TiC-TiB_2复相陶瓷涂层的反应火焰喷涂制备

基于SHS反应火焰喷涂技术，采用Ti—B4C—C喷涂体系，在钢基表面制备了TiC—TiB2复相陶瓷涂层。通过对SHS火焰喷涂陶瓷涂层的电子显微观察和x射线衍射及能谱分析，探讨了SHS反应火焰喷涂TiC—TiB2复相陶瓷涂层的组织结构及成因。研究发现，涂层是一种复相非均质、传统热喷涂层状涂层特征不明显的亚稳结构。涂层由占主体的TiCo0.7N0.3、TiCo0.2N0.8、TiB2相和少量TiO2、Ti2O、Ti3O5相及气孔组成。涂层中有三类特征各异的组织，即尺度在微一纳米级呈团簇状分布的组织，尺寸在1～3μm之间呈等轴状颗粒分布的组织和呈深黑色的不规则气孔。三类组织是由在喷涂粒子与基材接触之前，喷涂团聚粉粒经飞行燃烧和反应合成形成的熔融陶瓷液滴（又分为实心和空心两类）和不规则陶瓷颗粒（其形状与原喷涂团聚颗粒一样，但组织结构已发生转变，基本成为陶瓷相）与基材碰撞变形、冷却凝固、快速结晶形成的。

碳纳米管-TiB_2陶瓷基复合材料的制备与性能研究

研究了用热压烧结(HP)方法制备TiB2-xwt％CNTs-5wt％Ni(x=0．1、0．3、0．5、1、4)复合材料的工艺条件、力学性能和微观结构．用XRD研究了其相组成,用SEM观察了复合材料的断口形貌和裂纹扩展．研究表明:碳纳米管的加入使复合材料的硬度、弯曲强度和断裂韧性得到明显的提高,并且在碳纳米管含量为0．5wt％左右时,复合材料的硬度达到20．5GPa,弯曲强度为496MPa,断裂韧性达7．25MPa．m1／2;断口形貌分析表明碳纳米管主要分布于TiB2颗粒的晶界处,复合材料的增韧机制主要是碳纳米管的拔出机制和桥联机制．

用放电等离子技术烧结TiB_2陶瓷

利用脉冲大电流快速烧结技术（也称放电等离子烧结 ＳＰＳ技术）研究了ＴｉＢ_２的烧结过程．结果表明：升温速率对烧结样品的相对密度、晶粒尺寸及烧结过程中真空室气压均有重要影响．最佳的升温速率使ＴｉＢ_２烧结晶粒相对最小、烧结体相对密度较高．分析认为，在ＳＰＳ条件下的快速升温有利于颗粒表面活化，烧结体晶粒尺寸既受控于烧结时间，也受控于晶粒生长活化能．

放电等离子(SPS)快速烧结TiB_2陶瓷

利用放电等高子烧结技术制备纯TiB2 陶瓷 ,烧结温度 160 0℃ ,压力 3 0MPa ,真空烧结 ,保温 1～ 3分钟 ,即可获得相对密度达 99%以上的致密烧结体。扫描电镜分析表明 :烧结体晶粒细小 ,结构均匀 ;材料的晶粒随烧结温度的提高而长大 ;

SHS/PHIP法合成TiB_2陶瓷的研究

采用自蔓延高温合成结合准热等静压 (SHS/PHIP)工艺制备了TiB2 陶瓷材料 ,并进行了X射线衍射 (XRD)、扫描电镜 (SEM)、力学性能等实验研究。XRD结果表明反应生成了高纯度的TiB2 ,没有其他相生成 ,这与热力学计算结果相吻合。材料SEM分析发现 ,TiB2 陶瓷颗粒形貌为近等轴状 ,尺寸细小且较均匀 ,在TiB2 陶瓷颗粒间还存在“烧结颈” ,由于SHS反应所产生的高温 ,造成了TiB2 陶瓷颗粒表面的圆化。合成产物的致密度较低 ,气孔主要存在于TiB2 陶瓷颗粒交界处 ,较低的致密性导致了材料具有较低的硬度。

Cr元素对电弧喷涂TiB_2陶瓷涂层耐磨性能的影响

利用TiB2陶瓷材料的高硬度、高耐磨耐热等一系列优异性能,采用低碳钢带制成粉芯线材,用电弧喷涂工艺在Q235基体上制备耐磨涂层。通过添加Cr元素来优化喷涂工艺,改善涂层性能,并对添加Cr元素后涂层的耐磨粒磨损性能等进行了测试,通过多种手段分析Cr元素的加入对涂层耐磨性能的影响以及涂层磨损机理。结果表明,粉芯中添加Cr元素后,涂层韧性得到很大改善,涂层中组织分布也更加均匀弥散,磨粒磨损性能因此得到较大提高。

