TiC-Ni梯度功能材料的燃烧合成与残余应力分析

采用自蔓延高温燃烧合成反应结合准热等静压技术 (SHS/PHIP)制备了组织连续分布的 Ti C- Ni系梯度功能材料 ,产物的成份分析显示 Ni元素沿厚度方向趋于连续过渡 ,改善了反应前的阶跃式分布。对 Ti C- Ni FGM在制备过程中的残余热应力进行了计算机有限元分析 ,并与 Ti C- Ni两层直接结合体进行了比较 ,发现 FGM具有明显的热应力缓和效果。

激光熔覆TiC-Ni复合涂层的摩擦磨损性能和磨损机制研究

利用光学显微镜和扫描电镜观察了钛合金表面TiC-Ni激光熔覆层的宏观形貌和微观组织,测试了激光熔覆层的硬度、摩擦系数和磨损量。利用SEM观察了磨损的表面形貌和磨屑的形貌,分析了激光熔覆层的磨损机制。结果表明:激光熔覆层组织致密,无气孔和裂纹,硬度为基材的3倍;激光熔覆层的摩擦系数随环境压力的降低而提高,磨损量随环境压力的降低、法向载荷的增加而增加;低载时为轻微的磨粒磨损,高载时为严重的剥层磨损。

Ni对TiC-Ni超音速火焰喷涂层组织和耐磨性的影响

Ni对Ti-Ni-C体系SHS反应中的热力学与动力学均有重要影响,Ni在超音速火焰喷涂合成中的作用尚不明确。利用超音速火焰喷涂合成技术制备了3种不同Ni含量的TiC-Ni金属陶瓷涂层,并对涂层进行了组织和性能研究。结果表明,Ni在喷涂过程中起到了吸收反应热、减缓喷涂合成过程中粉末组分的氧化、并在涂层中黏结相金属的作用。原料中的Ni含量对涂层的组织和性能影响较大,Ni含量低涂层中含有大量氧化物,且组织疏松、滑动磨损性能差;随着Ni含量升高到40%时,涂层的氧化物含量降低,滑动磨损性能增强;Ni含量过高,涂层中Ni片层增多,硬质相间距加大,涂层的耐磨损性能有所降低。

Zn挥发对Ag-Cu-Zn钎料在TiC-Ni金属陶瓷表面润湿性的影响

采用Ag-Cu-Zn钎料对TiC-Ni金属陶瓷进行润湿.结果表明,真空条件下,以22.5℃/min的速率加热至810℃,保温10 min,Ag-Cu-Zn/TiC-Ni金属陶瓷三相线附近界面生成了连续的(Cu,Ni)组织.钎料在TiC-Ni金属陶瓷表面润湿过程先后经历孕育阶段、铺展阶段、钉扎阶段、回撤阶段和平衡阶段,最终平衡润湿角为27.3°.随着加热速率由10℃/min上升到30℃/min,Zn挥发速率加快,钎料铺展过程持续时间变短,三相线附近界面(Cu,Ni)组织数量减小,由连续的层状组织转变为断续的块状组织,且钎料在金属陶瓷表面平衡润湿角不断增大.相比真空环境,氩气环境下,Zn挥发速率降低,虽然钎料能大量溶解TiC-Ni金属陶瓷中的Ni基体,但是三相线附近界面仅有少量(Cu,Ni)形成,使其在金属陶瓷表面的润湿基底直径随时间逐渐增大,而润湿角逐渐减小,随后润湿基底直径几乎保持不变,而润湿角缓慢升高.

基于BP神经网络的金属陶瓷TiC-Ni触变成形本构关系模型

利用Gleeble-2000动态材料热模拟机,对TiC-Ni自蔓延燃烧后的试样进行压缩试验,获得了不同变形温度、不同应变速率和不同真应变下的流动应力数据。结合实验数据和神经网络知识,建立了具有BP算法的人工神经网络,训练结束后的神经网络即成为TiC-Ni金属陶瓷的一个知识基的本构关系模型。误差分析表明,该神经网络本构关系模型具有较高的精度,可为TiC-Ni金属陶瓷反应热压工艺的制定及其热压过程的有限元模拟提供参考。

Ni含量对SHS法合成TiC-Ni基金属陶瓷的影响

利用ＳＨＳ结合准热等静压（ＰＨＩＰ）技术制备了ＴｉＣ－Ｎｉ基金属陶瓷，理论分析和实验显示，绝热温度Ｔａｄ和燃烧温度Ｔｃ 随Ｎｉ含量的增加而降低，反应温度影响产物的组织形貌，Ｎｉ含量的增加使合成的ＴｉＣ颗粒尺寸变小，并且逐渐趋向于规则的球形。最后的产物均由ＴｉＣ和Ｎｉ两相组成。产物的致密度随Ｎｉ含量的增加逐渐提高，硬度值随Ｎｉ含量的变化而变化，两种因素的作用使硬度值在Ｎｉ含量为２０％ 时达到最大。

