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WC-Co硬质合金稀土-硼共渗的高温动态相分析

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中国稀土学报 2002年第1期20卷 26-29页

作者：刘寿荣郝建民褚连青宋俊亭天津硬质合金研究所天津300222 天津电子材料研究所天津300192

用高温X射线衍射装置对以B4C为供硼剂、以Y2 O3 为催渗剂的WC 2 0Co硬质合金渗硼表面进行了从室温到 130 0℃连续升温渗硼过程的XRD动态物相分析 ,探讨了稀土硼共渗机制。结果表明 ,在真空烧结升温期间 ,从WC Co压坯表面B4C分解出来... 详细信息

用高温X射线衍射装置对以B4C为供硼剂、以Y2 O3 为催渗剂的WC 2 0Co硬质合金渗硼表面进行了从室温到 130 0℃连续升温渗硼过程的XRD动态物相分析 ,探讨了稀土硼共渗机制。结果表明 ,在真空烧结升温期间 ,从WC Co压坯表面B4C分解出来的活性硼原子除在压坯表面上形成硼化物外 ,所形成的高浓度活性硼原子还向压坯内钴中扩散形成三元含硼相W2 Co2 1 B6化合物。同单独渗硼相比 ,钇在稀土硼共渗过程中有拓宽渗硼温度范围。

关键词：稀土 WC-Co硬质合金稀土-硼共渗真空烧结表面化学处理渗硼催化作用

齿轮用TC21-DT钛合金表面稀土-硼共渗强化及其磨削加工研究

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机械工程学报 2017年第8期53卷 81-81页

作者：朱延松卢文壮南京航空航天大学

钛合金具有密度小、比强度高、抗蚀性优异等突出优点，是一种代替合金钢制造轻量化航空传动机构功能部件的材料。作为齿轮等传动零件材料使用，钛合金存在硬度低，抗剥蚀能力低，容易发生粘结磨损等问题，解决这些问题的途径是提高钛合... 详细信息

钛合金具有密度小、比强度高、抗蚀性优异等突出优点，是一种代替合金钢制造轻量化航空传动机构功能部件的材料。作为齿轮等传动零件材料使用，钛合金存在硬度低，抗剥蚀能力低，容易发生粘结磨损等问题，解决这些问题的途径是提高钛合金的强度和耐磨性。通过表面强化技术增加钛合金齿轮表面硬度，降低摩擦因数，提高耐磨性能，可以使钛合金齿轮表面达到齿轮零件所需的使用性能。本文以新型高强高韧高损伤容限型钛合金TC21-DT为研究对象，探索提高钛合金表面硬度的机制和方法，研究表面强化钛合金磨削加工工艺，研究钛合金齿轮表面黏着磨损及表面接触疲劳性能，为实现钛合金齿轮的应用奠定基础。

关键词：表面强化技术磨削加工工艺钛合金稀土-硼共渗金表面齿轮零件轮用表面硬度

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稀土对TC4钛合金固体渗硼的影响研究

中国稀土学报 2010年第5期28卷 607-611页

作者：衣晓红樊占国张景垒李凤华奚正平东北大学材料与冶金学院辽宁沈阳110004 西北有色金属研究院金属多孔材料国家重点实验室陕西西安710016

采用稀土-硼共渗法对TC4钛合金基体表面在1000,1050和1100℃分别保温5,10,15,20 h进行了固体粉末渗硼实验,通过扫描电镜（SEM）、能谱（EDS）分析与X射线衍射分析（XRD）研究TC4钛合金稀土-硼共渗后的组织形貌和物相组成,讨论了稀土对TC... 详细信息

采用稀土-硼共渗法对TC4钛合金基体表面在1000,1050和1100℃分别保温5,10,15,20 h进行了固体粉末渗硼实验,通过扫描电镜（SEM）、能谱（EDS）分析与X射线衍射分析（XRD）研究TC4钛合金稀土-硼共渗后的组织形貌和物相组成,讨论了稀土对TC4钛合金渗硼层相组成、硬度及耐磨性的影响。结果表明,渗层由外表层的TiB2和伸向基体的齿状的TiB组成,渗层厚度最高可达25μm;XRD分析表明,TC4钛合金稀土-硼共渗后形成TiB2与TiB双相硼钛化合物层,稀土的加入使得TiB2的含量增大;EDS分析得出表层B和Ce元素含量较高,稀土促进B原子在基体表面的吸附使其浓度增大;渗层的显微硬度呈梯度分布,稀土-硼共渗渗层的TiB2到TiB晶须硬度值的变化范围为3300HV0.01~1800HV0.01;共渗渗层的耐磨性也显著提高。

