纳米HfC对微波烧结TiB_(2)基金属陶瓷刀具材料力学性能和微观组织的影响

采用微波烧结技术快速制备一种力学性能良好的TiB_(2)基金属陶瓷刀具材料,研究了纳米HfC含量对金属陶瓷力学性能和微观组织的影响,分析了微观组织和力学性能之间的关系,揭示了纳米HfC对金属陶瓷刀具材料的增强补韧机理。结果表明:加入纳米HfC可显著提高材料的断裂韧度和抗弯强度,含20wt.%HfC的金属陶瓷断裂韧度和抗弯强度相较于未加HfC的断裂韧度和抗弯强度分别提高了36.7%和45.4%,断裂韧度高达10.68MPa·m^(1/2)±0.30MPa·m^(1/2);随着纳米HfC含量的增加,TiB_(2)基体晶粒由粗大、无规则形状向细小、矩形形状转变,平均晶粒尺寸可缩小到原来的1/2.6;TiB_(2)-TiC-HfC金属陶瓷的主要增强补韧机理为细晶强化、颗粒弥散强化、固溶强化、裂纹偏转和钉扎效应。

(Cr,La)_(2)(C,N)添加对Ti(C,N)基金属陶瓷结构与性能的影响

在开放体系下采用高温碳管炉制备了(Cr,La)_(2)(C,N)粉末,并将其作为添加剂制备Ti(C,N)基金属陶瓷。利用X射线衍射仪、扫描电镜、万能力学试验机及维氏硬度计等设备研究了(Cr,La)_(2)(C,N)添加对Ti(C,N)基金属陶瓷微观组织和力学性能的影响。结果表明,(Cr,La)_(2)(C,N)的添加能够有效细化Ti(C,N)基金属陶瓷的硬质相晶粒,其中Cr、La元素主要固溶于粘结相,La元素促进了硬质相的溶解–析出过程,金属陶瓷的抗弯强度、硬度以及断裂韧性等力学性能得到明显改善。当添加(Cr,La)_(2)(C,N)的质量分数为5.0%时,Ti(C,N)基金属陶瓷的综合力学性能达到最佳,抗弯强度为2002 MPa,维氏硬度为1643 MPa,断裂韧性为11.22 MPa·m^(1/2)。

Fe-44.4%Mo-4.9%B-2.5%Cr-2.9%Ni金属陶瓷烧结阶段晶粒生长机理

Mo_(2)FeB_(2)基金属陶瓷是以Mo、Fe、Cr、Ni、FeB、C为原料,采用反应硼化烧结法制备而成,具有高硬度、高强度和高韧性的特点,并且制造成本相对低廉。本文采用真空液相烧结的方法制备Fe-44.4%Mo-4.9%B-2.5%Cr-2.9%Ni金属陶瓷,研究固相、液相烧结阶段金属陶瓷硬质相形貌及生长过程与机理。结果表明:在600℃前,Fe与片状FeB生成Fe_(2)B相,进入固相烧结阶段;随温度升高至900℃,在升温过程中Mo在Fe_(2)B界面上与Fe_(2)B反应形核生成Mo_(2)FeB_(2),生长方式表现为螺旋生长,并且形成生长台阶;温度继续升高至1000℃,Mo_(2)FeB_(2)晶粒继续长大,突破临界半径,开始析出小Mo_(2)FeB_(2)晶粒;温度升高至1050℃,溶解析出一直进行,Mo_(2)FeB_(2)开始长大成截面为正六方形的晶粒。期间经历形核、螺旋生长、溶解析出、形成截面为正六方形晶粒四个阶段,最终由Mo和FeB、Fe_(2)B相形成正六方形的Mo_(2)FeB_(2)晶粒。在1050℃后会进入液相烧结阶段,Mo_(2)FeB_(2)硬质相柱状生长,其长轴、短轴晶粒生长激活能分别为317 kJ/mol和402kJ/mol,因此Mo_(2)FeB_(2)晶粒更易沿长轴生长,最终生长为长条状。

