(Ti,Zr)C固溶體粉末的制備及其調(diào)幅分解特性研究
發(fā)布時(shí)間:2022-10-09 14:50
Ti(C,N)基金屬陶瓷具有密度小、硬度高、高溫紅硬性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),受到越來越多研究者的關(guān)注。但由于Ti(C,N)基金屬陶瓷韌性較差,嚴(yán)重影響了Ti(C,N)基金屬陶瓷的應(yīng)用,因此對Ti(C,N)基金屬陶瓷增韌的研究顯得尤為重要。本文綜述了Ti(C,N)基金屬陶瓷的發(fā)展歷史、研究現(xiàn)狀和未來發(fā)展方向,并針對Ti(C,N)基金屬陶瓷增韌方法做了詳細(xì)介紹。相圖模擬發(fā)現(xiàn)將Zr作為添加元素時(shí),由于Ti C和Zr C在高溫下能無限固溶,且(Ti,Zr)C固溶體可通過低溫時(shí)效發(fā)生條幅分解,因此本工作將(Ti,Zr)C固溶體調(diào)幅分解增韌Ti(C,N)基金屬陶瓷作為研究方向。全文主要工作及創(chuàng)新點(diǎn)如下:(1)首先制備了(Ti,Zr)C固溶體,通過實(shí)驗(yàn)比較了物理干磨、高能球磨、化學(xué)合成后球磨三種(Ti,Zr)C原料混合方式的優(yōu)劣,確定了最適合(Ti,Zr)C原料混合的濕磨工藝。(2)制備了三種不同Ti、Zr比例的(Ti,Zr)C固溶體,通過第一性原理對(Ti,Zr)C固溶體的合成和調(diào)幅分解進(jìn)行了理論分析,并確定(Ti0.8,Zr0.2)C固溶體最佳合成溫度為2100℃...
【文章頁數(shù)】:75 頁
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
1.1 引言
1.2 Ti(C,N)基金屬陶瓷概述
1.2.1 Ti(C,N)基金屬陶瓷的發(fā)展歷程
1.2.2 Ti(C,N)基金屬陶瓷微結(jié)構(gòu)
1.2.3 集成計(jì)算材料工程(ICME)在金屬陶瓷的應(yīng)用
1.3 Ti(C,N)基金屬陶瓷增韌研究
1.3.1 Ti(C,N)基金屬陶瓷常用增韌方法
1.3.2 調(diào)幅分解對材料開發(fā)的意義
1.3.3 (Ti,Zr)C調(diào)幅分解的研究進(jìn)展
1.4 固溶體的制備方法
1.4.1 碳熱還原法
1.4.2 機(jī)械球磨法
1.4.3 熱壓燒結(jié)法
1.4.4 預(yù)合金化碳化法
1.5 研究目的、內(nèi)容與方法
1.5.1 本文研究目的及意義
1.5.2 研究內(nèi)容
1.5.3 工藝路線
1.5.4 論文創(chuàng)新點(diǎn)
第二章 實(shí)驗(yàn)方法、設(shè)備及性能表征
2.1 引言
2.2 實(shí)驗(yàn)所需原料及設(shè)備
2.3 制備工藝
2.3.1 固溶體粉末制備
2.3.2 固溶體粉末時(shí)效處理
2.3.3 金屬陶瓷制備
2.4 樣品檢測
2.4.1 密度
2.4.2 鈷磁
2.4.3 矯頑磁力
2.4.4 顯微硬度
2.4.5 抗彎強(qiáng)度
2.4.6 顯微組織結(jié)構(gòu)
2.4.7 X射線衍射分析
第三章 (Ti_x,Zr_(1-x))C固溶體制備
3.1 引言
3.2 實(shí)驗(yàn)制備
3.2.1 (Ti,Zr)C原料混料工藝研究
3.2.2 (Ti_x,Zr_(1-x))C固溶體的制備
3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析
3.3.1 混料方式對(Ti,Zr)C固溶體的影響
3.3.2 (Ti_x,Zr_(1-x))C固溶體
3.4 (Ti_x,Zr_(1-x))C固溶體的第一性原理計(jì)算
3.5 本章小結(jié)
第四章 (Ti,Zr)C時(shí)效處理后微結(jié)構(gòu)演變及分析
4.1 引言
4.2 實(shí)驗(yàn)制備
4.2.1 (Ti,Zr)C制備
4.2.2 時(shí)效溫度對(Ti,Zr)C固溶體調(diào)幅分解的影響
4.2.3 時(shí)效時(shí)間對(Ti,Zr)C固溶體調(diào)幅分解的影響
4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析
