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。

Al对反应火焰喷涂TiC-TiB_2复相陶瓷涂层的影响

通过静态燃烧合成试验,确定以Ti-B4C-C+5wt％Al为喷涂反应体系,利用反应火焰喷涂技术在金属表面制备Ti(C0.7,No．3)-TiB2-Al2O3复相陶瓷涂层．研究发现,涂层为复相非均质层状亚稳结构,由TiC0.7N0．3、TiB2、Al2O3和钛的氧化物相及气孔组成．涂层组织可分为三类: TiB2尺度在微-纳米级呈团簇状分布的Ti(C0.7, No．3)-TiB2共晶体组织; Ti(C0．7,No．3)呈块状颗粒、尺寸1-2μm、其间分布着针状或长条状TiB2的组织;黑色不规则气孔．三类组织的形成原因与不加Al时基本相同,但Al的加入使喷涂体系的反应速率提高,并使涂层陶瓷相增多,组织细化,气孔率下降,显微硬度提高．

SHS反应喷涂TiC-TiB2复相陶瓷涂层的热力学分析与实验

基于SHS反应火焰喷涂技术,在钢基表面制备了TiC-TiB2复相陶瓷涂层.通过对SHS火焰喷涂陶瓷涂层反应体系的设计和其热力学计算,给出了SHS反应火焰喷涂TiC-TiB2复相陶瓷涂层的最佳配系.研究得出,当Ti,B4C和C组成的反应体系按14:3:5摩尔比配制时,SHS反应易实现点火,反应绝热温度高,反应速度快,反应产物为TiC0.7N0 3与TiB2二相构成的共晶体,但其特有的共晶层状结构不明显,为交叉复相结构,陶瓷涂层较致密,机械性能较好,陶瓷与钢基体的结合强度可达27.5 MPa,显微硬度HV达15 270 MPa,耐磨性良好.

原位合成TiB_2-TiC_(0.8)-SiC复相陶瓷的微观组织与性能研究

利用热压烧结方法原位合成了TiB2-TiC0.8-SiC复相陶瓷。通过光学显微镜(OM)、X射线衍射分析仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对材料物相组成和微观结构进行表征。研究了热压条件下烧结温度对材料物相组成、结构及力学性能的影响。结果表明:烧结温度在1700-1950℃范围内,随着温度的升高,材料的致密度、抗弯强度和断裂韧性都有显著改善。烧结温度为1900℃可得到完全致密的原位合成TiB2-TiC0.8-SiC复相陶瓷,材料的晶粒发育比较完善,条状TiB2和块状TiC0.8晶粒清晰可见。复合材料的维氏硬度、断裂韧性和弯曲强度分别达到23.6 GPa,(7.0±1.0)MPa.m1/2和470.9 MPa。当温度达到1950℃时,由于增强相TiB2晶粒长大,材料的强度降低。TiB2、TiC0.8与SiC颗粒协同,通过裂纹偏转、晶粒拔出、晶粒细化等机制对复合材料起到颗粒增强增韧的作用。

Q235钢表面反应火焰喷涂TiB_2/Mo_2FeB_2复相陶瓷涂层的耐蚀性

为了研究TiB2/Mo2FeB2复相陶瓷涂层的耐蚀性,以Mo粉、FeB粉、Fe粉及TiB2粉为原料,采用反应火焰喷涂技术在Q235钢上制备了TiB2/Mo2FeB2复相陶瓷涂层。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)分析了粉体和涂层的物相组成与表面形貌,通过浸泡法测试了涂层耐蚀性。结果表明:涂层内含硬质相TiB2、部分Mo2 FeB2,TiO2、B2 O3,残留的Mo、TiB2等;TiB2/Mo2 FeB2复相陶瓷涂层的耐酸性、耐碱性、耐盐性分别为Q235钢基体的4.17,3.39,3.34倍。

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。

自反应电弧喷涂原位合成Ti(C,N)TiB_2Al_2O_3复相陶瓷涂层

以Ti+B4C为反应药芯、Al为外皮材料制备反应型喷涂丝材,探讨利用自反应电弧喷涂技术在45钢基体表面制备复相陶瓷涂层的可行性。以X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)等方法分析、观察了涂层的组织与结构,测试了涂层的主要力学性能。结果表明:利用制备的药芯丝材进行喷涂试验,可获得由TiB2、TiB、TiC0.3N0.7、TiN、Al2O3、AlN等多相组成的复相陶瓷涂层。涂层呈典型的层状结构,其连续的基体相内弥散分布着离散的第二、第三相。涂层与基体间的结合强度为18.9MPa,涂层的平均显微硬度与弹性模量分别为735.4HV0.2和461.4GPa,摩擦因数在0.45～0.50之间,耐磨性能较基体材料提高3倍以上。

