洁净钢氮化钛凝固细化技术的基础

从理论上研究洁净钢凝固过程中TiN的析出和形核规律,通过试验探讨洁净钢凝固过程TiN形核并作为铁素体非均质形核核心,以及细化连铸坯凝固组织消除宏观偏析的可能性.利用基本凝固理论计算得出了TiN在凝固初期析出的条件,并利用对比试验方法研究了TiN的实际细化效果.研究表明,通过严格的工艺控制,利用TiN形核是一种细化洁净钢凝固组织的有效手段.     

金刚石覆镀TiN膜的工艺改进及效果

阐明了金刚石覆盖的最佳途径———真空离子覆镀TiN膜。同时通过对从清洗、轰击、到物料的振动与翻滚等全部工艺过程的论述 ,说明了金刚石覆镀TiN膜的实施过程。通过结果讨论 ,说明金刚石覆镀TiN膜后的综合性能明显优于未镀和其它覆镀的性能。     

金刚石覆镀TiN膜的工艺改进及效果

阐明了金刚石覆盖的最佳途径－真空离子覆镀TiN膜。同时通过对从清洗、轰击、到物料的振动与翻滚等全部工艺过程的论述，说明了金刚石覆镀TiN膜的实施过程。通过结果讨论，说明金刚石覆镀TiN膜后的综合性能明显优于未镀和其它覆镀的性能。     

帘线钢中Ti夹杂物研究

为完善Ti夹杂去除工艺以控制其生成和尺寸,采用激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪测定了80级帘线钢冶炼过程钢水样中Ti含量,发现平均Ti含量在电炉出钢→精炼→连铸工序呈先上升后下降趋势.TiN生成热力学、凝固偏析及长大动力学计算表明:在目前南钢80级帘线钢炼钢和连铸控制条件下,TiN只能在凝固率大于98%的两相区或固相区生成;凝固冷却速率越大,TiN析出尺寸越小;TiN析出尺寸为3～7 μm,与实际金相样观察到的尺寸基本一致.     

氮化钛薄膜的制备及其机械性能的研究

氮化钛（TiN）薄膜独特的性能不仅在机械工业和商品的表面装饰行业上有着广泛的应用,而且在临床制品及人工器官领域也展示了潜在的应用前景.研究利用大功率偏压电源的多弧离子镀技术,采用工具镀工艺,在Ti-6Al-4V合金材料表面制备了TiN薄膜.用X射线光电子能谱检测证明了所制备的薄膜确为TiN.机械性能测试表明具有TiN涂层样品的显微硬度大大高于Ti合金基材,同时耐磨性能也明显得到改善.     

直流磁控溅射法在Mg-Li合金表面沉积TiN薄膜提高合金抗腐性的研究

TiN薄膜具有良好的抗腐蚀性,采用直流磁控溅射法低温下合成TiN薄膜可以节约能源,简化工艺.采用直流磁控溅射法在Mg-Li合金表面沉积TiN膜,TiN膜厚度约为1.6μm,靶材为纯度99.99%的钛靶.用X射线衍射仪(XRD)来表征薄膜的成分,薄膜的表面形貌用扫描隧道显微镜(SEM)以及原子力电子显微镜(AFM)来表征.将样品放入浓度为3.5%的NaCl溶液中进行腐蚀实验,结果镀TiN膜的镁锂合金样品析氢速率很慢;用SEM进行腐蚀表面观察,未镀TiN薄膜的合金表面比镀TiN薄膜的合金表面腐蚀严重,说明在Mg-Li合金表面沉积TiN薄膜提高了镁锂合金的抗腐蚀性.     

TiC、TiN、Ti（C、N）粉末制备技术的现状及发展

综述了国内外近年来TiC、TiN、Ti(C、N）粉末的制备技术，分析了这些制备技术的工艺过程和工艺特点，讨论了存在的问题和发展趋势，寻求成本低廉的原材料，利用等离子、微波、激光、电弧等获得高温的新技术，并结合自蔓延合成、机械合金化等手段，低成本规模化制备高质量TiC、TiN、Ti（C、N）超细粉体正成为国内外关注的热点。随着研究深入和制备工艺的改进发展，更简便、经济、有效的制备技术将使TiC、TiN、Ti（C、N）粉末具有更广阔的工业应用前景。     

