高性能三元硼化物基金属陶瓷制备技术的研究
发布时间：2020-07-10 04:56
【摘要】： 本论文采用热分析(DSC)、X射线衍射分析(XRD)、扫描电镜(SEM)、X射线能谱(EDS)、透射电镜(TEM)等实验手段系统地研究了Mo2FeB2基金属陶瓷的成分、制备工艺、组织结构和性能等之间的关系。 本文综述了近二十年来Mo2FeB2基金属陶瓷的发展概况和研究进展。总结了金属陶瓷的制备技术;简述了成分及添加剂对Mo2FeB2基金属陶瓷组织和性能的影响;总结了Mo2FeB2基金属陶瓷烧结过程中物理化学变化等方面的研究成果;简述了晶粒长大抑制剂在细晶粒金属陶瓷中的研究进展。并在此基础上指出了本文的研究目的和意义。 研究了化学成分对Mo2FeB2基金属陶瓷组织和性能的影响,得出如下实验结论:Cr添加量为2.4wt %时,Cr固溶入硬质相生成正方晶系(Mo, Fe, Cr)3B2固溶体,晶粒向球形转化,材料具有较佳的微观组织和较好的强韧性;当Mo/B原子比为0.92时,晶粒细小,硬质相在粘结相中分布比较均匀,金属陶瓷中的Fe2B含量较合适,材料力学性能最佳;Mn添加量为2.5wt%时, Mn降低了液相形成温度,提高了液相对固相的润湿性进而增强两相的结合,从而获得组织致密力学性能良好的Mo2FeB2基金属陶瓷。 研究了用FeMo合金部分代替Mo和Fe制备的低成本金属陶瓷在烧结过程中组织、结构和性能的变化规律,结果表明:Mo2FeB2是在固相烧结阶段通过原位反应生成;液相L1和L2分别在1091℃和1135℃时出现;随着烧结温度的逐渐升高,金属陶瓷的组织逐渐变得均匀,硬质相通过溶解-析出机制逐渐长大;温度过高时,晶粒明显长大。 研究了稀土元素对金属陶瓷组织和性能的影响。结果表明:适量的稀土细化晶粒的作用比较明显,稀土元素在金属陶瓷中富集在Mo2FeB2和Fe的相界处,抑制了溶解-析出过程的进行,最终阻止了Mo2FeB2基金属陶瓷烧结过程中晶粒的长大。 根据固体与分子经验电子理论(EET理论)对(Mo, Fe, Mn)3B2固溶体进行定量分析。通过键距差(BLD)方法计算了Mn对Mo2FeB2晶体价电子结构的影响。结果表明:Fe-B键最强,其共价电子数nB= 0.51776。沿[001]方向分布的Fe-Fe键较弱,其共价电子数nI= 0.186264;其最强键nA值可作为硬度高低的比较指标;Σnα可用来比较其塑性的相对高低;Mn溶入Mo2FeB2,使其塑性增加。Mn可以使金属陶瓷的硬质相得以增韧,因而对于Mo2FeB2基金属陶瓷,Mn是一种重要的添加剂。
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TG148
【图文】：
(0，1，1)，(0.5，0.5，0)，(0.5，0.5，1)。4个B原子在晶面(001)上关于坐标(0.5，0.5，1)中心对称。4个Mo原子在晶面(0，0，0.5)上关于坐标(0.5，0.5，0.5)中心对称。Mo2FeB2晶体的原子对垛顺序是ABAB…，如图所示，在z=0的第一层是由FeB2组成的实线相连的五边型结构，而在z=1/2的二层则是由Mo组成的虚线相连的网格结构。
图1.2 Mo2FeB2的工艺流程硼化物基金属陶瓷覆层材料的研究物硬质覆层材料(Mo2FeB2)具有较高的硬度、耐磨性、耐蚀性及抗疲劳抗热的工业材料，具有较高的强度和韧性，其价格相对比较便宜。机械工程役性能要求的前提下，采用廉价的普通钢材，通过表面处理技术提高机耐磨性、耐腐蚀性、抗冲击性等)，从而满足机械零件对材料使用性能的的方法。因此，材料研究工作者采用真空液相烧结法和铸造烧结工艺制相的钢覆层材料[31-33]。烧结法利用了二元硼化物(如 FeB、MoB 等)易与金属发生反应的特性，属基体共存的三元硼化物硬质相，消耗掉原料中的二元硼化物，而无须26]。研究发现，在真空液相烧结过程中，覆层中 Mo 粉与 FeB 粉、Fe 粉发量的 Mo2FeB2陶瓷硬质相。烧结过程中，生成的 Mo2FeB2硬质相在液相位移，进行颗粒重排，覆层逐渐开始致密化，随着液相量的增多，其中溶解于液相，通过液相扩散，向晶粒非受压区迁移，然后在自由固相(非受
