(Ti,Zr)C固溶体粉末的制备及其调幅分解特性研究
发布时间：2022-10-09 14:50
Ti（C,N）基金属陶瓷具有密度小、硬度高、高温红硬性强等优点,受到越来越多研究者的关注。但由于Ti（C,N）基金属陶瓷韧性较差,严重影响了Ti（C,N）基金属陶瓷的应用,因此对Ti（C,N）基金属陶瓷增韧的研究显得尤为重要。本文综述了Ti（C,N）基金属陶瓷的发展历史、研究现状和未来发展方向,并针对Ti（C,N）基金属陶瓷增韧方法做了详细介绍。相图模拟发现将Zr作为添加元素时,由于Ti C和Zr C在高温下能无限固溶,且（Ti,Zr）C固溶体可通过低温时效发生条幅分解,因此本工作将（Ti,Zr）C固溶体调幅分解增韧Ti（C,N）基金属陶瓷作为研究方向。全文主要工作及创新点如下:（1）首先制备了（Ti,Zr）C固溶体,通过实验比较了物理干磨、高能球磨、化学合成后球磨三种（Ti,Zr）C原料混合方式的优劣,确定了最适合（Ti,Zr）C原料混合的湿磨工艺。（2）制备了三种不同Ti、Zr比例的（Ti,Zr）C固溶体,通过第一性原理对（Ti,Zr）C固溶体的合成和调幅分解进行了理论分析,并确定(Ti0.8,Zr0.2)C固溶体最佳合成温度为2100℃...
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 Ti(C,N)基金属陶瓷概述
1.2.1 Ti(C,N)基金属陶瓷的发展历程
1.2.2 Ti(C,N)基金属陶瓷微结构
1.2.3 集成计算材料工程(ICME)在金属陶瓷的应用
1.3 Ti(C,N)基金属陶瓷增韧研究
1.3.1 Ti(C,N)基金属陶瓷常用增韧方法
1.3.2 调幅分解对材料开发的意义
1.3.3 (Ti,Zr)C调幅分解的研究进展
1.4 固溶体的制备方法
1.4.1 碳热还原法
1.4.2 机械球磨法
1.4.3 热压烧结法
1.4.4 预合金化碳化法
1.5 研究目的、内容与方法
1.5.1 本文研究目的及意义
1.5.2 研究内容
1.5.3 工艺路线
1.5.4 论文创新点
第二章 实验方法、设备及性能表征
2.1 引言
2.2 实验所需原料及设备
2.3 制备工艺
2.3.1 固溶体粉末制备
2.3.2 固溶体粉末时效处理
2.3.3 金属陶瓷制备
2.4 样品检测
2.4.1 密度
2.4.2 钴磁
2.4.3 矫顽磁力
2.4.4 显微硬度
2.4.5 抗弯强度
2.4.6 显微组织结构
2.4.7 X射线衍射分析
第三章 (Ti_x,Zr_(1-x))C固溶体制备
3.1 引言
3.2 实验制备
3.2.1 (Ti,Zr)C原料混料工艺研究
3.2.2 (Ti_x,Zr_(1-x))C固溶体的制备
3.3 实验结果与分析
3.3.1 混料方式对(Ti,Zr)C固溶体的影响
3.3.2 (Ti_x,Zr_(1-x))C固溶体
3.4 (Ti_x,Zr_(1-x))C固溶体的第一性原理计算
3.5 本章小结
第四章 (Ti,Zr)C时效处理后微结构演变及分析
4.1 引言
4.2 实验制备
4.2.1 (Ti,Zr)C制备
4.2.2 时效温度对(Ti,Zr)C固溶体调幅分解的影响
4.2.3 时效时间对(Ti,Zr)C固溶体调幅分解的影响
4.3 实验结果及分析
4.3.1 试验检测
4.3.2 XRD衍射结果与分析
4.3.3 SEM结果与分析
4.4 (Ti,Zr)C固溶体调幅分解成分测试
4.5 本章小结
第五章 WC含量对(W,Ti,Zr)C固溶体调幅分解和显微结构的影响
5.1 引言
5.2 成分设计及固溶体制备
5.3 WC对(W,Ti,Zr)C固溶体调幅分解的影响
5.4 WC对(W,Ti,Zr)C复式碳化物显微结构的影响
5.5 相场法模型
5.5.1 化学自由能
5.5.2 弹性应变能
5.5.3 方程数值求解
5.5.4 程序的设计
5.6 模拟结果分析
5.6.1 不计弹性能作用效果的Ti-Zr-C与 Ti-Zr-W合金调幅分解模拟
5.7 本章小结
第六章 结论
6.1 总结
6.2 问题与展望
参考文献
读硕士学位期间主要研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]球磨时间及烧结温度对固溶体粒度的影响[J]. 左锐,谢文,温光华,陈响明,王社权,黄继武. 硬质合金. 2016(05)
