在Ar、C2H2混合气氛中通过反应磁控溅射法制备了一系列不同碳含量的碳化钒薄膜,利用EDX、XRD、SEM、AFM和微力学探针表征了薄膜的微结构和力学性能。研究了C2H2分压对薄膜成分、相组成、微结构以及硬度和弹性模量的影响。结果表明,采用在Ar-C2H2混合气体中的射频反应磁控溅射技术可以方便地合成碳化钒薄膜。但是,只有在C2H2分压为混合气体总压约4%附近很窄的范围内才可获得力学性能优异的碳化钒薄膜。其硬度和弹性模量分别达到35.5GPa和358GPa,此时,薄膜为NaCl结构的VC,且具有柱状生长的特征。随着C2H2分压的提高,薄膜形成六方结构的-γVC,并逐渐产生非晶碳相,硬度和弹性模量随之降低。
采用稀土硅镁铁合金对高钒高速钢进行变质处理,金相分析表明,碳化钒的颗粒数目增多、变细,形态趋于规整,尺寸相对均匀,分布趋向均匀。稀土硅镁铁合金变质处理后,初生碳化钒颗粒内的白色异质晶核为镁、钾等活性元素的氧化物和硫化物。采用形状系数因子K、当量直径D、周长/面积比B等参数判定碳化物形态和大小,自编分析软件,能使金相图片上的视觉形象得到量化,得出比仅凭视觉判断的结论。
考察了低温400℃和中温800℃条件下,添加活性碳及液体含碳物纸浆与钒渣、NaCl和Na_2CO_3混合焙烧时氯化挥发及钒转比为水溶性钒的情况。本实验得到的η_(Ga)为35.1％。焙烧料中不含Na_2CO_3和焙烧温度为400℃时,钒转比为水溶性钒的比率(ηv.t)较低。纸浆添加比L_(纸浆)为0.05mL/g、配料比W_(Na_2CO_3)/W_(Nacl)=2时,可望同时得到较高的η_(Ga)和(ηv.t)。
在数控机床刀具用W18Cr4V钢中添加不同含量的碳化钒和石墨烯,并进行耐磨损性能和热疲劳性能的测试与分析。结果表明,与单一添加相比,复合添加碳化钒和石墨烯对W18Cr4V钢耐磨损性能和热疲劳性能的改善效果更加显著。复合添加1.5%碳化钒和1.5%石墨烯使W18Cr4V钢的磨损体积减小81%,热疲劳裂纹级别从9级变为2级。