PCVD TiN工艺参数对膜基结合强度的影响

作者用4Cr5MoVlSi及3Cr2W8V两种热模具钢试样进行了等离子体增强化学气相沉积(PCVD)TiN的工艺试验,探讨了PCVD TiN工艺参数对膜基结合强度、硬度和结构的影响。结果表明,在比常规化学气相沉积(CVD)方法低得多的温度下,就能得到TiN沉积层。还用X射线衍射法对沉积层的结构进行了分析;用划痕法对不同工艺参数下得到的TiN沉积层与基体的结合强度(用临界负荷表示)进行了研究。     

轴承钢中TiN夹杂物的控制研究

研究了轴承钢中TiN夹杂物的形成热力学,以及钢中Ti和N的控制理论,并在某钢厂进行了GCr15轴承钢的生产实验.结果表明,在凝固过程中钢中Ti或N的含量越高,TiN夹杂物开始析出温度就越高,析出物的尺寸就越大;使用低Ti合金原料能够有效降低钢中的Ti含量;采用低Ti铁水,初炼渣中的TiO2降到1.0%以下,能有效控制钢水中的Ti含量;采用低钛合成渣过程回钛量显著减少,钢中Ti含量由原来的37×10-6下降至30×10-6;优化改进精炼工艺和大包保护浇铸可以降低钢中N含量为33×10-6;降低凝固偏析,能降低TiN夹杂析出.     

基体梯度结构对TiN涂层硬质合金抗氧化性能的影响

采用阴极弧蒸发涂层工艺在均质和梯度硬质合金基体上沉积TiN涂层;运用金相观察、XRD检测和SEM分析,研究基体梯度结构对TiN涂层硬质合金抗氧化性能的影响,对涂层硬质合金氧化开裂过程进行分析。研究结果表明:基体结构梯度化后,TiN涂层的表面形貌由平整状变为网状结构;梯度基体表面韧性区的存在提高了TiN涂层硬质合金的抗氧化性能;在800℃氧化2 h后,2种涂层硬质合金边缘开裂,生成大量的氧化物;梯度基体涂层硬质合金开裂程度比均质基体涂层硬质合金的小。     

Solid-Liquid State Bonding of Si3N4 Ceramics with Ceramic-Modified Brazing Alloy

Solid-liquid state bonding of Si3N4 ceramics with TiN-modified Ag-Cu-Ti brazing alloy was used to enhance joint strength. The effects of the TiN particles on the microstructures, interfacial reactions, and room-temperature properties of the joints were investigated. The results show that the TiN particles are generally well dispersed in the Ag-Cu eutectic base and the interface between them is both clean and compact. Changes in the TiN volume fractions from 0 to 20% exert no noticeable effect on the interfacial reaction between Ag-Cu-Ti and the substrates. Other bonding parameters being constant, the TiN volume fraction in the filler material plays a key role in the joint properties. For TiN volume fractions below 20%, the joints are reinforced, especially joints with 5% and 20% TiN. The average shearing strength of joints with 5% TiN is 200.8 MPa, 30% higher than that of joints with no TiN (154.1 MPa). However, for TiN volumes fractions above 20%, the joint strengths decrease.     

合成TiN膜的俄歇电子能谱研究

采用离子束增强沉积方法（ＩＢＥＤ），在Ｆｅ基上制备了ＴｉＮ薄膜。通过划痕仪，透射电镜（ＴＥＭ），俄歇电子能谱（ＡＥＳ），粘着力测量仪的观测，分析和计算，给出了膜的形貌，组分和机械特性；发现ＴｉＮ膜与衬底之间存在一过渡区，膜中含氧量比气相真空沉积（ＣＶＤ）明显减小。在ＡＥＳ定量计算中，本文采用一种与文献不同的方法，较为简便地处理了俄歇谱中Ｔｉ和Ｎ峰的重叠现象     

1Cr18Ni9Ti不锈钢的点蚀的敏感位置

本文研究了TiN夹杂对点蚀形核的影响。实验发现1Cr18Ni9Ti不锈钢微区点蚀形核敏感位置在TiN夹杂周围。AES结果表明TiN夹杂周围有一贫Cr区,Cr/Fe+Ni峰值低于基体。TiN夹杂周围是钝化膜的薄弱部位。TiN夹杂的存在降低了微区的点蚀破裂电位,即降低了不锈钢的耐点蚀性能。     

