Microstructure and Tribological Properties of Laser Clad Ni-Ag/TiC Composite Coating

Ni-Ag/TiC composite coating was prepared on the 45 steel substrates by means of laser cladding. Microstructure and wear properties of composite coatings were analyzed using optical microscopy, field emission scanning electron microscopy and wear machine. The experimental results show that defects, such as cracks and pores, do not occur in the laser-cladded Ni-Ag/TiC composite coating and 45 steel substrate, and they present good metallurgical bonding between them. Compared with Ni/TiC composite coating, micro- hardness values of the two coatings do not present evident differences. The wear experiment result shows that Ni-Ag/TiC composite coated with Ag possesses low friction coefficient and good wear resistance compared with Ni/TiC composite coating.

TiC/TiN复合陶瓷刀具材料的力学性能研究

以微米TiC和TiN为主要原料,以微米Cr、Ni以及Co为添加剂,采用真空热压烧结工艺制备了TiC/TiN复合陶瓷刀具材料。测试和分析了烧结样品的相对密度、弯曲强度、断裂韧性以及硬度性能。结果表明,当微米TiC添加量(质量百分数)为48%,TiN为16%、Cr为7.2%、Ni为21.6%以及Co为7.2%时,所制备的复合陶瓷刀具材料性能最佳,相对密度值为95.2%,弯曲强度575 MPa,断裂韧性为9.32 MPa·m1/2,硬度值为1288 kgf/mm2。

SHS法制备TiC-Ni(Cr)金属陶瓷复合材料组织与性能

采用自蔓延燃烧合成技术在7A52铝合金表面制备了TiC-Ni(Cr)金属陶瓷复合涂层。利用扫描电镜(SEM)、能谱测试(EDS)、X射线衍射分析(XRD)、显微硬度测量、抗热震性检测等对涂层的组织与性能进行了研究。实验结果表明,涂层主要由陶瓷相TiC和金属相Ni组成,涂层内部各物相之间结合较紧密,涂层与基体结合处为高强度的冶金结合,其显微硬度约为基体的10倍,并通过抗热震性实验进一步验证了涂层与基体之间结合良好。实验证明在过渡层处加入与基体润湿性良好的Cr、Ni可较好地提高涂层与基体之间的结合强度。

Al_2O_3/TiC/Mo/Ni微纳陶瓷复合材料的微观结构与性能

采用真空热压烧结技术制备了纳米TiC体积分数为3%~5%的Al2O3/TiC/Mo/Ni微纳陶瓷复合材料，并对其力学性能、相对密度、微观结构和三点弯曲断口形貌进行了研究。结果表明：微纳陶瓷复合材料中存在非典型的灰芯/白环结构；复合材料的断裂方式为穿晶断裂和沿晶断裂的混合形式；添加的纳米粒子分布于Al2O3基体晶粒的内部与晶界，形成了晶内/晶界型结构，细化了晶粒，强化了晶界，提高了复合材料的强度和相对密度，其抗弯强度、断裂韧度、硬度和相对密度分别为970 MPa，5.5 MPa·m1/2，20.4 GPa和99.5%。

激光熔覆原位合成TiC增强Fe基复合层组织研究

在45钢表面激光熔覆原位合成TiC颗粒增强Fe基复合涂层。利用扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪对TiC/Fe复合涂层的显微组织、合金成分以及物相进行分析,测试了熔覆层的显微硬度和耐磨性能。结果表明,当（Ti＋C）的含量在复合粉末中的比例达到15%时,熔覆层生成了少量的TiC颗粒,其形状呈多面体和花瓣状,直径为1~5μm,长度为3~5μm,TiC增强相组织中含有Fe、Cr等元素,而不是单纯的二元碳化物。由于少量TiC颗粒的团聚现象,造成TiC激光熔覆层的显微硬度低于Fe基熔覆层,但TiC激光熔覆层磨损性能优于Fe基熔覆层。

