金刚石对Ni-Al自蔓延反应过程的影响

本研究主要针对Ni-Al自蔓延反应燃烧过程和加入金刚石磨料后的变化,其反应产物的微观形貌,以及SHS反应后金刚石的表面特征及强度的变化进行的探讨。结果表明:添加含量大于15%的金刚石时,Ni-Al体系的燃烧波速度和燃烧温度均随金刚石含量的增大而降低,呈现出振荡燃烧模式。添加含量小于15%的金刚石时,Ni-Al体系燃烧波速度和燃烧温度影响不大,呈现出稳态燃烧模式。添加20%金刚石Ni-Al体系的SHS反应产物主要有NiAl、Ni2Al3、Ni3Al和NiAl3。SHS反应的瞬时高温使一部分金刚石表面由黄色变成了褐色或黑色,且在金刚石表面产生了较多蚀坑,而蚀坑表面由很多球状颗粒。金刚石的平均抗压强度比SHS反应前降低了23%。     

SHS技术在金刚石表面镀覆Ni-TiC复合涂层的研究

采用Ni/Ti/石墨/金刚石粉体为原料,使用自蔓延高温烧结技术,合成了Ni-TiC结合剂金刚石复合材料。研究了金刚石含量和粒度对得到的试样的显微结构与物相组成的影响。研究结果表明:原料经自蔓延高温烧结后,产物主相为Ni、TiC和金刚石。当原料中物质的量比Ti:C=1:1时,无论金刚石粒度和含量如何调整,都很难在金刚石表面获得良好的涂层;只有当金刚石粒度较细时（20 μm）,才能在金刚石表面形成良好的涂覆。适当增加原料中Ti的含量,可以在金刚石表面形成比较均匀的Ni-TiC复合涂层,其中TiC晶粒大小约为1 μm。      

Ni-Al辅助微波自蔓延烧结制备Ti3SiC2基金刚石复合材料工艺研究

为降低金刚石磨削工具的制造成本和能耗,探寻一种在低能耗下实现高性能陶瓷结合剂金刚石磨具的制备工艺,同时研究助燃剂Si和金刚石粒度等因素对样品物相组成、显微形貌和磨削性能的影响。采用Ti、Si、石墨粉和金刚石磨料作为原料,经冷压成型至生胚,通过Ni-Al辅助在微波场加热诱发Ti-Si-C体系发生自蔓延高温合成(SHS)反应以制备Ti₃SiC₂基金刚石复合材料。结果表明,高热值Ni-Al合金辅助可以缩短样品的烧结时间,还可以将诱发SHS反应的温度点控制在金刚石石墨化温度以下。在Ar保护气氛下,Ti-Si-C体系发生SHS反应,可生成Ti₃SiC₂、TiC和Ti₅Si₃等3种物相。随Si含量升高,Ti₃SiC₂相先增多后减少,当n (Ti):n (Si):n (C)=3∶1.1∶2时,复合材料的磨削性能最佳,磨耗比最高可达286.53。分析不同原料配比下的试样磨耗比差异的产生机制,认为基体组织中存在微小且分布均匀的气孔...     

喷丸辅助对冷喷涂Ni-Al含能结构涂层组织及性能的影响

目的 调控冷喷涂Ni-Al含能结构涂层的微观结构,增加涂层中组元间的接触面积,提高涂层反应速度。方法 在Ni、Al混合粉末中引入铸钢弹丸,研究喷丸辅助对冷喷涂Ni-Al涂层微观组织、力学性能和反应特征的影响。采用扫描电镜(SEM)结合定量金相方法,表征Ni-Al涂层微观形貌和Ni、Al组元的接触面积。通过万能材料试验机及分离式霍普金斯压杆(SHPB)测试Ni-Al涂层的压缩力学性能。采用差示扫描量热分析法(DSC)分析Ni-Al涂层的反应温度及放热量。通过高速摄影分析Ni-Al涂层的自蔓延反应过程和燃烧速度。结果 喷丸辅助冷喷涂所制备的Ni-Al涂层整体致密、无宏观裂纹。弹丸冲击提高了涂层中Ni颗粒的变形程度和Ni、Al组元间的接触面积,对涂层密度和Ni、Al活性组元含量无明显影响。喷丸辅助冷喷涂Ni-Al在准静态和动态条件下的抗压强度分别为210~250 MPa及310~335 MPa。引入弹丸提高了冷喷涂Ni-Al涂层的反应活性,反应起始温度下降至422 ℃,并显著提高了冷喷涂Ni-Al含能结构涂层的自蔓延燃烧速度。当钢丸添加量为77%时,涂层燃烧速度达到416 mm/s,提高近5倍。结论 喷丸辅助冷喷涂工艺可在保证涂层力学性能的同时,提高Ni-Al含能结构涂层的反应活性,并显著提高自蔓延燃烧速度,弹丸含量对涂层成分影响不大。     

