莫来石-Ti(C,N)复合材料的制备及其力学性能研究

以TiO_(2)粉、石墨粉、Al/Si/Al_(2)O_(3)复合粉体为原料,在氮气气氛下经1400℃~1600℃保温2 h,采用碳热还原氮化法制备得到莫来石-Ti(C,N)复合材料,研究了烧成温度对复合材料物相组成、微观结构与力学性能的影响。结果表明:经1400℃热处理后,试样的物相组成为Ti(C,N)、SiO_(2)和硅线石。随热处理温度升高至1450℃~1600℃,硅线石消失的同时,试样出现了短柱状莫来石,并与无定形SiO_(2)紧密连接,形成有效的化学结合。当烧成温度为1500℃时,大量开口气孔随颗粒重排、界面移动而消失,材料颗粒间结合较为紧密,气孔数量明显减少,该烧成温度下试样具有最佳综合性能,其体积密度、弹性模量、抗折强度和维氏硬度分别为(3.48±0.02) g·cm-3、(138.5±0.1) GPa、(158.0±0.03) MPa和(21.01±0.01) GPa。

2 cm以上的C-TI-RADS 3类甲状腺结节的临床特点分析

目的统计2 cm以上的中国版甲状腺影像报告及数据系统(C-TI-RADS)3类甲状腺结节的临床特点,并探究其与性别、结节成分、对侧是否有癌、是否弥漫性回声改变、甲状腺过氧化物酶抗体(thyroid peroxidase antibody,TPOAB)、甲状腺球蛋白抗体(anti-thyroglobulin antibodies,TGAB)等的相关性。方法回顾性分析2022年9月-2023年3月我科收治的甲状腺超声C-TI-RADS 3类且最大直径≥2 cm的94例甲状腺结节患者(均接受细胞病理和/或组织病理检查)的临床病理学信息。统计TBSⅠ类、良性、低风险肿瘤、恶性的比例,并比较性别、结节成分、对侧是否有癌、是否弥漫性回声改变、TPOAB、TGAB等临床特点在良性、低风险肿瘤、恶性三组中的比例有无统计学差异。结果排除7例TBSⅠ类患者,87例结节病理明确患者中,良性72例(细胞学38例、组织学34例)、低风险肿瘤5例(细胞学2例、组织学3例)、恶性10例(PTC 8例、FTC 1例、MTC 1例)。不同病理类型之间,结节成分(囊实性/实性)组间差异具有显著性,差异有统计学意义(χ^(2)=10.369,P=0.006);性别、是否弥漫性回声改变、对侧是否有癌、TPOAB、TGAB组间差异无统计学意义(P均>0.05)。进一步分析结节成分与病理类型的关系,结果表明,低风险肿瘤相对于良性结节实性比例更高,差异有统计学意义(χ^(2)=9.571,P=0.002);而恶性结节相对于低风险肿瘤(χ^(2)=2.143,P=0.143),恶性结节相对于良性结节(χ^(2)=2.165,P=0.141)囊实性比例差异均无统计学意义。结论虽然各种版本的甲状腺影像报告与数据系统均将TI-RADS 3级结节认定为良性可能,但恶性结节在C-TI-RADS 3类甲状腺结节中仍占一定比例,需要重视诸如囊实性结节、甲状腺滤泡性肿瘤、甲状腺髓样癌等超声征象不典型的甲状腺结节。在评估结节良恶性时,超声引导下细针穿刺细胞病理学检查是必要的,需要重视标本不满意或无法诊断的情况,提高诊断的准确性。

氮含量对Ti-B-C-N薄膜微观结构和性能的影响

采用反应磁控溅射法在高速钢基体上制备氮原子分数分别为10.8%,15.6%,28.1%,36.4%的Ti-B-C-N薄膜,研究了氮含量对薄膜微观结构、硬度和摩擦磨损性能的影响。结果表明:Ti-B-C-N薄膜均由α-Fe和Ti(C,N)纳米晶组成,具有Ti(C,N)纳米晶镶嵌在非晶基体相中的纳米复合结构;随着氮含量增加,非晶相含量增加,Ti(C,N)纳米晶的含量和晶粒尺寸减小;随着氮含量增加,Ti-B-C-N薄膜的显微硬度增大,摩擦因数和磨损率均减小,表面磨痕变浅,磨损机制由剥落和微观犁削转变为微观抛光。