[2]超高压水雾化制备预合金粉末在金刚石工具中的应用（英文）[J]. 储志强,郭学益,刘东华,谭彦显,李栋,田庆华. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2016(10)
[3]研发硬质合金的集成计算材料工程[J]. 张伟彬,杜勇,彭英彪,李娜,周鹏,程开明,张聪,张忠健,王社权,徐涛,陈伟民,陈利,谢文,温光华,龙坚战,张颢,刘向忠,金展鹏. 材料科学与工艺. 2016(02)
[4]硬质合金相图热力学和扩散动力学数据库及其应用[J]. 张聪,张伟彬,彭英彪,陈伟民,周鹏,陈利,张利军,刘树红,杜勇,王社权. 中国材料进展. 2015(01)
[5]超细硬质合金烧结过程中WC扩散-溶解-析出特征与机理研究[J]. 毛善文. 硬质合金. 2014(02)
[6]表层富立方相功能梯度硬质合金的烧结工艺[J]. 陈巧旺,刘兵,姜中涛,李力. 材料科学与工程学报. 2014(01)
[7]渗碳法制备矿用梯度硬质合金[J]. 余立新,陆庆忠,刘华平. 凿岩机械气动工具. 2013(02)
[8]热压原位合成（Ti,Mo）C-Ni和（Ti,W,Mo）C-Ni复合材料的组织及性能[J]. 包艳蓉,吴国忠,徐贤,李岩. 热加工工艺. 2011(16)
[9]渗氮烧结的YT15梯度硬质合金微观组织[J]. 陈巧旺,蒋显全,姜爱民. 粉末冶金材料科学与工程. 2011(03)
[10]功能梯度硬质合金与金属陶瓷制备技术的研究进展[J]. 钟杰,郑勇,严永林,庞旭明. 机械工程材料. 2009(02)
博士论文
[1]WC-Co硬质合金的微波烧结制备研究[D]. 鲍瑞.中南大学 2013
[2]Cu-Ni-Si合金微结构及相变的计算与模拟[D]. 龙永强.上海交通大学 2011
[3]梯度涂层高速钢刀具切削性能及磨损失效机理研究[D]. 肖继明.西安理工大学 2007
[4]梯度结构硬质合金的制备原理及梯度形成机理研究[D]. 羊建高.中南大学 2004
硕士论文
[1]WC-15%TiC-Co功能梯度硬质合金刀具的摩擦磨损及切削性能研究[D]. 肖雄.湖南科技大学 2015
[2](Ti,W,Mo)C基金属陶瓷制备及组织、性能研究[D]. 张志力.华中科技大学 2013
[3]梯度硬质合金体系C-Co-Cr-Ta-W的热力学研究及应用[D]. 沙春生.中南大学 2011
[4]基于渗碳法制备梯度结构Ti（C，N）基金属陶瓷的研究[D]. 张一欣.南京航空航天大学 2010
[5]Ti（C，N）基金属陶瓷功能梯度材料制备的研究[D]. 晏鲜梅.华中科技大学 2005
本文编号：3688836
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 Ti(C,N)基金属陶瓷概述
1.2.1 Ti(C,N)基金属陶瓷的发展历程
1.2.2 Ti(C,N)基金属陶瓷微结构
1.2.3 集成计算材料工程(ICME)在金属陶瓷的应用
1.3 Ti(C,N)基金属陶瓷增韧研究
1.3.1 Ti(C,N)基金属陶瓷常用增韧方法
1.3.2 调幅分解对材料开发的意义
1.3.3 (Ti,Zr)C调幅分解的研究进展
1.4 固溶体的制备方法
1.4.1 碳热还原法
1.4.2 机械球磨法
1.4.3 热压烧结法
1.4.4 预合金化碳化法
1.5 研究目的、内容与方法
1.5.1 本文研究目的及意义
1.5.2 研究内容
1.5.3 工艺路线
1.5.4 论文创新点
第二章 实验方法、设备及性能表征
2.1 引言
2.2 实验所需原料及设备
2.3 制备工艺
2.3.1 固溶体粉末制备
2.3.2 固溶体粉末时效处理
2.3.3 金属陶瓷制备
2.4 样品检测
2.4.1 密度
2.4.2 钴磁
2.4.3 矫顽磁力
2.4.4 显微硬度
2.4.5 抗弯强度
2.4.6 显微组织结构
2.4.7 X射线衍射分析
第三章 (Ti_x,Zr_(1-x))C固溶体制备
3.1 引言
3.2 实验制备
3.2.1 (Ti,Zr)C原料混料工艺研究
3.2.2 (Ti_x,Zr_(1-x))C固溶体的制备
3.3 实验结果与分析
3.3.1 混料方式对(Ti,Zr)C固溶体的影响
3.3.2 (Ti_x,Zr_(1-x))C固溶体