连接温度对TiAl/Ti3AlC2扩散焊接头界面结构及性能的影响

采用Ti/Ni复合中间层实现了TiAl合金和Ti₃AlC₂陶瓷的扩散连接,利用SEM,XRD等分析方法对接头界面结构进行了分析.结果表明,TiAl/Ti₃AlC₂接头典型界面结构为TiAl/Ti₃Al+Al₃NiTi₂/Ti₃Al/α-Ti+Ti₂Ni/Ti₂Ni/TiNi/Ni₃Ti/Ni/Ni₃(Ti,Al)/Ni₃Al+TiC_x+Ti₃AlC₂/Ti₃AlC₂.随着连接温度的升高,TiAl/Ti界面处的Ti_ss层逐渐减小,Ti₃Al化合物层逐渐变厚;TiNi化合物层厚度显著增加,Ti₂Ni和Ni₃Ti层厚度基本保持不变.接头抗剪强度随连接温度升高先增加后减小,当连接温度为850℃时,接头的抗剪强度最高可达到85.3 MPa.接头主要在Ni/Ti₃AlC₂界面及Ti₃AlC₂基体处发生断裂.     

泡沫NiCrAl电热合金的制备及其电学性能

通过粉末包埋渗法并经过真空均匀化热处理制备高比表面积的泡沫NiCrAl电热合金,考察了真空均匀化热处理温度对泡沫NiCrAl电热合金中金属元素蒸发的影响,采用SEM和XRD等分析手段,研究了泡沫NiCrAl的成分、结构及其与电阻率的关系.研究结果表明,以泡沫NiCr为基材通过调整渗Al温度及适当的真空均匀化热处理,能获得成分均匀、具有高表观电阻率的泡沫NiCr（20-30）Al（3-9）电热合金.泡沫NiCr渗Al后形成Ni固溶体,Cr,Ni₂Al₃,NiAl和Ni₃Al的多相结构,随着Al含量的增加电阻率降低.经过真空均匀化热处理后,当Al含量很低时,Al固溶在Ni固溶体中,电阻率比泡沫NiCr高且随Al含量增加而上升;当Al质量分数达到约5%时,表观电阻率达最大值;当Al含量更高时,除Ni固溶体外还有Ni₃Al相生成,电阻率又开始降低;Al和Cr含量均较高时,未溶解的Cr沉淀相会显著降低泡沫NiCrAl的电阻率,故泡沫NiCr30Al9不适宜用作电热合金.     

NiAl含量对反应合成TiC-TiB_2-NiAl物相及组织结构的影响(英文)

以Ti、B4C、Ni、Al粉末为原料,通过自蔓延高温反应合成工艺(SHS)制备TiC-TiB2-NiAl复合材料,研究NiAl含量对反应产物的物相组成及组织结构的影响。结果表明:Ti+B4C+Ni+Al粉末SHS反应产物的物相组成为TiB2、TiC和NiAl,随着Ni+Al添加量的增多,NiAl相的衍射峰强度逐渐增强;TiB2、TiC和NiAl在基体中呈现不同的形态,其中TiB2呈六边形或长条状,TiC呈圆形,NiAl填充在TiC和TiB2颗粒之间;随着NiAl含量的增加,TiC-TiB2-NiAl复合材料的晶粒逐渐被细化,致密度和抗压强度均被提高,TiC的形态由不规则形状转变为圆形。复合材料的断裂方式由单纯的沿晶断裂转变为混合的沿晶断裂和穿晶断裂。     

金属-陶瓷复合材料自蔓延高温合成的燃烧动力学特征

对三元体系自蔓延高温合成金属-陶瓷复合材料的燃烧动力学特征进行了分析。通过计算该类体系稳定态燃烧波速度．得出了燃烧波速度的渐近表达式。结果表明,燃烧波速度在金属相的含量一定时出现极大值,与实验结果相吻合。     

原位自生Ni-Al/Al复合材料的微观组织及弯曲行为研究

以铝粉和镍粉为原料,应用粉末冶金制备了原位Ni-Al/Al复合材料。研究了加热温度对原位复合材料弯曲行为和微观组织的影响。结果表明:Ni-Al/Al复合材料的组织均匀;原位增强相为Ni Al_3。随加热温度的升高,Ni-Al/Al原位复合材料的弯曲强度先增大后减小,Ni-Al/Al原位复合材料的断口光滑平整,表现出脆性断裂的特征。     

