Ti(C,N)基金属陶瓷的性能与发展

Ti(C,N)基金属陶瓷是 2 0世纪 70年代出现的一种新型工具材料 ,具有许多优良的性能 ,因而得到了广泛应用。文章概述了 Ti(C,N)基金属陶瓷的发展过程和研究现状 ,总结了有关金属陶瓷的研究成果 ,并指出了 Ti(C,N)基金属陶瓷的发展趋势。     

原料粒度对Ti(C,N)基金属陶瓷刀具材料的影响

采用热压烧结法制备了添加质量分数为10%亚微米Ti(C0.7N0.3)粉末两种组分的Ti(C,N)基复合陶瓷,研究了亚微米Ti(C0.7N0.3)对材料力学性能和显微结构的影响.和微米级材料进行了对比,结果表明,亚微米材料的加入,抑制了基体晶粒的长大,细化了晶粒,使材料的力学性能大幅提高.VC的含量为16%,材料的硬度有明显提高.     

纳米TiN粉改性Ti(C,N)基金属陶瓷的制备工艺

在基体中添加纳米TiN粉(质量分数为0.05)的条件下,用三点弯曲法和扫描电镜等研究了粉末单向冷模压压制工艺和烧结技术对Ti(C,N)基金属陶瓷的力学性能和微观组织的影响.实验结果表明:烧结坯的抗弯强度先随生坯的压制压力(≤150 MPa)增加而增加,随后(210 MPa~600 MPa)增加缓慢,最后(≥600MPa)下降;烧结坯的变形率则随生坯的压制压力(≥300 MPa)增加而增大;最佳生坯的压制压力范围是150MPa~210 MPa.实验结果表明:两阶段烧结法优于传统烧结法,烧结坯的微观组织均匀,抗弯强度增加.     

利用废Ti(C,N)基金属陶瓷制备化学试剂

报道了利用无机酸溶解、焙烧、浸取、结晶、沉淀等方法,从废Ti(C,N)基金属陶瓷中分离(Ti、W、Mo、Ni)各种金属成分,制备12-磷钨酸(H3PW12O40)、12-磷钼酸(H3PMo12O40)、固体超强酸(SO4^2/TiO2)、硫酸镍等化学试剂的原理与工艺．     

超细Ti(C,N)基金属陶瓷硬质相粉末的分散行为

通过粒径和ζ电位的测定，探讨了超细TiN、TiC和WC粉末在水溶液和无水乙醇中的分散行为以及表面活性剂对分散的影响．实验结果表明：分散介质的种类和介质的pH值对3种超细粉的分散效果有很大有影响，表面活性剂聚氧乙烯十二烷基醚和聚乙二醇可作为超细TiC粉末在水溶液和乙醇溶液中分散、以及超细WC在水溶液中分散的分散剂．     

Ti(C,N)基金属陶瓷刀具切削性能及磨损机理

文章介绍用常规粉末冶金方法制备添加纳米 Ti N的 Ti C-10 Ti N-16 Mo-5 Co-5 N i-1C系金属陶瓷刀具 ,通过较系统的切削试验 ,研究了此种金属陶瓷刀具在切削正火态 45 #钢时的切削性能及磨损机理。结果表明 ,金属陶瓷刀具适用于较高速度下的切削 ,其切削速度 vc、进刀量 f对刀具后刀面磨损量的影响较大 ,而切削深度 ap对刀具的磨损影响较小 ,刀具的失效形式主要是磨损。     

纳米复合Ti(C,N)基陶瓷烧结晶粒长大的特性

利用材料热力学原理，推导出纳米复合Ti(C，N)基金属陶瓷烧结过程中，晶粒生长速度与大、小颗粒半径之间的关系，并结合实验结果进行了分析．结果表明：纳米复合金属陶瓷在烧结的开始阶段，大晶粒的长大速度呈加速趋势，当大晶粒长大到一定程度时，其长大速度达到最大值，随后，速度逐渐减慢．采用放电等离子烧结、脉冲烧结等方法有可能进一步减小小颗粒的半径．Mo、WC、TiN的加入，抑制了沉淀—析出过程的进行，对晶粒的长大有一定的抑制作用．     

SiC对Ti(C,N)基金属陶瓷微观组织和性能的影响

分析了SiC添加量对真空烧结Ti(C,N)基金属陶瓷的微观组织、力学性能、耐腐蚀性能及耐磨性能的影响,采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及扫描电镜能谱仪(EDS)等表征技术分析了金属陶瓷组织及成分．结果表明：SiC的添加改变了金属陶瓷的微观组织,由黑芯-灰环结构演变为黑芯-白内环-灰外环,再演变为黑芯-白环;金属陶瓷的组织随着SiC的添加变得均匀,晶粒尺寸减小,力学性能先增强后减弱;含1.0%SiC的金属陶瓷具有最佳的综合力学性能,抗弯强度、硬度、断裂韧性分别达到2 020 MPa,90.5 HRA,12.2 MPa·m1/2;金属陶瓷的耐腐蚀性能随着SiC的添加不断降低,这归因于粘结相中合金元素含量的下降,白色环形相及富含W和Mo的白色颗粒的出现,以及孔洞的存在等;未添加SiC的金属陶瓷具有最好的耐腐蚀性能;金属陶瓷的耐磨性能的变化趋势与力学性能一样,先增强后减弱,含1.0%SiC的金属陶瓷具有最优的耐磨性能．     

