激光熔覆TiCp/Ni基合金复合涂层的显微组织与性能

应用激光熔覆技术在45钢表面熔覆了TiCp增强Ni基合金复合涂层,通过SEM、TEM分析以及磨损试验,研究了复合涂层的组织及摩擦学特性。研究结果表明,TiC颗粒在熔覆层中发生部分溶解和重新析出;在凝固应力作用下,TiC颗粒与粘结金属界面之间存在孪晶和位错。熔覆层与基体形成交互扩散区,在该区中发现(Fe,Cr)23C6碳化物,同时还存在大量的α和γ微晶。涂层局部区域存在Ni-Si-B-RE非晶物相。稀土氧化物不能显著地提高复合涂层显微硬度,但能明显地减小复合涂层的摩擦因数,显著提高涂层的耐磨性。TiC质量分数为50％时,熔覆层具有最佳耐磨性。

TiCp/W及ZrCp/W复合材料的组织结构与性能

设计并采用热压烧结的方法成功制备了TiCP/W和ZrC_p/W两个系列碳化物颗粒增强钨基新型复合材料,并对其组织结构、室温力学性能及高温力学性能进行了系统研究。结果表明,复合材料体系的组元间有很好的热力学相容性和化学相容性;在异相界面处发生了W原子向TiC和ZrC晶格的扩散,分别形成了(Ti,W)C和(Zr,W)C固溶体,促进了两相界面结合和复合材料的致密化。碳化物颗粒的加入强烈阻碍了W晶粒的长大,并显著提高了复合材料的室温和高温力学性能。复合材料的抗弯强度和抗拉强度均随着试验温度的升高先增大后减小,在800～1400℃时出现峰值,而抗压强度则随着温度的升高而单调下降。室温强化机制是细晶强化和第二相弥散强化,高温强化机理有:位错强化、细晶强化、界面强化及碳化物颗粒的弥散强化。

TiCP／2024复合材料的蠕变性能

研究了原位自生TiCP/2024(TiCP的质量分数为15%)复合材料在不同温度下的蠕变性能。结果表明,原位自生成TiCP/2024复合材料具有良好的抗高温蠕变能力。复合材料的密度变化量随着蠕变应变量和蠕变时间的增加而增加,并且在较低温度时的密度变化量高于较高温度时的密度变化量,当密度变化达到一定数量时产生的蠕变损伤即引起材料蠕变断裂。由于位错与第二相粒子的交互作用,提高了复合材料的抗蠕变能力。蠕变断口形貌表明蠕变过程产生的空穴多在一个颗粒或几个颗粒的聚集处形成,随着温度的升高,空穴不断扩展,直至最后发生塑性断裂,温度对蠕变过程具有显著的影响。

原位自生TiCp/6061复合材料的组织、硬度及耐磨性能

采用接触反应法制备了原位自生TiCp/6061复合材料,利用XRD和SEM对复合材料进行物相分析及微观形貌观察,用6061铝合金基体材料作为对比,研究了增强粒子含量对复合材料硬度和摩擦磨损行为的影响。结果表明,采用接触反应法,以Ti粉、C粉和Al粉作为生成TiC增强相的原材料,可直接在6061铝合金基体中原位生成TiC颗粒,TiC颗粒呈规则多边形,尺寸为0.5~1μm。随着增强粒子含量的增加,原位自生TiCp/6061复合材料的硬度明显提高,T6热处理后5%(质量分数)的TiCp/6061复合材料的硬度为120.5HBS,比基体6061铝合金提高了28.1%。这是TiC颗粒对6061基体材料的位错强化和细晶强化综合作用的结果。此外,随着增强粒子含量的提高,原位自生TiCp/6061复合材料的耐磨性也增强;T6热处理后,在100 N恒压作用下与GCR15材料对磨300 s,基体6061铝合金失重是5%(质量分数)TiCp/6061复合材料的2倍。其原因在于TiC颗粒含量的提高减小了对磨材料与复合材料的有效接触面积,从而增强了原位自生TiCp/6061复合材料的耐磨性能。