关键词：稀土-硼共渗 TC4钛合金稀土催渗显微硬度耐磨性

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稀土催渗下的20MnSi钢渗硼工艺研究

江西化工 2013年第2期29卷 106-109页

作者：张奇真陆健宋伟东吴肖斌南昌航空大学材料科学与工程学院江西南昌330063

本文以20MnSi钢为基材,对其进行稀土催渗下的固体粉末渗硼工艺研究。结果表明,稀土-硼共渗下20MnSi钢可形成连续针齿状形貌特征的硼化物层,其物相为单一Fe2B相。提高渗硼温度可明显增加渗层厚度,为获得良好的渗硼效果,应在较高渗硼温度... 详细信息

本文以20MnSi钢为基材,对其进行稀土催渗下的固体粉末渗硼工艺研究。结果表明,稀土-硼共渗下20MnSi钢可形成连续针齿状形貌特征的硼化物层,其物相为单一Fe2B相。提高渗硼温度可明显增加渗层厚度,为获得良好的渗硼效果,应在较高渗硼温度进行为宜。随渗硼时间增加,渗硼层厚度先较快增加,后缓慢增加,渗层厚度与时间符合抛物线规律。稀土添加量较高或较低均对渗硼速度不利,存在一个最佳稀土添加量(10%左右),使催渗效果最好。

关键词：稀土-硼共渗渗硼组织影响规律

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TC4钛合金低温固体粉末渗硼的研究

TC4钛合金低温固体粉末渗硼的研究

作者：雷丽东北大学

学位级别：硕士

TC4钛合金具有密度小、比强度高、耐蚀性能好、无磁等一系列特性而成为用途最广泛的钛合金。然而钛合金的硬度低,耐磨性能差,限制了它更广泛的应用。目前,渗硼作为一种简单有效的表面改性方法,已成功应用在改善钛合金的耐磨性上。但是... 详细信息

TC4钛合金具有密度小、比强度高、耐蚀性能好、无磁等一系列特性而成为用途最广泛的钛合金。然而钛合金的硬度低,耐磨性能差,限制了它更广泛的应用。目前,渗硼作为一种简单有效的表面改性方法,已成功应用在改善钛合金的耐磨性上。但是现有的TC4合金固体粉末渗硼技术大多在1000～1200℃进行,超过了TC4合金的相变温度,晶格变化较大,工件变形量大,渗硼层较脆。本文对TC4合金低温固体粉末渗硼和低温稀土-硼共渗的渗层形貌、组织结构、添加稀土元素对渗层的影响和稀土的催渗机理进行了系统的研究,并同高温稀土-硼共渗的渗层形貌、性能及基体组织变化进行对比研究,探讨了渗硼过程中钛基体α和β相的转变。（1）研究了低温下固体粉末渗硼法形成硬质的硼钛层来改善TC4钛合金的表面性能,借助于金相显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计和摩擦磨损试验机等设备对渗硼层的表面形貌、组织结构和性能进行了分析。通过观察分析渗层的显微组织结构,发现渗层由表层的硼钛化物层和过渡层构成,晶须与基体结合紧密,并用热力学原理验证了双相硼钛物的形成。在950℃下分别渗硼5～40h后,渗层厚度范围为5.3～5.4μm。硼钛化物层显微硬度值的变化范围为2500HV0.05～250HV0.05,比基体的硬度值（360HV0.05～390HV0.05）提高了5倍左右。摩擦磨损实验结果表明渗层的摩擦系数范围为0.2～0.3,过渡区的摩擦系数上升到0.4,均低于基体的摩擦系数,其耐磨性显著增强。（2）对TC4钛合金进行低温稀土-硼共渗研究。确定最佳稀土加入量,考察了稀土对渗层的形貌的影响。通过SEM检测,渗层由表及里的顺序为TiB2层→TiB晶须→过渡层。对单渗硼和稀土-硼共渗处理后渗层的硬度、耐磨性进行了对比研究。结果表明稀土的最佳含量为5%,加入稀土后渗硼层层深加大,而且渗层的显微硬度值比单渗硼的硬度值约提高25%,范围为3100HV0.05～750HV0.05,渗层摩擦系数为0.2～0.3,耐磨性有较大地改善。（3）对稀土的催渗机理进行了探讨,表明稀土特有的电子结构在渗硼中能缩短周期,降低热处理温度。稀土元素可形成活性原子,依据“双空位”和“短程扩散”机理完成向内的扩散。稀土的催渗作用则是“活性中心-表面效应”机理和“点阵畸变-气团通道”机理共同作用的结果。（4）同高温共渗相比,低温渗硼层致密均匀无孔洞,而且硬度梯度和脆性得到进一步改善,耐磨性能良好。低温共渗后TC4基体为等轴组织,综合性能好,有效地防止了高温时p相粗晶的形成。（5）对TC4合金慢冷时a和p相的转变进行了初步探讨。α相的析出过程是一个形核和长大的过程。合金加热到β相区缓冷时,α相先形成晶界,之后向晶内集束扩展,p相处于α片状之间形成网状薄层,即形成魏氏体组织（α+β）;合金加热到（α+β）相区缓冷时,析出的α相在β晶界上和原来的α相的界面上形核,聚合成等轴的α组织,与p转变组织构成等轴的（α+β）组织。