微钛钢中TiN析出对奥氏体晶粒长大的影响

用ＴＥＭ对低碳微钛钢中ＴｉＮ沉淀相的析出为进行研究,结果表明：铸态情况下,因Ｔｉ的偏析,ＴｉＮ呈枝晶析出;热处理过程中,析出的ＴｉＮ进一步长大。     

半金属元素掺杂TiN的第一性原理研究

基于密度泛函数理论，采用广义梯度近似方法，对半金属元素原子X（X=B、Si、Ge、As、Sb和Te）掺杂TiN体系的平衡晶格常数和电子结构等进行第一性原理计算，并对掺杂前后的电子态分布变化和形成能进行分析计算．结果表明：掺杂体系中主要的电子贡献仍是N2p态和Ti3d态，随着半金属元素B、Si、Ge、As、Sb和Te的掺入，TiN掺杂体系的导电性能有所提高，但并未超过纯净TiN体系；同时由形成能的计算证明Si掺杂体系最容易达到稳定结构，而Te掺杂是最不稳定的体系．     

TiN晶体尺寸与其力学性能的第一性原理研究

 纳米多晶体材料因其独特的力学性能而成为当前材料科学领域的研究热点之一,尤其是晶粒尺寸对其力学性能的影响倍受关注。本文采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,模拟计算了晶粒尺寸为0.6387—2.332nm的TiN的力学性能,得到应力应变关系及屈服强度。计算结果表明,随着晶粒尺寸的增加,TiN的屈服强度降低,晶粒呈现软化趋势。通过对应力-应变曲线分析可知：TiN在应变5%处开始屈服,其屈服强度大约为21.5GPa;抗拉强度发生在应变约为15%时,且随着晶粒尺寸的增加,抗拉强度降低。本文对照了屈服极限的计算值和有限元方法的拟合值,讨论了实验中TiN表面的微观结构与硬度、弹性模量的关系。研究表明,TiN试样中的缺陷对其硬度和强度有很大影响。     

TiN涂层磨损特性的研究

ＴｉＮ涂层可显著提高零件寿命．研究ＴｉＮ涂层的滑动磨损行为有重要意义．研究结果表明，表面进行ＴｉＮ涂层后，Ｃｒ１２ＭｏＶ和ＬＭ１两种材料的磨损抗力大幅度提高；与ＴｉＮ涂层试样相配对的４０Ｃｒ试样的失重明显高于与没有涂层试样相配对的４０Ｃｒ试样的失重；Ｃｒ１２ＭｏＶ和ＬＭ１两种材料及其经过ＴｉＮ涂层后的磨损抗力相差不大．讨论了ＴｉＮ涂层对基体材料的要求．     

TiN/SiC纳米多层膜中的晶体互促生长

研究了TiN／SiC纳米多层膜中的晶体互促生长效应,采用磁控溅射法制备了一系列不同厚度SiC和TiN的TiN／SiC纳米多层膜以及TiN、SiC单层膜．利用透射电子显微镜、X射线衍射仪、扫描电子显微镜和X射线能量色散谱仪分析了多层膜的微结构．结果表明,尽管TiN和SiC的单层膜分别以纳米晶态和非晶态存在,但由TiN和SiC通过交替沉积形成的纳米多层膜却能够生长成为晶体完整性良好的柱状晶并呈现强烈的择优取向,显示了一种异质材料晶体生长的相互促进作用．纳米多层膜中的晶体互促生长效应与新沉积层原子在先沉积层表面上的移动性有重要关系。     

高速钢上TiN镀层的硬度和粘附性能

本文利用显微硬度和划痕粘附性测量技术,对采用HCD方法涂镀在高速钢上的TiN镀层的力学性能进行了研究。结果表明,TiN镀层的显微硬度(Hv)、超显微硬度(UMH)和临界载荷(L_c),受基体偏压、氮气分压和镀层厚度的影响,镀层的择优取向强烈地影响着镀层的显微硬度,在一定的值域内,镀层内应力增加,临界载荷下降。 讨论了影响临界载荷的各种因素,确定了制备具有优良力学性能的TiN镀层的工艺参数。