微波烧结WC-Co硬质合金致密化与晶粒生长

分别采用微波烧结和常规烧结制备WC-8Co硬质合金,通过1 000~1 400℃温度范围烧结以及1 400℃保温0~240 min的微波和常规烧结实验,测量各样品的收缩率、密度和晶粒尺寸,分析其致密化行为和晶粒生长,研究烧结温度和保温时间对合金致密化和晶粒生长的影响。结果表明,与常规烧结比较,微波烧结促进YG8硬质合金的致密化,且获得的合金组织均匀,晶粒细小。另外,保温时间对微波烧结YG8硬质合金的晶粒生长几乎没有影响。     

纳米Cu粉末的放电等离子烧结

利用放电等离子烧结装置考察了纳米铜粉坯体的升温过程,研究了烧结速度和烧结温度对烧结等效电阻、烧结体相对密度及晶粒尺寸的影响。结果表明：在烧结过程中存在着最佳的烧结速度,当烧结速度为150℃／min时,样品致密度达到峰值88％左右,晶粒的平均尺寸接近200nm,且烧结的等效电阻随升温速度的增加而降低;纳米Cu粉末在250℃时开始烧结成块,随烧结温度提高,烧结致密度不断提高,电阻降低;但是当升温速度过快,烧结温度过高时,出现反致密化现象。     

38CrMoAl钢的奥氏体晶粒长大行为

将38CrMoAl钢加热至1000~1200 ℃ 的奥氏体化温度,保温时间为0~300 s,研究了奥氏体化温度和保温时间对奥氏体晶粒长大行为的影响。试验结果表明,试验钢奥氏体平均晶粒尺寸随奥氏体化温度升高而增大,且晶粒长大速率随着温度的升高而增大。在同一奥氏体化温度下,奥氏体平均晶粒尺寸随保温时间的增加逐渐增大,且晶粒长大速率随时间的延长逐渐减小。根据试验钢奥氏体晶粒尺寸试验数据,建立了38CrMoAl钢奥氏体晶粒尺寸与奥氏体化温度和保温时间关系的Sellars模型,并验证了模型的准确性。     

机械合金化和添加微量Y2O3对制备细晶钨合金

采用机械合金化、添加微量Y2O3和冷等静压、液相烧结工艺制备Ф25mm的晶粒度为3～4μm的细晶93W-4.9Ni-2.1Fe(质量分数%,下同)合金棒材,研究粉末机械合金化、添加微量Y2O3、烧结温度和保温时间对合金棒材烧结致密化和显微组织的影响。结果表明:在1480℃液相烧结时钨晶粒发生明显球化,在此温度下降低保温时间对控制钨晶粒长大有较大影响,保温时间为30min时,钨晶粒尺寸为5～8μm;保温时间为60min时,钨晶粒为8～10μm。添加微量稀土氧化物Y2O3可以进一步有效地抑制晶粒的长大,降低合金的钨晶粒尺寸和提高组织均匀性,在1480℃烧结60min时,钨晶粒为3～4μm,而且晶粒尺寸分布更均匀。     

溶胶-喷雾干燥超细/纳米晶W-20Cu复合粉末的烧结行为

采用喷雾干燥-氢气还原法制备超细/纳米晶W-20Cu(质量分数,%)复合粉末,粉末压坯直接从室温推入高温区烧结不同时间后直接取出水淬,研究其烧结致密化和显微组织的变化。结果表明,超细/纳米晶W-20Cu粉末在1000～1200℃烧结时发生迅速致密化。粉末压坯在1200℃烧结60min,其材料致密度已达到96.4%。1420℃烧结90min时致密度达到99%以上。1100～1420℃烧结时其烧结致密化活化能不断减小,从1100℃时的276.3kJ/mol减小到1420℃时的29.1kJ/mol。当温度低于1200℃时,W晶粒长大不明显,当温度超过1300℃时,W晶粒开始有明显长大。随温度的升高W晶粒发生显著球形化,1420℃烧结时发现其晶粒长大符合G3=kt的Ostwald机制,此时晶粒长大动力学系数K仅为0.024μm3/min。     