牙轮钻头Ti(C,N)基金属陶瓷密封配副磨损研究

目前牙轮钻头金属密封环通常采用相同的金属材料,其磨损性能不佳,易造成金属密封因磨损严重而失效。为提高金属密封的磨损性能,提出采用Ti(C,N)基金属陶瓷作为牙轮钻头密封副,并开展其与不同材料配副的磨损试验,研究不同摩擦副的摩擦磨损性能和磨损形式;建立适用于牙轮钻头金属密封材料的数值磨损模型,开展Ti(C,N)基金属陶瓷与不同材料配副的双金属密封性能的数值模拟,基于磨损模型预测使用30 h后不同双金属密封的磨损体积。试验结果表明:当Ti(C,N)基金属陶瓷作为动摩擦副,9CrSi作为静摩擦副时,金属环表面平均磨损体积最小,同时摩擦因数较小,磨损性能更佳。通过试验与仿真数据对比,验证了建立的数值磨损模型适用于双金属密封。仿真结果表明:当Ti(C,N)基金属陶瓷作为动金属环,9CrSi作为静金属环时密封端面磨损体积最小,金属密封磨损性能显著提高,其接触应力最大值为23.243 MPa,能够满足密封要求。

Y_(2)O_(3)对氧化物结合Ti(C,N)复合材料性能的影响

为探究稀土氧化物对Ti(C,N)复合材料性能的影响,以TiO_(2)粉、石墨粉和Si粉为原料,Y_(2)O_(3)粉为烧结助剂,采用碳热还原氮化法经1600℃高温烧成制备氧化物结合Ti(C,N)材料。研究Y_(2)O_(3)添加量(加入质量分数分别为1%、2%、4%)对Ti(C,N)复合材料物相组成、显微形貌及物理性能的影响。结果表明,高温烧后试样的主物相均为Ti(C,N)、Ti_(3)O_(5)、α-石英及Y_(2)Si_(2)O_(7)。随Y_(2)O_(3)添加量的增大,试样中液相生成量增多,使Ti(C,N)晶粒粗化,Y_(2)Si_(2)O_(7)物相分布不均匀,试样的力学性能受损。当Y_(2)O_(3)添加量(w)为1%时,Ti(C,N)晶粒的平均尺寸约为0.76μm,复合材料具有较高致密度及优异的力学性能,其显气孔率、常温抗折强度和弹性模量分别为0.8%、242.2 MPa和230.3 GPa。

激光熔覆(Ti,W)C增强镍基涂层的性能

为了提高热轧高速钢工作辊的耐磨性,通过激光熔覆技术,在球墨铸铁基体上制备了(Ti,W)C质量分数分别为0%,10%,20%,30%的Inconel 625合金涂层.研究了(Ti,W)C颗粒对涂层微观结构、硬度和耐磨性的影响.(Ti,W)C颗粒均匀分布在涂层中,并与Inconel 625有良好的结合;涂层的硬度随着(Ti,W)C颗粒含量增加从HV0.2280提高到HV0.2424;在摩擦磨损过程中,(Ti,W)C颗粒作为硬质相抑制了磨损中基体材料的局部塑性变形,质量分数30%(Ti,W)C颗粒的Inconel 625合金涂层磨损量仅为0.015 mm^(3),平均摩擦系数为0.0616.证明添加适量的(Ti,W)C颗粒会显著提高Inconel 625合金涂层的硬度及耐磨性,并降低了摩擦系数.

