Ti(C,N)基金属陶瓷中润湿性与陶瓷相价电子结构的关系

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Ti(C,N)基金属陶瓷具有红硬性高、摩擦系数低、耐磨性好、耐腐蚀性高等特性,并且在市场成本上占有明显优势,在刀具应用领域大有取代传统WC-Co硬质合金和TiC基金属陶瓷之势。但是长期以来,山于金属Ni不能完全润湿TiC和TiN,致使合金韧性不足,抗冲击性能较差,限制了其应用。本文研究了Ti(C,N)基金属陶瓷中润湿性与陶瓷相价电子结构的关系,以期为制备高性能Ti(C,N)基金属陶瓷提供理论指导,丰富材料设计理沦。 首先,采用座滴法研究了金属Ni对Ti(C,N)基多元陶瓷相的润湿性。研究发现实验工艺条件及试样制备都对接触角有一定影响;在Ti(C,N)固溶体中添加其它碳化物能够降低金属Ni对Ti(C,N)固溶体的接触角,其对润湿性改善的强弱依次为Mo2C>TaC>WC>VC>NbC,并且增加碳化物添加量或降低TiC的含量能使接触角持续下降。通过SEM/EDS观察发现,体系润湿性的改善与陶瓷相在金属相的溶解与扩散有关,直接反映在界面反应层的组织结构上。 其次,采用真空焊接技术研究金属相与陶瓷相界面结合状况。研究发现粘附功随润湿性的改善而提高,但是焊接试样的抗弯强度并没有呈现明显的这种趋势;由于WC和Mo与金属Ni热膨胀系数相差较大,焊接试样断裂方式为内聚型断裂(Ⅱ型断裂),抗弯强度较低;以Ⅳ型方式断裂的体系具有较高的抗弯强度。 最后通过EET理论计算了多元陶瓷相价电子结构,结果表明,添加不同碳化物均能导致nA增加,对价电子nA增加的效果由大到小依次为VC>Mo2C>NbC>WC>TaC;以价电子结构为桥梁,通过多元线性回归及多项式回归建立了成份与润湿性的关系。
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