石英含量对刚玉基陶瓷型芯材料性能的影响

研究了石英含量对刚玉墓陶瓷型芯强度、收缩率、气孔率和体积密度的影响.试验结果表明:在相同的烧结温度下,随着石英含量的增加,型芯的抗弯强度、收缩率不断增大;相同SiO2含量,型芯的抗弯强度、收缩率随烧结温度的升高而增大;在相同的烧结温度下,随着SiO2含量的增多,样品的显气孔率先增加后减小,存在极值;同一成分含量,当SiO2含量≦15%,随烧结温度的升高,样品的显性气孔率增加,而当SiO2为20%,1450℃烧结时型芯的显性气孔率最大.SEM、XRD、EDS分析结果表明,玻璃相的生成和消耗关系是影响型芯显气孔率的重要因素.     

常压烧结法制备ZnO陶瓷靶材

采用凝胶注模成型技术制备ZnO陶瓷坯体,并在较低温度下常压烧结后获得相对密度达98.6%、晶粒尺寸为1.35μm的陶瓷靶材,研究工艺参数对ZnO陶瓷靶材的相对密度、晶粒生长和电阻率的影响。结果表明:ZnO陶瓷靶材的相对密度随烧结温度升高而增大,在1050℃时达到最大值。适当增大升温速率或延长保温时间都有利于提高其相对密度。晶粒尺寸随升温速率的升高而减小,随保温时间的延长而增大。提高烧结温度和增加保温时间都可降低ZnO陶瓷靶材的电阻率。ZnO陶瓷靶材经1400℃烧结3 h后,获得的电阻率最小(为1.75×10-2?·cm)。     

高压扭转变形对纯W再结晶行为的影响

在较低温度条件下完成了难熔金属烧结纯W高压扭转实验,通过改变扭转圈数,利用EBSD、XRD、DSC等多种检测与计算方法分析了高压扭转变形纯W在后续加热过程中再结晶组织及行为的变化。结果表明:高压扭转变形后,纯钨组织的形变储存能增大,激活能降低,但变形后组织的再结晶温度仍处于高值。DSC测试后,原始烧结组织发生明显的晶粒长大情况,而由高压扭转法(HPT)变形产生的细晶钨再结晶组织仍较为细小,平均晶粒尺寸为4～6μm,且随着扭转圈数增大晶粒尺寸未发生明显变化,变形组织的热稳定性较好。     

W-30Cu纳米复合粉末液相烧结致密化与晶粒长大机制

采用喷雾干燥-煅烧、还原工艺制备超细W-30Cu复合粉末,将粉末模压成形,在1340～1420℃液相烧结15～120min,研究其致密化行为及晶粒长大机制。结果表明:W-30Cu复合粉末在液相烧结早期发生了显著的致密化,1340℃烧结15 min致密度可达到90%以上;随烧结时间的延长致密度增加,1380℃烧结90 min相对密度达到99.1%。液相烧结过程中,W晶粒不断长大并逐渐球化,且其晶粒大小G与烧结时间t符合G3∝kt关系,服从液相烧结溶解-析出机制。烧结温度对W晶粒长大影响显著,当温度从1340℃上升到1420℃时,其晶粒长大动力学系数从1.61×10-2μm3/min增大到4.65×10-2μm3/min,液相的形成、颗粒重排、溶解-析出及W晶粒长大使细晶W-Cu获得近全致密。     

ZL104铝合金连杆半固态挤压铸造工艺实验研究

研究了传统液态挤压铸造与半固态挤压铸造成形ZL104铝合金连杆的充填状态、微观组织及力学性能。结果表明:传统液态挤压铸造成形连杆充填饱满,但其抗拉强度及伸长率低于半固态挤压铸造成形连杆。对于半固态挤压铸造成形,浇注温度高于565℃时,铸件充填性能良好;平均晶粒尺寸及形状因子随浇注温度的升高而逐渐增大;连杆抗拉强度及伸长率先增加后减小。挤压压力高于25MPa时,铸件均充填饱满;挤压压力升高,平均晶粒尺寸不断减小且形状因子不断增大,连杆机械性能不断提高。模具预热温度升高,平均晶粒尺寸和形状因子不断增大,连杆机械性能逐渐提高。但当模具预热温度超过300℃时,平均晶粒尺寸进一步增大而其形状因子减小,导致连杆的机械性能下降。     

