不同外加剂对废弃脱硝催化剂制备钛基陶瓷性能的影响

我国每年产生大量的废弃脱硝催化剂,其安全处置和资源化利用迫在眉睫。钒钛脱硝催化剂中的TiO_2含量较高,以其作原料制备陶瓷,可实现高附加值利用。本文以包头某火电厂的蜂窝式废弃钒钛脱硝催化剂为原料,选取CuO、硼砂、Nb_2O_5 3种外加剂用于制备钛基陶瓷,通过样品体积密度、吸水率、抗压强度、抗弯强度、维氏硬度和有毒元素浸出率测试,研究3种外加剂对钛基陶瓷性能的影响。结果表明:CuO的掺杂不利于样品的致密化,掺杂2%硼砂可大幅度提高样品硬度;掺杂2%Nb_2O_5的样品综合性能最佳,有毒元素浸出率达到国家标准;利用以废弃钒钛催化剂为原料高温焙制陶瓷的方法,对有毒V元素的浸出起到了明显的固化效果。

掺杂钛锡酸钡基陶瓷的制备及电性能研究

采用固相合成工艺制备了Li-Al(简称LA)掺杂Ba1-x(LA)x(Ti_(0.91)Sn_(0.09))O_(3)-0.6%MnO_(2)陶瓷,研究了LA掺杂量对钛锡酸钡基陶瓷物相组成、相对密度、晶粒尺寸、介电性能和压电性能的影响。结果表明,LA掺杂钛锡酸钡基陶瓷都为ABO3型钙钛矿结构,(022)和(200)晶面的衍射峰会随着掺杂量增加而逐渐右偏移;随着掺杂量x从0增加至2.5%,LA掺杂钛锡酸钡基陶瓷的相对密度先增后减,在x=0.5%时取得最大值(93.7%)。相同频率下LA掺杂钛锡酸钡基陶瓷的介电常数从大至小顺序为:0.5%>1.0%>0>1.5%>2.0%>2.5%;LA掺杂量为0.5%时钛锡酸钡基陶瓷的介电常数最高。随着LA掺杂量从0增加至2.5%,压电系数d33、平面机电耦合系数Kp和相位角θmax都表现为先增后减趋势,在x=0.5%时取得最大值。x=0~1.0%时LA掺杂钛锡酸钡基陶瓷具有较好的压电温度稳定性和较高的退极化温度。钛锡酸钡基陶瓷中适宜LA掺杂量为0.5%。

二硼化钛基金属陶瓷研究进展

二硼化钛(TiB2)因其优良的综合性能引起了广泛的关注。但是由于难以获得完全致密的二硼化钛陶瓷,其广泛应用受到限制。金属基体增强是改善和提高二硼化钛性能的有效途径。本文从金属体系的选择以及制备方法与致密化技术的改进简述了二硼化钛基金属陶瓷的研究进展,并提出了在二硼化钛基金属陶瓷制备过程中需要注意的一些问题。

颗粒陶瓷增强钛基复合材料磨削表面形貌仿真与试验研究

使用Deform-3D软件开展了单颗金刚石磨粒磨削颗粒陶瓷增强钛基复合材料的过程仿真,研究了复合材料磨削亚表面裂纹的萌生与扩展规律以及不同工艺参数对磨削表面形貌的影响;开展了树脂结合剂金刚石砂轮磨削复合材料的实验,分别研究了不同陶瓷颗粒粒度与磨削工艺参数对磨削表面形貌的影响规律,对不同工艺参数下的磨削表面粗糙度进行测量与分析。结果表明,试验结果与仿真结果较为一致;陶瓷颗粒粒度为40μm的复合材料磨削表面质量明显高于陶瓷颗粒粒度为80μm的复合材料。当砂轮线速度为25m/s、进给速度为12m/min时,磨削表面质量最优;在沿复合材料激光制备方向上的磨削表面粗糙度受砂轮线速度和工件进给速度的双重作用,而垂直于激光制备方向,表面粗糙度随砂轮线速度的增加或工件进给速度的降低而有所减小。

大气等离子喷涂氧化钛基复合陶瓷涂层的组织结构与摩擦学性能研究

采用大气等离子喷涂技术制备了氧化钛-11 wt.%氧化铝涂层。采用能谱分析仪对涂层成分进行了分析,用扫描电子显微镜对粉末和涂层截面进行了表征,采用摩擦磨损试验机对涂层在干摩擦条件下的摩擦学性能进行了分析。结果表明,大气等离子喷涂技术制备的氧化钛基陶瓷涂层结构致密,孔隙率为3.65%,且无明显裂纹和缺陷,其平均显微硬度能达到约827HV0.1。在干摩擦条件下主要发生的是磨粒磨损和脆性剥落。相比于传统的GCr15钢基体,该涂层具有更为优异的摩擦学性能,可以更好地满足实际零件减摩耐磨的要求。