焊条成形工艺对手工自蔓延焊接的影响

系统研究了焊条成形工艺对手工自蔓延焊接燃烧过程和焊接质量的影响.结果表明,粉末粒度、装药密度和混料时间均对焊接有显著影响.粉末粒度增大,焊缝出现大量气孔,强度降低;粉末粒度减小,燃烧速度加快,焊接可控性降低;粒度在-260~+300目时,焊接效果最佳.焊条燃烧速度随装药密度呈先增后减并逐渐趋于平稳的变化趋势,当药粉密度ρ2.7 g/cm3时,焊条燃烧平稳,焊接可控性好.混料时间增长,燃烧合成反应加剧,燃烧速度加快,焊接飞溅增大;混料时间不足,粉末混合不均,焊接热量不足,制作燃烧型焊条以30 min混料时间为宜.焊条直径对于燃烧影响较小,宜根据焊件厚度选择合适的焊条直径.     

工艺参数对SHS法制备TiC-Ni(Mo)金属陶瓷复合材料的影响

为了研究预压坯相对密度、预热温度、反应物配比、孔隙率等工艺参数对TiC-Ni(Mo)铝基金属陶瓷复合材料高温合成过程的影响作用,采用自蔓延燃烧合成(SHS)技术在7A52铝合金表面制备了TiC-Ni(Mo)金属陶瓷复合涂层,利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射分析(XRD)对涂层的物相结构进行了分析。结果表明:体系的燃烧速度随预压坯相对密度的提高呈先增后减的趋势,预压坯的最佳相对密度约为55%;体系的燃烧温度随预热温度增长而增长,最佳预热温度区间在400~450K;体系的绝热温度随体系中Ni-Mo含量的提高而降低,最合适的配比方案为TiC-20Ni(Mo)。     

手工自蔓延焊接燃烧机理研究

利用燃烧型焊条对Q235钢板进行手工自蔓延焊接试验,对焊条的燃烧机理进行了研究,分析了焊条的燃烧类型、燃烧模式和燃烧波结构,对不同成分焊条的绝热燃烧温度进行了理论计算,测定了燃烧速度.试验发现,手工自蔓延焊接的燃烧过程是典型的非均匀体系燃烧,燃烧反应类型为液体火焰和准固体火焰,表现为非稳态混沌燃烧,燃烧波实际温度分布图...     

向NI-Cr合金中添加Ni/C制备自润滑金刚石工具

利用添加3%、5%的Ni Cr合金在保护气氛炉中制备金刚石试样,钎焊温度为1 050 ℃,保温5 min。采用扫描电镜分析钎焊金刚石形貌和钎缝的微观组织,维氏硬度计测量接头的硬度。结果表明：添加Ni/C的Ni Cr合金对金刚石具有较好的润湿性,可以实现高强度连接,碳化物在金刚石表面形核和结晶长大,与金刚石表面的原子分布具有一定位向关系。钎缝中形成的空心Cr7C3和簇状共晶石墨与添加的Ni/C有关,钎焊层中有少量Ni/C剩余,硬度从830HV0.2降低到700HV0.2,这有利于降低钎焊热应力和金刚石后期的出露高度。     

新型NixTi24Zr12Nb10Ta12Mo5W5高熵合金含能结构材料的组织及力学性能

设计并使用真空电弧炉制备了Ni_xTi₂₄Zr₁₂Nb₁₀Ta₁₂Mo₅W₅(x=5, 10, 15, 20, 32, 35)高熵合金含能结构材料。采用XRD、EPMA、万能试验机等手段研究了不同Ni含量下合金的相组成、微观组织及力学性能。结果表明,随着Ni含量增加,合金的微观组织由BCC1+BCC2+Ni₁₀Zr₇+Unknown四相结构转变为BCC1+BCC2+Ni₁₀Zr₇+Unknown+FCC五相结构;当x=20时合金呈现出最佳的强塑性匹配,屈服强度为1 653 MPa,压缩伸长率约为19%;随着Ni含量增加,合金硬度先升高后降低,当x=20时合金硬度(HV)达到最大值为592。     

