Ti(C,N)基金属陶瓷复合材料的制备与性能研究

在现代材料科学领域,金属陶瓷复合材料因其独特的物理和化学性质,在航空航天、汽车制造、能源等领域得到了广泛的应用。其中,Ti(C,N)基金属陶瓷复合材料以其高强度、低密度和优异的耐腐蚀性能而备受关注。文章以实验研究的方式探究Ti(C,N)基金属陶瓷复合氮化硼材料的制备工艺及其性能,以期为各个应用领域的进一步发展提供理论依据。

反应等离子喷涂TiC/Fe-Ni金属陶瓷复合涂层的显微组织

采用前驱体碳化复合技术制备Ti-Fe-Ni-C系粉末,并通过反应等离子喷涂技术(RPS)原位合成并沉积了TiC/Fe-Ni基金属陶瓷复合涂层。利用XRD、SEM和EDS研究复合粉末和涂层的成分、组织结构,考察复合粉末的TiC含量及复合粉末粒度对涂层组织结构的影响。结果表明:采用前驱体碳化复合技术制备的反应喷涂复合粉末粒度均匀、无有害相生成;TiC/Fe-Ni复合涂层由不同含量TiC颗粒分布于晶粒内部而形成的晶内型复合强化片层叠加而成,基体主要为(Fe、Ni)固溶体,TiC颗粒呈纳米级;涂层TiC含量较高时,纳米级TiC颗粒弥散分布更均匀;喷涂粉末粒度较大时,片层厚度较大,孔隙率较高。

反应爆炸喷涂制备TiC/Fe-Ni金属陶瓷复合涂层

以钛铁粉、羰基镍粉和碳的前驱体(蔗糖)为原料,通过前驱体碳化复合技术制备Ti-Fe-Ni-C系反应热喷涂粉末,并通过爆炸喷涂技术原位合成并沉积TiC/Fe-Ni金属陶瓷复合涂层;利用XRD、SEM和EDS研究喷涂复合粉末和涂层的相组成、显微结构。结果表明:采用前驱体碳化复合技术制备的Ti-Fe-Ni-C反应喷涂复合粉末粒度均匀;所制备的TiC/Fe-Ni复合涂层由不同含量TiC颗粒分布于金属基体内部而形成的复合片层叠加而成,基体主要是(Fe,Ni)固溶体;TiC颗粒大致呈球形,粒度为纳米级;复合涂层的平均显微硬度HV0.2为18.9GPa。

反应氮弧熔覆TiAl(CN)/Fe金属陶瓷复合涂层的组织与性能研究

采用TXⅡ500型TIG焊机,以Ti粉、Al粉和石墨粉为原料,以不低于φ(N2)99.9%的氮气作为保护和反应气体,利用反应氮弧熔覆技术在Q235钢表面制备了TiAl(CN)/Fe金属陶瓷复合涂层。利用扫描电镜(SEM)观察了涂层的显微组织,利用X射线衍射仪(XRD)测试了涂层的物相组成,利用能谱分析仪(EDS)测试了涂层的元素组成,利用MH-6显微硬度仪测试了涂层的显微硬度,利用HSR-2M高速往复摩擦磨损试验机在室温干滑动磨损条件下对比了TiAl(CN)/Fe涂层、TiCN/Fe涂层和Q235基体的摩擦因数、磨损失重和磨痕轮廓。结果表明:涂层成形良好,无裂纹、气孔等缺陷,涂层与基体呈冶金结合;涂层主要由原位反应形成的TiAl(C0.51N0.12)相、AlFe3相和FeC相组成;TiAl(CN)/Fe涂层的显微硬度高达HV0.51 710,约是基体金属的6倍;稳定磨损后,涂层的摩擦因数为0.9左右,低于基体金属,涂层磨损失重约是基体金属的1/10,涂层具有优异的耐磨性。

