原位合成TiC/Fe基复合材料的组织结构和磨损性能

利用粉末冶金技术,在真空状态下使Fe-Ti-C体系进行碳化反应原位合成TiC/Fe基复合材料,用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)分析复合材料的组织结构和相组成,用热分析法和高温X射线衍射研究Fe-Ti-C体系原位合成的反应机理,用MM-200磨损试验机对复合材料进行耐磨性实验。研究结果表明,反应合成的复合材料主要相组成为TiC、α-Fe和Fe3C,所合成的硬质相TiC颗粒细小,在铁基体中均匀分布。三元体系Fe-Ti-C的反应机理为,首先在765.6℃发生Fe的同素异构转变,即α-Feγ-Fe;其次在1078.4℃,Ti与Fe共熔而形成低共熔体Fe2Ti;最后在1138.2℃,C与Fe2Ti反应生成TiC。在重载干滑动磨损条件下此复合材料显示了很好的耐磨性能。

原位合成TiC/Fe基复合材料的研究

利用粉末冶金技术,在真空状态下使Fe-Ti-C体系进行碳化反应原位合成TiC/Fe基复合材料,用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)对所制备的试样进行组织结构分析,并用热分析法对Fe-Ti-C体系原位合成的反应机理进行研究。结果表明,反应合成的复合材料相组成为TiC和α-Fe,所合成的硬质相TiC颗粒细小,在铁基体中均匀分布。三元体系Fe-Ti-C的反应机理为:首先在765.6℃发生Fe的同素异构转变,即α-Fe→γ-Fe;其次在1078.4℃因Ti与Fe共熔而形成低共熔体Fe_2Ti;最后在1138.2℃,C与Fe_2Ti反应生成TiC。

原位合成TiC/Fe基复合材料的组织与性能

以铬铁粉、钼铁粉、钛粉、铁粉和炭黑为原料,原位反应合成了TiC/Fe基复合材料,并用扫描电镜、X射线衍射仪等方法对所制备的试样进行了组织结构分析。结果表明:未加钒时合成的复合材料主要相组成为TiC和-αFe,硬质相TiC颗粒细小(≤2.3μm);当加入一定量的钒后,复合材料主要相组成为(Ti,V)C和-αFe,其组织更加致密,其抗弯强度升高;硬质相(Ti,V)C的面间距比硬质相TiC的面间距均有不同程度的减小;(Ti,V)C颗粒尺寸明显减小(≤1.6μm),分布更均匀,颗粒形状趋于球形。

法向载荷对Fe基块体非晶复合材料摩擦磨损性能的影响

为研究法向载荷对Fe基块体非晶复合材料摩擦磨损性能的影响,首先利用水冷铜模吸铸法制备了Fe基块体非晶复合材料;随后采用X射线衍射仪和显微硬度计分别对试样的物相组成和显微硬度进行表征;再通过往复摩擦磨损试验仪检测试样的摩擦磨损性能。结果表明:所制备的Fe基块体非晶复合材料内部同时存在晶体相和非晶相且非晶相占比为55.65%。此外相比于同种成分的传统晶态材料,Fe基块体非晶复合材料具有较高的硬度。随着载荷的逐渐增大,试样表面的磨损机制由最初的磨粒磨损和氧化磨损逐渐演变为磨粒、氧化以及疲劳3种磨损机制共存,磨损量进一步增加。

基于油菜花粉模板制备Fe基复合材料及其催化特性

以油菜花粉为生物模板,采用共沉淀-焙烧法制备了Fe基复合材料活化过硫酸盐降解苯酚。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和比表面积分析仪(BET)对Fe基复合材料进行表征分析。以苯酚为目标污染物,考察了催化剂投加量、过硫酸盐投加量、初始pH和苯酚浓度对苯酚降解效果的影响。结果表明,Fe基复合材料活化过硫酸盐降解苯酚性能优良。在最佳反应条件(25℃,苯酚初始浓度为200 mg/L,催化剂投加量为3 g/L,过硫酸盐投加量为8.4 mmol/L)下,反应60 min苯酚的降解率可达91%。Fe基复合材料可通过磁性分离,易于回收,在较宽pH范围内均可活化过硫酸盐降解苯酚,重复使用三次后,苯酚的降解率仍可达81%,稳定性良好。Fe基复合材料通过Fe^(2+)及花粉模板残留的C及其官能团共同活化过硫酸盐产生SO_(4)·^(-)和HO·降解苯酚。

