基于TiH2原料的粉末冶金Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo合金的组织与性能研究

目的 研究烧结工艺对Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo合金组织演变及力学性能的影响.方法 以TiH2粉末为原料,采用粉末冶金工艺制备低成本高性能的Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo合金,分析合金在不同烧结条件下组织与性能的变化规律.结果 TiH2的脱氢温度区间集中在450～700℃;Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo合金的烧结过程可分为缓慢致密化、快速致密化、全致密化3个阶段.随着烧结温度的升高与保温时间的延长,试样基体中的等轴 α-Ti含量减小,而层片状组织结构的体积分数增大;同时,材料的孔隙率降低,孔洞的圆整度提高,而孔隙半径减小.在1250℃下保温烧结4 h后,可制得相对致密度为97.5％的合金试样,其压缩屈服强度σb为1140 MPa,而压缩应变δ 为24％.结论 相比于保温时间,烧结温度对Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo合金的烧结行为有着更加显著的影响,合理选择烧结参数可制得高致密高性能的钛材.     

Ti-5Al-2.5Sn ELI粉末合金的力学性能

用预合金粉末热等静压工艺制备全致密的Ti-5Al-2.5Sn ELI粉末合金,研究了粉末粒度组成、真空脱气处理和热处理等工艺因素对Ti-5Al-2.5Sn ELI粉末合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,全粒度预合金粉末的氧含量和空心粉比例具有良好的匹配,但是粉末粒度偏析使空心粉聚集进而降低粉末合金的低温拉伸性能。钛合金粉末的真空脱气温度不宜超过其最高服役温度,Ti-5Al-2.5Sn ELI粉末合金的退火处理温度不宜高于800℃。提高退火温度到两相区则使粉末合金的显微组织发生明显的粗化,粉末合金内部的微量气孔迅速长大形成热致孔洞。优化过程工艺参数和有限元仿真可制备出典型的Ti-5Al-2.5Sn ELI粉末冶金叶轮零件,其本体力学性能达到锻造合金的水平。     

14CrODS铁素体钢的制备及其拉伸性能

通过机械合金化制备了成分(质量分数/%)为Fe-14Cr-0.5Ti-0.35Y2O3的氧化物弥散强化合金粉末,机械合金化后粉末内部各合金元素分布均匀。采用热等静压的方法制得14CrODS铁素体钢,并对其进行锻造和热处理。与未添加氧化物弥散颗粒的14CrNA相比,14CrODS钢的强度有明显提高,但是与MA957有一定差距,抗拉强度有待改进;与MA957相比,14CrODS表现出良好的塑性,锻造可进一步提高14CrODS的高温塑性,但是锻造过程中的残余应力使材料低温拉伸时呈脆性,退火可去除残余应力,极大地提高14CrODS的塑性,使其远优于MA957。     

基于TiH_2粉末短流程制备高性能钛的研究

以极细TiH_2粉末为原料,采用压制/真空烧结的方法制备细晶或者超细晶钛,并通过HIP进一步提高钛的致密度以保障力学性能;同时还研究了添加少量Y对钛制品的影响。通过拉伸试验评价了所得钛制品的力学行为,并对显微组织和断口开展了系统分析。研究结果表明,由极细TiH_2粉末分解而来的钛粉具有优秀的烧结性能,在600~900℃发生快速致密化,当烧结温度≥1000℃时制品的相对致密度97%。随着烧结温度的提高,制品的晶粒逐步长大,但是在1150℃下真空烧结2 h后平均晶粒度仍然小于10 mm。拉伸试验结果表明,纯钛制品的抗拉强度在700~1032 MPa之间,而含Y钛制品的抗拉强度750 MPa,且延伸率为8%~10%。TiH_2分解对所获Ti粉起始晶粒度的遗传性影响和钛粉中固溶态H对晶粒合并长大的阻碍作用,是利用极细TiH_2粉末短流程制备细晶或者超细晶钛的机理。     

Si-Al-Zr-O系超微细晶复相陶瓷研究

回顾了目前Si-Al-Zr-O系超微细晶复相陶瓷的主要研究方法并分析了这些方法的特点.针对应用超微细粉致密化制备Si-Al-Zr-O系陶瓷材料存在的烧结温度高(一般高于1500℃),致密化难,增韧相种类有限且成本高等问题,提出了一种新的制备方法——非晶原位受控晶化法,在较低温度1100~1200℃下制得均匀、致密、高可靠性的Si-Al-Zr-O系超微细晶复相陶瓷.该方法能有效避免高温烧结以及烧结过程中纳米粉末的团聚和晶粒异常长大,实现显微结构的有效控制,是一种具有发展前景的制备技术.     