电火花沉积Ni/Ti(C,N)金属陶瓷复合涂层的组织及性能研究

目的提高H13模具钢的表面耐磨性,探索金属陶瓷涂层的应用。方法分别用Ti(C,N)基金属陶瓷棒和纯镍棒作为电极,氩气为保护气体,在H13钢表面电火花沉积制备Ni/Ti(C,N)金属陶瓷复合涂层。使用X射线衍射仪对涂层的相组成进行了分析,并用扫描电子显微镜及能谱仪观察涂层的微观结构和元素分布情况,采用显微硬度计和CSM球盘式摩擦计对涂层的显微硬度和不同载荷下的耐磨性进行测试。结果涂层表面为单脉冲沉积斑点堆积而成的溅射状形貌,Fe和Ti元素整体上呈现出分区富集的特征,强化层主要物相包括TiC(0.7)N(0.3)、Ni(17)W3、Ni-Cr-Co-Mo和Fe3Ni2。涂层截面组织均匀,缺陷较少,厚度约为31μm,Fe、Ti和Ni元素均在界面处发生扩散,形成了良好的冶金结合,过渡层与基体相互混合,呈现出机械式的咬合结构。涂层的显微硬度实测最高值达1420HV,约为基体的5.4倍。涂层具有比基体更低的摩擦系数,且30 min内的磨损质量损失仅为基体的1/2,涂层磨损机理主要为粘着磨损和轻微的磨粒磨损。结论在H13钢表面电火花沉积制备的Ni/Ti(C,N)金属陶瓷复合涂层可提高其表面的硬度、耐磨性,且具有一定减摩性,可以起到延长模具寿命的作用。

热喷涂金属陶瓷复合涂层研究进展

从喷涂方法、粉末特性和工艺参数三个方面介绍了金属陶瓷复合涂层制备、组织结构及综合性能的最新研究进展。同时认为这三个方面综合控制着热喷涂过程中陶瓷相的分解、氧化以及复合粉末的沉积行为,并由此对复合涂层的组织结构、力学性能和摩擦磨损性能具有重要影响。在此基础上,选择合适的喷涂方法和复合粉末,优化喷涂工艺是获得优良性能的金属陶瓷复合涂层的关键。

钢板表面燃烧合成的金属陶瓷复合涂层

用燃烧合成技术在钢板表面制备了金属陶瓷复合涂层。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)、硬度测定及抗热震性等实验对合成的涂层进行了研究。结果表明:涂层主要是由Cr3C2,Cr7C3及AlN等多相金属陶瓷组成的复合体系,其显微组织均匀致密,与基体之间为冶金结合,硬度是基体的4～5倍,抗热震实验显示涂层具有良好的结合力。为改善涂层的润湿性,利用Cr与Fe在高温下形成的金属间化合物作为过渡层,取得了良好的效果。

金属陶瓷复合涂层技术

金属陶瓷复合涂层技术是优越的现代材料表面处理技术和材料复合技术。对各种金属陶瓷复合涂层技术的主要内容、发展概况和技术特点进行了综述 。

金属陶瓷复合涂层的激光熔覆与无裂纹的实现

鉴于传统的激光熔覆金属陶瓷复合涂层技术主要存在2方面不足:其一,熔覆效率低,导致大面积熔覆时成本昂贵;其二,由于激光熔覆本身的特点,即快速加热与快速凝固,在激光熔覆过程中,热应力极易诱导熔覆层开裂。基于此,综述了国内外激光熔覆金属陶瓷复合涂层的研究进展,指出其存在的主要问题,并提出了激光感应复合快速熔覆的新方法,即感应预热基材的同时快速激光熔覆。该方法不仅可使熔覆效率大大提高而且获得了无裂纹的金属陶瓷复合涂层。

TiB_2-TiB/Fe金属陶瓷复合涂层原位合成及显微分析

利用激光熔覆工艺在中碳钢表面制备出原位自生TiB2-TiB/Fe复相金属陶瓷复合涂层,以改善常规材料表面综合使用性能.采用XRD、SEM、EDS、EPMA等手段对复合涂层进行了研究.结果表明:复合涂层主要由(Fe,C)固溶体胞状树枝晶及分布于晶间的TiB2/Fe或TiB/Fe共晶组成,部分Fe2B相也会出现在晶间.涂层成分不同时,陶瓷增强相的含量将发生变化.涂层力学性能较基体有显著提高.