粉末冶金TC4-B_(4)C原位反应制备TiC+TiB增强TC4基复合材料的显微组织和力学性能

以TC4和B_(4)C粉末为原料,通过放电等离子烧结法(SPS)并结合热挤压制备不同含量TiB和TiC增强TC4基复合材料,研究以TC4-B_(4)C为原位反应体系生成不同含量TiB和TiC对TMCs的微观组织和力学性能的影响规律及其高温力学性能。结果表明:原位生成的TiC和TiB与基体结合牢固,TiC呈类球形颗粒状,TiB呈晶须状;增强相在基体中呈现出沿一次颗粒边界分布的三维网络状形貌;与未增强TC4合金相比较,复合材料基体晶粒显著细化,并存在较高的位错密度,TC4基复合材料的室温和高温性能得到显著提升;在室温拉伸下,当B_(4)C的含量(质量分数)为0.5%时,基体的连通性较好,表现出较高的强度(抗拉强度1246 MPa)和较好的伸长率(12.4%);在400℃下进行拉伸时,当B_(4)C的含量为1.64%时,TC4基复合材料的抗拉强度和伸长率分别为1112 MPa和6.9%。

纳米TiC颗粒增强Al-Cu-Li基复合材料摩擦磨损性能的研究

采用中间合金法制备TiC颗粒增强Al-Cu-Li基复合材料,通过GCr15钢球与复合材料在室温下干摩擦滑动磨损实验,研究不同含量TiC与载荷对复合材料摩擦磨损性能的影响。试验结果表明:TiC颗粒细化了复合材料组织,同时也提高了热处理后复合材料的硬度及耐磨损性能,在TiC含量为0.3%时,复合材料表现出优异的耐磨损性能。通过观察磨损后表面形貌,低载荷下主要磨损类型为磨粒磨损和黏着磨损,随着载荷的提高,氧化磨损和循环力引起的疲劳剥落成为了主要磨损类型。随着TiC颗粒的加入,提高了复合材料的硬度,降低了动摩擦系数,黏着磨损得到了抑制,复合材料的耐磨损性能得到了提高。

基于大热流密度的Fe/TiC复合材料低温反应合成过程研究

首次采用Gleeble-1500N模拟试验机,对质量分数为55%(Ti+C)+45%Fe的压坯在大热流密度条件下的燃烧合成进行了研究。试验压坯的合成烧烧试验是在升温速度为600℃/s,加热温度为800℃的条件下进行的;试样的温度变化由热模拟机自动采集,生成试样的温度-时间曲线;采用X射线衍射(XRD)检测生成物的相组成。从试样的温度-时间曲线可以看到:试样在390～600℃的低温区域具有剧烈的温度变化,说明在此温度段有化学反应发生,并伴随着热的大量释放;而XRD检测结果表明:生成物主要由TiC和Fe2Ti组成。所以,试验结果证明:在大热流密度条件下,可以在较低温度下合成制备Fe/TiC复合材料。

原位复合TiC和(TiW)C增强Fe基复合材料

研究了原位合成 1 0 % (体积分数 )TiC Fe和 (TiW )C Fe复合材料 ,采用扫描电镜分析了复合材料的微观结构 ,利用X射线分析了相组成·结果表明 ,在TiC Fe复合材料中 ,TiC作为惟一的第二相有粒状和条状两种形态·分析认为 ,粒状为先共晶相 ,而条状为共晶·通过用W替代部分Ti,成功地制备了 1 0 % (体积分数 ) (TiW)C Fe复合材料 ,其中 ,(TiW)C作为惟一的第二相比较均匀地分布在Fe基体中 ,其形态大部分呈粒状·在粒状 (TiW)C相中 ,W和Ti呈不均匀分布 ,这种特征与凝固过程中 (TiW)C的形成过程有关·与TiC相比 ,(TiW)C的密度与Fe更为接近 ,因此如果在液态金属中通过反应法形成 。

原位自生TiC和(Ti,W)C增强Fe基复合材料的研究

利用块体原材料原位合成10%TiC Fe和(Ti,W)C Fe两种复合材料,采用扫描电镜分析了复合材料的微观结构,利用X射线分析了相组成。结果表明,在TiC Fe复合材料中,TiC作为唯一的第二相呈现粒状和条状两种形态。分析认为,粒状相为亚共晶相,而条状第二相为共晶相。通过用W替代部分Ti,成功地制备了10%(Ti,W)C Fe复合材料,其中(Ti,W)C作为唯一的第二相比较均匀地分布在Fe基体中,其形态大部分呈粒状,条状相较少。在粒状(Ti,W)C相中,中心富Fe,而边缘W、Ti和C元素的分布是均匀的。与TiC相比,(Ti,W)C的密度更接近Fe,更适合作为大型铸件的增强相。

