Nb添加量对金属陶瓷显微组织和磁学性能的影响

作     者：张金伟 张曼 赵奔奔 刘杰胜 彭浩 谭晓明 ZHANG Jinwei;ZHANG Man;ZHAO Benben;LIU Jiesheng;PENG Hao;TAN Xiaoming

作者机构：武汉轻工大学土木工程与建筑学院武汉430023 

出 版 物：《有色金属工程》 (Nonferrous Metals Engineering)

年 卷 期：2024年第14卷第2期

页      面：9-16页

学科分类：08[工学] 080502[工学-材料学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(52001118) 湖北省自然科学基金项目(2021CFB583) 武汉市知识创新专项项目曙光计划项目(2023010201020458) 

主　　题：金属陶瓷 Nb 磁学性能 显微组织 力学性能 

摘      要：Ti(C,N)基金属陶瓷具有硬度高、耐蚀性好及密度低等一系列优点,在工业领域具有广泛的应用前景。但它室温时易呈铁磁性,阻碍了其进一步推广应用。采用粉末冶金法制备了系列TiC-l0TiN-xNb-30Ni-4C(摩尔分数)金属陶瓷,用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、振动样品磁强计(VSM)、物理性能测试系统(PPMS)、洛氏硬度计和万能试验机研究了金属陶瓷的磁学性能、力学性能以及显微组织在不同Nb添加量下的变化。结果表明,所有金属陶瓷由陶瓷晶粒和Ni基粘结相组成,添加的Nb组元在烧结过程中基本完全固溶于粘结相和陶瓷相。整体上,陶瓷晶粒随着Nb添加量的增加变细。未添加Nb的金属陶瓷呈现典型的铁磁性,当Nb添加量为8%(摩尔分数)时,金属陶瓷转变为顺磁性。随着Nb添加量的增加,Ti(C,N)基金属陶瓷的室温饱和磁化强度和剩磁都呈现下降趋势,然后逐渐趋近于0。Nb含量的增加,也使得Ti(C,N)基金属陶瓷的抗弯强度和硬度呈现先增加后逐渐减小的趋势。当Nb含量为4%(摩尔分数)时,Ti(C,N)基金属陶瓷保持较好的抗弯强度(1 470 MPa)和硬度(87.0 HRA)。研究可为制备无磁金属陶瓷提供一定的理论依据。