TiCp/Fe复合材料制备及组织分析

借助X射线衍射(XRD)、光学金相显微镜以及扫描电镜(SEM),研究了反应铸造工艺制备的原位TiCp/Fe复合材料中增强颗粒的分布和形貌,并通过能谱仪确定了材料微区合金相对成分。结果表明:原位TiC增强颗粒均匀分布在基体中,呈四边形或多边形。Ti元素主要分布在增强颗粒中,并有一部分固溶于基体。由于Ti元素的烧损,生成了有害相石墨。

TiCp/Fe及VCp/Fe复合材料抗氧化性能的研究

通过向Fe-C母合金中加入钛铁或钒铁合金,形成TiC、VC颗粒增强相,得到抗氧化性能较高的TiCp/Fe、VCp/Fe复合材料;对比试验表明,TiCp/Fe、VCp/Fe复合材料的抗氧化性能明显优于HT250和45钢。由于VCp/Fe复合材料中增强体VC颗粒的体积分数比TiCp/Fe复合材料中的TiC颗粒多、分布更均匀、界面结合更好,因此VCp/Fe比TiCp/Fe复合材料具有更好的抗氧化性能。

原位自生TiCp/Fe复合材料制备过程中覆盖剂的研究

采用四种覆盖剂熔炼制备原位TiCp/Fe复合材料,并对不同覆盖剂熔炼制备的复合材料Ti元素的烧损进行分析,对其金相组织进行观察。结果表明,采用由草木灰+木炭复合的1#覆盖剂防氧化烧损性能最佳,制备的原位TiCp/Fe复合材料的TiC颗粒多且均匀分布,Ti烧损率仅17.1%。

Sn对TiCp／Fe复合材料组织与性能影响的研究

采用原位白生合成法制备了TiCp／Fe复合材料。借助光学显微镜及扫描电镜等，研究了Sn对TiCp／Fe复合材料组织和性能的影响。结果表明，随Sn含量增加，组织中片状石墨有害相得到有效抑制，且TiCp／Fe复合材料硬度、抗拉强度和冲击韧性也得到明显提高。分析得出制备TiCp／Fe复合材料的最佳Sn成分为0．1％～0．15％。

Ni元素对原位自生TiCp／Fe复合材料组织和性能影响的研究

探讨了Ni元素对TiCp/Fe复合材料组织结构、力学性能及有害相的作用。结果表明,Ni元素对抑制TiCp/Fe复合材料中的石墨有害相有明显的作用,可以显著减少,甚至完全消除TiCp/Fe复合材料中的片状石墨有害相。同时,在Ni元素合金化作用下,TiC增强相数量增多,珠光体片层间距变小,这有效提高了TiCp/Fe复合材料的力学性能。

重熔对TiCp/Fe和VCp/Fe原位复合材料的影响

采用原位合成工艺制取TiCp/Fe、VCp/Fe复合材料并浇注Y形试块,然后将试块重新熔化并重新浇注试块,借助金相显微镜和扫描电镜研究重新熔化前后的组织变化。结果表明:原位TiCp/Fe复合材料重熔后,TiC颗粒的尺寸、形状及其在基体中的分布没有明显变化,颗粒的数量有所减少,基体的硬度有所降低;原位VCp/Fe复合材料重熔后,VC颗粒的尺寸稍微减小,颗粒在基体中分布更加均匀,有利于提高复合材料的韧性。

淬火工艺对原位TiCp/Fe复合材料组织和性能的影响

研究了淬火工艺对原位TiCp/Fe复合材料组织和性能的影响,结果表明:原位自生TiCp/Fe材料经淬火处理后,不仅主要基体组织由片状珠光体转变为针状马氏体,而且析出细小的TiC颗粒;从而使得原位自生TiCp/Fe材料硬度大幅度提高,冲击韧性略有下降。