预扩散处理对原位生成TiC_p/Fe基粉末冶金复合材料组织与性能的影响

将水雾化Fe粉与Ni粉、Mo粉、Ti粉混合均匀,然后在800℃、50%H2＋50%Ar（体积分数）气氛保护下进行预扩散处理,将预扩散粉与电解Cu粉和石墨粉混合,通过压制与烧结,制备Ti C颗粒增强Fe基复合材料。通过X射线衍射分析、扫描电镜及能谱分析和力学性能测试等手段,研究预扩散处理对原位生成Ti Cp/Fe基粉末冶金材料组织与性能的影响。结果表明：Fe-Ni-Mo-Ti混合粉在800℃下预扩散处理后形成表面粗糙的团球状预扩散粉末颗粒,但合金元素在Fe粉颗粒内分布不均匀。与用混合粉制成的Ti Cp/Fe基复合材料相比,用预扩散粉制备的材料孔隙率略有增加。随预扩散时间延长,材料中富Ti区的尺寸减小,组织明显细化,珠光体分布更均匀,同时形成大量弥散分布的粒径在0.1-0.5μm的Ti C颗粒。材料的硬度和抗弯强度都随原料粉预扩散时间延长而提高,用60 min预扩散粉制成的Ti Cp/Fe基复合材料的硬度HRB和抗弯强度分别达到63.6和613.7 MPa,比用混合粉制成的Ti Cp/Fe基复合材料分别提高11.8%和38.3%。用预扩散粉末制备的Fe基复合材料的断裂形式为具有一定韧性断裂特征的脆性断裂。

浇注过程中制备铸造钢基表面自蔓延高温合成TiC/Fe复合材料的研究

通过在消失模铸件模样需耐磨的部位涂敷一层经压实的SHS粉料 ,使其在浇注过程中 ,高温浇注的铁水自动点燃SHS粉料 ,通过反应生成增强陶瓷相 (TiC)。并使铁水铸渗到反应后的SHS陶瓷层中 ,使陶瓷增强相均匀地分散到熔融的表层金属中 ,从而获得铸件表面自生复合材料层。经试验研究表明 ,浇注过程中制备铸造钢基表面自蔓延高温合成TiC/Fe复合材料方法是完全可行的 ,反应合成的TiC颗粒呈理想孤立球状分布在基体上 ,复合层厚度可控制在 3～ 15mm ;其硬度可达HRC5 4～ 5 9;与基体的相对耐磨性可达 6以上 ;经 90 0℃高温退火后 ,产生大量细小的二次TiC颗粒。其较优工艺条件为 :钢液浇注温度 15 5 0～ 160 0℃ ;SHS粉料预制块组成配比 (质量分数 )为Ti∶C∶Al∶Fe =4∶1∶1∶2 ;真空度为 0 .0 5MPa。

Ti诱导无压反应熔渗制备Fe-TiC金属基复合材料的研究

研究了一种Ti诱导无压反应熔渗制备金属基复合材料的方法:通过凝胶注模成形工艺,以蔗糖为造孔剂制备了孔隙率高达80%的多孔Ti-TiC陶瓷骨架预置体,真空状态下,在1380℃,分别以Fe-Cr-C和Fe-Cr-Ti-C两种合金熔体熔渗该多孔骨架预置体,制备了Fe-TiC金属基复合材料。并利用扫描电子显微镜、X射线衍射对复合材料的组织结构,元素组成和相组成进行了测试和分析。结果表明:在熔渗过程中骨架中的Ti元素的溶解析出和与C元素的原位反应促进了熔渗过程的进行,随着熔渗保温时间的增加,基体中的增强相TiC分布趋于均匀化,并且TiC晶粒逐渐长大,1380℃保温3h时,晶粒长大到30μm;用Fe-Cr-Ti-C合金熔渗该多孔骨架1380℃保温1h即可制备出TiC晶粒细小、分布均匀的Fe-TiC金属基复合材料,并且该材料具有优异的抗磨粒磨损性能。

原位合成TiC和TiB增强钛基复合材料

分析了增强体 Ｔｉ Ｃ 和 Ｔｉ Ｂ 在钛中的原位生成机理， 利用普通的熔铸设备， 原位合成制备了 Ｔｉ Ｃ 和 Ｔｉ Ｂ 颗粒增强的钛基复合材料。 Ｓ Ｅ Ｍ 和 Ｘ 射线衍射的研究结果表明： Ｔｉ Ｃ 和 Ｔｉ Ｂ 以不同形状在钛基体中生长， 较为细小， 且分布均匀。