不同量Ta的添加对Ti(C,N)基金属陶瓷显微组织和力学性能的影响

向Ti(C,N)基金属陶瓷中加入不同量的钽,随后检测了含钽量不同的金属陶瓷的显微组织和力学性能.结果表明:Ti(C,N)基金属陶瓷硬质相主要由黑芯、白色内壳和灰色外壳构成,Ta添加量超过4%的Ti(C,N)基金属陶瓷有白芯相和无芯相;随着Ta添加量的增加,硬质相的尺寸减小,Ta添加量为4%的Ti(C,N)基金属陶瓷硬质相尺寸最小;随着Ta添加量的增加,Ti(C,N)基金属陶瓷的硬度和抗弯强度先增加后减小,断裂韧度增加.

高熵合金/陶瓷在Ti(C,N)基金属陶瓷中的研究现状与展望

Ti(C,N)基金属陶瓷因其具有良好的硬度、耐磨性和化学稳定性,成为制造业中不可或缺的关键材料,进一步提高金属陶瓷材料的强韧性对扩大其应用领域和应用规模具有十分重要的意义。本文阐述了Ti(C,N)基金属陶瓷的相结构特点,并重点综述了高熵合金/陶瓷在Ti(C,N)基金属陶瓷的黏结相和添加相成分设计和制备中的应用。对高熵合金/陶瓷在金属陶瓷的主要研究方向进行了总结展望:在Ti(C,N)基金属陶瓷中加入高熵合金黏结相后组织的演变和对材料性能的影响机理需进一步研究;同时高熵陶瓷添加相在Ti(C,N)基金属陶瓷中的作用及机理也是一个重要的研究方向。

(Cr,La)_(2)(C,N)添加对Ti(C,N)基金属陶瓷结构与性能的影响

在开放体系下采用高温碳管炉制备了(Cr,La)_(2)(C,N)粉末,并将其作为添加剂制备Ti(C,N)基金属陶瓷。利用X射线衍射仪、扫描电镜、万能力学试验机及维氏硬度计等设备研究了(Cr,La)_(2)(C,N)添加对Ti(C,N)基金属陶瓷微观组织和力学性能的影响。结果表明,(Cr,La)_(2)(C,N)的添加能够有效细化Ti(C,N)基金属陶瓷的硬质相晶粒,其中Cr、La元素主要固溶于粘结相,La元素促进了硬质相的溶解–析出过程,金属陶瓷的抗弯强度、硬度以及断裂韧性等力学性能得到明显改善。当添加(Cr,La)_(2)(C,N)的质量分数为5.0%时,Ti(C,N)基金属陶瓷的综合力学性能达到最佳,抗弯强度为2002 MPa,维氏硬度为1643 MPa,断裂韧性为11.22 MPa·m^(1/2)。

STEMI患者超敏C反应蛋白水平与TIMI血流分级及Gensini评分的关系

目的探讨急性ST段抬高型心肌梗死(STEMI)患者的超敏C反应蛋白水平与TIMI血流分级及Gensini评分的关系。方法收集2021年1-12月巴彦淖尔市医院行急诊PCI治疗的STEMI患者288例,根据TIMI血流分级及Gensini评分将研究对象分为A组(TIMI 0~1级186例)和B组(TIMI 2~3级102例)、轻度组(Gensini评分≤81分145例)和重度组(Gensini评分>81分143例),比较临床资料,分析hs-CRP水平与STEMI患者PCI术前冠脉血流分级降低及冠状动脉病变程度相关性。结果TIMI 2~3级患者的hs-CRP水平明显低于TIMI 0~1级患者(P=0.01),且Spearman相关系数法分析结果显示血清hs-CRP与术前TIMI血流呈显著负相关(r=-0.174,P<0.01),多因素回归分析的结果表明,hs-CRP是TIMI血流降低的危险因素(OR=0.819,95%CI:0.683~0.982,P<0.05),提示hs-CRP是术前TIMI血流降低的预测因子。轻度组血清hs-CRP水平小于重度组(P<0.05),且Spearman相关系数法分析结果显示hs-CRP与STEMI患者Gensini评分呈正相关(r=0.140,P=0.017),表明患者hs-CRP水平越高,Gensini评分越高。结论本研究发现hs-CRP水平与STEMI患者术前TIMI血流降低及Gensini评分有显著相关性。

