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钛铁渣制备含TiCN复合材料及其反应动力学

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耐火材料 2022年第2期56卷 131-136页

作者：郭梦真梁永和聂建华蔡曼菲冯立鞠茂奇刘艳丽姜广森刘梦玄武汉科技大学省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室湖北武汉430081 锦州国泰实业有限公司辽宁锦州121000

为了实现钛铁渣的有效利用,以钛铁渣、焦炭和SiO_(2)为原料通过碳热还原氮化法制备了含TiCN的复合材料,研究了工艺条件对反应产物的影响。TiCN的最佳合成条件为在流动氮气下经1400℃保温4 h,且焦炭加入量的增加可促进TiCN的生成。采用Ki... 详细信息

为了实现钛铁渣的有效利用,以钛铁渣、焦炭和SiO_(2)为原料通过碳热还原氮化法制备了含TiCN的复合材料,研究了工艺条件对反应产物的影响。TiCN的最佳合成条件为在流动氮气下经1400℃保温4 h,且焦炭加入量的增加可促进TiCN的生成。采用Kissinger法、Ozawa法和Coats-Redfern法研究了以钛铁渣为原料制备TiCN的反应非等温动力学。反应的最概然机制函数为G(α)=[-ln(1-α)]^(3),反应机制为随机成核和随后生长,反应级数n=3。反应的活化能E=115.34 kJ·moL^(-1),指前因子A=6.76×10^(47) min^(-1)。

关键词： TiCN 钛铁渣碳热还原氮化法反应动力学

液相脉冲放电涂层技术制备TiCN涂层的摩擦磨损性能（英文）

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2015年第11期25卷 3716-3722页

作者：曾招余波肖厚群揭晓华张艳梅广东工业大学材料与能源学院广州510006

利用液相脉冲放电涂层技术(EDC)在45#钢基体上制备出TiCN金属陶瓷涂层,对涂层的成分、表界面形貌及显微组织进行分析和表征。研究涂层的常温滑动摩擦磨损行为,并与物理气相沉积(PVD)法所制备的TiN涂层进行对比。结果表明:所制备的TiCN... 详细信息

利用液相脉冲放电涂层技术(EDC)在45#钢基体上制备出TiCN金属陶瓷涂层,对涂层的成分、表界面形貌及显微组织进行分析和表征。研究涂层的常温滑动摩擦磨损行为,并与物理气相沉积(PVD)法所制备的TiN涂层进行对比。结果表明:所制备的TiCN涂层厚度约为15μm,主要由TiC_(0.3)N_(0.7)相组成。在较小的载荷下,经由两种方法所制备的涂层的磨损量相差不大,但当载荷增加至30 N时,PVD方法所制备的TiN涂层出现严重的涂层剥落,而采用EDC方法所制备的TiCN涂层具有更好的耐磨擦磨损性能,磨粒磨损与剥层磨损是重载下涂层摩擦磨损的主要机制。

关键词：脉冲放电涂层技术 TiCN 力学性能摩擦磨损

TiCN／VCN多层膜的力学和摩擦磨损性能

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粉末冶金材料科学与工程 2013年第1期18卷 132-138页

作者：曹峻许俊华喻利花江苏科技大学江苏省先进焊接技术重点实验室镇江212003

采用多靶磁控溅射技术,制备TiCN、VCN单层膜及一系列调制比为1的不同调制周期的TiCN/VCN多层膜。利用X射线衍射仪、纳米压痕仪、高温摩擦磨损测试仪和扫描电子显微镜,研究各种薄膜的微结构、力学性能及室温和高温摩擦磨损性能。研究表明... 详细信息

采用多靶磁控溅射技术,制备TiCN、VCN单层膜及一系列调制比为1的不同调制周期的TiCN/VCN多层膜。利用X射线衍射仪、纳米压痕仪、高温摩擦磨损测试仪和扫描电子显微镜,研究各种薄膜的微结构、力学性能及室温和高温摩擦磨损性能。研究表明:不同调制周期的TiCN/VCN多层膜的硬度围绕混合法则计算的硬度值上下波动,没有出现致硬现象。TiCN和VCN单层薄膜室温下的摩擦因数很低,TiCN/VCN多层膜调制周期较小时摩擦因数较高,调制周期大于10 nm时摩擦因数逐渐接近TiCN和VCN单层膜。700℃下,TiCN/VCN多层膜的摩擦因数主要取决于表面生成的TiO2和V2O5的共同作用,与TiCN相比,TiCN/VCN多层膜的高温摩擦因数较小。