提高短切碳纤维对陶瓷基复合材料TiC-TiB_2强韧化的研究

对采用SHS/PHIP技术制备的Cf/TiC-TiB2陶瓷基复合材料中存在短切碳纤维损伤严重,补强增韧效果不明显的原因进行分析研究。研究发现:在B4C+3Ti+Cf体系的SHS反应过程中,由于反应温度太高,使短切碳纤维表面的碳原子与钛粉之间发生化学反应,造成短切碳纤维表面的化学损伤,影响短切碳纤维的性能,进而影响其补强增韧的效果。在SHS反应过程中,防止或减少短切碳纤维化学损伤的主要途径就是添加稀释剂来降低反应温度。在B4C+3Ti+xCf TiC+2TiB2+xCf体系中,通过向反应物中添加稀释剂镍可以有效地防止或减少短切碳纤维的化学损伤,改善各相之间的接触状况,提高各相之间的界面强度,提高短切碳纤维补强增韧的效果。

TiB_2陶瓷材料氧化动力学研究

采用Φ函数法，计算了TiB2陶瓷在空气中氧化时的ΔGR°值。计算表明，在700—1100℃的温度区间内，TiB2陶瓷将会发生氧化。在硅碳棒高温炉中进行了TiB2陶瓷的氧化试验，并推导了TiB2陶瓷的氧化动力学公式。研究表明，TiB2陶瓷在空气中中温氧化时，其氧化行为表现为氧化增重随时间的变化服从抛物线规律；在研究的温度范围内，TiB2陶瓷的氧化活化能为44982．8J／mol；TiB2陶瓷材料的氧化主要由氧通过氧化层的向内扩散所控制。

TiSi_2改善TiB_2陶瓷烧结性能的研究进展

本文介绍了硼化钛陶瓷的性能与应用,重点介绍了不同的烧结方法、不同的烧结助剂对硼化钛陶瓷烧结性能的影响,在对TiSi2材料性能特点分析的同时,阐述了TiSi2作为烧结助剂改善硼化钛陶瓷烧结性能与抗氧化性能的依据,指出了开展TiSi2改善TiB2陶瓷的烧结性能与抗氧化性能的研究亟待解决的问题,提供了一条改善TiB2陶瓷烧结性能的新途径,具有理论意义与应用价值。

TiSi_2提高TiB_2陶瓷烧结致密性机理研究

以TiSi2作为烧结助剂,采用热压烧结制备了TiB2陶瓷。对烧结试样进行了XRD、SEM与EDS分析,对TiB2-x%TiSi2系统进行了热力学计算分析,探讨了TiSi2促进TiB2陶瓷低温烧结致密的机理。结果表明:添加6.0wt%TiSi2作为烧结助剂,可以使TiB2陶瓷在1650℃热压烧结致密。TiSi2促进TiB2陶瓷烧结致密机理为:一是TiSi2熔点低于烧结温度,通过液相传质提高了烧结速率;二是通过高温烧结反应,形成了高熔点的Ti5Si3相以及SiO2玻璃相,SiO2以玻璃相的形式填充气孔并促进液相传质,使坯体致密。

TiB_2陶瓷颗粒增强电弧喷涂涂层滑动磨损性能的研究

采用电弧喷涂含TiB2陶瓷粉末的粉芯丝材,在低碳钢基体上制备了NiCr-TiB2和304L-TiB2金属基复合涂层,在摩擦磨损试验机上研究了按环/块线接触方式作往复运动条件下无润滑时室温下的摩擦磨损性能,利用光学显微镜、扫描电子显微镜和X射线衍射仪对涂层的显微组织结构、磨损表面及其相组成进行分析。结果表明,涂层的相对耐磨性能远高于碳钢基体,约为9到11.5倍。304L-TiB2涂层的低磨损率除了与硬质相有关,还和涂层具有较高的硬度有关。NiCr-TiB2涂层的耐磨性能好,细小的TiB2陶瓷相在局部涂层中连成网状,与基体结合良好,有效提高了涂层的磨损性能。

Ni含量对TiB_2基复合陶瓷刀具材料微观组织及力学性能的影响

以作Ni为金属烧结剂,采用真空热压烧结技术,在1650℃下制备了含Ni量不同的Ti B_2基复合陶瓷刀具材料。研究了Ni含量对Ti B_2基复合陶瓷刀具材料微观组织和力学性能的影响,结果表明:随着Ni含量的增加,Ti B_2基复合陶瓷刀具材料微观组织中的缺陷先减少后增多,抗弯强度、断裂韧度和硬度也随着先增大后减小;当Ni含量为8wt%时,微观组织的缺陷少、力学性能良好,此时的相对密度为(99.3±0.3)%,抗弯强度为(952.3±86.2)MPa,断裂韧度为(7.3±0.3)MPa·m^(1/2),硬度为(22.4±0.6)GPa。

热压烧结固溶复合TiB_2-NbB_2陶瓷的结构与性能

过渡金属硼化物与TiB2具有相同的晶体结构和相近的晶格常数,因此通过适当的工艺手段能够与TiB2形成固溶体.本文以NbB2作为掺加剂,通过热压烧结制备了TiB2-NbB2固溶复合陶瓷.研究了掺加剂含量对烧结材料力学性能的影响,材料的显微结构分别由EPMA、SEM和TEM测定.研究结果表明,NbB2可以部分固溶到TiB2中形成固溶体,并有助于细化TiB2晶粒,同时材料的力学性能得到提高.