碳含量对自生TiC_P增强钛基复合材料组织的影响

采用反应自生法制备了 Ti C颗粒增强钛合金基复合材料 ,并通过 XRD,SEM对复合材料的相组成和微观组织进行了研究。结果表明 :在 Ti- 6Al- 1 .8C中主要存在 Ti和 Ti C两种相。Ti C以树枝状初生 Ti C和短棒状共晶 Ti C两种形态存在。对 Ti C晶格常数的计算结果表明 ,Ti C的衍射峰存在一定的偏移 ,主要是由于 Ti C中存在 C空位。研究了 C含量对材料组织和 Ti C形貌的影响。结果表明 :C含量对基体组织基本没有影响 ,但是随着 C含量由 1 .98%减少到 0 .39% ,粗大的树枝状 Ti C逐渐消失 ,Ti C以短棒状为主 ,部分呈羽毛状。

自生TiC增强钛基复合材料的微观组织

采用反应自生法制备了 ＴｉＣ颗粒增强钛合金基复合材料，研究了复合材料的相组成和微观组 织．在 Ｔｉ－６Ａｌ－２Ｃ合金中存在 Ｔｉ和 ＴｉＣ两种相． ＴｉＣ以树枝状初生 ＴｉＣ和短棒状共晶 ＴｉＣ两种 形态存在，其中共晶 ＴｉＣ主要存在于晶界，特别是三角晶界处 ＴｉＣ晶格常数的计算结果表明 ＴｉＣ的 衍射峰存在一定的偏移，主要是由于存在于 ＴｉＣ中的 Ｃ空位引起晶格畸变。随着 Ａｌ含量的增加，初生 ＴｉＣ由发达粗大的树枝晶变为不发达的树枝晶，当 Ａｌ含量为 ３５％时变为短棒状和薄片状的 ＴｉＣ．基体 组织也相应地由单一的 Ｔｉ基体变为 Ｔｉ和 Ｔｉ３Ａｌ的两相基体以及 Ｔｉ３Ａｌ和 ＴｉＡｌ两相基体．根据相图 分析了组织变化的主要原因．

TiC颗粒增强钛基复合材料的制备及其微观组织

采用直接加入TiC粉的方法制备了原位自生TiC增强钛基复合材料 ,此法与国内研究者常用的加入石墨粉的方法相比 ,制备的复合材料成分准确 ,易于控制。制备的复合材料由Ti和TiC相组成 ,其中TiC为初生树枝状和短棒状共晶组成。TEM研究发现 :还存在 0 .3～ 0 .6 μm的规则块状TiC ,多分布在晶界上 ;TiC颗粒与基体界面干净、无反应层 ,基体中存在较多的位错 。

原位合成TiC颗粒增强铝基复合材料及其磨损性能

利用原位合成的方法在几种锻铝基体中合成了T iC颗粒.X射线衍射谱表明,在复合材料的显微组织中T iC是惟一反应生成物.与基体材料相比,引入T iC后材料的耐磨性能有很大幅度的提高,且磨损性能与基体材料的强度之间没有必然的联系.对磨损试样表面的SEM观察显示,在磨损过程中T iC颗粒凸起于基体,在表面起支撑载荷的作用,同时使摩擦副(滚轮)与基体表面之间形成一个储存润滑油的间隙,从而改善了磨损过程中的润滑条件,减小了试样的磨损量.

颗粒增强Fe_3Al基复合材料的制备和性能

用熔铸法制备了ＳｉＣ， Ａ１２Ｏ３和 ＴｉＢ２颗粒增强 Ｆｅ－２８Ａｌ－５Ｃｒ基复合材料，研究了材料的 微观组织和力学性能，结果表明， Ａ１２Ｏ３在 Ｆｅ３Ａ１中的化学稳定性很好， ＴｉＢ２与基体发生了部分反应，ＳｉＣ与基体的反应严重，复合材料在室温和高温下的力学性能的变化说明，上述颗粒的加入使材料的强度较大幅度的提高。

TiC_P/Al基复合材料中TiC颗粒的合成反应研究

应用自蔓延高温合成+铸造法制备出了TiCP/Al基复合材料;TiC颗粒直接在铝熔体中反应生成,合成的TiC颗粒细小(0.5～2μm)、分布均匀、与基体结合良好。工艺较为简单,反应时间短,碳化钛粒子的损失少,制备的复合材料成分均匀、结构致密;热力学及动力学分析表明TiC的合成分三阶段完成:燃烧前反应、燃烧合成反应、燃烧后反应,其中自蔓延燃烧合成反应是生成TiC的主导反应。