关键词： TC4钛合金固体渗硼低温稀土-硼共渗显微硬度耐磨性

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纯钛表面固体渗硼及渗硼层性质的研究

纯钛表面固体渗硼及渗硼层性质的研究

作者：张景垒东北大学

学位级别：硕士

从钛的工业价值、资源寿命和发展前景看,随着新的技术革命和工业革命的深入,钛将成为继铁、铝之后崛起的“第三金属”,21世纪将是“钛的世纪”。从使用钛的意义上看,一个国家使用钛的多少,标志着国家的科技水平、军事实力和经济实力的... 详细信息

从钛的工业价值、资源寿命和发展前景看,随着新的技术革命和工业革命的深入,钛将成为继铁、铝之后崛起的“第三金属”,21世纪将是“钛的世纪”。从使用钛的意义上看,一个国家使用钛的多少,标志着国家的科技水平、军事实力和经济实力的强弱。所以,推广使用钛,发挥钛特性的优势作用,是现代技术发展的方向。但钛的硬度低,耐磨性能较差,限制了其在摩擦磨损等相关行业中的应用。为了克服钛在力学性能的不足,通过表面改性来改善钛及钛合金的耐磨性,已成为该领域内一个新的研究热点。本文通过固体粉末渗硼法在钛表面形成硬质的硼钛化合物层来改善纯钛的表面性能,借助于扫描电镜、金相显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计、摩擦磨损试验机等设备对渗硼层的表面形貌、组织结构及性能进行了分析。通过观察渗层的显微组织结构,发现渗层由外表层的TiB2层和内表层的TiB构成,TiB层与钛基体结合紧密,在1000、1050、1100℃下分别渗硼5～20h后,渗硼层厚度范围为13-98μm。从TiB2到TiB显微硬度值的变化范围为2500～800HVo.05,比基体的硬度值提高了3倍左右,但渗硼层的脆性较大。摩擦磨损实验结果表明TiB2和TiB的摩擦系数范围为0.25～0.35,外表层的TiB2的摩擦系数最小,而基体的摩擦系数为0.4～0.45,渗层比基体的摩擦系数减小1倍左右,其耐磨性显著增强。对金属钛表面稀土-硼共渗进行了实验研究。通过改变稀土的加入量的方法调节渗层的厚度,确定了稀土的最佳含量。分析了稀土对渗层形貌、元素分布的影响,并对单渗硼和稀土-硼共渗处理后渗层的硬度、耐磨性及脆性等性能进行对比。结果显示稀土的最佳含量为8%,加入稀土后TiB2和TiB层厚度范围达到37-160μm,且在TiB2层有微米级的微小孔洞存在。通过单渗硼及稀土-硼共渗的对比研究表明,加稀土后,从TiB2到TiB显微硬度值的变化范围为3300-1200HV0.05,比单渗硼的硬度值提高约30%,同时稀土-硼共渗的试样脆性比单渗硼试样的脆性得到了一定的改善。建立了单渗硼及复合渗的硼钛化合物层的生长动力学曲线。结果表明在1000～1100℃的渗硼温度下,钛基体与B4C粉末之间借助体系中微量氧的作用可生成TiB,随后TiB又与活性硼原子生成TiB2。加入稀土后硼在钛中的扩散系数增大,稀土氧化物对硼钛化合物的生长具有“加速”作用。

关键词：硼钛化合物稀土-硼共渗显微硬度摩擦系数