Nb_(2)O_(5)含量对原位碳热还原法制备的Ti(C,N)基金属陶瓷显微组织和力学性能的影响

以原位碳热还原法制备了Ti(C,N)基金属陶瓷,研究了Nb_(2)O_(5)添加量对金属陶瓷显微组织和力学性能的影响规律。结果显示:当添加Nb_(2)O_(5)的质量分数由0增加至2.80%时,金属陶瓷硬质相晶粒明显细化,显微组织中“白芯-灰环”晶粒数量增多;室温抗弯强度、硬度、临界热震温差和高温抗弯强度有所增加,但断裂韧性略微降低。随着Nb_(2)O_(5)的添加量继续增加,金属陶瓷显微组织中出现孔洞,室温抗弯强度、硬度、临界热震温差、高温抗弯强度和断裂韧性均不断下降。当Nb_(2)O_(5)的添加量为2.80%时,金属陶瓷表现出最佳的综合力学性能,其室温抗弯强度、硬度、断裂韧性、临界热震温差和高温抗弯强度分别为:2439MPa、90.6HRA、12.8MPa•m^(1/2)、360℃、1519MPa。

铬添加量对Ti(C,N)基金属陶瓷组织和性能的影响

以TiC、TiN、WC、钼粉、Cr_(3)C_(2)为硬质相原料,以镍粉和铬粉为黏结剂(添加总质量分数为25%,铬粉质量分数分别为0,2.5%,5.0%,7.5%),采用真空烧结工艺制备Ti(C,N)基金属陶瓷,研究了铬添加量对该金属陶瓷显微组织、力学性能和抗氧化性能的影响。结果表明:添加不同含量铬的Ti(C,N)基金属陶瓷晶粒均为芯-环结构,芯相为Ti(C,N),环形相为(Ti,W,Mo,Cr)(C,N)多元固溶体;随着铬添加量的增加,金属陶瓷晶粒尺寸明显变大,同时环形相的均匀性变差;随着铬添加量增加,金属陶瓷的硬度增加,抗弯强度降低,断裂韧度先升后降,当黏结相中铬质量分数为5.0%时综合力学性能最佳,抗弯强度、硬度和断裂韧度分别达到1829 MPa、90.5 HRA和11.57 MPa·m^(1/2)。当黏结相中铬质量分数为5.0%时,金属陶瓷的单位面积氧化质量增加量较未添加铬的低,在氧化过程中表面形成了含NiCr_(2)O_(4)和CrMoO_(4)的致密氧化膜,有效阻碍了氧元素的进一步扩散,提升了基体的抗氧化性能。

铬添加量对Ti(C,N)基金属陶瓷结构和磁学性能的影响

以TiC粉、镍粉、TiN粉、碳粉以及铬粉为原料,采用粉末冶金法制备TiC-10TiN-xCr-30Ni-4C(x=0,2,4,6,8,物质的量分数/%)金属陶瓷,研究了铬添加量对金属陶瓷结构、磁学性能以及力学性能的影响。结果表明:随着铬添加量的增加,金属陶瓷的密度增大,Ti(C,N)陶瓷相呈黑芯-灰环结构且黑芯和灰环的成分变得更均匀,Ti(C,N)陶瓷相颗粒细化,镍基黏结相的晶格常数先增加后略微减小。当铬物质的量分数不大于2%时,金属陶瓷呈铁磁性,随着铬添加量的继续增加,金属陶瓷具有室温无磁性的特性。随着铬添加量的增加,金属陶瓷的室温最大磁化率先降后升,饱和磁化强度和剩余磁化强度均降低,且当铬的物质的量分数大于2%时,均保持为0。随着铬添加量的增加,金属陶瓷的抗弯强度降低,硬度升高。铬添加物质的量分数为4%时,金属陶瓷的综合性能最好,具有室温无磁性、最低的室温最大磁化率(1.85×10^(-7)m^(3)·kg^(-1))、较高的抗弯强度(1 094 MPa)和硬度(88.1 HRA)。