石墨烯/纳米Al_(2)O_(3)增韧Ti(C,N)基金属陶瓷的力学及摩擦磨损性能

采用真空热压烧结工艺制备了石墨烯(GNPs)和纳米Al_(2)O_(3)增韧的Ti(C,N)基金属陶瓷复合刀具材料(TAG)。研究了GNPs和纳米Al_(2)O_(3)对复合陶瓷材料微观结构、力学性能和摩擦磨损性能的影响。研究表明,GNPs和纳米Al_(2)O_(3)的添加对复合陶瓷材料的力学性能有明显的提高,当GNPs和纳米Al_(2)O_(3)含量(质量分数)为1%和5%时,复合刀具陶瓷材料(TA5G1)综合力学性能最优,其硬度、抗弯强度和断裂韧性分别为21.50 GPa、810.80 MPa和10.51 MPa·m^(1/2)。研究了复合刀具材料的摩擦磨损性能和磨损机理,研究结果表明,在TAG复合刀具材料中,TA5G1的摩擦磨损性能最优,其摩擦系数和磨损率分别为0.338和4.921×10^(-6)mm^(3)/(N·m),复合刀具材料的主要磨损形式为磨粒磨损和黏着磨损。

扫描速度对Mo_(2)FeB_(2)金属陶瓷激光熔覆层组织和耐磨性能的影响

采用激光熔覆工艺在Q235钢板表面制备Mo_(2)FeB_(2)金属陶瓷熔覆层,研究了激光扫描速度对熔覆层组织、显微硬度和耐磨性能的影响。结果表明:Mo_(2)FeB_(2)金属陶瓷熔覆层由Mo_(2)FeB_(2)、(Mo,Fe,Cr)_(3)B_(2)、CrB、MoB、Fe-Cr等相组成;随着扫描速度的增大,Mo_(2)FeB_(2)硬质相由长条状转变成块状,尺寸减小;扫描速度对硬质相含量的影响不大;随着扫描速度的增大,Mo_(2)FeB_(2)金属陶瓷熔覆层的平均显微硬度和磨损质量损失均先减小后增大;扫描速度为400 mm·min-1时熔覆层的硬度较高,耐磨性能最好。

Nb_(2)O_(5)含量对Fe/FeAl_(2)O_(4)金属陶瓷结构和力学性能的影响

以白云鄂博铁精矿和Al_(2)O_(3)粉末为主要原料,采用铁精矿可控碳热还原原位生成Fe和FeAl_(2)O_(4),常压高温烧结制备Fe/FeAl_(2)O_(4)金属陶瓷,并探讨了Nb_(2)O_(5)含量对材料性能和微观结构的影响。结果表明,制备的金属陶瓷中两相分布均匀;添加Nb_(2)O_(5)可以活化陶瓷颗粒表/界面而利于烧结,并可促进陶瓷相形成柱状微纳米晶;当Nb_(2)O_(5)含量为2%时,可明显改善力学性能,优化条件下金属陶瓷的维氏硬度和抗弯强度分别达到596 MPa和132 MPa,此时金属陶瓷的断裂属于韧性断裂。研究可为低成本制备金属陶瓷提供一条工艺路线,并可以充分利用白云鄂博矿特有的关键战略元素铌资源。

WC添加量对等离子喷涂Mo_(2)FeB_(2)金属陶瓷涂层组织和耐腐蚀性能的影响

采用等离子喷涂法在Q235钢表面制备不同质量分数(0,10%,15%,20%,25%)WC改性Mo_(2)FeB_(2)金属陶瓷涂层,研究了WC添加量对涂层物相组成、显微组织和耐腐蚀性能的影响。结果表明:WC改性Mo_(2)FeB_(2)金属陶瓷涂层均主要由Mo_(2)FeB_(2)、WC、W_(2)C、铁和铁的氧化物相组成;当WC质量分数由0增加至15%时,金属陶瓷涂层的Mo_(2)FeB_(2)和WC双硬质相数量增多,尺寸减小,分布趋于均匀,当WC质量分数超过15%时,双硬质相发生聚集,孔隙率增大,涂层致密性下降;当WC质量分数为15%时,涂层组织最均匀致密,耐腐蚀性能最好。

Fe/Al_(2)O_(3)金属陶瓷复合材料的研究进展

介绍了Fe/Al_(2)O_(3)金属陶瓷复合材料的制备方法,重点从粉末冶金的角度阐述了Fe/Al_(2)O_(3)金属陶瓷复合材料制备过程中铁基和陶瓷相的结合机理、制备工艺和材料性能的优化措施,最后就Fe/Al_(2)O_(3)金属陶瓷复合材料的未来研究方向进行了展望。

碳含量对Mo_(2)FeB_(2)基金属陶瓷的影响

采用真空烧结工艺制备了4种不同碳含量0、0.25%、0.5%、1%(质量分数,下同)的Mo_(2)FeB_(2)基金属陶瓷,研究了碳含量对金属陶瓷微观组织和力学性能的影响。结果表明:随着碳含量的增加,金属陶瓷的液相形成温度降低,金属陶瓷的硬度和抗弯强度呈先增大后降低的趋势。当碳含量为0.5%时,硬质相和粘结相两相组织分布最为均匀致密,金属陶瓷的硬度和抗弯强度最佳(88.5 HRA,1858.5 MPa)。当碳含量增加到1%时,过量的碳与Fe形成了脆性Fe_(3)C相,导致组织粗化和力学性能降低。