4.3.1 試驗(yàn)檢測
4.3.2 XRD衍射結(jié)果與分析
4.3.3 SEM結(jié)果與分析
4.4 (Ti,Zr)C固溶體調(diào)幅分解成分測試
4.5 本章小結(jié)
第五章 WC含量對(W,Ti,Zr)C固溶體調(diào)幅分解和顯微結(jié)構(gòu)的影響
5.1 引言
5.2 成分設(shè)計(jì)及固溶體制備
5.3 WC對(W,Ti,Zr)C固溶體調(diào)幅分解的影響
5.4 WC對(W,Ti,Zr)C復(fù)式碳化物顯微結(jié)構(gòu)的影響
5.5 相場法模型
5.5.1 化學(xué)自由能
5.5.2 彈性應(yīng)變能
5.5.3 方程數(shù)值求解
5.5.4 程序的設(shè)計(jì)
5.6 模擬結(jié)果分析
5.6.1 不計(jì)彈性能作用效果的Ti-Zr-C與 Ti-Zr-W合金調(diào)幅分解模擬
5.7 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論
6.1 總結(jié)
6.2 問題與展望
參考文獻(xiàn)
讀碩士學(xué)位期間主要研究成果
致謝
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]球磨時(shí)間及燒結(jié)溫度對固溶體粒度的影響[J]. 左銳,謝文,溫光華,陳響明,王社權(quán),黃繼武. 硬質(zhì)合金. 2016(05)
[2]超高壓水霧化制備預(yù)合金粉末在金剛石工具中的應(yīng)用(英文)[J]. 儲(chǔ)志強(qiáng),郭學(xué)益,劉東華,譚彥顯,李棟,田慶華. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2016(10)
[3]研發(fā)硬質(zhì)合金的集成計(jì)算材料工程[J]. 張偉彬,杜勇,彭英彪,李娜,周鵬,程開明,張聰,張忠健,王社權(quán),徐濤,陳偉民,陳利,謝文,溫光華,龍堅(jiān)戰(zhàn),張顥,劉向忠,金展鵬. 材料科學(xué)與工藝. 2016(02)
[4]硬質(zhì)合金相圖熱力學(xué)和擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)庫及其應(yīng)用[J]. 張聰,張偉彬,彭英彪,陳偉民,周鵬,陳利,張利軍,劉樹紅,杜勇,王社權(quán). 中國材料進(jìn)展. 2015(01)
[5]超細(xì)硬質(zhì)合金燒結(jié)過程中WC擴(kuò)散-溶解-析出特征與機(jī)理研究[J]. 毛善文. 硬質(zhì)合金. 2014(02)
[6]表層富立方相功能梯度硬質(zhì)合金的燒結(jié)工藝[J]. 陳巧旺,劉兵,姜中濤,李力. 材料科學(xué)與工程學(xué)報(bào). 2014(01)
[7]滲碳法制備礦用梯度硬質(zhì)合金[J]. 余立新,陸慶忠,劉華平. 鑿巖機(jī)械氣動(dòng)工具. 2013(02)
[8]熱壓原位合成(Ti,Mo)C-Ni和(Ti,W,Mo)C-Ni復(fù)合材料的組織及性能[J]. 包艷蓉,吳國忠,徐賢,李巖. 熱加工工藝. 2011(16)
[9]滲氮燒結(jié)的YT15梯度硬質(zhì)合金微觀組織[J]. 陳巧旺,蔣顯全,姜愛民. 粉末冶金材料科學(xué)與工程. 2011(03)
[10]功能梯度硬質(zhì)合金與金屬陶瓷制備技術(shù)的研究進(jìn)展[J]. 鐘杰,鄭勇,嚴(yán)永林,龐旭明. 機(jī)械工程材料. 2009(02)
博士論文
[1]WC-Co硬質(zhì)合金的微波燒結(jié)制備研究[D]. 鮑瑞.中南大學(xué) 2013
[2]Cu-Ni-Si合金微結(jié)構(gòu)及相變的計(jì)算與模擬[D]. 龍永強(qiáng).上海交通大學(xué) 2011
[3]梯度涂層高速鋼刀具切削性能及磨損失效機(jī)理研究[D]. 肖繼明.西安理工大學(xué) 2007
[4]梯度結(jié)構(gòu)硬質(zhì)合金的制備原理及梯度形成機(jī)理研究[D]. 羊建高.中南大學(xué) 2004