铝熔体在Ti-C-TiC粉末混合的孔隙预制体上的润湿及浸渗行为研究

为了探究铝熔体在Ti-C-TiC粉末混合的孔隙预制体上的润湿和浸渗过程诱导自蔓延高温合成的可行性,研究了TiC粉末含量的变化对润湿和浸渗行为的影响,并结合微观结构讨论了润湿和浸渗行为的机理。结果表明,加入TiC粉末含量在0~10wt%之间的孔隙预制体能被铝熔体快速润湿和浸渗,并触发粉末预制体的自蔓延高温合成反应。铝熔体在预制体表面的润湿和浸渗行为有明显的阶段性,其润湿铺展行为符合异质表面的润湿特性,试验的产物中除了TiC以外还出现Al3Ti相和Al相。TiC粉末会降低自蔓延反应的温度,使得反应的剧烈程度得以控制,但是会延长铝熔体润湿和浸渗孔隙预制体的时间。

压制压力对纳米Ti(C,N)基金属陶瓷微观组织和力学性能的影响研究

采用不同的压制压力制备纳米Ti(C,N)基金属陶瓷生坯,研究低压烧结后金属陶瓷的微观组织、收缩性和力学性能。结果表明:当压制压力过低时,粉末排列不紧密,金属陶瓷组织不均匀;当压制压力过高时,金属陶瓷组织发生分层,孔隙度和缺陷增加。当压制压力为180 MPa时,得到的纳米Ti(C,N)基金属陶瓷最为致密,其相对密度为97.06%,收缩系数为1.23,孔隙率最低,为A02B00C00;同时,该金属陶瓷具有最优异的综合力学性能,其中维氏硬度为1680 HV_(30),抗弯强度为1650 MPa,断裂韧性为8.8 MPa·m^(1/2)。

N_(2)分压烧结时间对超细晶粒Ti(C,N)基金属陶瓷组织和力学性能的影响

针对真空烧结制备超细晶粒Ti(C,N)基金属陶瓷时,烧结体的易脱氮和N的分解问题,通过在液相保温阶段1450℃通入130 Pa氮气,采用分压烧结制备了超细晶粒Ti(C,N)基金属陶瓷,研究了氮气分压烧结时间对金属陶瓷显微组织和力学性能的影响。实验结果表明,氮气分压烧结能提升试样内部组织均匀性。在氮气氛的影响下,试样最外层会形成富Ni层,材料的近表层形成TiN层。分压刚开始,试样最外层只有富Ni层,随分压时间的增加,近表层组织中黑芯相在氮气氛影响下发生溶解,黑芯相尺寸减小,环形相尺寸增加,直至黑芯相逐渐消失,形成富Ti的(Ti,W)(C,N)固溶体,固溶体通过合并长大的方式形成固溶体层,随分压时间增加,富钛的固溶体与N反应在试样近表层形成TiN层。分压烧结时间达40 min时试样的综合力学性能最佳,其抗弯强度增加了20%,达到2350 MPa;维氏硬度增加了13.9%,达到1635HV30;断裂韧性提升不明显。

常规超声及弹性成像引导下甲状腺结节细针穿刺活检对C-TI-RADS4类结节的诊断价值

目的:探讨常规超声及弹性成像应变率比引导下甲状腺结节细针穿刺活检对C-TI-RADS4类结节的诊断价值。方法:回顾分析2019年6月至2021年12月于承医附院已行甲状腺结节手术切除术的141例共141个结节患者,所有结节均为C-TI-RADS4类,全部结节行常规超声及弹性成像应变率比引导下甲状腺细针穿刺活检术(US-FNAB、E-US-FNAB),获得细胞病理学结果,最终与术后组织病理学结果对照,分析常规超声及弹性成像引导下甲状腺结节细针穿刺活检对C-TI-RADS4类结节的诊断价值。结果:141个C-TI-RADS4类甲状腺结节,常规超声引导下甲状腺结节细针穿刺活检的灵敏度、特异度、准确率、阳性及阴性预测值分别为86.5%、86.7%、86.5%、96%、63.4%;弹性成像引导下甲状腺结节细针穿刺活检的灵敏度、特异度、准确率、阳性及阴性预测值分别为96.4%、86.7%、94.3%、96.4%、86.7%。两者的灵敏度、准确率及阴性预测值之间差异有统计学意义(χ^(2)=6.964、χ^(2)=4.956、χ^(2)=4.779,P<0.05);两者诊断的特异度及阳性预测值之间差异无统计学意义(χ^(2)=0.000、χ^(2)=0.000,P>0.05)。结论:超声弹性成像应变率比引导下甲状腺结节细针穿刺活检对C-TI-RADS4结节诊断有一定的临床价值。