关键词： TiCN VCN 磁控溅射力学性能摩擦磨损性能

石墨粒径对反应等离子喷涂TiCN涂层性能的影响

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材料热处理学报 2015年第S1期36卷 161-165页

作者：米鹏博何继宁阎殿然张建新董艳春杨勇河北工业大学材料科学与工程学院天津300312

以不同粒径的石墨粉为碳源,采用等离子喷涂的方法制备TiCN涂层。对涂层中的物相、显微硬度、组织形貌进行分析与比较。结果表明,随着石墨粉粒径的减小,涂层中的主相由TiC0.2N0.8变为TiC0.7N0.3,并且石墨粉粒径减小到5μm时涂层中氧化物... 详细信息

以不同粒径的石墨粉为碳源,采用等离子喷涂的方法制备TiCN涂层。对涂层中的物相、显微硬度、组织形貌进行分析与比较。结果表明,随着石墨粉粒径的减小,涂层中的主相由TiC0.2N0.8变为TiC0.7N0.3,并且石墨粉粒径减小到5μm时涂层中氧化物的含量少,涂层致密,硬度高。

关键词：反应等离子喷涂 TiCN 石墨粒度

Ti(CxN1-x)基金属陶瓷刀具材料的应用研发

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中国材料进展 2019年第8期38卷 813-818页

作者：文晓厦门钨业股份有限公司技术中心

硬质合金精密刀具中的可转位刀具、整体刀具、3C刀具和PCB微型刀具等,以优异的基体技术、磨削工艺和涂层技术为基础,以高效率、高速度、高精度和长寿命等特性,满足了飞机、汽车、造船、3C(计算机、通讯和电子消费品的统称)等高端制造业... 详细信息

硬质合金精密刀具中的可转位刀具、整体刀具、3C刀具和PCB微型刀具等,以优异的基体技术、磨削工艺和涂层技术为基础,以高效率、高速度、高精度和长寿命等特性,满足了飞机、汽车、造船、3C(计算机、通讯和电子消费品的统称)等高端制造业的需求。据统计,这些小小的刀具,全球的市场规模已达到100亿美元。本文介绍了Ti(CxN1-x)基金属陶瓷的资源优势、加工优势和性能优势,分析了Ti(CxN1-x)基金属陶瓷的技术瓶颈,重点评述了厦钨研发团队针对国内应用现状开发Ti(CxN1-x)基金属陶瓷刀具的国产化路线,并展望了Ti(CxN1-x)基金属陶瓷刀具的市场前景。目前,Ti(CxN1-x)基金属陶瓷材料在刀具材料中所占份额,在发达国家约为1/5~1/4,日本已达1/3,且使用量仍在逐年剧增,未来金属陶瓷可转位刀具的需求量将占其总量的50%。按此推算,未来10年,我国金属陶瓷刀具将形成50~60亿元的市场规模。

关键词： TiCN 金属陶瓷刀具材料产业化应用市场拓展

Y15钢表面沉积TiN、TiCN和AlTiCrN涂层的摩擦磨损性能

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润滑与密封 2018年第2期43卷 111-114,132页

作者：李助军田灿鑫刘怡飞邹伟全苏峰华广州铁路职业技术学院机械与电子学院广东广州510430 华南理工大学机械与汽车工程学院广东广州510641

为提高Y15易切削钢的耐磨性能,对Y15钢试样表面进行离子氮化处理,并分别采用TiN、TiCN、AlTiCrN进行镀膜处理。在SRVⅣ磨损试验机上考察制备的3种试样的摩擦磨损性能,并与盐浴渗氮处理试样进行比较。结果表明:3种离子渗氮+涂层处理试样... 详细信息

为提高Y15易切削钢的耐磨性能,对Y15钢试样表面进行离子氮化处理,并分别采用TiN、TiCN、AlTiCrN进行镀膜处理。在SRVⅣ磨损试验机上考察制备的3种试样的摩擦磨损性能,并与盐浴渗氮处理试样进行比较。结果表明:3种离子渗氮+涂层处理试样中,离子渗氮+AlTiCrN涂层的耐磨性最好,其次是离子渗氮+TiCN涂层和离子渗氮+TiN涂层;盐浴渗氮试样的磨损机制主要为黏着磨损,离子渗氮+TiN涂层试样的磨损机制以黏着磨损和磨粒磨损为主,其他2种试样的磨损机制主要为轻微犁沟和黏着磨损。

关键词： TiN TiCN A1TiCrN 盐浴渗氮磨损量

TaC含量对TiCN基金属陶瓷组织与性能的影响

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粉末冶金材料科学与工程 2016年第2期21卷 270-275页

