Zr-Ti-B-N刀具涂层在600℃恒温过程的演变研究

评估Zr-Ti-B-N刀具涂层在600℃下的耐热能力,研究不同热处理时间对涂层结构和性能的影响规律。采用高功率脉冲磁控溅射和脉冲直流磁控溅射复合技术制备Zr-Ti-B-N涂层,利用高温马弗炉对涂层进行热处理,借助纳米压痕仪、高温摩擦磨损试验机测试热处理后Zr-Ti-B-N涂层的力学性能、摩擦学性能。采用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对热处理前后Zr-Ti-B-N涂层的微观结构进行表征,在高温环境下,不同热处理时间对涂层的力学性能、摩擦学性能和微观结构有显著影响。结果证明,在600℃的大气环境下,经1h热处理后,涂层的综合性能稳定,涂层硬度为23.7GPa,临界载荷为31.7N;经2h热处理后,晶粒尺寸逐渐增大,柱状晶结构变得明显,涂层硬度开始下降;经3h热处理后,涂层表面出现明显的氧化膜,晶粒尺寸增大了27.0%,摩擦系数降到最低,为0.66,临界载荷未发生明显变化。

Al-Zr-O-B体系原位合成颗粒增强铝基复合材料及其性能

研究了采用Al2Zr(CO3)22KBF4组元通过熔体反应法原位合成颗粒增强铝基复合材料。X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)分析表明:内生增强相颗粒为ZrAl3、ZrB2和Al2O3,粒度为3～4μm,且在基体中弥散分布。复合材料的力学性能和干滑动磨损特性研究表明:在反应物加入量为0～20%(质量百分数)范围内时,复合材料的抗拉强度和屈服强度较纯铝基体明显提高,当反应物加入量为20%时,抗拉强度为15013MPa,屈服强度为11317MPa。当反应物加入量为5%时延伸率最佳为33%,属塑性断裂。复合材料的耐磨性较铝基体显著提高,当反应物加入量为10%时耐磨性最好。铝基体的磨损机制是粘着磨损,而(ZrAl3+ZrB2+Al2O3)p/Al复合材料的磨损机制是磨粒磨损。

复合磁控溅射Zr-B-N涂层微结构的控制及性能研究

采用高功率脉冲和脉冲直流复合磁控溅射技术,通过改变Zr B2靶溅射功率来调节Zr-B-N涂层的成分和微结构,系统研究了Zr B2靶功率对涂层成分、微观结构和性能的影响。研究结果表明:随着Zr B2靶功率的增加,Zr-B-N涂层形成了以非晶a-BN包裹着纳米晶的纳米复合结构;涂层的硬度由36.76下降到16.1 GPa;当Zr B2靶溅射功率为0.4和0.6 k W时,表征膜/基结合强度的临界载荷分别达到最小值29.28和最大值43.85 N。摩擦系数和磨损率具有相同的变化趋势,均随Zr B2靶溅射功率的增加先增大后减小,当Zr B2靶溅射功率为0.8 k W时,Zr-B-N涂层摩擦系数较低,抗磨损能力亦最强。

N_2流量比对复合磁控溅射Zr-B-N薄膜结构和性能的影响

目的在反应沉积时补充金属离子,增加薄膜中金属氮化物硬质相的数量,优化复合磁控溅射Zr-B-N薄膜的制备工艺,揭示N_2流量比(N_2/(N_2+Ar))对Zr-B-N薄膜结构和性能的影响规律,进一步强化Zr-B-N纳米复合薄膜。方法采用高功率脉冲磁控溅射和脉冲直流磁控溅射复合镀膜技术沉积Zr-B-N薄膜,借助X射线衍射仪、能谱仪、扫描电镜、纳米压痕仪、划痕测试仪和摩擦试验机,研究N_2流量比对Zr-B-N薄膜成分、微观结构、力学性能和摩擦性能的影响。结果Zr-B-N薄膜具有典型的纳米复合结构,即BN非晶层包裹着ZrB_2、Zr_3N_4、Zr_2N、Zr N等纳米晶,所有Zr-B-N薄膜均沿(100)晶面择优生长。随着N_2流量的增加,(100)晶面的衍射峰宽化加剧;薄膜硬度由36.2 GPa下降到21.0 GPa;膜/基结合力逐渐增强,临界载荷从34.8 N增加到55.8 N;摩擦系数逐渐增大。当N_2流量比为42.9%时,摩擦系数相对较低,约为0.48,归因于薄膜内形成了沿(220)晶面生长的ZrN相,从而起到了良好的减摩作用。结论当N_2流量比为42.9%时,Zr-B-N薄膜具有纳米复合结构和良好的各项性能。

