原位自生(Ti;W)C颗粒增强铁基复合材料的组织研究

采用中频感应电炉熔炼Fe-W,Fe-Ti和Fe-C合金,通过控制熔炼温度、熔炼时间获得了(Ti,W)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,提高熔炼温度或延长熔炼时间可保证熔体中(Ti,W)C的充分形成,同时通过适当提高冷却速率可获得(Ti,W)C作为惟一增强相的Fe基复合材料.(Ti,W)C比较均匀地分布在熔体中,减小与熔体间的密度差,因此可获得比较均匀的凝固组织.     

氩弧熔铸TiC-TiB_2/Fe复合材料的组织与耐磨性

为改善合金材料的耐磨性能,采用氩弧熔铸技术,以Fe、Ti、B和C粉为原料,按质量分数比45∶30∶20∶5制备原位合成TiC-TiB2/Fe复合材料。通过扫描电镜、X射线衍射仪、洛氏硬度计及摩擦磨损试验机对复合材料的显微组织、物相、洛氏硬度和耐磨性进行分析研究。结果表明:复合材料由原位生成的TiB2和TiC增强颗粒相及α-Fe相组成,颗粒呈块状、板条状和多边形,且颗粒结合地很紧密。复合材料的平均洛氏硬度约为9.37 GPa。在室温干滑动磨损条件下,该熔铸复合材料的耐磨性约是GCr15工具钢的6倍。该研究为原位合成TiC-TiB2/Fe复合材料的制备提供了一种新方法。     

冷却速率对高碳铬铁金相组织的影响

采用光学显微镜、X线衍射仪和电子探针分别对随炉冷却、空气冷却和水浴冷却的高碳铬铁金相组织进行研究。研究结果表明:不同冷却速率下获得的高碳铬铁均主要由初生相(Cr,Fe)7C3、共晶相(Cr,Fe)7C3-Cr Fe及石墨相组成;随着冷却速率的提高,初生相晶粒逐渐减小,但其质量分数趋于增大;水冷样品的初生相晶粒垂直于凝固界面生长,而炉冷、空冷样品的初生相晶粒无固定生长方向;非平衡凝固抑制了空冷、水冷过程中包晶相(Cr,Fe)23C6的析出,却促进了共晶相(Cr,Fe)23C6-Cr Fe的形成。炉冷样品的初生相和共晶区中均有片状石墨相析出;而空冷、水冷样品仅共晶区中有片状石墨相析出;随着冷却速率的提高,(Cr,Fe)7C3中Cr和Fe的质量比逐渐减小,而(Cr,Fe)23C6,Cr Fe中Cr和Fe的质量比呈现相反的变化趋势;Si,Mn和Ti等杂质元素在高碳铬铁物相中的掺杂量与冷却速率无明显关系。     

Al-Ti-C体系自蔓延高温合成TiC的形态演变

利用真空自蔓延加热-加压装置,采用X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)、扫描电镜(scanning electron microscope,SEM)及能谱(energy dispersive spectrum,EDS)等分析测试手段,研究了Al含量、粉末粒度及C/Ti(原子比,下同)对Al-Ti-C体系自蔓延点燃温度、产物相组成及TiC形态的影响。结果表明,Al含量对TiC的尺寸影响最大,随着Al含量由20%(质量分数,下同)增加到50%时,TiC颗粒的尺寸由3～5μm减小到0.7～0.8μm。C粉粒度和C/Ti对TiC的形貌影响最大,当C粉粒度小于75μm或C/Ti≥1时,TiC的形貌为近球形;然而当C粉粒度不小于75μm或C/Ti1时,TiC的形貌为八面体。     

加热温度对高速钢铸轧薄带中共晶碳化物形态的影响

研究了退火加热温度对高速钢双辊铸轧薄带中共晶碳化物形态的影响·试验结果表明,随着加热温度的提高,铸轧薄带中的网状共晶碳化物陆续熔断,粒状碳化物逐渐增多·当加热温度达到950℃后,铸轧薄带中的网状共晶碳化物基本上被粒状碳化物所取代·用汤普森弗瑞锥其(ThompsonFriedrich)方程,对试验结果进行了分析,并得出共晶碳化物层片间距的减小为高速钢铸轧薄带中的共晶碳化物的熔断和球化提供了条件·     