放电等离子烧结Nd—Fe—B过程特征

研究了不同烧结温度下,放电等离子烧结的Nd-Fe-B永磁体在烧结过程中样品收缩量随温度的变化,讨论了提高样品密度的措施.放电等离子烧结的Nd-Fe-B永磁体晶粒细小且均匀,晶粒平均尺寸为3.8 μm,为一般传统粉末烧结制备Nd-Fe-B磁体晶粒尺寸的1/4.     

纳米晶W-Cu复合粉末烧结行为

研究了机械合金化制备的纳米晶W-xCu(x=15,20,25)复合粉末的烧结行为.结果表明,纳米晶W-Cu复合粉末烧结致密化强烈地依赖于烧结温度与烧结时间.当烧结温度从1 150℃提高到1 200℃时,烧结30min后的烧结体相对密度由91%～94%增加到97%～98%;当烧结温度超过1 300℃时,烧结体发生快速致密化,5 min内相对密度即可达到98%左右.研究还发现,W-Cu合金中W晶粒尺寸也强烈地依赖于烧结温度,即烧结温度愈高,W晶粒长大愈显著.当压坯在1 200～1 250℃烧结30 min后,所得到的晶粒度约为300～500 nm,其中经1 200℃烧结时的晶粒尺寸约为300～350 nm.另外,Cu含量增加有利于烧结致密化,并降低W晶粒长大的趋势.     

超细/纳米W-20Cu复合粉末的液相烧结机制

采用溶胶-喷雾干燥及氢还原工艺制备超细/纳米W-20 Cu复合粉末:将粉末压制成形,在1 340～1 420℃烧结5～180 min,并研究其致密化行为及晶粒长大机制.结果表明:烧结温度对液相烧结致密化起主要作用,W-20Cu复合粉末在液相烧结早期发生了显著的致密化,在1 420℃烧结5 min时,致密度可达到89％以上;随烧结时间的延长,致密度增加,在1 420℃烧结90 min时,相对密度最高,达到99.1％.液相烧结时,W晶粒不断长大并逐渐球化,且其晶粒大小G与时间烧结t符合G3＝G30+kt关系,服从溶解-析出机制.烧结温度对W晶粒长大影响显著,当温度从1 340℃上升到1 420℃时,其晶粒长大动力学系数从1.59×10-2 μm3/min增大到2.47×10-2 μm3/min,这说明液相的形成、颗粒重排、溶解-析出及W晶粒长大使得细晶W-Cu坯体获得近全致密.     

拉伸条件下AZ31镁合金动态再结晶的研究

在200～300℃,应变速率10-3s-1时对挤压态AZ31镁合金进行拉伸试验,研究了温度及断面收缩率对镁合金动态再结晶的影响.结果表明:初始动态再结晶的临界应变约为峰值应变的0.8～0.87;随着温度升高或断面收缩率增加,动态再结晶分数增加,并建立了动态再结晶分数与断面收缩率之间的数学模型;动态再结晶晶粒尺寸随温度升高而增大,且再结晶晶粒直径与Z因子之间符合特定的指数关系.     