Al-Zr-B体系反应合成复合材料的组织和性能

开发了原位合成Al-K2ZrF6-KBF4新体系，利用熔体反应法成功制备了新型颗粒增强铝基复合材料。XRD和SEM分析表明，合成的复合材料中存在ZrB2和Al3Zr颗粒，颗粒大小为1～4μm，ZrB2颗粒的截面形貌接近于正六边形，且在基体中均匀分布。拉伸试验结果表明，（Al3Zr＋ZrB2）p／Al复合材料的抗拉强度和屈服强度随着反应物加入量的增加而提高。当反应物加入质量分数为20％时，复合材料最高抗拉强度达到152．3MPa，比铝基体提高了95．2％；屈服强度为112．3MPa，比铝基体提高了167．3％。

Al-Ti-C与Al-Ti-B晶粒细化剂的Zr中毒机理

通过采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射(XRD)等对Al-Ti-Zr-C与Al-Ti-Zr-B试验合金中Al3Zr、Al3Ti、TiC或TiB2等第二相粒子结合情况的观察,研究晶粒细化剂的Zr中毒机理。结果表明:两种实验铝合金的凝固组织中Al3Zr均容易与Al3Ti结合形成聚积体,从而抑制了Al3Ti异质形核、细化晶粒的作用,出现所谓晶粒细化剂的Zr中毒现象;而TiC、TiB2粒子基本不与Al3Zr结合,但受Al3Zr的影响出现了团聚现象。根据边-边匹配晶体学模型(E2EM)计算表明:Al3Zr与Al3Ti、α-Ti具有多种可能的共格位向关系,而与TiC/TiB2粒子均只有一种可能的共格位向关系。母相-新相的共格位向关系的多少可作为晶粒细化剂设计的晶体学理论参考。

水溶液中电沉积Fe-Zr-B纳米合金

在酸性镀液中电沉积了Fe Zr B纳米合金。讨论了影响镀层组分的因素。用原子吸收光谱和分光光度法分析了镀层组分 ,线性扫描和循环伏安法研究了电极过程。实验结果表明 ,甘氨酸和二甲基甲酰胺 (DMF)抑制了铁的沉积 ,沉积机制可能是诱导共沉积。电镜扫描图像表明镀层粒子是纳米粒子 ,XRD分析表明镀层含有Fe

时效参数和变形量对Cu-Cr-Zr-B-RE合金组织与性能的影响

研究了时效参数和变形量对Cu-1.15Cr-0.05Zr-0.04B-0.02RE合金组织与性能的影响。结果表明:该合金经950℃固溶1.5 h、50%冷变形后,在470℃时效1.5 h可获得较高的硬度和电导率,分别为104.2 HB和48.76%IACS;并通过扫描电镜、能谱及X射线衍射仪等检测手段,发现时效过程中析出物为单质Cr和Cu5Zr化合物。

连续ECAE动态时效成形制备Al-Zr-B合金的组织与性能

为制备高性能铝锆耐热合金导体,首次采用ECAE动态时效成形工艺制备了Al-Zr-B合金导体.借助光学显微镜、材料拉伸试验机和双臂直流电桥等测试手段,研究了连续ECAE动态时效成形Al-Zr-B合金显微组织、力学性能和导电性能.结果表明:随着ECAE成形道次的增加,合金线材的组织逐渐趋于均匀;时效热处理可有效改善Al-Zr-B合金导线的力学性能和导电性能.随着时效时间的延长,合金的抗拉强度先升高,出现峰值强度,再延长时效时间,强度降低;伸长率随着时间延长一直降低,等效导电率则不断升高.当时效温度180℃、时效时间12h时,Al-0.3Zr-0.06B合金的拉伸强度为265.32MPa、伸长率为6.7%、等效导电率为59.54%IACS,Al-Zr耐热合金导线的综合性能较好.