深过冷Pb-Sb-Sn合金中初生相和共晶组织形成规律研究

研究了Pb-Sb-Sn三元系中不同相区的合金在深过冷条件下凝固组织形成规律. 实验发现, 初生(Pb)和SbSn相均以枝晶方式生长, 而初生(Sb)相主要呈现为多边形块状和板条状小面相. (Pb)和SbSn相之间的亲和力较强, 易于形成二相共晶, 组织形态丰富多彩. (Pb)和(Sb)相则是以离异共晶方式生长. (Sb)和SbSn相不易单独形成二相共晶, 但在三元共晶组织中可以相互依附生长. (Pb)+ (Sb)+SbSn三元共晶组织通常呈层片状生长, 当其体积分数较小时会形成不规则共晶组织. EDS分析表明, 在深过冷快速凝固条件下, 三种初生相的溶质固溶度均得以扩展, 表现出显著的溶质截留效应.     

井筒提升罐道表面的防护

首先在提升罐道轨道表面采用热喷焊技术获得F102B合金涂层,然后在其他暴露表面进行电弧喷涂铝,以解决矿井井筒提升罐道存在严重的磨损与腐蚀问题·应用X射线衍射(XRD)、电子显微分析(SEM、EPMA)技术对合金层作了研究·结果表明,该合金层组成相包括γNi、CrB、Ni3B、Ni3Si、(Cr,Fe)23C6和(Cr,Fe)7C3·在NiCrB合金系统中,γNi、CrB和Ni3B的质量分数分别约为67%,10%和23%·该合金层是以γNi为基体,其中均匀分布着柱状CrB、粒状(Cr,Fe)7C3、小球状Ni3Si以及其他网状混合物,CrB的长度为3～5μm,径向尺寸为2～2.5μm,...     

原位合成TiC-TiB_2复合涂层的组织结构及耐磨性

以Ti粉、B4C粉和Fe粉为原料,利用氩弧熔敷技术在Q235钢基体表面制备出以TiC和TiB2颗粒为增强相的原位自生金属基复合涂层.利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计和滑动磨损试验机对复合涂层的显微组织、硬度和耐磨性进行了研究.实验结果表明:涂层与基体呈冶金结合,无裂纹、气孔等缺陷;氩弧熔敷层组织是由弥散分布的TiC、TiB2颗粒和α-Fe基体组成,TiC呈八面体或花瓣枝晶状,TiB2呈六边形或棒状.涂层中随着B4c质量分数的增加,TiB2由短棒状或六边形变为棒状,TiC的质量分数也随之增加.具有较多棒状TiB2的涂层,其硬度最高、摩擦系数最小,耐磨损性能最好.     

放电等离子烧结制备Cu/Ti3SiC2-TiC复合材料

选用单质粉(Ti,Si,C,Al)为原料,采用机械合金化法制备含有Ti3SiC2和TiC的混合粉体,然后将Ti3SiC2,TiC和Cu的混合粉体进行放电等离子烧结,以制备Cu/Ti3SiC2-TiC复合材料,并对其组织耐磨性进行了研究。实验结果表明,放电等离子烧结可制备致密的Cu/Ti3SiC2-TiC复合材料,复合材料的显微硬度随强化相(Ti3SiC2-TiC)掺加量的增加显著提高,当强化相掺加量为20 vol%时,复合材料的硬度值达1.58 GPa。Cu/Ti3SiC2-TiC复合材料的耐磨性随强化相含量增加显著提高,当强化相掺入量为20 vol%时,复合材料的耐磨性为纯Cu的4倍。     