碩士論文
[1]WC-15%TiC-Co功能梯度硬質(zhì)合金刀具的摩擦磨損及切削性能研究[D]. 肖雄.湖南科技大學(xué) 2015
[2](Ti,W,Mo)C基金屬陶瓷制備及組織、性能研究[D]. 張志力.華中科技大學(xué) 2013
[3]梯度硬質(zhì)合金體系C-Co-Cr-Ta-W的熱力學(xué)研究及應(yīng)用[D]. 沙春生.中南大學(xué) 2011
[4]基于滲碳法制備梯度結(jié)構(gòu)Ti(C,N)基金屬陶瓷的研究[D]. 張一欣.南京航空航天大學(xué) 2010
[5]Ti(C,N)基金屬陶瓷功能梯度材料制備的研究[D]. 晏鮮梅.華中科技大學(xué) 2005
本文編號(hào):3688836
【文章頁數(shù)】:75 頁
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
1.1 引言
1.2 Ti(C,N)基金屬陶瓷概述
1.2.1 Ti(C,N)基金屬陶瓷的發(fā)展歷程
1.2.2 Ti(C,N)基金屬陶瓷微結(jié)構(gòu)
1.2.3 集成計(jì)算材料工程(ICME)在金屬陶瓷的應(yīng)用
1.3 Ti(C,N)基金屬陶瓷增韌研究
1.3.1 Ti(C,N)基金屬陶瓷常用增韌方法
1.3.2 調(diào)幅分解對材料開發(fā)的意義
1.3.3 (Ti,Zr)C調(diào)幅分解的研究進(jìn)展
1.4 固溶體的制備方法
1.4.1 碳熱還原法
1.4.2 機(jī)械球磨法
1.4.3 熱壓燒結(jié)法
1.4.4 預(yù)合金化碳化法
1.5 研究目的、內(nèi)容與方法
1.5.1 本文研究目的及意義
1.5.2 研究內(nèi)容
1.5.3 工藝路線
1.5.4 論文創(chuàng)新點(diǎn)
第二章 實(shí)驗(yàn)方法、設(shè)備及性能表征
2.1 引言
2.2 實(shí)驗(yàn)所需原料及設(shè)備
2.3 制備工藝
2.3.1 固溶體粉末制備
2.3.2 固溶體粉末時(shí)效處理
2.3.3 金屬陶瓷制備
2.4 樣品檢測
2.4.1 密度
2.4.2 鈷磁
2.4.3 矯頑磁力
2.4.4 顯微硬度
2.4.5 抗彎強(qiáng)度
2.4.6 顯微組織結(jié)構(gòu)
2.4.7 X射線衍射分析
第三章 (Ti_x,Zr_(1-x))C固溶體制備
3.1 引言
3.2 實(shí)驗(yàn)制備
3.2.1 (Ti,Zr)C原料混料工藝研究
3.2.2 (Ti_x,Zr_(1-x))C固溶體的制備
3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析
3.3.1 混料方式對(Ti,Zr)C固溶體的影響
3.3.2 (Ti_x,Zr_(1-x))C固溶體
3.4 (Ti_x,Zr_(1-x))C固溶體的第一性原理計(jì)算
3.5 本章小結(jié)
第四章 (Ti,Zr)C時(shí)效處理后微結(jié)構(gòu)演變及分析
4.1 引言
4.2 實(shí)驗(yàn)制備
4.2.1 (Ti,Zr)C制備
4.2.2 時(shí)效溫度對(Ti,Zr)C固溶體調(diào)幅分解的影響
4.2.3 時(shí)效時(shí)間對(Ti,Zr)C固溶體調(diào)幅分解的影響
4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析
4.3.1 試驗(yàn)檢測
4.3.2 XRD衍射結(jié)果與分析
4.3.3 SEM結(jié)果與分析
4.4 (Ti,Zr)C固溶體調(diào)幅分解成分測試
4.5 本章小結(jié)
第五章 WC含量對(W,Ti,Zr)C固溶體調(diào)幅分解和顯微結(jié)構(gòu)的影響
5.1 引言
5.2 成分設(shè)計(jì)及固溶體制備
5.3 WC對(W,Ti,Zr)C固溶體調(diào)幅分解的影響
5.4 WC對(W,Ti,Zr)C復(fù)式碳化物顯微結(jié)構(gòu)的影響
5.5 相場法模型
5.5.1 化學(xué)自由能
5.5.2 彈性應(yīng)變能
5.5.3 方程數(shù)值求解
5.5.4 程序的設(shè)計(jì)