基金属陶瓷力学性能的影响3.3.2 Cr 含量对组织的影响图3.2为不同Cr含量的金属陶瓷的显微组织。从图3.2可知，不同Cr含量的Mo2FeB2基金属陶瓷由两个基本相组成，即柱状的硬质相颗粒分布在Fe基粘结相中。但是，添加10wt%Cr的硬质相颗粒更加圆整。编号 Fe FeB Mo Cr Ni CA-1 17.51 29.69 47.5 2.4 2.9 0.5A-2 9.91 29.69 47.5 10 2.9 0.5A-3 7.41 29.69 47.5 12.5 2.9 0.5
本文编号：2748474
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TG148
【图文】：
(0，1，1)，(0.5，0.5，0)，(0.5，0.5，1)。4个B原子在晶面(001)上关于坐标(0.5，0.5，1)中心对称。4个Mo原子在晶面(0，0，0.5)上关于坐标(0.5，0.5，0.5)中心对称。Mo2FeB2晶体的原子对垛顺序是ABAB…，如图所示，在z=0的第一层是由FeB2组成的实线相连的五边型结构，而在z=1/2的二层则是由Mo组成的虚线相连的网格结构。
图1.2 Mo2FeB2的工艺流程硼化物基金属陶瓷覆层材料的研究物硬质覆层材料(Mo2FeB2)具有较高的硬度、耐磨性、耐蚀性及抗疲劳抗热的工业材料，具有较高的强度和韧性，其价格相对比较便宜。机械工程役性能要求的前提下，采用廉价的普通钢材，通过表面处理技术提高机耐磨性、耐腐蚀性、抗冲击性等)，从而满足机械零件对材料使用性能的的方法。因此，材料研究工作者采用真空液相烧结法和铸造烧结工艺制相的钢覆层材料[31-33]。烧结法利用了二元硼化物(如 FeB、MoB 等)易与金属发生反应的特性，属基体共存的三元硼化物硬质相，消耗掉原料中的二元硼化物，而无须26]。研究发现，在真空液相烧结过程中，覆层中 Mo 粉与 FeB 粉、Fe 粉发量的 Mo2FeB2陶瓷硬质相。烧结过程中，生成的 Mo2FeB2硬质相在液相位移，进行颗粒重排，覆层逐渐开始致密化，随着液相量的增多，其中溶解于液相，通过液相扩散，向晶粒非受压区迁移，然后在自由固相(非受
基金属陶瓷力学性能的影响3.3.2 Cr 含量对组织的影响图3.2为不同Cr含量的金属陶瓷的显微组织。从图3.2可知，不同Cr含量的Mo2FeB2基金属陶瓷由两个基本相组成，即柱状的硬质相颗粒分布在Fe基粘结相中。但是，添加10wt%Cr的硬质相颗粒更加圆整。编号 Fe FeB Mo Cr Ni CA-1 17.51 29.69 47.5 2.4 2.9 0.5A-2 9.91 29.69 47.5 10 2.9 0.5A-3 7.41 29.69 47.5 12.5 2.9 0.5
【引证文献】
相关博士学位论文 前1条
1 余海洲;反应硼化烧结Mo_2FeB_2基金属陶瓷的组织与性能[D];南京航空航天大学;2010年
相关硕士学位论文 前2条
1 孙帆;三元硼化物基硬质合金制备技术的研究[D];南京航空航天大学;2011年
2 王秋红;高性能Mo_2FeB_2基金属陶瓷制备技术及断裂韧性的研究[D];南京航空航天大学;2011年
本文编号：2748474
本文链接：https://www.wllwen.com/jixiegongchenglunwen/2748474.html