作者：陈敏肖玄张雪峰攀枝花学院材料工程学院攀枝花617000 攀枝花学院资源与环境工程学院攀枝花617000

以TiC,TiN,WC,Mo,Co,Ni和Ta C为原料制备TiCN基金属陶瓷,结合XRD,SEM&EDS和力学性能测试,研究TaC含量对TiCN基金属陶瓷物相组成、显微组织与力学性能的影响。结果表明:TiCN基金属陶瓷的硬质相为TiC_(0.7)N_(0.3),Mo C,TiWC_2和TiTaCN。... 详细信息

以TiC,TiN,WC,Mo,Co,Ni和Ta C为原料制备TiCN基金属陶瓷,结合XRD,SEM&EDS和力学性能测试,研究TaC含量对TiCN基金属陶瓷物相组成、显微组织与力学性能的影响。结果表明:TiCN基金属陶瓷的硬质相为TiC_(0.7)N_(0.3),Mo C,TiWC_2和TiTaCN。粘结相Co,Ni固溶Ti,W,Mo,Ta元素形成Ti_(0.08)Ni_(0.92),TiCo_3,W_(0.15)Ni_(0.85),Co_(0.9)W_(0.1),Ta_(0.08)Ni_(0.92)和Mo_(0.09)Ni_(0.91)等。TiCN基金属陶瓷的显微组织由黑色相Ti(C,N)、灰色相(Ti,Mo,Ta,W)(C,N)和白色相(Ti,Mo,Ta,W)C-Co-Ni组成,形成黑芯-灰环及黑芯-白环-灰环包覆结构。随TaC含量增加,固溶相(Ti,Ta,W,Mo)(C,N)的含量与黑芯-白环-灰环包覆结构相增加,TiCN基金属陶瓷的抗弯强度提高,硬度略有下降。适宜的TaC添加量为9%,所得金属陶瓷的抗弯强度和硬度HV分别为1 299 MPa和1 252 MPa。

关键词： TaC TiCN 金属陶瓷显微组织力学性能

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TiCN强化铁基复合材料的组织及性能研究

TiCN强化铁基复合材料的组织及性能研究

作者：陈泽民湘潭大学

学位级别：硕士

与WC-Co硬质合金相比,钢结硬质合金具有优异的可加工性、可热处理性、高强韧性等优势。TiCN具有高熔点、高硬度以及优异的耐腐蚀性及抗氧化性。但是,TiCN是由TiC和TiN连续固溶而形成的单一化合物,TiN与Fe之间润湿性较差,界面结合力弱,... 详细信息

与WC-Co硬质合金相比,钢结硬质合金具有优异的可加工性、可热处理性、高强韧性等优势。TiCN具有高熔点、高硬度以及优异的耐腐蚀性及抗氧化性。但是,TiCN是由TiC和TiN连续固溶而形成的单一化合物,TiN与Fe之间润湿性较差,界面结合力弱,进而导致合金的强韧性降低。本论文针对TiCN基钢结硬质合金强韧性不足,耐磨性、耐腐蚀性、耐温性以及加工性有待进一步提升等问题,分别采用常规含钴粉末冶金高速钢(ASP30,6W-5Mo-4Cr-3V-8Co)和一种新型无碳时效硬化钢(Fe-25Co-15Mo)作为基体制备TiCN基钢结硬质合金,研究热加工、热处理工艺对其组织和性能的影响,以及各自的强化机理。采用DFT直接制备工艺,研究球磨时间与烧结温度对材料显微组织、致密化机理以及各项力学性能的影响,综合制定最佳的制备工艺路线。TiCN基耐高温钢结硬质合金以及TiCN强化ASP30粉末冶金高速钢的相关结论如下:(1)在TiCN基耐高温钢结硬质合金的制备成型研究过程中,材料的最佳球磨时间为32h,最佳烧结温度为1425℃。此成型制备工艺所获得的材料在微观形貌下硬质相尺寸波动幅度稳定并且在分布均匀,其密度为其密度为6.92g/cm,硬度和横向断裂强度分别为62.60HRC和1376.64N/mm。(2)在TiCN基耐高温钢结硬质合金的热处理工艺步骤研究过程中,材料的性能并未随淬火温度的改变而发生明显变化与改善,但后续的热等静压工艺对材料的横向断裂强度以及调质处理对材料的硬度都产生较为明显的影响。材料在热等静压处理后的横向断裂强度为为2224.26N/mm;在调质处理后及淬火状态下硬度大约降低5HRC,回火处理后硬度会有11HRC的性能提升。(3)在TiCN基耐高温钢结硬质合金的回火处理研究过程中,材料在520℃回火温度下硬度达到最高,为73.1HRC,在后续的回火温度中仍表现出较高的硬度,700℃回火温度下硬度达到65.8HRC。材料的冲击韧性和横向断裂强度在700℃回火时获得最大值4.70J/cm和2227.35N/mm。并且材料可在极短时间内获得较高的回火硬度,随回火时间的延长并未出现较大幅度的降低趋势。(4)在TiCN强化ASP30粉末冶金高速钢的旋锻工艺研究过程中,其旋锻变形量为0%、21%、40%、56%、73%。研究发现:TiCN的添加可显著提高ASP30高速钢的耐磨性,并改善其磨损轮廓。旋锻变形量为56%时可显著提高TiCN强化粉末冶金高速钢的抗弯强度和冲击韧性,其最佳性能为14.55J/cm和4084.99N/mm。