碳颗粒尺寸对自发渗透原位制备TiCp/Mg微观组织的影响

利用原位反应自发渗透技术制备了组织均匀且致密度高的TiCp/Mg复合材料,研究了原位反应温度以及碳颗粒尺寸对制备的TiCp/Mg复合材料微观组织的影响。结果表明:当使用大尺寸碳粒子(≤100μm)时,随着反应温度的提高,原位生成物TiCp的含量增加,但有残留反应物Ti和C的存在;碳粒子尺寸减小(≤30μm)时,原位反应较完全,不再有残留物存在;原位反应产物组织中,增强相TiCp主要呈互穿网络状、颗粒状以及片状等形态;增强相的尺寸随碳粒子尺寸的减小而减小,在碳颗粒尺寸为1.5μm时TiC更易呈现等轴颗粒状,尺寸约为0.5～2.0μm。

原位TiCp/ZA43复合材料的制备和摩擦磨损性能

采用接触反应法制备了原位TiCp/ZA4 3复合材料。进行了TiCp/ZA4 3复合材料的力学性能和润滑条件下的摩擦磨损性能。试验结果表明 ,TiCp/ZA4 3复合材料有较好的常温和高温 ( 150～ 2 50℃ )力学性能 ,随着TiC颗粒含量的增加 ,复合材料的耐磨性能得以明显提高。

原位自生Al2O3-TiCp/Al基复合材料的热力学分析

采用熔铸法制备了原位自生Al2O3-TiCp/Al基复合材料。借助差示扫描量热仪(DSC)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)等测试技术,对Al-TiO2-C体系的热力学进行了详尽的分析,讨论了过量铝对Al-TiO2-C体系反应的影响。结果表明,通过控制反应温度等工艺参数完全可以获得原位自生Al2O3-TiCp/Al基复合材料,避免副产物Al3Ti和Al4C3的产生。Al-TiO2-C体系原位合成Al2O3-TiCp/Al基复合材料存在着复杂的化学反应。首先在无过量铝的情况下,Al与TiO2发生置换反应,生成了Al2O3和游离态[Ti],而后游离态[Ti]与C结合生成TiC;而存在过量铝的情况下,首先发生铝热反应生成Al3Ti,进而Al3Ti与C结合生成TiC。最终完全获得Al2O3-TiCp/Al复合材料。随着过量Al含量由0增加至70%,Al与TiO2反应生成Al2O3的反应起始温度不断降低。

合金元素Cu对复合材料TiCp/Fe组织与力学性能的影响

采用原位自生合成法制备了Ti Cp/Fe复合材料,研究了Cu含量对Ti Cp/Fe复合材料组织和力学性能的影响。结果表明,随着Cu含量的增加,复合材料组织中片状石墨有害相得到了有效的抑制,使Ti Cp/Fe复合材料的综合力学性能得到了提高。所制备的Ti Cp/Fe复合材料的最佳Cu含量为1.5%左右。

原位自生(TiBw+TiCp)增强Ti60基复合材料的组织与力学性能

为获得更加耐热的钛基复合材料,采用真空热压烧结与原位自生技术,制备出不同体积分数的TiBw+TiCp混杂增强Ti60基复合材料,研究其显微组织、室温拉伸性能及强化机理。结果表明:原位自生的(TiBw+TiCp)增强相集聚在基体颗粒周围构成网状组织,与基体合金相比,网状分布的混杂增强相显著细化了基体的初始晶粒和集束尺寸,增强相体积分数为3.4%的(TiBw+TiCp)/Ti60复合材料室温屈服强度和抗拉强度较纯Ti60合金分别增大了18.1%和12.2%,其强度改善缘于TiBw与TiCp的载荷传递强化、C的固溶强化及细晶强化的共同作用。增强相体积分数相同的条件下,混杂增强网状结构复合材料的强度要优于单一强化的复合材料。

激光熔覆TiCp/NiCrBSi复合涂层的组织与摩擦学性能

应用激光表面改性方法 ,在 4 5 # 钢表面熔覆了TiCp/Ni Cr B Si C复合涂层 ,利用SEM ,TEM分析以及磨损试验 ,研究了复合涂层的组织特点和耐摩擦磨损性能及其影响规律 ,并探讨了添加稀土氧化物改善复合涂层的组织性能及稀土氧化物的作用机制。结果表明 ,TiC颗粒在熔覆层中发生部分溶解和重新析出 ;熔覆层与基体形成交互扩散区 ,在该区中发现 (Fe ,Cr) 2 3 C6碳化物 ,同时还形成大量α和γ微晶 ,局部区域存在Ni Si B Re非晶相。在凝固应力作用下 ,TiC颗粒与粘结金属界面之间存在大量的孪晶和位错。稀土氧化物对复合涂层显微硬度提高幅度不大 ,但能明显地减小复合涂层的摩擦系数 ,显著提高涂层干摩擦磨损状态下的耐磨性。TiC含量为 4 5 %～ 5 0 %时 。

