中的作用主要是降低单位体积内参加反应物的量、降低生成TiC-TiB2反应的门槛温度和充当除氧剂的作用,为涂层的制备提供了一种更加便利的途径。

反应烧结Ti_3SiC_2/TiC复合材料摩擦磨损性能研究

采用无压反应烧结技术制备Ti3SiC2/TiC复合材料,利用XRD-7000型衍射仪、INSTRON-1195型电子万能试验机、JSM-6700F型扫描电子显微镜、HST-100型摩擦磨损试验机对Ti3SiC2/TiC复合材料烧结试样的相组成、抗弯强度、断口显微形貌和载流摩擦磨损性能进行了研究.结果表明:在1550℃下可制备得到均匀致密的Ti3SiC2/TiC复合材料;随着试样中TiC含量的增加,复合材料抗弯强度逐渐增大;当TiC质量分数达到18%左右时,抗弯强度明显增加,摩擦系数趋于稳定,磨损率快速下降;电流强度是Ti3SiC2/TiC复合材料摩擦磨损性能的主要影响因素,随着试验电流强度的增强,摩擦系数和磨损率明显增大;同时在摩擦表面生成一层熔融状氧化膜(非载流:SiO2、TiO2和FeTiO3载流:FeTiO3和Fe2.35Ti0.65O4),主要磨损形式为电弧烧蚀和氧化磨损.

Ti(CN)/TiC/Al_2O_3/TiN多层涂层的结构和界面结合力研究

采用中温、高温复合化学气相沉积技术(MHCVD)在WC-(6%wt)Co硬质合金基体表面制备了Ti(CN)/TiC/Al2O3/TiN多层陶瓷涂层。通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和数显显微硬度计等手段分析多层陶瓷涂层的表面及断面形貌、物相组成、显微硬度;采用表面划痕实验,结合形貌观察及X射线能谱分析(EDS)研究多层陶瓷涂层/硬质合金基体的界面结合力及其影响因素。结果表明:Ti(CN)/TiC/Al2O3/TiN多层陶瓷涂层结构均匀致密,涂层后硬质合金的显微硬度明显提高,约2600 HV,多层陶瓷涂层与基体界面结合良好,划痕实验显示临界载荷高达105 N,多层陶瓷涂层界面间的原子扩散作用对涂层/基体界面附着力有较大贡献,而涂层内部少量Ti2O3、W6Co6C等物相的存在对提高界面结合力也有帮助。

自蔓延原位合成TiC/MoSi_2复合材料及其力学性能

以钼、硅、钛和碳粉为原料,采用自蔓延原位合成技术制备了不同体积分数TiC强韧化的MoSi2基复合材料,研究了TiC颗粒对MoSi2基体材料显微组织和力学性能的影响。结果表明:TiC颗粒均匀分布于MoSi2基体中;TiC体积分数为30%时,TiC/MoSi2复合材料硬度、抗弯强度和断裂韧度分别达到15.02 GPa、366 MPa和6.26 MPa.m1/2,比纯MoSi2分别增加61.5%、26.8%和150%;复合材料的断口表现为沿晶断裂和准解理断裂的混合形式,其强化机制是细晶强化和弥散强化,韧化机制为细晶韧化。

SHS结合热压制备TiC-Al_2O_3/Fe-Al复合材料

以天然钛铁矿、铝粉和石墨为主要原料,采用自蔓延高温合成技术、铝热还原法并结合热压烧结技术,制备出TiC-Al2O3/Fe-Al复合材料.研究表明预热时间少于120s时,预热时间越长,反应燃烧波速度越大,当预热时间继续增大,对反应燃烧波速度的影响不再显著;加入添加剂Y2O3为0.2%时,金属相较均匀地弥散分布在陶瓷颗粒周围.晶粒尺寸约为2～3μm,复合材料的相对密度达到94%,抗弯强度和硬度分别为599.29MPa、83.7HRA.