纳米TiC颗粒对Ni-TiC复合镀层组织与性能的影响

采用双脉冲复合电镀技术,在瓦特型镀液中,制备含微-纳米TiC颗粒的Ni基复合镀层。研究镀液中纳米TiC添加量对复合镀层微观形貌、组织结构、硬度、摩擦和抗氧化性能的影响。结果表明:镀液中添加纳米TiC后,Ni-TiC复合镀层表面出现团聚、致密度降低,复合镀层的组织为Ni和TiC;随镀液中纳米TiC添加量的增加,复合镀层的显微硬度呈先增后降的趋势,而摩擦因数则先降后升;当纳米TiC颗粒添加量为6.0g/L时,复合镀层显微硬度最大,为445HV,摩擦因数较小,为0.22,磨损机制以磨料磨损为主;在900℃,100h氧化条件下抗氧化性能最佳,氧化增重为6.828mg/cm^2,为微米复合镀层的0.5倍。

AZ91D镁合金表面激光熔覆Al-TiC涂层组织和性能的研究

目的研究Al-TiC涂层组织和性能的特性,以提高镁合金涂层的硬度和耐蚀性能。方法采用Nd:YAG固体激光器,在AZ91D镁合金表面通过激光熔覆制备Al-TiC涂层,采用光学显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计、电化学工作站,对熔覆层的组织形貌、物相结构、显微硬度和耐蚀性能进行测定和分析。结果 Al-TiC涂层的主要组成相有AlTi_3(C,N)_(0.6),Al_3Mg_2,Mg_2Al_3,Al和TiC等。激光熔覆层的厚度约为0.35 mm,表面成型良好,结合层晶粒细小,熔覆层与镁合金基体之间结合良好,呈大波浪形。熔覆层试样的平均显微硬度为224HV,约为基体显微硬度(62HV)的4倍,由此表明熔覆层对镁合金硬度有明显的增强作用。镁合金基体的自腐蚀电位为-1.475 V,自腐蚀电流密度为7.556×10^(–5) A/cm^2,熔覆层试样的自腐蚀电位为-1.138V,自腐蚀电流密度为4.828×10^(–5) A/cm^2,与镁合金基体相比,熔覆层的腐蚀电位值增加,腐蚀电流密度值变小,熔覆层的耐蚀性能得到提高。结论采用激光熔覆技术,能够在AZ91D镁合金基体表面制备Al-TiC涂层,由于硬质相AlTi_3(C,N)_(0.6),Al_3Mg_2,Mg_2Al_3,TiC等的存在,熔覆层的显微硬度和耐蚀性能显著提高。

2024铝合金微弧氧化/TiC复合膜的制备及耐磨性能

在含有TiC微粒的硅酸盐体系电解液中对2024铝合金进行微弧氧化处理,制备含有TiC成分的复合陶瓷膜。利用SEM、EDS、XRD观察分析复合陶瓷膜的微观形貌、膜层中主要成分沿截面方向的分布及膜层的相结构,用纳米压痕硬度仪、激光共聚焦显微镜、摩擦磨损试验机测量复合陶瓷膜的硬度、表面粗糙度及摩擦系数。观察磨痕形貌,采用激光共聚焦显微镜测量磨痕体积,评估磨损率。结果表明:与不含TiC微粒的电解液中制备的微弧氧化膜相比,复合陶瓷膜的硬度更高、摩擦系数更小、磨损率更低,复合陶瓷膜的磨损率仅为微弧氧化膜的1/12,耐磨性更好。

γ-TiAl金属间化合物合金表面激光熔覆TiC-Ti-Al涂层研究

在TiAl合金表面预置TiC-Ti-Al粉末层,通过激光熔覆处理制得了以TiC为增强相,以TiAl及少量Ti3Al金属间化合物为基体的复合材料涂层。采用光学显微镜和扫描电子显微镜(SEM)观察了熔覆层的显微组织形貌,用X射线衍射仪(XRD)和能谱分析仪(EDS)进行了熔覆层的物相分析,并分别测试了激光处理前后基材和熔覆层显微硬度的变化。研究了激光扫描速度对熔覆层的显微组织和显微硬度的影响。结果表明:随着激光扫描速度的增加,增强相TiC颗粒形貌由树枝状向短棒状和颗粒状转变,并且均匀地弥散分布在熔覆层内,起到细晶强化和弥散强化的作用。同时,随着激光扫描速度的增加,熔覆层显微硬度有所提高,但厚度有所降低。