添加微量TiC对制备细晶粒钨合金组织的影响

以纳米级Ti C和商用W粉为原料,采用放电等离子烧结法制备细晶粒钨合金,研究了Ti C粉末的添加量对细晶钨合金组织的影响。结果表明,引入的Ti C弥散分布于钨晶界上,阻碍了烧结过程中W颗粒的聚集长大,起到细化钨晶粒的作用。随Ti C含量提高,该种细化作用越明显,且密度也有所增加;当Ti C添加量为0.5wt%时,获得了致密度高达97%,而晶粒尺寸仅为5μm的细晶粒钨合金。     

放电等离子烧结压力对超细WC-Co硬质合金性能的影响

通过分析放电等离子烧结致密化过程,确定了致密化温度;研究了SPS烧结过程中压力对WC-Co硬质合金致密化、显微组织及性能的影响。结果表明,放电等离子烧结粉末在1 130℃时,达到最大收缩率;烧结压力的增加,样品的致密度、硬度增加;断裂韧性的变化集中在11.5~12.1 MPa.m1/2之间,和硬度的变化呈现相反的趋势;烧结压力相对较小时,样品WC晶粒较粗大且不均匀;在40 MPa和55 MPa时,晶粒相对较小且分布均匀。要得到高性能、高致密度的样品,合理的烧结温度在1 200℃以上,烧结压力为40 MPa。     

正火对高锰50W470无取向硅钢磁性的影响

研究了900～1000 ℃正火对高锰50W470无取向硅钢的组织、织构和磁性的影响。结果表明,随着正火温度的升高,成品板的平均磁感不断增加,而铁损在975 ℃最低。热轧板正火后的晶粒尺寸随正火温度升高不断增大,而对应冷轧、退火后的成品板晶粒尺寸先增大后减小（975 ℃时最大）。在975 ℃×5 min正火后,成品板中得到对磁性有利的{100}面织构和高斯织构,磁性能改善。高锰50W470无取向硅钢的最佳正火工艺为975 ℃×5 min,此工艺可改善高锰无取向硅钢的组织和织构,最终提高其磁性能。     

块体纳米晶镍的制备及力学性能研究

采用直流电弧等离子体蒸发+预压烧结法制得块体纳米晶镍。对纳米晶镍的晶粒度、孔隙率进行了表征,对其压缩强度、应变速率敏感性及压缩对晶格畸变、晶粒尺寸的影响进行了研究。结果表明,纳米晶镍的晶粒尺寸随烧结温度的升高而增大,725℃烧结时块材相对致密度达97%。压缩强度随晶粒尺寸减小而增大,且与压缩速率成正比;最大抗压断裂强度达到600MPa,表现出较低的加工硬化和良好的塑性压缩形变能力,断口为沿晶断裂;压缩会引起晶格畸变量的减小和晶粒的细化。     

18Ni马氏体时效钢奥氏体晶粒长大规律研究

对18Ni(1800 MPa级)马氏体时效超高强度钢的奥氏体晶粒长大规律进行研究.结果表明,随加热温度的升高和保温时间的延长,奥氏体晶粒尺寸逐渐增大,当温度高于1000℃时,晶粒迅速发生粗化,当温度低于1000℃时,晶粒尺寸随保温时间的延长变化不明显;晶粒平均尺寸与保温时间的关系符合Beck方程,且温度越高,晶粒生长指数越大;在850～1150℃,18Ni(1800MPa级)马氏体时效钢奥氏体晶粒长大激活能为223.106kJ/mol,其奥氏体晶粒平均尺寸与加热温度之间符合Arrhenius关系,并建立了该马氏体时效钢的奥氏体晶粒度长大数学模型.     

高压下Fe78Si9B13纳米晶块体合金的制备

借助XRD、DTA等分析手段,研究了快淬Fe78Si9B13非晶带的热稳定性,分析了高压烧结条件对球磨非晶粉末烧结获得的块体合金相对密度和晶粒尺寸的影响。结果表明：该非晶合金中,a—Fe相初始晶化温度为469℃,Fe2B第二相初始析出温度为509℃;在P=5．5GPa高压烧结条件下,随着烧结功率Pw的增加,块体合金的a-Fe相晶粒尺寸D逐渐增大,在10．3～14．2nm之间;块体合金的相对密度也随烧结功率Pw升高而增大,当Pw=1207W时,获得了相对密度为99．6％的a—Fe单相纳米晶块体合金,其饱和磁化强度Js=1．52T,矫顽力Hc=1．9kA／m。