3.4 (Ti_x,Zr_(1-x))C固溶体的第一性原理计算
3.5 本章小结
第四章 (Ti,Zr)C时效处理后微结构演变及分析
4.1 引言
4.2 实验制备
4.2.1 (Ti,Zr)C制备
4.2.2 时效温度对(Ti,Zr)C固溶体调幅分解的影响
4.2.3 时效时间对(Ti,Zr)C固溶体调幅分解的影响
4.3 实验结果及分析
4.3.1 试验检测
4.3.2 XRD衍射结果与分析
4.3.3 SEM结果与分析
4.4 (Ti,Zr)C固溶体调幅分解成分测试
4.5 本章小结
第五章 WC含量对(W,Ti,Zr)C固溶体调幅分解和显微结构的影响
5.1 引言
5.2 成分设计及固溶体制备
5.3 WC对(W,Ti,Zr)C固溶体调幅分解的影响
5.4 WC对(W,Ti,Zr)C复式碳化物显微结构的影响
5.5 相场法模型
5.5.1 化学自由能
5.5.2 弹性应变能
5.5.3 方程数值求解
5.5.4 程序的设计
5.6 模拟结果分析
5.6.1 不计弹性能作用效果的Ti-Zr-C与 Ti-Zr-W合金调幅分解模拟
5.7 本章小结
第六章 结论
6.1 总结
6.2 问题与展望
参考文献
读硕士学位期间主要研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]球磨时间及烧结温度对固溶体粒度的影响[J]. 左锐,谢文,温光华,陈响明,王社权,黄继武. 硬质合金. 2016(05)
[2]超高压水雾化制备预合金粉末在金刚石工具中的应用（英文）[J]. 储志强,郭学益,刘东华,谭彦显,李栋,田庆华. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2016(10)
[3]研发硬质合金的集成计算材料工程[J]. 张伟彬,杜勇,彭英彪,李娜,周鹏,程开明,张聪,张忠健,王社权,徐涛,陈伟民,陈利,谢文,温光华,龙坚战,张颢,刘向忠,金展鹏. 材料科学与工艺. 2016(02)
[4]硬质合金相图热力学和扩散动力学数据库及其应用[J]. 张聪,张伟彬,彭英彪,陈伟民,周鹏,陈利,张利军,刘树红,杜勇,王社权. 中国材料进展. 2015(01)
[5]超细硬质合金烧结过程中WC扩散-溶解-析出特征与机理研究[J]. 毛善文. 硬质合金. 2014(02)
[6]表层富立方相功能梯度硬质合金的烧结工艺[J]. 陈巧旺,刘兵,姜中涛,李力. 材料科学与工程学报. 2014(01)
[7]渗碳法制备矿用梯度硬质合金[J]. 余立新,陆庆忠,刘华平. 凿岩机械气动工具. 2013(02)
[8]热压原位合成（Ti,Mo）C-Ni和（Ti,W,Mo）C-Ni复合材料的组织及性能[J]. 包艳蓉,吴国忠,徐贤,李岩. 热加工工艺. 2011(16)
[9]渗氮烧结的YT15梯度硬质合金微观组织[J]. 陈巧旺,蒋显全,姜爱民. 粉末冶金材料科学与工程. 2011(03)
[10]功能梯度硬质合金与金属陶瓷制备技术的研究进展[J]. 钟杰,郑勇,严永林,庞旭明. 机械工程材料. 2009(02)
博士论文
[1]WC-Co硬质合金的微波烧结制备研究[D]. 鲍瑞.中南大学 2013
[2]Cu-Ni-Si合金微结构及相变的计算与模拟[D]. 龙永强.上海交通大学 2011
[3]梯度涂层高速钢刀具切削性能及磨损失效机理研究[D]. 肖继明.西安理工大学 2007
[4]梯度结构硬质合金的制备原理及梯度形成机理研究[D]. 羊建高.中南大学 2004
硕士论文
[1]WC-15%TiC-Co功能梯度硬质合金刀具的摩擦磨损及切削性能研究[D]. 肖雄.湖南科技大学 2015
[2](Ti,W,Mo)C基金属陶瓷制备及组织、性能研究[D]. 张志力.华中科技大学 2013
[3]梯度硬质合金体系C-Co-Cr-Ta-W的热力学研究及应用[D]. 沙春生.中南大学 2011
[4]基于渗碳法制备梯度结构Ti（C，N）基金属陶瓷的研究[D]. 张一欣.南京航空航天大学 2010
[5]Ti（C，N）基金属陶瓷功能梯度材料制备的研究[D]. 晏鲜梅.华中科技大学 2005
本文编号：3688836
本文链接：https://www.wllwen.com/guanlilunwen/gongchengguanli/3688836.html