基于W-SiO_(2)双金属陶瓷结构的高效率太阳能选择性吸收薄膜的优化和制备

理论优化并成功制备了一种以W-SiO_(2)双金属陶瓷作为吸收层的太阳能选择性吸收薄膜,同时提高了薄膜在太阳辐射波段的吸收并降低了在红外波段的热辐射。研究了包括金属反射层材料、吸收层金属体积分数等因素对薄膜整体吸收效率的影响。基于对Si和K9玻璃基底上生长的不同金属体积分数的W-SiO_(2)陶瓷薄膜光学常数的研究,利用磁控溅射方法制备出如下膜系:W(~150 nm)/W-SiO_(2)(94 nm,0.67HVF)/WSiO_(2)(34 nm,0.27LVF)/SiO_(2)(47 nm)。膜系实际测量结果与仿真结果完全吻合,在250∼1500 nm宽光谱波段实现了高达95.3%的吸收率,并且在600 K温度下达到0.124的低热辐射率。该四层膜系结构简单,易于制备,有很强的实际应用前景。

氧掺杂对NiCrAlYN纳米金属陶瓷涂层抗氧化性能的影响

研究了不同O含量掺杂对NiCrAlYN纳米金属陶瓷涂层在1100℃下抗氧化性能的影响。采用多弧离子镀设备,分别在0、10 sccm、20 sccm O_(2)流量下制备得到3种不同O含量的涂层。经1100℃、300 h的高温测试后,3组样品表面均生成了α-Al_(2)O_(3)和NiAl_(2)O_(4),氧化膜厚度分别为8.78μm、7.9μm和5.7μm。O_(2)流量为0和10 sccm涂层的氧化膜产生明显分层,其中上层为NiAl_(2)O_(4),下层为α-Al(2)O_(3);而流量为20 sccm涂层的氧化膜并没有发生明显分层。O掺杂量的增加能够抑制氧化膜中大颗粒状Y-Al氧化物夹杂的形成,降低氧化膜的生长速率。此外,氧化后未掺杂氧的涂层较含氧涂层退化严重,主要归因于氧掺杂涂层中弥散分布的氧化物颗粒抑制了涂层的退化。

铝电解用NiFe_2O_4基金属陶瓷的制备

以铝电解惰性阳极为应用目标 ,制备了不同金属相 (Cu Ni)含量的Ni Cu NiFe2 O4 金属陶瓷 ,研究了烧结气氛、温度和保温时间对其性能的影响 ,解决了烧结过程中氧化物陶瓷的离解和金属相被氧化的问题 ,比较了不同烧结条件下所得试样的基本物理参数 ,找到了较优的Ni Cu NiFe2 O4 金属陶瓷制备工艺。结果表明 :Cu NiFe2 O4 金属陶瓷的金属相中添加 15wt%Ni后 ,可以提高金属相的液相线温度 ,改善金属相对NiFe2 O4 陶瓷相的润湿性能 ,从而可在保证金属相不溢出且分布均匀的前提下 ,大大提高金属陶瓷的烧结温度和保温时间 ,显著提高金属陶瓷的致密度 ,进而改善金属陶瓷惰性阳极的耐腐蚀性能和导电性能。

NiFe_2O_4基金属陶瓷材料的制备及其耐腐蚀性能

采用传统粉末冶金技术制备了铝电解用Cu NiFe2O4和Ni NiFe2O4金属陶瓷惰性阳极,并对其在Na3AlF6 Al2O3熔体中的腐蚀行为进行了研究。研究结果表明:NiFe2O4基金属陶瓷阳极的腐蚀行为与热力学计算结果吻合;金属Cu与NiFe2O4陶瓷的润湿性能不好,Cu NiFe2O4金属陶瓷的致密化和导电性能难以提高;致密度过低时,会导致金属相高温氧化和电解质浸渗,电极肿胀、开裂;在电解过程中,5%Cu NiFe2O4存在金属相聚集和在陶瓷基体中Fe优先溶解的现象,但金属铜并未发生阳极溶解;5%Ni NiFe2O4金属陶瓷易实现致密化烧结,在电解过程中表现出良好的耐腐蚀性能,会发生金属Ni的阳极溶解,并存在陶瓷基体中铁优先溶解的现象。