原位合成ZrO_2/TiB_2复相陶瓷材料的制备及性能

以3Y-ZrO2为基体,用TiC和B4C为原料反应生成TiB2,原位合成了ZrO2/TiB2复相陶瓷材料,测试和分析了复合材料的抗弯强度、维氏显微硬度和断裂韧性。结果表明:原位生成的TiB2对基体起到较好的增韧补强作用。当TiB2的质量分数为30%时,复合陶瓷的综合力学性能最好,其抗弯强度、维氏显微硬度及断裂韧性分别达到1060 MPa、14.5 GPa和11.2 MPa.m1/2。

反应烧结制备多孔TiB_2-TiC复相陶瓷

通过反应烧结制备TiB2-TiC多孔复合材料。采用XRD和SEM分析该多孔复合材料的相组成和微观结构,并采用气体透过法测定多孔复合材料的相对透气系数和最大孔径。结果表明:制备的TiB2-TiC陶瓷复合材料中存在大量的连通孔隙,随烧结温度的升高,烧结体的密度增大、抗弯强度增强,而孔隙度、透气性和最大孔径均逐渐减小;当烧结温度为1 700℃时,所制备的多孔复合材料孔隙度为30.9%,相对透气系数达到0.7 mm/(Pa.s),最大孔径达到5μm。

中间层成分对TiAl/TiB_2金属陶瓷SHS连接的影响

采用自蔓延高温合成(SHS)连接技术对TiB2金属陶瓷与TiAl进行连接试验,并研究工艺参数对SHS连接接头界面结构的影响。结果表明,不同成分的中间层发生SHS反应的放热量不同,从而会导致连接界面处的界面结构发生明显的变化。TiAl侧界面处出现的TiAl3反应层厚度与TiB2金属陶瓷侧出现的贫Cu层的厚度均随放热量的增加而明显增加,中间层环状结构的层数及尺寸也发生相应的变化。

大尺寸TiB_2-Cu-Ni金属陶瓷块体的燃烧合成及准热等静压致密化

利用燃烧合成结合准热等静压 (PHIP)技术成功制备了直径为 2 40mm的大尺寸TiB2 Cu Ni金属陶瓷 ,对合成产物进行了X射线衍射 (XRD)、扫描电镜 (SEM)和力学性能等实验研究。XRD结果表明反应产物中只有TiB2 和 (Cu ,Ni)两相。SEM分析发现增强相TiB2 陶瓷颗粒已经形成骨架状 ,其间为 (Cu ,Ni)基体相 ,TiB2 颗粒形貌为近等轴状 ,尺寸细小且较均匀。合成产物的致密度为 94.2 % ,弯曲强度和断裂韧性分别达到 5 99.4MPa和12 .5 6MPa·m1/ 2 。

TiB_2基陶瓷刀具切削不锈钢时的切削性能研究

研究了新型TiB2基陶瓷刀具切削奥氏体不锈钢1Cr18Ni9Ti时的切削性能。研究发现:BT30刀具表现出良好的切削性能。其中采用0°前角的刀具比-5°前角的刀具表现出更好的耐磨性。刀具的磨损形式为后刀面磨损和前刀面磨损,后刀面磨损机理为磨粒磨损,前刀面磨损机理为扩散磨损。

TiB_2基金属陶瓷的显微结构与力学性能

以Fe Ni Ti Al为助烧剂,用热压的方法制备了TiB2基金属陶瓷。研究了烧结温度、烧结时间、助烧剂对材料显微结构和力学性能的影响,初步分析了TiB2基金属陶瓷的增韧机理。结果表明,随着烧结温度的提高,材料弯曲强度降低,洛氏硬度升高;随着烧结时间延长,弯曲强度出现峰值。SEM、EDS观察表明,助烧剂中的Ti避免了Fe2B、Ni23B6等脆性相的生成,Al有除氧的作用。裂纹偏转和裂纹桥联是TiB2金属陶瓷重要的增韧方式。

TiB_2金属陶瓷与TiAl金属间化合物的扩散连接

对TiB2 金属陶瓷与TiAl金属间化合物进行了扩散连接试验 ,研究了直接扩散连接和采用Ni为中间层进行扩散连接的接头界面结构及工艺参数对界面结构和连接性能的影响。直接扩散连接时 ,连接界面处生成了Ti(Cu ,Al) 2 金属间化合物 ,采用Ni为中间层进行扩散连接时 ,界面处生成了单层TiAlNi2 金属间化合物层和两层Ti,Al,Ni扩散层共三层结构。直接扩散连接时 ,连接温度T =12 2 3K ,时间t=1.8ks,压力p =80MPa时接头强度为 10 3MPa ;采用Ni为中间层时 ,连接温度T =12 73K ,时间t=1.8ks,压力p =80MPa时接头强度为 110MPa。