TC4合金表面激光原位合成Ti/TiC生物涂层的组织结构及性能

为了提高医用TC4合金的耐磨性能,在其表面预置石墨粉,激光原位合成了Ti/TiC复合涂层,并分析了涂层的组织结构、显微硬度、耐磨性、耐蚀性及生物相容性。结果表明:涂层无气孔、裂纹等缺陷,组织为树枝晶状,显微硬度和耐磨性能较基材分别提高1倍和4.35倍,且耐蚀性及生物相容性较喷砂处理的医用TC4合金基材明显提高。

电解液对TiC/TC4复合材料微弧氧化膜组织及耐磨性的影响

采用微弧氧化技术在TiC/TC4(Ti6Al4V)复合材料表面制备陶瓷膜。在NaAlO_2和NaH_2PO_2两种溶液体系中,研究添加Cr_2O_3对两种体系下微弧氧化膜组织、形貌及耐磨性的影响。结果表明:在NaH_2PO_2电解液中形成的膜层为金红石型和锐钛矿型TiO_2,而在NaAlO_2电解液中除了生成TiO_2外,还有Al_2TiO_5、γ-Al_2O_3生成。加入Cr_2O_3后,膜层出现大量Cr_2O_3相。所制备的微弧氧化膜,其耐磨性较基体略有提高。电解液中加入Cr_2O_3后,复合膜的摩擦系数均降低,耐磨性较基体明显提高。在NaAlO_2-Cr_2O_3中形成的复合膜只发生粘着磨损,而且耐磨性最好。而在NaH_2PO_2-Cr_2O_3电解液中,形成的复合膜出现粘着磨损和少量磨粒磨损。

ZrC对TiC基金属陶瓷力学性能的影响

为研究ZrC对TiC基金属陶瓷性能的影响,真空烧结制备了TiC-ZrC-10Co-10Ni-1C、TiC-ZrC-14Mo-20Ni-1C、TiC-ZrC-14Mo-15WC-20Ni-1C系金属陶瓷。采用三点弯曲法测试了材料的抗弯强度,用单边切口梁法测试了材料的断裂韧性,用洛氏硬度计测试了材料的硬度,利用阿基米德原理测试了材料的相对密度。结果表明,由于ZrC在金属相中的润湿性不理想,导致材料的致密度不高,因而,ZrC的加入并没有改善材料的抗弯强度和硬度。但ZrC对材料断裂韧性有明显的改善作用,其主要机制为微裂纹增韧机制。

Al2O3/TiC陶瓷材料超声辅助微磨削的磨削力试验研究

基于超声辅助微磨削加工对Al2O3/TiC陶瓷材料进行微磨削试验,并与传统微磨削技术进行对比。利用单因素分析法研究Al2O3/TiC陶瓷材料的磨削力随超声振幅、磨削砂轮转速、磨削深度、进给速度等工艺参数的变化规律,为提高加工质量和合理选择加工参数提供依据。结果表明:超声波辅助微磨削试验获得了不同磨削参数下磨削力的变化规律,磨削力随超声波振幅、主轴转速的增大而减小,随磨削深度、工件进给速度的增大而增大;在相同工艺参数下,相比传统微磨削加工,超声辅助微磨削Al2O3/TiC陶瓷材料可以有效降低磨削力;在保证工件加工表面质量的前提下,超声辅助微磨削加工可以采用较大的磨削深度和磨削速度,有助于提高材料的去除率和加工效率,试验还得出加工Al2O3/TiC陶瓷材料的最优参数组合。

机械球磨法制备TiC/Al复合涂层的显微组织及力学性能

采用高能球磨机,室温下在2024铝合金表面制得TiC/Al复合涂层。利用SEM,XRD、显微硬度测试和摩擦磨损测试等技术分析涂层的显微形貌、组织结构及力学性能并初步探讨涂层的形成机理。结果表明,在350r/min转速下球磨3h后,2024铝合金表面形成界面结合良好且平均厚度为20μm的TiC/Al复合涂层。涂层最大显微硬度值高达314HV0.1,是基体硬度值的2倍多。界面处的显微硬度呈现梯度变化,对合金层起到很好的缓冲和支撑作用。摩擦磨损测试表明,涂层有效地降低原有材料的摩擦因数,使其耐磨性得到一定程度的提高。