一氧化钛基金属陶瓷粘结相的研究

本文对铜基与铁铬基两个系列的合金用作一氧化钛 (TiO)基金属陶瓷仿金材料的粘结相进行了研究。结果表明 :纯Cu及Fe -Cr合金在TiO上的润湿性较差 ,不宜作TiO的粘接相。Cu中加入少量Mo、C ,可明显改善其润湿性 ,Cu -Mo -C中加入适量的Al、Ni、Si,可使合金的颜色接近黄金且有较好的耐蚀性 ,并能与TiO保持很高的界面结合强度 ,适用于TiO陶瓷的粘结相。Fe -Cr合金中加入表面活性物质A可显著改善其在TiO上的润湿性 ,抑制Fe与TiO间的界面反应 ,与TiO间形成很高的界面强度 。

陶瓷增强钛基复合材料焊接的研究进展

陶瓷增强钛基复合材料(CTMCs)兼有高的比强度、比刚度及良好的耐磨性和抗高温氧化性,对其进行有效焊接,有助于加强其在航空航天、机械电子和医疗器械等领域的广泛应用。综述了CTMCs熔化焊、钎焊和固相扩散焊,以及这3种焊接的国内外研究进展,着重回顾了熔化焊焊缝增强体的分布特征、钎料/母材界面行为及扩散焊焊缝孔隙度与接头力学性能之间的关系。并结合具体的焊接工艺,归纳了熔化焊电极移动速度、钎焊和固相扩散焊焊接温度以及保温时间对接头界面行为和力学性能的影响规律。最后,认为需要加强CTMCs的异材连接、界面反应层形成的热力学和动力学,以及界面微结构与接头服役性能(如强度和耐高温性)的关联性研究。

Ta_2O_5与Nb_2O_5对TiO_2基压敏陶瓷电性能的影响

研究了Ta2O5与Nb2O5对TiO2基压敏陶瓷电性能的影响.按照配方TiO2+0.003(按摩尔计)(SrO+Bi2O3+SiO2)+x Ta2O5+yNb2O5配制3种组分的圆片试样,各组分摩尔量分别为:x=0.000 75,y=0;x=0.000 375,y=0.000 375及x=0,y=0.000 75.采用电流-电压、电容测量、阻抗分析和势垒高度测量等实验手段,分析了Ta2O5和Nb2O5的作用机理.结果发现,x=0.000 75的样品显示出最低的压敏电压梯度(E10 mA=7.9 V/mm)和最大的表观介电常数(εra=5.88×104),y=0.000 75的样品显示出最高的压敏电压梯度(E10mA=48.9 V/mm)和最小的表观介电常数(εra=1.39×104).这表明,掺Ta2O5可有效地降低压敏电压,提高介电常数.

搅拌球磨制备亚微米晶粒Ti(C,N)基金属陶瓷

用搅拌球磨方法制备了亚微米 Ti C- Ti N- WC- Mo- Ni- C金属陶瓷复合粉 ,并烧结成亚微米晶粒 Ti(C,N)基金属陶瓷 ;研究了原始粉末粒度、磨球大小、球磨时间对复合粉粒度的影响 ;研究了球磨过程中氧和铁元素对粉末的污染情况 ;并对烧结合金的组织、性能进行了分析 ,表明亚微米晶粒 Ti (C,N)

粉末粒度对Ti（C，N）基金属陶瓷组织与性能的影响

采用细碳化物粉末（＜１μｍ）来提高金属陶瓷的抗弯强度，达到细化增韧的目的。研究表明：细粉表面能大，对烧结过程提供的驱动力大，并由于硬质相ＴｉＣ粉末的粒度分布范围窄，且较均等，颗粒之间容易接近热力学上的平衡，可获得细小而较均匀的显微组织，其线收缩率比粗粉的高，烧结体的密度也高于粗粉的，使金属陶瓷的抗弯强度明显地得到提高。

硬质相粒度对Ti(C,N)基金属陶瓷断裂韧性的影响

用压痕法测定了具有不同粒度硬质相的Ti(C ,N)基金属陶瓷的断裂韧度。结果发现 ,当成分和制备工艺不变时 ,Ti(C ,N)基金属陶瓷的断裂韧性随硬质相粒度的增大而减小。进一步分析表明 ,当Ti(C ,N)颗粒较粗时 ,极易发生穿晶断裂 ,并且裂纹连续穿晶扩展时亦不会发生显著的偏转或分叉 ,金属陶瓷呈现较强的脆性断裂特征 ;而当Ti(C ,N )颗粒较细时穿晶断裂几率大大减小 ,裂纹较易沿Ti(C ,N)颗粒与粘结相的界面扩展 ,导致脆性断裂现象减少和裂纹偏转而增韧。产生上述现象的主要原因与Ti(C ,N)晶体的结构有关 ,面心立方结构的Ti(C ,N )晶体中可能存在多个潜在的滑移面和滑移系 ,裂纹从一个Ti(C ,N)颗粒扩展至另一个Ti(C ,N)