原料B_4C粉末粒度对多孔TiB_2-TiC复相陶瓷孔结构的影响

为了获得总孔隙度为(30±5)%的TiB2-TiC复相陶瓷,采用不同粒度的B4C与Ti粉为原料,通过反应烧结制备TiB2-TiC多孔复合材料。研究原料B4C粒度对样品的密度及孔结构性能的影响。实验结果表明:随着原料B4C粉末粒度的减小,样品的密度逐渐增大,总孔隙率和开孔隙率逐步减小;当采用中位径为2.62μm的B4C粉末为原料时,所制备的多孔TiB2-TiC复合材料密度为3.1 g/cm3,总孔隙率为35%,其中开孔隙率为29%,所得多孔TiB2-TiC复相陶瓷具有孔隙细小且分布均匀的孔结构特征。

固相反应型Al_2O_3-TiB_2复相陶瓷涂层的制备、物相及其界面结合性能

为了提高Q235钢的性能,以Al-TiO2-B2O3为反应体系,磷酸二氢铝为粘结剂,制备出成型料浆,采用刷涂法在其表面形成涂层;在真空炉中通过固相反应法合成Al2O3-TiB2复相陶瓷涂层。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和差热分析仪(DTA)研究了涂层的物相结构、组织形貌及反应机理,并对涂层的抗热震性和结合强度进行测试。结果表明:机械力化学作用使Al-TiO2-B2O3体系的热化学反应在670℃发生,在700℃制备的涂层,其物相组成为Al2 O3,TiB2,并含少量未发生反应的Al,TiO2以及辅料反应生成的Cr2 O3和MgAl2O4等。当涂层骨料中Al∶TiO2∶B2O3的物质的量比为10∶3∶3,骨料与粘结剂的质量比为1.50∶1.00时,涂层性能最佳,结合强度可达13.4 MPa,热震次数可达45次。

Ti_2AlC/TiB_2/TiC复相陶瓷的制备及性能研究

采用SHS法合成了Ti_2Al C、TiB_2、TiC三相复合陶瓷粉体;应用SPS技术制备了Ti_2AlC/TiB_2/TiC块体复相陶瓷材料;采用XRD、SEM和EDS等手段对复相材料的相组成、微观形貌进行了分析。研究结果表明:在所制备的复相块体陶瓷中,Ti2Al C为基体相,TiB_2和TiC弥散分布于基体相中;复相块体陶瓷具有高的致密度,为99.6%;显微硬度平均为12.96 GPa;断裂韧性为45.28 MPa·m^(1/2),这为下一步研究其可加工性提供了实验依据。

反应合成TiB_2-TiC复相陶瓷球磨工艺研究

将球磨工艺引入超重力反应合成,制备TiB_2-TiC复相陶瓷。研究发现,随着球磨时间的延长,反应原料尺寸显著细化,其粒度最小可达2.2μm。机械球磨虽未能直接诱发合成反应,但有效地降低反应原料的点火温度及反应激活能,提高了实际反应温度,促使反应呈现"热爆"模式。XRD、FESEM与EDS结果表明,反应制备的陶瓷基体主要由TiB_2片晶、不规则的TiC相、Cr基金属合金相及Al_2O_3夹杂组成。延长球磨时间,不仅加速Al_2O_3液滴与陶瓷熔体液相分离,减少Al_2O_3夹杂及缩孔、缩松的含量,更促使陶瓷基体显微组织细化,提高其均质化水平。

添加剂镍对原位合成TiB_2-TiC复相陶瓷材料性能的影响

用TiH2 ,Ni和B4 C作为原料 ,采用热等静压法制备了TiB2 TiC复相陶瓷材料 ,此方法工艺简单 ,成本较低。XRD研究表明在样品中只存在TiB2 和TiC两相 ;TEM研究结果表明TiB2 晶粒为规则的多边形和板条状 ,添加剂Ni位于TiB2 TiC交界处 ;显微硬度、断裂韧性和SEM断口形貌的研究结果表明添加剂Ni显著提高了TiB2 TiC复相陶瓷材料的综合性能。