Al_2O_3/TiC陶瓷材料铣削加工的离散元模拟和试验分析

针对Al_2O_3/TiC陶瓷材料铣削过程,采用离散元模拟软件PFC3D建立离散元模型,模拟裂纹的扩展情况,得到不同进给速度、铣削深度、铣刀球头直径下的铣削力图线以及裂纹数,并优化加工参数。通过铣削试验验证离散元模拟结果的正确性。基于模拟结果与试验结果相一致,得到不同铣削参数与铣削力、陶瓷材料裂纹数之间的变化规律:随进给速度增大,铣削力随之增大,裂纹数先减小后增大;随切削深度增大,铣削力与裂纹数增大;铣刀球头直径增大,铣削力变化不大,裂纹数随球头直径的增大而增大。

6A16铝合金车身表面TiC/MAO涂层的组织及耐蚀性能分析

为了提高6A16铝合金的耐蚀能力,实现对微弧氧化涂层微观组织结构与成分的精确调控,采用微弧氧化技术及水热法在6A16铝合金表面制得TiC/MAO复合涂层,并通过试验测试方法对制备参数进行优化,获得了水热法制备复合膜的最优参数为:溶液pH值8,反应时间24 h,反应温度180℃。当pH=8时形成了致密的TiC膜,试样达到了最低的腐蚀电流、最大的腐蚀电位,表现出优异的耐蚀能力。将反应时间增至24 h时,在试样表面形成了更多的水滑石,只形成了颗粒状的外形,并未形成片状结构。此时达到了更小的腐蚀电流,同时腐蚀电位进一步提升,获得了更优的耐蚀能力。提高反应温度至180℃后,在试样表面产生了更多的TiC,获得了致密的TiC组织,形成了明显的片层外形特征,微孔数也发生了减小,此时表现出优异的钝化性能,腐蚀电流也很低。

激光熔覆制备TiC增强Ni-30Fe-20Al复合材料的组织与性能研究

为研究激光熔覆制备TiC增强Ni-30Fe-20Al复合材料的组织和力学性能,探索TiC含量对复合材料性能的影响规律,利用激光熔覆技术分别制备了TiC质量分数为0、10%、20%的陶瓷颗粒增强Ni-30Fe-20Al复合材料,并对复合材料的宏观形貌、微观组织、物相组成、显微硬度等进行了表征分析。结果表明,熔覆层与基板形成了良好的冶金结合;TiC颗粒大部分以TiC相的形式存在且弥散分布在熔覆层内;有部分TiC颗粒重熔形成了不同原子比例的新相,使熔覆层的硬度进一步提升;随着加入TiC粉末比例的增加,熔覆层硬度呈增大趋势。

TiC颗粒增强钛基复合材料的氧化特征

研究了TP-650钛基复合材料在500-850℃不同温度下热暴露5 h后的氧化行为和微观机制,结果表明：600℃以下,合金的氧化增重比其基体合金稍高;600-700℃,材料的氧化增重与其基体合金基本相当,比其他耐热合金如TC9,TC11的氧化增重略高;在700-820℃时,TP-650合金的氧化增重开始低于其基体合金,显示出较好的抗氧化性。另外TP-650复合材料在650℃长时间氧化遵循常规钛合金氧化动力学规律。

电磁感应合成TiC增强铁基复合材料的研究

以钛丝作为增强相,采用电磁感应熔渗法合成了碳化钛增强铁基复合材料。对TiC/Fe基复合材料的微观组织、摩擦磨损行为进行了研究,结果表明,试验制得了TiC硬质相,沿原来钛丝方向分布较均匀,硬质相颗粒有小颗粒状、大颗粒状、长条状,尺寸范围在2～16μm。相对于标准试样,复合材料的力学性能及耐磨相性能有所改善。

TiC颗粒对镁合金微弧氧化过程及膜层性能的影响

本文研究Ti C颗粒对AZ91D镁合金微弧氧化过程及膜层性能的影响,采用电化学法分析膜层断面形貌、相结构和耐蚀性,并与未加Ti C颗粒的膜层进行对比分析。结果表明:微弧氧化电压会随着时间的增加而逐渐增加,最后趋于最大值保持不变;随着Ti C颗粒浓度的增加,膜层中Ti C的含量也增加,膜层的颜色加深,膜层的致密性增加。