双辊铸轧高速钢薄带退火时碳化物的球化机理

在实验室新建的水平式双辊铸轧机上进行了W9高速钢薄带的铸轧实验研究,得到了主要工艺参数对铸带显微组织分布的影响规律,给出了实验室条件下W9高速工具钢薄带铸轧工艺参数的最佳变化范围·研究了铸轧对高速钢薄带的组织及碳化物形态的影响,铸轧高速钢显微组织主要由马氏体、残余奥氏体及共晶碳化物组成,不存在鱼骨状莱氏体组织,薄带内的残余奥氏体的质量分数仅为10%左右·碳化物以片层状M2C型为主,呈断续网状分布在晶界上,而M6C型的鱼骨状碳化物很少·铸轧高速钢薄带的退火组织主要为索氏体组织和碳化物·碳化物球化的机理在于铸轧改善了共晶碳化物球化的动力学条件,使碳化物层片明显细化,有利于碳化物的球化,同时铸轧有利...     

增强体TiB和TiC在Ti中的原位生成

分析了增强体ＴｉＢ和ＴｉＣ在Ｔｉ中的原位生成原理,研究了利用Ｂ４Ｃ粉末与海绵Ｔｉ混合熔炼制备钛基复合材料的技术．结果表明,ＴｉＢ和ＴｉＣ以纤维状或树枝状的形式在Ｔｉ中生长,且分布均匀．     

原位合成TiC／Ti复合材料的微结构和力学性能

利用钛与碳之间的反应,经非自耗电弧溶炼工艺,简洁,低成本地制备了TiC增强的钛基复合材料,借助光学金相为微镜和透射电镜分析了复合材料的微结构,测定了原位合成钛基复合材料的力学性能和硬度值,结果表明,原位合成增强体TiC均匀地分布在基体钛合金中,增强体主要呈树枝晶状和等轴,近似等轴状,由于增强体TiC与基体合金的热膨胀系数存在较大的差异,在基体钛合金中形成同密度的位错,增强体与基体界面洁净,没有任何界面反应,复合材料的力学性能和硬度与基体钛合金比较有了明显的提高,铝元素的加入,不仅固溶强化了基体钛合金,同时使增强体更为细小,也有利于提高复合材料的性能。     

Fabrication of Fe–TiC–Al2O3 composites on the surface of steel using a TiO2–Al–C–Fe combustion reaction induced by gas tungsten arc cladding

The aim of the present study was to fabricate Fe–TiC–Al₂O₃ composites on the surface of medium carbon steel. For this purpose, TiO₂–3C and 3TiO₂–4Al–3C–xFe (0 ≤ x ≤ 4.6 by mole) mixtures were pre-placed on the surface of a medium carbon steel plate. The mixtures and substrate were then melted using a gas tungsten arc cladding process. The results show that the martensite forms in the layer produced by the TiO₂–3C mixture. However, ferrite–Fe₃C–TiC phases are the main phases in the microstructure of the clad layer produced by the 3TiO₂–4Al–3C mixture. The addition of Fe to the TiO₂–4Al–3C reactants with the content from 0 to 20wt% increases the volume fraction of particles, and a composite containing approximately 9vol% TiC and Al₂O₃ particles forms. This composite substantially improves the substrate hardness. The mechanism by which Fe particles enhance the TiC + Al₂O₃ volume fraction in the composite is determined.     

反应火焰喷涂TiC-Fe涂层的耐磨性能

研究以钛铁,石墨和纯铁粉为原料,用反应火焰喷涂技术制备TiC-Fe金属陶瓷涂层的耐磨性能,结果表明,涂层中富ＴiC和贫TiC片层的显微硬度分别达11．9－13．7GPa和3．3－6．0GPa,在SRV磨损试验机上经20min的干磨擦试验表明,反应火焰喷涂TiC-Fe涂层具有良好的耐磨性能,大约是常规火焰喷涂WC－Ni45金属陶瓷涂层的5倍,综合磨痕的轮廓曲线及其SEM形貌发现,其磨损机理主要是粘着磨损,但也有少量细小的硬质相相剥落。     