TiC-Ni梯度功能材料的SHS研究

利用自蔓延高温燃烧合成反应结合准热等静压技术（SHS／PHIP）制备了致密性良好的TiC－Ni系梯度功能材料，产物的成份分析显示Ni元素沿厚度方向相对连续而平滑地过渡，明显不同于反应前的阶跃式分布．随着Ni含量的增加，燃烧温度的降低，梯度层中TiC颗粒尺寸逐渐减少，各梯度层的硬度，相对密度也随Ni含量的添加而变化．

WC含量对TiC-Ni-Mo系硬质合金组织与性能的影响

在Ti C-Ni-Mo系硬质合金中添加了5%、10%、15%和20%(质量分数,下同)WC。测定了WC含量不同的Ti C-Ni-Mo系硬质合金的显微组织和力学性能,以揭示WC含量对该硬质合金组织和性能的影响。结果表明,WC溶解于Ti C,形成了包裹着Ti C的环形Ti(WC,Mo)C固溶体;一定范围内的WC添加量使合金强度提高,而过量的WC添加使硬质合金产生更多孔隙,导致强度降低。含15%WC的Ti C-Ni-Mo硬质合金抗弯强度和硬度最高,分别为858.8 MPa和89.4 HRA。

WC-TiC-Ni硬质合金的制备与性能

以WC、(W,Ti)C和Ni粉末为主要原料,采用冷压?真空烧结法,制备WC-TiC-Ni硬质合金,研究Mo、Co等合金化元素的添加对合金显微组织力学性能的影响。采用扫描电子显微镜、三点抗弯曲、洛氏硬度等测试手段对烧结坯体致密化过程、显微组织演变及材料力学性能等进行表征。结果表明,通过技术控制,可制备出高致密度、良好力学性能的以Ni为粘结相的硬质合金材料。在此基础上,针对WC-6.5(W,Ti)C-10.0Ni,加入1.0%Mo进行合金化,在保持抗弯强度相当的基础上,可以使合金硬度由88.2HRA提高至88.4HRA;添加1.0%Co,可以同时提高合金的硬度和抗弯强度,合金硬度和强度分别达到88.6HRA和1656.7MPa。

TiC-Ni金属陶瓷触变成形的力学模型研究

为研究TiC-Ni金属陶瓷的高温变形规律,利用Gleeble-2000热模拟实验机研究了TiC-Ni金属陶瓷的触变力学行为。通过回归分析建立了TiC-Ni在950、1000和1050℃时的粘塑性本构关系模型,并对回归方程进行了数理统计检验,检验指标在95%置信区间内可以被接受。

TiC-Ni-Mo复合材料的燃烧合成研究

通过自蔓延高温燃烧合成结合准热等静压（SHS／PHIP）方法得到TiC－Ni－Mo复合材料TH20和TH30.研究了工艺过程参数对材料致密性的影响．得到了最佳的工艺规范．SHS反应产物主要存在两相：TiC相和Ni的固溶体相，球形的TiC颗粒相被包围在近乎网状结构的Ni合金粘结相当中．TiC颗粒与粘结相界面结合良好，反应产物中有少量游离碳的存在，TH20和TH30的抗弯强度同传统方法生产的相近成分的材料相比比较接近．

TiC-Ni-Mo金属陶瓷的SHS法合成

利用自蔓延高温燃烧合成结合准热等静压技术（ＳＨＳ／ＰＨＩＰ）成功地制备了高致密度的ＴｉＣ２４Ｎｉ６Ｍｏ金属陶瓷（ＴＮ３０）。金属陶瓷主要由球形ＴｉＣ颗粒和近乎网状的Ｎｉ粘结相组成。ＴｉＣ颗粒与粘结相界面结合良好，部分粘结相中残留有微量的游离碳。ＴＮ３０的抗弯强度和抗压强度分别达到９１０ＭＰａ和３．０４ＧＰａ。

燃烧合成TiC-Ni金属陶瓷研究与试验的热膨胀特性

利用自蔓延高温燃烧合成结合机械压力方法制备了TiC -Ni金属陶瓷 ,研究了TiC-Ni金属陶瓷材料的热膨胀性质随温度和组成的变化关系。结果表明 ,材料的热膨胀系数随温度的升高单调递增 ,上升相同温度情况下 。

TiC-Ni金属陶瓷自蔓延高温合成中的显微组织演变

用燃烧波淬熄法研究了TiC-Ni金属陶瓷自蔓延高温合成(SHS)中的组织演变,淬熄试样中保留了未反应区、反应区和已反应区.用扫描电子显微镜观察了燃烧反应中显微组织的转变过程,用能谱仪分析了各微区的成分变化,测量了燃烧温度Tc和燃烧波蔓延速度,并用XRD分析了反应产物的相组成.结果表明,TiC-Ni金属陶瓷自蔓延高温合成(SHS)的机理为溶解-析出机制,镍粉与钛粉的固态扩散导致低熔点Ti-Ni溶液形成,Ti、Ni、C粉粒逐渐向Ti-Ni溶液中溶解,当Ti-Ni-C溶液中的Ti和C浓度饱和时,从中析出TiC颗粒,同时形成粘结TiC颗粒的Ni3Ti基体.分析结果表明,该体系的燃烧合成具有不完全性,最终产物中残留少量Ni3Ti2+NiTi共晶体,这种反应的不完全性是由于使用了较粗的Ti粉和Ni粉.