自蔓延高温烧结制备钛锡碳结合剂金刚石复合材料

采用自蔓延高温烧结(SHS)技术,以Ti/Sn/石墨/Diamond粉体为原料,制备了Ti2SnC结合剂金刚石复合材料。研究了金刚石粒径和质量分数对试样的物相组成与金刚石表面显微形貌的影响。研究结果表明:2Ti/Sn/C试样反应后生成Ti2SnC,同时生成TiC,剩余一定量Sn。添加不同粒度(M10/20、120/140、80/100和30/40)的金刚石后,Ti2SnC含量有所下降。金刚石表面会形成TiC与Sn构成的涂层。随着金刚石质量分数(120/140)的增加,样品中Ti2SnC的形成相应地受到抑制,同时金刚石与基体结合也变差,当金刚石质量分数为40%时,金刚石表面无法形成良好的涂覆。     

热处理对Y2O3掺杂WC-Co硬质合金显微组织及性能的影响

采用固液掺杂法和放电等离子烧结制备了WC-Co-Y₂O₃硬质合金，随后对其进行了不同温度的退火处理。采用光学显微镜、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和维氏硬度计等研究了热处理前后WC-Co-Y₂O₃硬质合金的显微组织和力学性能。结果表明：氧化钇的加入可以细化WC-Co-Y₂O₃合金中的WC晶粒，提高了合金的维氏硬度和断裂韧性；随着退火温度的升高，WC-Co-Y₂O₃合金的维氏硬度逐渐降低，断裂韧性先升高后降低；WC-Co-Y₂O₃合金在500℃退火时拥有最佳的综合性能，维氏硬度为(1377±15) HV30,断裂韧性为(13.0±0.4) MPa·m^1/2。     

成分配比对自蔓延高温合成Ni-Al金属间化合物的影响

以镍粉和铝粉为主要原料，采用自蔓延高温合成技术，制备Ni-Al金属间化合物。研究了成分配比对热爆反应的影响，绘制了热爆反应曲线，分析了热爆反应机理及产物的显微组织特征。研究结果表明：成分配比和压坯密度对热爆反应均有不同程度的影响。增加Al含量、加大压坯密度都会缩短热爆起始时间、降低热爆起始温度；反应起始温度低于Ni-Al系的最低共晶温度（640℃）。本文初步确定了Ni-Al系的热爆反应是由固固扩散反应引发的。Ni-32Al的反应产物为均一的NiAl相。     

自蔓延烧结法制备Al_4C_3涂覆金刚石复合材料

采用Ti/Al/石墨/金刚石粉体为原料,通过自蔓延高温烧结技术制备铝-碳化钛基结合金刚石复合材料,制备了Al-TiC结合剂金刚石复合材料,在金刚石表面合成了碳化铝涂层。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)结合能谱仪(EDS)分析试样。研究结果表明:各种原料经自蔓延高温烧结后,产物主相为Al、TiC和金刚石。同时,在金刚石表面形成了致密的Al4C3涂层,当Al质量分数较高时(80%),Al4C3涂层组织细小,约为1~5μm;随着Al质量分数减少至60%,Al4C3涂层组织粒度逐渐变大,同时析出较多5~20μm的花蕾状析出物。但是当Al质量分数较少(40%)时,金刚石易发生碎裂现象。     

MnO2对金刚石单晶的刻蚀研究

在不同温度下，将金刚石在空气中单独刻蚀或与MnO₂混在一起刻蚀，用表面形貌、刻蚀面积和单颗粒抗压强度来表征单晶表面刻蚀程度。结果表明:MnO₂和空气都能刻蚀人造金刚石单晶表面，且随刻蚀温度升高刻蚀加剧。在相同刻蚀温度下，用MnO₂刻蚀时，单晶的{111}面比{100}面刻蚀严重；而在空气中，其{100}面比{111}面刻蚀严重。金刚石单晶刻蚀后其{100}面易形成四边形坑，{111}面易形成金字塔形刻蚀坑。且MnO₂刻蚀剂能够对金刚石表面刻蚀起促进作用，使刻蚀面积增大和最大刻蚀速率对应的温度降低，导致金刚石单颗粒抗压强度大幅下降。      

向NI-Cr合金中添加Ni/C制备自润滑金刚石工具（英文）

利用添加3%、5%的Ni-Cr合金在保护气氛炉中制备金刚石试样,钎焊温度为1 050℃,保温5 min。采用扫描电镜分析钎焊金刚石形貌和钎缝的微观组织,维氏硬度计测量接头的硬度。结果表明:添加Ni/C的Ni-Cr合金对金刚石具有较好的润湿性,可以实现高强度连接,碳化物在金刚石表面形核和结晶长大,与金刚石表面的原子分布具有一定位向关系。钎缝中形成的空心Cr7C3和簇状共晶石墨与添加的Ni/C有关,钎焊层中有少量Ni/C剩余,硬度从830HV0.2降低到700HV0.2,这有利于降低钎焊热应力和金刚石后期的出露高度。