激光表面合金化制备TiC/Ti复合涂层的组织与性能

利用激光表面合金化技术在工业纯钛表面制备TiC/Ti复合涂层,并对复合涂层的组织与性能进行了分析和测试,对TiC的合成机理进行了探讨.研究结果表明,复合涂层由合金化层和热影响区组成.合金化层由TiC和α′-Ti构成,TiC的生长形貌包括树枝状、十字花瓣状、胞枝状以及针状,热影响区主要由α-′Ti构成.合金化层的平均显微硬度为HV 420.TiC的合成过程分为三个阶段:激光辐照时,固态C颗粒迅速扩散至激光熔池并被液态Ti包围;首先固-液结合界面处的Ti和C直接反应形成TiCx,随后液Ti扩散并穿过TiCx层与剩余的C进行反应,直至TiCx中C的浓度达到TiC中C的浓度,生成的TiC溶于液相中;快速凝固过程中,TiC从溶液中析出并长大.     

Fabrication and thermal conductivity of copper matrix composites reinforced by tungsten-coated carbon nanotubes

Carbon nanotubes (CNTs) were coated by tungsten using metal organic chemical vapor deposition. Magnetic stirring was employed to disperse the W-coated CNTs (W-CNTs) in a Cu matrix, and then, the mixed powders were consolidated by spark plasma sintering. The W-CNTs obtained a uniform dispersion within the Cu matrix when the W-CNT content was less than 5.0vol%, but high content of W-CNTs (10vol%) resulted in the presence of clusters. The W-CNT/Cu composites containing low content of W-CNTs (<5.0vol%) exhibited a higher thermal conductivity than the sintered pure Cu, while the CNT/Cu composites exhibited no increase in thermal conductivity after the incorporation of uncoated CNTs. The W-CNT content was found to play a crucial role in determining the thermal conductivity of the W-CNT/Cu composites. The thermal conductivity of the W-CNT/Cu composites increased first and then decreased with the W-CNT content increasing. When the W-CNT content was 2.5vol%, the W-CNT/Cu composite obtained the maximum value of thermal conductivity. The thermal resistance of the (W-CNT)-Cu interface was predicted in terms of Maxwell-Garnett effective medium approximation, and its calculated value was about 3.0×10-9 m2·K·W-1.     

Ti3SiC2/TiC复合材料的制备及力学性能研究

弓网系统中,各种类型的受电弓滑板承担着传输电能的重要功能,其严酷的工作条件对受电弓滑板材料的性能提出了非常苛刻的要求。目前最主要的受电弓滑板有：粉末冶金滑板,纯碳滑板和浸金属碳滑板。其中碳滑板材料性能较好但价格昂贵,粉末冶金滑板材料价格便宜,但性能明显逊于前者。Ti3SiC2/TiC是一种兼具陶瓷与金属性质的新型材料,与碳滑板材料相比,其电阻率低,且具有良好的抗氧化性和自润滑减摩性,因此Ti3SiC2/TiC将可能成为一种工艺简单、成本更低、而性能则更高的新型受电弓滑板材料。本研究以Si、Ti和C为原料,利用熔渗反应烧结技术制备出Ti3SiC2/TiC复合材料,研究结果表明,制备样品的弯曲强度与硬度分别达到 423MPa~564MPa 和169~249HB。同时,本文对Ti3SiC2/TiC复合材料的断裂机理进行了研究。     

Fabrication and characterization of GNPs and CNTs reinforced Al7075 matrix composites through the stir casting process

This study investigated the effects of adding graphene nanoplates(GNPs) and carbon nanotubes(CNTs) into the Al7075 matrix via the stir casting method on the microstructure and mechanical properties of the fabricated composites. By increasing the volume fraction of reinforcements, the fraction of porosity increased. The X-ray diffraction results showed that the addition of reinforcements into the Al7075 changed the dominant crystal orientation from(002) to(111). Field emission scanning electron microscopy images also showed the distribution of clustered reinforcements in the matrix. Between the two reinforcements, the addition of CNTs generated a lower fraction of porosities. Through the addition of 0.52 vol% GNPs into the matrix, the hardness, ultimate tensile strength and uniform elongation increased by 44%, 32%, and180%, respectively. Meanwhile, the presence of 0.71 vol% CNTs in the matrix increased the hardness, tensile strength and uniform elongation by 108%, 129%, and 260%, respectively.