TiB/Ti基金属陶瓷的自蔓延高温合成与耐磨性研究

通过自蔓延高温合成结合准热等静压技术制备了TiB/Ti基金属陶瓷 .采用环块接触形式进行材料的耐磨试验 .研究了TiB/Ti基金属陶瓷材料的微观组织和相结构 ,重点探讨了它的磨损特性和磨损机制 .结果表明 :TiB/Ti基金属陶瓷具有优良的耐磨性 ,在干摩擦条件下 ,载荷为 4kg ,磨损时间为 2h时 ,材料几乎没有质量损失 ,其磨损机制主要为粘着磨损。

Ti(C,N)基金属陶瓷烧结性能及其组织的研究

研究了温度与碳含量对Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）基金属陶瓷烧结性能及组织的影响，研究结果表明：材料的抗弯强度对烧结温度最敏感，而密度、硬度、平均线收缩系数对烧结温度的敏感性依次递减；材料中碳粉含量增加时，会使其烧结温度明显降低，当添加量为２．２％时，金属陶瓷组织中会出现石墨相，使材料的抗弯强度下降．

Ti（C，N）基金属陶瓷相界面结合机理的研究

针对Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）基金属陶瓷相界面的包覆层组织，Ｔｉ，Ｎｉ，Ｗ和Ｍｏ在相界面的成分分布，Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）／粘结相相界面取向关系和高分辨原子像等，进行了研究。发现Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）／Ｎｉ相界面没有固定的取向关系，并存在８～１０ｎｍ宽呈微晶化结构的过渡层，这种过渡层是Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）基金属陶瓷中的一种较为理想的相界面结合，有利于金属陶瓷抗弯强度的提高。

添加剂碳粉在Ti(c,N)基金属陶瓷中的行为与作用

Ti(c,N)基金属陶瓷是由粘结相粉末、硬质相粉末和添加剂粉末通过粉末冶金的方法而制备的。各组无粉末的加入量,决定了材料的最终成分,进而影响材料的组织和性能[1,2]。本文主要介绍添加剂碳粉量对 Ti(c.N)基金属陶瓷组织性能的影响。碳粉的加入量受原料粉末中氧和 MO 粉添加量的影响。碳粉的加入量,一方面要确保形成 MO_2C 和脱氧所需的碳量,使烧结后的组织处于两相区内;

TiB/Ti基金属陶瓷燃烧合成反应热力学

为了解Ti-B二元体系的自蔓延合成反应进行的方向和最终产物的相组成,对Ti-B二元体系燃烧合成反应生成TiB的自由焓变、自由能、反应绝热温度和燃烧温度进行了理论分析和实验研究.结果表明,Ti含量过量的情况下TiB的反应生成自由焓比TiB2的反应生成自由焓高,反应生成自由能比TiB2的更低,TiB在生成热力学上比TiB2更稳定,Ti与B的SHS反应更易生成TiB相.Ti-B二元体系的反应绝热温度和燃烧温度随着Ti含量的提高而呈下降趋势.

Ti（C，N）基金属陶瓷的疲劳裂纹扩展速率

用ＥＨＦ－ＥＡ１０型电液伺服疲劳试验机研究了试样缺口处于拉－拉应力状态条件下，Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）基金属陶瓷材料疲劳裂纹扩展ｄａ／ｄＮ＋ΔＫ曲线；考察了化学成分变化及热处理对疲劳裂纹扩展的影响，观察了疲劳裂纹扩展区的断口形貌，对疲劳裂纹扩展机理进行了讨论。

TiN超微颗粒的合成研究

采用直流电弧等离子体法，在氮气气氛下用块状海绵钛成功地合成了ＴｉＮ超微颗粒。Ｘ射线衍射和透射电镜研究表明，通过改变实验条件，可以获得单一物相构成的ＴｉＮ超微颗粒，其晶格常数不随氮气压力变化而改变。ＴｉＮ粒径分布随氮气压力增加而变大，其超微颗粒的外形在气压低时主要呈立方体或长方体结晶形态。

Ti(C,N)基金属陶瓷中η相的组织研究

研究了Ti（C，N）基金属陶瓷中η相的组织形态和成份．结果指出，η相中存在微裂纹，对金属陶瓷的力学性能有害，η相中可用分子式（Ni，W，Mo）3（Ti，W，Mo）来表示．

Mo添加剂对(Ti,V,Mo)C基金属陶瓷组织与性能的影响

结合BSE显微组织观察和EDS能谱分析、IPP统计分析、XRD物相检测和密度、硬度、抗弯强度测试,研究了不同烧结温度和Mo添加量对(Ti,V,Mo)C基金属陶瓷显微组织和力学性能的影响。研究表明:(Ti,V,Mo)C基金属陶瓷的显微组织中黑色芯相和灰色相共同构成硬质相,Mo添加剂主要作用于硬质相形成碳化物固溶体。随着烧结温度的升高,黑色芯相比例降低,灰色相区粗化明显,抗弯强度下降。当烧结温度为1 400℃,Mo添加量为6%时,(Ti,V,Mo)C基金属陶瓷的综合性能较佳。