TiB_2-TiC复相陶瓷的结构与性能研究

TiB2-TiC复合粉制备的TiB2-TiC复相陶瓷的相对密度达99.8%,硬度为93.2HRA,断裂韧性为5.53MPa·m1/2。显微结构研究表明:TiB2-TiC烧结体体内的位错和残余气孔影响材料性能。复合粉烧结体晶粒尺寸细小,大小分布均匀,晶粒之间界面干净,无杂质沉积,烧结体中TiB2和TiC两相界面接合处元素B,C,Ti的含量存在梯度变化,都有利于烧结体性能提高。TiB2晶粒生长存在取向性。

TiC-TiB_2复相陶瓷的制备及其抗氧化性

以Ti、B4C和C粉末为原料,采用自蔓延高温合成与同时致密化工艺(SHS/PHIP)制备合成了TiC-TiB2复相陶瓷。氧化实验研究表明,随着温度的升高,材料表面发生氧化并出现明显的氧化增重现象,低温时TiB2优先于TiC而首先发生氧化,当温度达到1000℃时完全氧化,表面形成致密的TiO2氧化膜,阻止内部继续发生氧化,表明该材料具有较好的高温抗氧化能力。

氩弧熔覆技术制备TiC-TiB_2复合陶瓷涂层力学性能的研究

采用以钨极为电极的氩弧熔覆技术,将钛铁粉、B4C粉为主要原料的合金粉末预置在钢基体表面熔覆,进而得到原位合成的TiC-TiB_2复合陶瓷涂层。采用正交试验优化氩弧熔覆工艺参数,通过布氏硬度仪、洛氏硬度仪检测耐磨涂层的硬度,使用磨损试验机测试涂层的耐磨性。结果表明,TIG焊的最佳工艺参数为:电流强度145 A,氩气流量6L/min,焊接速度120 mm/min;熔覆涂层表面及熔合线硬度明显高于基体,加入Cr、Ni等合金粉末,将提高复合材料熔覆涂层表面及熔合线附近区域的硬度;基体内并不含有硬质相以抵抗磨粒磨损,氩弧熔覆技术制备的陶瓷涂层能显著提高材料的耐磨性^([1-4])。

Al_2O_3/TiB_2复相陶瓷涂层和基体相的价电子计算

应用"固体分子的经验电子理论(EET)"处理异相界面结合的分析方法,分析了复相陶瓷涂层中的相Al2O3,TiB2与基体Fe的一些晶面上的电子密度,结果表明:某些晶面电子密度保持连续,与事实相符合,从定量角度证明了该陶瓷涂层的可制备性。

碳/碳复合材料表面MoSi_2-SiC复相陶瓷涂层及其抗氧化机制

对ＭｏＳｉ２－ＳｉＣ复相陶瓷涂层的显微形貌、相组成及成分进行了观察与分析，考察并研究了有涂层的碳／碳复合材料在１６５０℃以下温度的等温氧化性能，以及涂层的结构与组成对抗氧化性能的影响，阐明了涂层的抗氧化过程及机理，并进一步提出了合理的涂层结构．结果表明。

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。

燃烧合成法制备TiB_2-Al_2O_3复相陶瓷的组织结构及形成过程分析

采用自蔓延燃烧合成法在室温下的空气中制备出了TiB2-Al2O3复相陶瓷，通过X射线衍射（XRD）和扫描电镜（SEM）分析表明，合成的产物纯净，无中间相，TiB2的形貌为规则的块状，晶粒细小，平均尺寸为（2～5μm），弥散的分布在晶粒较大的Al2O3（40—50μm）四周，而Al2O3的形状不是很规则，该反应不同于一般的元素直接合成，而是由熔化-还原-化合组成的三步反应过程构成。

SHS反应火焰喷涂TiC-TiB_2梯度过渡陶瓷涂层摩擦磨损机理研究

以Ti-B4C-C为主反应体系,Ni-Al金属粉末为过渡材料,采用自蔓延高温合成反应火焰喷涂技术,在45钢基表面制备TiC-TiB2梯度过渡复相陶瓷涂层。对涂层进行摩擦磨损试验,利用扫描电镜观察陶瓷涂层的磨损表面形貌,并分析其摩擦机制得出:涂层的耐磨性呈梯度变化;在不同的摩擦层面存在着粘着磨损、磨粒磨损、疲劳磨损等多种不同的磨损机理。