TiC-Ni粉体水系共悬浮

通过测定粉体Zeta电位、酸碱性和对分散剂PAA的吸附,探讨了TiC-Ni水系浆料的共悬浮。TiC粉体是酸性,等电点在PH值2.5处,并在PH值为9.5处出现Zeta电位最大值。TiC的Zeta电位随PAA浓度的增加而增加,并且对应于TiC对PAA的饱和吸附,Zeta电位增加到最大值,达到饱和吸附后,继续增加PAA的浓度反而导致Zeta电位的减小。Ni粉体呈碱性,通过理论分析,其等电点应在碱性区。当PAA的加入量为0.3wt％、pH值为6.5时单组分TiC浆料稳定,TiC-Ni浆料相对失稳;当PAA的加入量为0.2wt％、pH值为8.5时,TiC-Ni浆料稳定,并且沉降后的组分均一。

TiC-Ni系高温自润滑金属陶瓷的研究

本文利用中频热压烧结法制备了TiC-Ni、TiC-Ni-Mo和TiC-Ni-MO-WC3种高温自润滑性金属陶瓷材料。栓-盘摩擦磨损试验结果表明,TiC-Ni-Mo金属陶瓷的高温自润滑性最好,其在600℃时的摩擦系数为0.19,磨损率为1.14×10^(-14)m^3/N·m,偶件(材料W18Cr4V,HRC62)的磨损率为0.069×10^(-14)m^3/N·m。作者指出,这类材料的高温自润滑性与其摩擦表面上生成的氧化膜的组成和结构相关。此外,本文还就Mo、WC对材料物理机械性能的影响进行了探讨。

TiC/Ni固液界面异质形核行为的第一性原理分子动力学模拟

本文借助第一性原理分子动力学方法和密度泛函理论,针对四种TiC/Ni固液界面,从原子的异质形核行为与界面的电子性质两方面综合分析,进一步研究TiC促进Ni异质形核的机制。结果表明:TiC(100)、[Ti]-TiC(111)、[C]-TiC(111)基底均可诱导出Ni的预形核层(Pre-nucleation layer,PNL),且界面PNL的层间及面内有序度排序均为:[Ti]-TiC(111)/Ni>[C]-TiC(111)/Ni>TiC(100)/Ni。[Ti]-TiC(111)与PNL的Ni原子之间的强相互作用及化学键合使得其诱导出的PNL有序度最高。而TiC(110)基底无法诱导液体Ni原子形成预形核层,相较于上述三种基底,其促进Ni原子形核的能力最弱。在降温过程中,液相中剩余的Ni原子通过在TiC(100)、[Ti]-TiC(111)及[C]-TiC(111)基底诱导出的PNL作为过渡层的基础上,随温度的降低在PNL外侧聚集成簇,形成稳定的晶核。

TiC含量对TiC/Ni复合涂层组织、硬度及耐蚀性的影响

为了提高价格低廉的45钢的零件在苛刻环境中的使用寿命,采用激光熔覆技术在其表面制备了不同TiC含量的TiC/Ni熔覆层,采用X射线衍射仪、光学显微镜、扫描电镜、显微硬度计和电化学工作站等分析了涂层的组织、硬度及耐蚀性。结果表明:Ni35熔覆层枝晶为富含Fe、Ni的γ-Ni固溶体,晶间为γ-Ni固溶体和富含B、C的M_(23)C_(6)、Cr_(2)B组成的共晶体,熔覆层从底层到上层依次为平面晶、胞状晶、柱状晶、柱状树枝晶、等轴晶和细等轴晶,枝晶中的Cr元素随着距熔覆层底部距离的增加出现富集。添加10%和20%TiC的熔覆层下层为粗大的柱状晶和柱状树枝晶,中层和上层为等轴晶,TiC以块状和四边形的形态分布于枝晶间。添加30%TiC的熔覆层分布有块状、杆状、粒状、鱼骨状和花瓣状的TiC,枝晶为细小的等轴晶。不同TiC含量的熔覆层硬度均呈现下层和上层硬度高,中层硬度低的现象。含10%TiC的熔覆层平均硬度最低,含30%TiC的平均硬度最高。未添加TiC的Ni35熔覆层腐蚀电流密度最小,钝化膜稳定性最好,耐蚀性最优,添加TiC后熔覆层的耐蚀性下降,但随着TiC含量的升高,熔覆层耐蚀性逐渐升高。