用化学还原法制备的Fe-Zr-B非晶超细颗粒的结构研究

用M ssbauer谱 ,X射线衍射分析和DAT研究了用硼氢化物还原法制取的Fe56Zr5B39非晶超细颗粒 ,并与Fe68B32 非晶合金作了对比。M ssbauer谱和X射线衍射分析研究结果揭示Fe56Zr5B39超精细场的低场分量与以相当数量的锆原子为近邻的铁原子相关 ;而超精细场的高场分量所相关的铁原子 ,其近邻主要是铁原子和硼原子 ,以及可能有部分锆原子。

Al-Zr-O-B原位合成复合材料的微观组织和力学性能

采用Al Zr(CO3) 2 KBF4体系用熔体反应法成功合成了新型颗粒增强铝基复合材料。XRD和SEM分析表明,Zr(CO3) 2 和KBF4与铝液反应生成了ZrB2 、Al2 O3、Al3Zr颗粒,颗粒尺寸细小,且弥散分布于基体中,其平均尺寸约为80～90nm ;拉伸试验结果显示。Al Zr(CO3) 2 KBF4体系反应生成的复合材料的抗拉强度和屈服强度随着反应物加入量的增加均显著提高,复合材料的抗拉强度为1 5 0 .3MPa ,较铝基体的78.0MPa提高了92 .7% ;屈服强度为1 1 3.7MPa ,较铝基体的42 .0MPa提高了1 70 .7% ;复合材料的伸长率先升后降;由复合材料的拉伸断口SEM可知,随着反应物质量增加,塑性变形区减小,但仍然是塑性断裂。

Fe-Zr-B非晶合金的机械合金化制备与非晶化机制研究

在高纯氩气保护下使用高能球磨法对原子组成为Fe60Zr40-xBx(x=10、20、30、40)的混合粉末进行机械合金化实验,成功地制取了非晶合金粉末。通过X射线衍射研究了混合粉体的非晶化过程,并用DSC分析了热动力学行为,讨论了该体系的非晶化机制。

Fe-Co-Zr-W-B块状非晶合金热稳定性的研究

采用工业纯原料和水冷铜型真空吸铸法研制了直径2 mm的Fe61Co10Zr5W4B20,Fe63Co10Zr5W2B20,Fe63Co10Zr5W4B18三种铁基块状合金,采用X射线衍射法、差示扫描量热法研究了合金的结构和热稳定性,探讨了它们的非晶形成能力。试验结果表明:以上3种合金中,前两种成分的合金几乎均由非晶相组成,第一种合金的玻璃转变温度Tg、晶化温度Tx分别为542℃和617℃,过冷液相区宽度ΔTx达到了75 K;第二种合金的玻璃转变温度Tg、晶化温度Tx分别为521℃和611℃,过冷液相区宽度ΔTx高达90 K,两种铁基非晶合金(特别是第二种合金)具有高的热稳定性和大的非晶形成能力(GFA)。第三种合金由非晶和少量α-Fe晶体组成。

Zr对P-Fe-B非晶合金晶化形成纳米晶合金的作用

从非晶合金晶化激活能的角度 ,分析了Pr Fe B非晶合金在退火过程中晶粒粗大的原因 ,揭示了Zr元素在其晶化过程中的作用。结果表明 ,Zr能改变Pr Fe B非晶合金中α Fe相的晶化行为 ,有助于形成尺寸细小的α

