ZrC／ZrB2纳米多层膜的结构和机械性能研究

选择ZrC和ZrB2作为个体层材料．利用超高真空射频磁控溅射系统,在室温条件下制备了ZrC,ZrB2及一系列具有纳米尺寸的ZrC／ZrB2多层薄膜．通过XRD,SEM和表面轮廓仪以及纳米力学测试系统,分析了调制周期和工作气压对多层膜生长结构和力学性能的影响．结果表明：多层膜的界面清晰,调制周期性较好,大部分多层膜的纳米硬度和弹性模量值都高于两种个体材料混合相的值,在调制周期为27．5nm,气压为0．8Pa时,多层膜体系的硬度、应力以及弹性模量值均达到最佳,多层膜机械性能改善明显与其调制层结构和工作气压相关．     

外加陶瓷颗粒细化低碳微合金钢晶粒

真空条件下,在低碳微合金钢中加入微米级ZrC陶瓷颗粒,使其成为钢在热轧时奥氏体的形变核心及其形变诱导铁索体的再结晶核心以细化晶粒.研究了添加不同体积分数ZrC粒子对低碳微合金钢组织和力学性能的影响.结果表明,通过本实验研究出的颗粒外加方式可使ZrC颗粒有效分散于钢中,对钢的组织产生明显的细化作用,可使钢的晶粒细化到5.5μm,钢的强度得到较大幅度的提高,钢的显微组织为铁素体.当加入ZtC颗粒的体积分数为1.1%时,可获得最佳综合力学性能.     

ZrC/ZrB2纳米多层膜的微结构和耐磨性

采用射频磁控溅射方法在Si(100)基底上制备了一系列ZrC/ZrB2纳米多层膜和ZrC,ZrB2单层薄膜.通过扫描电子显微镜(SEM),MS-T3000摩擦磨损仪及表面轮廓仪(XP-2)研究了薄膜的微结构和耐磨性.结果表明,多层膜的界面清晰,调制周期性好,周期为3.52 nm的多层膜摩擦系数最小,约为0.24;ZrC/ZrB2纳米多层膜的耐磨性优于ZrC和ZrB2单层薄膜;ZrC/ZrB2多层膜耐磨性提高的主要原因是,调制结构中大量界面的存在,提高了薄膜的韧性,从而增强了薄膜的耐磨性能.     

超细第二相粒子强化低碳微合金钢铁材料的研究

采用Gleeble-1500热模拟试验机进行单向压缩热模拟试验,研究了试验钢在形变诱导铁素体相变过程中ZrC粒子对铁素体晶粒细化的促进作用,结果表明：粒径小于1.0μm的ZrC粒子作为形变和再结晶核心可以加速铁素体形核,从而细化铁素体晶粒,为提高α-Fe形核率,试验钢获得超细组织的ZrC粒子临界体积分数是0.6%,当ZrC粒子的加入量为0.5%、轧制变形量为0.6时,轧后水冷可获得3~4μm的超细晶粒组织,抗拉强度约提高70%,材料综合性能显著提高.     

(ZrB_2+ZrC)/Zr_3[Al(Si)]_4C_6复相陶瓷在1000～1300℃空气中的恒温氧化行为

对原位热压烧结制备的(ZrB2+ZrC)/Zr3[Al(Si)]4C6复相陶瓷在1 000~1 300℃空气中的恒温氧化行为进行研究。结果表明:随着氧化温度的升高和氧化时间的延长,复相陶瓷的氧化增量和氧化速率均逐渐增大,材料的氧化过程遵循抛物线规律。ZrB2+ZrC的引入降低了材料的抗氧化性能,复相陶瓷的氧化层表面主要由m-ZrO2、少量t-ZrO2和莫来石组成,疏松多孔,未能形成有效阻止氧扩散的致密氧化膜。在相同氧化温度和氧化时间下,(ZrB2+ZrC)/Zr3[Al(Si)]4C6复相陶瓷的单位面积氧化增量、氧化速率以及氧化层厚度均大于单相Zr3[Al(Si)]4C6陶瓷。     

ZrC/奥氏体相界面形变诱导相变动力学

研究热模拟单向压缩条件下含ZrC粒子的低碳锰(铌)钢在形变诱导相变过程中的铁素体转变动力学关系。研究结果表明:添加ZrC粒子使试验用钢奥氏体晶界的形核率明显增加,影响形变诱导铁素体的形态、分布及晶粒细化效果;高温变形时由于形变诱导的作用,铁素体转变量随应变的增大不断增加,而铁素体晶粒的细化主要是由于动态再结晶的作用,试验用钢在形变诱导相变的变形温度TAe3～TAr3之间的低温区进行变形(TAe3为形变诱导相变的开始温度,TAr3为形变诱导相变的终止温度),可以加速铁素体形核;同时,一定粒径和体积分数(0.6%)的ZrC粒子作为形变和再结晶核心,不仅阻碍位错的运动,而且造成位错密度增大,因而提高α-Fe形核率。在温度为900℃、应变速率为1s-1的条件下,试验用钢获得超细组织对应的ZrC粒子临界体积分数为0.6%。