Ti (C,N)基金属陶瓷热震疲劳裂纹扩展速率研究

在模拟工况条件下,研究了成分、温度及孔洞对Ti (C,N) 基金属陶瓷热冲击疲劳裂纹扩展速率的影响.结果发现:随着ΔT或Ni含量的增加,该材料的热冲击裂纹扩展孕育期缩短,且生长速率上升;热疲劳裂纹的扩展往往是依靠基体孔洞之间的不断连通形成,并且始终是沿着能量最低的方向扩展.     

Ti(C,N)基金属陶瓷中包覆结构的研究

利用先进的微观分析手段对Ｔｉ（Ｃ,Ｎ）基金属陶瓷中Ｔｉ（Ｃ,Ｎ）的包覆结构进行了较系统的研究,研究结果表明：在硬质相颗粒的周边,Ｔｉ和Ｎｉ元素具有明显的成分梯度,Ｗ和Ｍｏ元素主要集中分布于硬质相颗粒的包覆层中,并且其分布规律相似;Ｔｉ（Ｃ,Ｎ）芯与粘结相Ｎｉ之间存在的包覆层是一种过渡相,它改善了Ｎｉ对碳化物的润湿性,使粘结相与硬质相能较好地结合．     

烧结温度对细晶粒Ti(C,N)基陶瓷组织和性能的影响

采用真空烧结工艺制备超微、纳米复合Ti(C，N)基金属陶瓷．研究了烧结温度对超微、纳米复合Ti(C，N)基金属陶瓷的显微组织、性能的影响，并用SEM观察试样的断口形貌．结果表明，随着烧结温度的升高，陶瓷材料的显微组织逐渐变得均匀致密，晶粒长大不明显，环形相逐渐变得完整；当烧结温度超过1450℃，晶粒会明显长大，环形相变厚、变脆，导致材料的性能下降．进一步分析表明，超微和纳米复合Ti(C，N)基金属陶瓷的最佳烧结温度分别为1410℃、1450℃．     

激光熔覆原位自生Ti(C;N)陶瓷涂层的热力学理论及工艺

利用500 W脉冲YAG激光作为辐射源,纯氮气作为氮化元素,粒度为20μm的钛粉和石墨粉为预涂粉末,采用激光熔覆原位自生的方法,在Ti-6Al-4V表面制备出优良的Ti(C,N)陶瓷涂层.通过热力学分析,并结合XRD分析方法,研究了原位自生Ti(C,N)的反应机理以及工艺参数(包括脉冲频率、脉冲宽度、扫描速度等)对原位自生Ti(C,N)陶瓷涂层的影响.热力学分析结果表明,在激光辐射条件下,可原位生成以Ti(C,N)为主的陶瓷涂层.XRD分析表明,合适的工艺组合为:氮气压强为0.4 MPa,离焦量为15 mm,扫描速度在2.0～4.0 mm/s之间,脉冲频率为15 Hz,脉宽在3.0 ms左右....     

石墨靶材电流对Ti(C, N)多层膜微观组织及力学性能的影响

采用反应非平衡磁控溅射技术制备了Ti（C,N）多层膜,其中以石墨靶材作为镀层生长所需的碳源。实验研究了石墨靶材电流变化对Ti（C,N）多层膜微观组织、力学性能以及摩擦性能的影响。采用X射线衍射仪及透射电子显微镜观察分析了多层膜的相组成与微观组织;使用维氏显微硬度计及销盘试验机分别测试了多层膜的显微硬度与摩擦系数。研究结果表明,所制备的Ti（C,N）镀层不仅具有多层结构而且镀层内还存在大量的纳米柱状晶粒。Ti（C,N）镀层内晶粒尺寸随石墨靶材电流的增加而逐渐减小而多层周期厚度随着石墨靶材电流的增加而增大。镀层...     

晶体材料分析技术及其在Ti(C,N)陶瓷中的应用

简要地介绍了晶体材料研究中常用分析测试技术的原理及特点，总结和分析了X射线衍射（XRD），电子显微分析（EMA），电子探针显微分析（EPMA），热分析等分析测试技术在Ti(C,N)基金属陶瓷中的应用，最后指出了分析测试技术在陶瓷材料研究中的未来发展方向。