金属含量对Cu-Ni-NiFe_2O_4金属陶瓷导电性能的影响

制备了添加不同含量的Cu和Ni金属粉末作为导电组元的NiFe2O4基金属陶瓷材料,研究了材料的物相组成、显微组织以及金属相含量对材料致密度和电导率的影响。研究结果表明,所制备的金属陶瓷材料由NiFe2O4和Cu Ni合金相组成,其中细小且形状不规则的(Cu Ni)相均匀地镶嵌在NiFe2O4陶瓷基体上;试样的致密度在金属含量为0～20%范围内存在极大值;Cu Ni NiFe2O4金属陶瓷遵循半导体导电机理,其电导率随着温度的升高和金属含量的增大而增大。

氧对Mo_2FeB_2金属陶瓷性能的影响

考察了氧对Ｍｏ２ＦｅＢ２金属陶瓷性能的影响。结果表明：基体中的氧能与硼形成表观像玻璃的Ｂ２Ｏ３杂质，烧结时这些Ｂ２Ｏ３杂质能从基体内迁移到基体表面，而在基体内部留下了大量孔洞，恶化了基体性能。通过适当的工艺措施，减少Ｂ２Ｏ３杂质的形成。

Mo-ZrO_2金属陶瓷耐蚀性能与组成的关系

用金属Mo粉和ZrO2粉,在1600℃下烧结制备了Mo摩尔百分数分别为60%、50%和40%的3种Mo-ZrO2金属陶瓷试样.在Ar保护气氛下,分别用1550℃的IF钢和CaO-Al2O3-MgO预熔渣将3种试样侵蚀2h.用SEM分别比较了试样在钢液和熔渣侵蚀后断口形貌的变化,用EDS分析了钢液侵蚀后试样的边缘处、距边缘0.25,0.5和1mm处的元素组成.结果表明,Mo含量为40%的试样耐钢液侵蚀能力最强,随着Mo含量的增多,金属陶瓷耐钢液侵蚀性能逐渐减弱;Mo含量为60%的试样耐熔渣侵蚀性能较好,随着Mo含量的减少,金属陶瓷耐熔渣侵蚀性能逐渐减弱.

TiB_2-TiB/Fe金属陶瓷复合涂层原位合成及显微分析

利用激光熔覆工艺在中碳钢表面制备出原位自生TiB2-TiB/Fe复相金属陶瓷复合涂层,以改善常规材料表面综合使用性能.采用XRD、SEM、EDS、EPMA等手段对复合涂层进行了研究.结果表明:复合涂层主要由(Fe,C)固溶体胞状树枝晶及分布于晶间的TiB2/Fe或TiB/Fe共晶组成,部分Fe2B相也会出现在晶间.涂层成分不同时,陶瓷增强相的含量将发生变化.涂层力学性能较基体有显著提高.

Al_2O_3基金属陶瓷的研究现状

简要总结了Al_2O_3基金属陶瓷研究状况,包括制备工艺,结构与性能,增韧机制等,并对其发展趋势提出了一些自己的看法。

Mo_2FeB_2金属陶瓷-钢覆层材料的制备及性能研究

以FeB、Mo、Fe等粉末为主要原材料,采用真空液相烧结技术,制备了Mo_2FeB_2金属陶瓷-钢覆层材料,并对其界面组织、耐磨性和界面相容性进行了研究。结果表明,Mo_2FeB_2金属陶瓷主要由Mo_2FeB_2硬质相和γ-Fe粘结相构成,组织致密,显微硬度高达1600HV0.5。Mo_2FeB_2金属陶瓷-钢覆层材料界面是无缺陷的冶金结合,具有良好的界面相容性。在界面存在一个从高硬度到低硬度的渐变过渡区。磨损试验表明,Mo_2FeB_2金属陶瓷-钢覆层材料具有比YG8硬质合金更好的耐磨性。

等离子弧堆焊TiB_2-金属陶瓷涂层的组织及性能

采用等离子弧堆焊设备,通过钛合金和硼合金粉末之间的高温冶金反应,在堆焊过程中原位合成了TiB2,在普通碳钢表面制备了含TiB2的金属陶瓷层。并对堆焊层进行了显微组织、X射线衍射分析、硬度及抗裂性能试验。试验结果表明,这种一步性原位合成工艺所获得的堆焊层主要由针状TiB2晶须与Fe及其硼、碳化合物组成,陶瓷层与基体间实现了冶金结合;堆焊层抗裂性能优于不含TiB2的铁基B4C堆焊层。