5.6 模擬結(jié)果分析
5.6.1 不計(jì)彈性能作用效果的Ti-Zr-C與 Ti-Zr-W合金調(diào)幅分解模擬
5.7 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論
6.1 總結(jié)
6.2 問題與展望
參考文獻(xiàn)
讀碩士學(xué)位期間主要研究成果
致謝
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]球磨時(shí)間及燒結(jié)溫度對固溶體粒度的影響[J]. 左銳,謝文,溫光華,陳響明,王社權(quán),黃繼武. 硬質(zhì)合金. 2016(05)
[2]超高壓水霧化制備預(yù)合金粉末在金剛石工具中的應(yīng)用(英文)[J]. 儲(chǔ)志強(qiáng),郭學(xué)益,劉東華,譚彥顯,李棟,田慶華. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2016(10)
[3]研發(fā)硬質(zhì)合金的集成計(jì)算材料工程[J]. 張偉彬,杜勇,彭英彪,李娜,周鵬,程開明,張聰,張忠健,王社權(quán),徐濤,陳偉民,陳利,謝文,溫光華,龍堅(jiān)戰(zhàn),張顥,劉向忠,金展鵬. 材料科學(xué)與工藝. 2016(02)
[4]硬質(zhì)合金相圖熱力學(xué)和擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)庫及其應(yīng)用[J]. 張聰,張偉彬,彭英彪,陳偉民,周鵬,陳利,張利軍,劉樹紅,杜勇,王社權(quán). 中國材料進(jìn)展. 2015(01)
[5]超細(xì)硬質(zhì)合金燒結(jié)過程中WC擴(kuò)散-溶解-析出特征與機(jī)理研究[J]. 毛善文. 硬質(zhì)合金. 2014(02)
[6]表層富立方相功能梯度硬質(zhì)合金的燒結(jié)工藝[J]. 陳巧旺,劉兵,姜中濤,李力. 材料科學(xué)與工程學(xué)報(bào). 2014(01)
[7]滲碳法制備礦用梯度硬質(zhì)合金[J]. 余立新,陸慶忠,劉華平. 鑿巖機(jī)械氣動(dòng)工具. 2013(02)
[8]熱壓原位合成(Ti,Mo)C-Ni和(Ti,W,Mo)C-Ni復(fù)合材料的組織及性能[J]. 包艷蓉,吳國忠,徐賢,李巖. 熱加工工藝. 2011(16)
[9]滲氮燒結(jié)的YT15梯度硬質(zhì)合金微觀組織[J]. 陳巧旺,蔣顯全,姜愛民. 粉末冶金材料科學(xué)與工程. 2011(03)
[10]功能梯度硬質(zhì)合金與金屬陶瓷制備技術(shù)的研究進(jìn)展[J]. 鐘杰,鄭勇,嚴(yán)永林,龐旭明. 機(jī)械工程材料. 2009(02)
博士論文
[1]WC-Co硬質(zhì)合金的微波燒結(jié)制備研究[D]. 鮑瑞.中南大學(xué) 2013
[2]Cu-Ni-Si合金微結(jié)構(gòu)及相變的計(jì)算與模擬[D]. 龍永強(qiáng).上海交通大學(xué) 2011
[3]梯度涂層高速鋼刀具切削性能及磨損失效機(jī)理研究[D]. 肖繼明.西安理工大學(xué) 2007
[4]梯度結(jié)構(gòu)硬質(zhì)合金的制備原理及梯度形成機(jī)理研究[D]. 羊建高.中南大學(xué) 2004
碩士論文
[1]WC-15%TiC-Co功能梯度硬質(zhì)合金刀具的摩擦磨損及切削性能研究[D]. 肖雄.湖南科技大學(xué) 2015
[2](Ti,W,Mo)C基金屬陶瓷制備及組織、性能研究[D]. 張志力.華中科技大學(xué) 2013
[3]梯度硬質(zhì)合金體系C-Co-Cr-Ta-W的熱力學(xué)研究及應(yīng)用[D]. 沙春生.中南大學(xué) 2011
[4]基于滲碳法制備梯度結(jié)構(gòu)Ti(C,N)基金屬陶瓷的研究[D]. 張一欣.南京航空航天大學(xué) 2010
[5]Ti(C,N)基金屬陶瓷功能梯度材料制備的研究[D]. 晏鮮梅.華中科技大學(xué) 2005
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