等离子熔覆Cr_7C_3/γ-Fe金属陶瓷复合材料涂层的耐磨性

采用等离子熔覆技术,在调质C3钢表面制得以原位生成初生相Cr7C3为增强相的金属陶瓷复合材料涂层;利用SEM、XRD和EDS等分析了涂层的显微组织和相组成;测试了在室温干滑动磨擦及高温滑动磨擦条件下涂层的耐磨性,并讨论了其磨损机理。结果表明:涂层的相组成是Cr7C3增强相和-γFe固溶体与少量Cr7C3构成的共晶;涂层在室温和高温干滑动磨擦条件下均具有优良的耐磨性能。

反应等离子熔覆(Cr,Fe)_7C_3/γ-Fe金属陶瓷复合材料涂层的耐磨性

以Fe-Cr-C合金粉末为原料,采用反应等离子熔覆技术,在45#钢表面制得以原位生成初生相(Cr,Fe)7C3为增强相的新型陶瓷复合材料涂层.利用SEM,XRD,EDS和显微硬度计等分析了涂层的显微组织和硬度,分别在室温干滑动磨损及高温滑动磨损条件下测试了涂层的耐磨性,并讨论了其磨损机理.结果表明,涂层组织包括(Cr,Fe)7C3增强相和γ-Fe固溶体与少量(Cr,Fe)7C3构成的共晶,该涂层在室温干滑动磨损和高温滑动磨损条件下均具有优异的耐磨性.

反应等离子熔敷Cr_7C_3/γ-Fe金属陶瓷复合材料涂层组织与耐磨性

以Fe-Cr-C合金粉末为原料,采用优化的等离子熔敷工艺,在C级钢表面通过粉末反应制得由原位生成的新型Cr7C3/γ-Fe金属陶瓷复合材料涂层。并测试分析了涂层的显微组织和显微硬度分布,以及在室温干滑动试验条件下的耐磨性。结果表明,该涂层组织由规则块状初生相Cr7C3和γ-Fe奥氏体固溶体组成,与基材完全冶金结合,涂层厚度约1.5 mm,具有较高的显微硬度(平均为870 HV),且硬度梯度分布合理;涂层在室温干滑动试验条件下具有优异的耐摩擦磨损性能。

反应等离子喷涂Fe-Ti-C复合粉末制备金属陶瓷涂层的组织形成机理

以蔗糖为碳的前驱体、TiFe粉为原料制备Fe-Ti-C系反应热喷涂复合粉末,通过等离子喷涂沉积TiC/Fe金属陶瓷涂层,利用"淬熄试验"研究涂层组织形成机理。采用XRD和SEM分析喷涂粉末、涂层以及淬熄粒子的组织结构。结果表明:每个复合粉末团粒构成独立的反应单元,在喷涂飞行过程中首先出现Ti-Fe液相,然后整个团粒发生球化;熔化的团粒内部生成大量细小TiC颗粒,表层有少量TiC聚集,与基板碰撞后形成复合强化片层与TiC聚集片层交替叠加的涂层结构;随飞行距离增大,团粒外部TiC聚集层增厚,内部TiC颗粒减少,碰撞扁平化程度降低;最终涂层由TiC和Fe两相组成,大量亚微米级TiC颗粒呈内晶型均匀分布于Fe基体中。

金属陶瓷复合涂层的材料体系

金属陶瓷复合涂层技术作为重要的材料表面处理技术和材料复合技术能够制备各种特殊功能的涂层材料。本文综合评述了金属陶瓷复合涂层的材料体系中各种原料粉末的生产、使用情况 ,并对各种材料体系的金属陶瓷复合涂层的性能特点、应用范围和发展趋势进行了总结分析。