关键词： TiCN 制备成型热处理微观结构金属力学性能

同方学位论文库评论

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STO表面外延生长TiCN薄膜工艺的研究

STO表面外延生长TiCN薄膜工艺的研究

作者：武卫超河北农业大学

学位级别：硕士

磁控溅射技术应用在铝合金、不锈钢等材料表面制备的薄膜存在膜基结合力差、疏水与疏油性差等问题。为提高薄膜的膜基结合力,研究能够使得薄膜能够外延生长的工艺,改变薄膜与衬底间结合方式由机械嵌合为化学键结合,从而提高薄膜膜基结合... 详细信息

磁控溅射技术应用在铝合金、不锈钢等材料表面制备的薄膜存在膜基结合力差、疏水与疏油性差等问题。为提高薄膜的膜基结合力,研究能够使得薄膜能够外延生长的工艺,改变薄膜与衬底间结合方式由机械嵌合为化学键结合,从而提高薄膜膜基结合力,减少薄膜的老化及剥落现象。同时研究制备具有疏水性与疏油性的自清洁薄膜的工艺,具有广泛的研究意义与应用价值。本文采用中频反应磁控溅射技术在STO(SrTiO)衬底上外延生长TiCN薄膜,针对制备的TiCN薄膜进行研究,以磁控溅射工艺参数和退火工艺参数为研究内容,采用正交试验和单因素试验的方法,并利用X射线衍射仪、场发射扫描电镜、能谱仪和三维超景深显微镜等检测手段对TiCN薄膜的微观形貌、生长情况、微区成分、三维形貌等物相结构进行表征,探究薄膜外延生长的情况。并通过性能测试,优选最终的工艺参数。通过正交试验与组合试验优选了薄膜疏水与疏油效果最好的工艺参数组合,各工艺参数中影响薄膜疏水性最大的因素为甲烷流量,极差值为10.058。试验成功在STO表面制备出TiCN纳米薄膜,对不同甲烷流量下的薄膜结构进行探究,TiCN薄膜沿(111)方向择优生长趋势随着甲烷流量的增加而增加,薄膜沿衬底方向外延生长趋势增加,薄膜均匀致密,晶粒尺寸在300 nm,薄膜与衬底原子间互扩散现象增加,膜层厚度在133.8135.79 nm。对获得的磁控溅射工艺参数进行验证试验,薄膜的疏水角稳定在100°。为进一步提高薄膜的疏水性与疏油性,探究了主轰击电压对薄膜性能的影响。适当增大主轰击电压能够增加薄膜表面粗糙度从而提高薄膜的疏水性与疏油性。在优选的磁控溅射工艺下,分别对主轰击电压450 V、500 V、550 V、600 V下薄膜的疏水性与疏油性进行单因素试验分析,均在主轰击电压为550V表现出最大的接触角,分别为107.6°和78.1°在工艺探索的基础上,对TiCN薄膜进行250℃、300℃、350℃下保温60min的单因素退火试验。TiCN薄膜的膜基结合力随温度升高而增大,350℃退火时有最大值为31.2 N。退火处理能够消除薄膜中的柱状晶,提高薄膜质量,退火温度升高,薄膜的疏水性与疏油性逐渐增强,水接触角与油接触角均在350℃退火时呈现最大值,分别为119.3°、90.2°。将研究的TiCN薄膜工艺应用在铝合金、不锈钢以及硅钢材料上,薄膜表现出较好的疏水性,疏油性有较大提高。

关键词：外延生长 TiCN 磁控溅射疏水疏油膜基结合力