TiCp/Cr15高铬铸铁复合材料的制备与性能

以TiCp粉末和水雾化Cr15高铬铸铁粉末为原料,采用粉末冶金液相烧结技术制备TiCp增强高铬铸铁复合材料。研究了TiCp含量对高铬铸铁的物相组成、显微组织和力学性能的影响。研究结果表明,全致密的TiCp增强高铬铸铁基体复合材料的构成相为TiC、M7C3型碳化物、马氏体和少量奥氏体;随着TiCp添加量增大,金属基体逐步呈孤岛状,并在其中析出越来越多的M7C3型碳化物,同时TiCp逐步呈连续网状分布;同时,其硬度稳步提升,而抗弯强度和冲击韧性降低。当TiCp添加量为20wt%时烧结态复合材料具有最佳综合力学性能。此时硬度为HRC 66.8,冲击韧性为6.86 J/cm^(2),抗弯强度为1343.10 MPa。当TiCp添加量为25wt%时硬度达到最大值HRC 67.20。

基于CT模拟机的治疗等中心计算程序的设计与实现

目的设计可移动式激光灯和CT扫描床的位置计算程序,用于确定放疗患者的治疗等中心。方法使用Spring Boot系统框架,设计治疗等中心计算程序(Therapy Iso-Center Calculation Program,TICP)。操作人员输入可移动式激光灯和CT扫描床的初始位置数据及计划位移数据,TICP能够自动计算治疗等中心对应激光灯和CT扫描床的最终位置。选取36组随机位移数据,使用模体对该程序进行准确性测试。结果TICP实现了治疗等中心对应位置的自动计算、历史记录查看、报表打印以及权限分配等功能。程序测试结果显示,左右(X)及腹背(Z)方向的偏差∆x和∆z均值分别为0.4和0.3 mm,头脚(Y)方向误差∆y≤1 mm;3个方向在偏差等级范围R_(a)内共有65组,R_(b)共有35组,R_(c)共有8组,不同方向上的平移误差等级差异均有统计学意义(P<0.05)。结论使用该程序可有效辅助CT模拟机下确定治疗等中心的工作,提高放疗工作效率。

两步法制备纳米TiC_(p)/GH3536复合粉末组织性能研究

采用机械合金化(mechanical alloying, MA)结合热等离子体球化处理(thermal plasma spheroidization,TPS)两步法,制备纳米TiC_(p)/GH3536复合粉末。采用霍尔流速计、斯科特容量计、XRD、粒度粒形仪、扫描电子显微镜及透射电子显微镜等分析测试手段,研究球化处理前后复合粉末的流动性、松装密度、粒度分布、球形度及微观组织形貌。结果表明:第一步MA-5 h处理得到的预制粉末为基体GH3536表面非均匀附着纳米TiC颗粒的不规则形状粉末;相比原始GH3536粉末,预制粉末内部等轴晶数量增多,晶粒得到细化,但流动性和松装密度均降低。第二步TPS处理得到的纳米TiC_p/GH3536复合粉末为球形,原始不规则纳米TiC颗粒被球化,同时均匀分布于GH3536基体内部;去除平均粒度183.27 nm的亚微米颗粒后,复合粉末的流动性、松装密度和球形度得到进一步改善。亚微米颗粒的TEM结果显示,纳米级GH3536微球上均匀包覆着一层TiC,类似核壳结构,且粉末中出现球状TiC颗粒。两步法制备的纳米TiC_(p)/GH3536复合粉末,平均球形度达0.965,平均粒径为33.65μm,流动性为17.1 s/50 g,松装密度为4.184 g/cm^(3)。