Ti(C,N)基金属陶瓷成分对抗热震性能的影响

制备了不同碳氮比Ti(C,N)固溶体和分别加入NbC、TaC、VC、Cr_(3)C_(2)的Ti(C,N)基金属陶瓷,采用水淬冷热震方法研究了不同成分对Ti(C,N)基金属陶瓷抗热震性能的影响。结果表明:金属陶瓷在热冲击过程中,陶瓷相在热应力的作用下会发生开裂现象,在裂纹扩展路径上产生的微裂纹能促进裂纹扩展;在不同碳氮比的Ti(C_(x),N_(y))固溶体金属陶瓷中,碳氮比7/3的Ti(C_(0.7),N_(0.3))金属陶瓷的抗热震性能最好,本文研究中其热震临界温度为240℃;在添加的四种碳化物(NbC、TaC、VC和Cr_(3)C_(2))中,NbC和TaC能显著提升金属陶瓷的抗热震性,且TaC更优于NbC,而VC和Cr_(3)C_(2)的加入不利于改善金属陶瓷抗热冲击性能。

石墨烯/纳米Al_(2)O_(3)增韧Ti(C,N)基金属陶瓷的力学及摩擦磨损性能

采用真空热压烧结工艺制备了石墨烯(GNPs)和纳米Al_(2)O_(3)增韧的Ti(C,N)基金属陶瓷复合刀具材料(TAG)。研究了GNPs和纳米Al_(2)O_(3)对复合陶瓷材料微观结构、力学性能和摩擦磨损性能的影响。研究表明,GNPs和纳米Al_(2)O_(3)的添加对复合陶瓷材料的力学性能有明显的提高,当GNPs和纳米Al_(2)O_(3)含量(质量分数)为1%和5%时,复合刀具陶瓷材料(TA5G1)综合力学性能最优,其硬度、抗弯强度和断裂韧性分别为21.50 GPa、810.80 MPa和10.51 MPa·m^(1/2)。研究了复合刀具材料的摩擦磨损性能和磨损机理,研究结果表明,在TAG复合刀具材料中,TA5G1的摩擦磨损性能最优,其摩擦系数和磨损率分别为0.338和4.921×10^(-6)mm^(3)/(N·m),复合刀具材料的主要磨损形式为磨粒磨损和黏着磨损。

含Cr量对等离子堆焊Fe-Cr-Ti-C合金组织与性能的影响

为获得高硬度的铁基堆焊合金,设计开发了多种不同Cr质量分数的Fe-Cr-Ti-C合金粉末,采用等离子堆焊技术在碳钢基体上制备相应堆焊层.通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜和显微硬度计对不同Cr质量分数Fe-Cr-Ti-C合金的显微组织、物相组成和显微硬度进行分析.结果表明:Fe-Cr-Ti-C合金堆焊层组织由奥氏体(γ)、马氏体(M)、M_(7)C_(3)和TiC组成,堆焊层中随着Cr质量分数的提高,马氏体基体组织数量先增大后减小,M_(7)C_(3)数量逐渐增多,且形态由断续网状转变为初生六边形,TiC呈开花状或块状;堆焊层侧面显微硬度呈梯度分布,随着Cr质量分数的增加,堆焊层表层的硬度值不断提高,Cr质量分数为15.0%时其硬度达到最佳值,合金堆焊层顶端显微硬度平均值最高,达到HV 0.21186.