放电等离子烧结纳米复合Ti(C，N)基金属陶瓷

采用放电等离子技术(SPS)烧结制备出纳米复合Ti(C,N)基金属陶瓷材料。用光学显微镜、扫描电镜和能谱仪等对烧结体的孔隙率、微观组织和断口形貌等进行了观察,并对不同条件下材料的力学性能进行了对比分析。结果表明：直接升温到1250℃保温8min可获得较好的力学性能；在显微结构中,除了黑芯/白环的结构外,还存在着白芯/黑环结构；孔洞和大颗粒硬质相为主要的断裂源,断裂方式以沿晶断裂为主,同时存在着解理断裂和穿晶断裂。

等离子熔覆Cr_7C_3/γ-Fe金属陶瓷复合材料涂层的组织与耐磨性研究

以Fe-Cr-C合金粉末为原料,采用等离子熔覆技术,在调质C级钢表面制得以原位生成初生相Cr7C3为增强相的新型陶瓷复合材料涂层。利用光子显微镜(OM),扫描电镜(SEM),X射线衍射(XRD)和能量色散谱(EDS)等分析了涂层的显微组织,并在室温干滑动磨损及二体磨料磨损条件下测试了该涂层的耐磨性能。结果表明,涂层组织包括Cr7C3增强相和γ-Fe固溶体与少量Cr7C3构成的共晶;由于Cr7C3/γ-Fe快速凝固复合材料涂层组织细小、均匀,在滑动磨损过程中不易与对偶件黏着、在磨料磨损过程中具有很高的抗切削抗剥落能力,因而在干滑动磨损及二体磨料磨损条件下涂层均具有优良的耐磨性能。

高温环境下超声深滚静压力对金属陶瓷涂层微观组织结构的影响

为提高金属陶瓷涂层与基体的结合性能,通过对Ni-WC金属陶瓷涂层实施电阻加热和超声深滚耦合处理,探究高温环境下不同超声深滚静压力对Ni-WC金属陶瓷涂层微观组织结构的影响。通过扫描电镜、X射线衍射仪和JADE软件对改性金属陶瓷涂层进行测试,通过分析改性金属陶瓷涂层的表面微观形貌、晶粒尺寸和表面残余应力,探讨改性金属陶瓷涂层结合强度,用ImageJ软件评价改性金属陶瓷涂层孔隙率。结果表明:高温下超声深滚提高了涂层表面光洁度,细化了晶粒,引入了残余压应力,提高了涂层综合性能;随静压力的增大,改性金属陶瓷涂层的表面微观形貌得到明显改善,表面残余压应力逐渐增大,涂层与基体之间形成了部分冶金结合,结合强度大大提高;静压力较大时出现了物相的转变,且随静压力的增大,其孔隙率也逐渐减小。

金属陶瓷复合涂层制备技术的研究现状

金属陶瓷复合涂层技术是为了适应高新技术和工业现代化的高速发展而出现的材料表面处理技术,由于其应用的广泛性,已成为近年来表面研究领域的热点之一。笔者对各种金属陶瓷复合涂层技术的主要研究现状进行了综述,重点阐述了不同涂层制备技术的制备工艺和技术特点。

等离子熔敷铁基金属陶瓷复合材料涂层的组织与性能

以Fe-25Cr-7C合金粉末为原料，利用等离子熔敷技术，在Q235钢表面制备（Cr，Fe）7C3／γ—Fe金属陶瓷复合材料涂层。利用光学金相显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪及能谱仪分析了涂层的显微组织结构，同时考察了涂层在室温干滑动磨损试验条件下的耐磨性。结果表明：涂层显微组织为（Cr，Fe）7C3初生相均匀分布于γ-Fe基体上，具有快速凝固的特点，涂层与基材之间为完全冶金结合。等离子熔敷（Cr，Fe）7C3金属陶瓷复合材料涂层具有很高的硬度，在室温干滑动磨损试验条件下具有优异的耐磨性；涂层具有较高的硬度，较强的金属原子间结合力并且组织细小均匀，使得该涂层具有优异的耐磨性能。