Nd-(Fe,Co,Zr)-B纳米复合磁体的研究

利用XRD,TEM和DTA研究了不同淬火辊速度、晶化处理温度与时间对α-Fe/Nd2Fe14B型Nd10.5Fe78.8-xCo5.0ZrxB5.7纳米晶复合磁体结构和磁性能的影响规律。冷却辊速为25 m.s-1的Nd10.5Fe78.3Co5.0Zr0.5B5.7快淬态条屑具有纳米晶复合磁体结构,不经晶化处理就可获得较好的永磁性能。研究了Zr的添加和晶粒尺寸对性能的影响规律。添加0.5%(原子分数)Zr的合金进行700℃×10 min的晶化处理后可获得较好的永磁性能。分析了微观结构和性能变化的机制。

Zr和Mn对Al-Ti-B中间合金的影响

验证了铝合金中微量Zr及Mn对Al-Ti-B中间合金细化效果的影响。发现Mn对Al-Ti-B中间合金的细化效果无中毒作用,而Zr在一定浓度范围内显著降低其细化效果;而且提高熔炼温度会加剧Zr对Al-Ti-B中间合金的中毒作用。研究还发现,微量Al-Ti-B及Al-Ti中间合金也会使Zr对铝的细化效果产生中毒作用。

陶瓷前驱体配比对Si-Zr-B掺杂沥青基炭材料抗氧化性能的影响

以SiC、ZrC、ZrB_2前驱体和二甲苯可溶煤沥青为原料共裂解制备了Si-Zr-B掺杂沥青,掺杂沥青经共炭化、冷压成型以及高温热处理得到了Si-Zr-B掺杂沥青基炭材料。采用XRD、SEM、EDS等手段分析了掺杂沥青基炭材料的组成和微观形貌,并研究了其在1500℃静态空气环境中的氧化行为。结果表明,随着SiC前驱体含量的降低,Si-Zr-B掺杂沥青基炭材料的失重率呈现先减少后增大的趋势,当原料中SiC、ZrC和ZrB_2前驱体质量比为1:2:1时,所制备的样品具有较好的抗氧化性能,它在1500℃氧化4 h,失重为27.5wt%,氧化深度为0.7 mm。在Si-Zr-B掺杂沥青基炭材料表面氧化形成的致密的SiO_2-ZrO_2-B_2O_3玻璃态阻氧层可以有效降低氧化性气氛向材料内部扩散的速率,提高其抗氧化性能。

非晶Fe-Zr-B薄膜穆斯堡尔谱学研究

用X射线衍射分析、X射线光电子能谱(XPS)和穆斯堡尔谱学研究了直流磁控溅射法制备的Fe-Zr-B薄膜。X射线衍射分析结果表明制备态的薄膜是非晶的;X射线光电子能谱(XPS)结果表明样品表面氧化较明显,深层部分Fe, Zr, B结合占主导地位;穆斯堡尔谱学结果表明薄膜中Fe原子周围Zr、B原子的存在使Fe原子核内场值有所下降并导致超精细场分布P(H)出现双峰结构,薄膜中存在两种不同的局域微结构。

Fe-Zr-B相图热力学计算及非晶合金的制备

用相图热力学计算技术对Fe-Zr-B三元系进行相图热力学计算,获得Fe-Zr-B共晶点成分,并利用机械合金化法制备Fe60Zr40-xBx(x=10,20,30)非晶合金粉末.在理论共晶点附近的Fe60Zr20B20和Fe60Zr10B30体系的非晶形成能力要高于较远的Fe60Zr30B10体系,说明组成愈接近理论共晶点,其非晶形成能力愈强,证明共晶点预测非晶形成范围是可行的.

Al-Ti-B细化含Zr铝合金中毒现象的研究进展

Zr是高强铝合金中普遍添加的合金元素,当用Al-Ti-B细化含Zr铝合金时,却会产生细化剂的中毒现象。Zr中毒随着时间的延长而加重,并且该过程是不可逆的。深入研究Zr中毒机制有重要应用价值。目前提出的Zr中毒机制有以下四种:一是Zr与TiB_2反应生成ZrB_2或(Ti_(1-x)Zr_x)B_2;二是Zr替换了TiB_2表面TiAl_3层中的Ti;三是Zr与Ti反应生成(Ti_(1-x)Zr_x)Al_3;四是Zr与杂质元素Fe反应生成Al_8Fe_4Zr。对Zr中毒机制的研究进展作了详细介绍。