冷压烧结CBN/Cu-Sn-Ti复合材料界面层生长机制研究
批准号:
52104360
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
范永刚
依托单位:
学科分类:
粉末冶金与粉体工程
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
范永刚
中文摘要
本项目采用先冷压成型后高温烧结的方法制备CBN/Cu-Sn-Ti复合材料并对其界面层生长机制进行研究。系统探究Cu-Sn-Ti对CBN的润湿性规律,量化不同烧结参数对CBN/Cu-Sn-Ti界面反应层厚度和产物形貌变化规律的影响。利用FIB-TEM对界面反应层微观结构和元素分布进行精确表征。计算界面不同产物的形核能力,研究界面不同产物在气-液-固状态下的纳米晶体生长机制,确定界面产物的生长方向,阐明反应层的形成及生长机制,使界面形成高强度的冶金结合,为制备加工性能优良的CBN/Cu-Sn-Ti复合材料提供坚实的理论依据。目前以第一作者在冶金领域权威期刊Metallurgical and Materials Transactions B等上发表学术论文7篇;授权专利8件;获得中国博士后科学基金第2批特别资助(站前);入选2020年中国科协优秀中外青年交流计划,获得东北大学优秀博士后称号。
英文摘要
In this project, CBN/Cu-Sn-Ti composites are prepared by cold-press forming and high temperature vacuum brazing. Growth mechanisms of the interfacial layer will be investigated in details. The wettability of Cu-Sn-Ti to CBN particles will be systematically documented, and the influence of different sintering parameters on the thickness and morphology of the interfacial reaction layer of CBN/Cu-Sn-Ti will be quantified. FIB-TEM will be employed to accurately characterize the microstructure and elemental distribution of the interfacial reaction layer. Nucleation ability of different products, nano-crystalline grown behaviors under vapor-solid-liquid conditions and the growth direction of the interfacial products are will be systematically characterized to shed light on the formation and growth mechanism of the reaction layer, and finally make the interface form a high strength metallurgical bonding, which provides a theoretical basis for preparation of excellent processing properties CBN/Cu-Sn-Ti abrasive products. .He has published 7 papers in flagship Metallurgical and Materials Transactions B as the first author, and currently holds 8 national invention patents. He has awarded the 2nd batch of special pre-station funding from the China Postdoctoral Science Foundation. He also has been selected into the Excellent Chinese-Foreign Youth Exchange Program (2020) of the China Association for Science and Technology and awarded the title of Excellent Postdoctoral Fellow of Northeastern University.
本项目采用先冷压成型后高温真空活性烧结的方法成功制备了CBN/Cu-Sn-Ti复合材料,以界面润湿性、元素分布、反应层厚度和化合物形貌为主线,系统阐明了CBN/Cu-Sn-Ti复合材料界面反应层的形成过程和生长机理。表征了不同烧结工艺参数下Cu-Sn-Ti对CBN颗粒润湿性的变化规律,明确当温度超过1233K和保温超过30min时,CBN颗粒能够完全的被Cu-Sn-Ti润湿包裹。量化了CBN/Cu-Sn-Ti界面反应层厚度和生成物形貌随烧结参数的变化规律,发现当温度超过1223K时,界面反应层厚度达到最大1.30μm。保温时间30min内,界面反应层厚度的增长由Ti的扩散控制。计算出了反应层生长的活化能为223.51kJ/mol,明确了TiN在很大程度上能够决定界面反应层的厚度。揭示了界面反应层是由靠近CBN侧的连续反应层和靠近金属基体侧的不连续的反应层共同构成。建立了烧结参数和CBN/Cu-Sn-Ti复合材料的孔隙率及失重之间的关系,发现磨损后表面形貌主要是CBN颗粒的脱落、磨损和破碎,阐明了磨损过程的失重机理。获得了性能和烧结参数匹配的最优条件为烧结温度1223K和保温时间30min,为制备低成本且耐磨性能优良的CBN/Cu-Sn-Ti复合材料提供了重要的理论依据。.项目执行期间,共申请专利3项,授权1件;共发表SCI论文7篇,其中以第一/通讯作者身份在《Journal of Materials Science & Technology》和《Diamond and Related Materials》上发表4篇论文。依托本项目,项目负责人申请并获得了国家自然科学基金面上项目1项和辽宁省自然科学基金联合基金项目面上资助项目1项;在国际/国内重要学术会议作报告4次,参与组织会议1次。项目负责人入选第七届中国科协“青年人才托举工程”,获得2023年中国有色金属工业科学技术奖二等奖1项。
活性烧结金刚石/Cu-Sn-Ti超硬材料界面结合强化机理研究
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批准号:52374367
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项目类别:面上项目
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资助金额:50万元
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批准年份:2023
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负责人:范永刚
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依托单位:
国内基金
海外基金