元素粉末冶金法制备Ti-22Al-27Nb合金及其机械性能

近年,Ti2AlNb作为新的Ti-Al系金属化合物的开发研究正在向实用化方向发展.日本金属材料技术研究所的研究人员选择了Rowe提出的Ti-22Al-27Nb组成,用元素粉末冶金法进行制备,至今用该法制备这种合金的报道尚没有.为了确定最合适的制备条件,对原料粉末粒径、烧结温度与金属组织均匀性的关系进行探讨,并且对制得的均质材料的机械性能进行了评价.     

等离子旋转电极雾化法制备高品质Ti-6.5Al-1.4Si-2Zr-0.5Mo-2Sn合金粉末

旨在制备高品质Ti-6.5Al-1.4Si-2Zr-0.5Mo-2Sn粉末,为后续粉末高温钛合金构件的制备奠定基础。首先采用真空自耗电弧熔炼(VAR)技术制备Ti-6.5Al-1.4Si-2Zr-0.5Mo-2Sn合金铸锭,对铸锭进行化学成分检测,并分析其合金元素损耗、成分均匀性以及显微组织和物相组成。利用制得棒料,采用等离子旋转电极雾化法(PREP),选取不同转速制备得到钛合金粉末,将粉末筛分成不同粒度范围。研究了棒料转速与粉末理化性能间的关系。采用X射线衍射分析仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、金相显微镜(OM)分别分析了粉末的物相组成、形貌和微观组织。研究表明:通过独特的压制电极设计,可制得成分均匀、元素损耗小的钛合金铸锭,且各合金元素含量满足国标的要求。铸锭微观组织为层片状结构,基体中存在少量大小不均的Ti5Si3硅化物相。PREP法制得的钛合金粉末呈正态分布,且球形度好,无空心球和卫星球。随着转速增加,小颗粒粉末占比增加,大颗粒粉末占比大幅度降低。粉末颗粒以胞状组织为主,存在少量的枝晶。合金粉末主要由α′马氏体相组成。相比合金铸锭,粉末中各合金元素略有损耗,O元素质量分数小于0.1%,有利于制得高性能的粉末钛合金。     

石英基复合导电粉末的制备与应用

传统的导电粉末存在性能不稳定、适用性差等问题。本文中以石英粉为基体 ,应用化学共沉淀技术 ,表面包覆掺杂的SnO2 制得了复合导电粉末。采用正交实验方法 ,确定了石英基复合导电粉末制备的最优化工艺条件 :水解pH值1.0 ,SnCl4·5H2 O/SbCl3 摩尔比 10∶1,SnCl4·5H2 O用量为2 0 % ,水解温度为 4 5℃ ,焙烧温度为 70 0℃。在该条件下 ,制得了平均粒径为 5 .7μm、电阻率为 2 5 3Ω·cm的复合导电粉末。用该导电粉末制得的导电涂料的体积电阻率仅为12 .6Ω·cm ,各项性能指标均达到国家标准     

基于机械活化法制备高强韧高柔性建筑陶瓷

为实现建筑陶瓷力学性能的大幅度提升，采用机械活化法(MA)对建筑陶瓷粉体进行预处理，探究了MA处理时间对建筑陶瓷粉体、生坯、烧结体性能的影响规律；并基于陶瓷试样物相组成与微观结构分析，阐释了MA的强韧化机制。结果表明：MA可降低陶瓷粉体粒径、增强烧结活性，并提升陶瓷生坯的致密化进程，而且有利于提升建筑陶瓷的致密度，降低陶瓷中气孔缺陷数量与尺寸，继而实现了陶瓷的致密化强化；此外，MA还可以细化与均匀化刚玉和石英相颗粒，促进石英在液相中的熔解，提升玻璃相基体中SiO₂含量，增大莫来石相的结晶度与长径比及陶瓷断面的粗糙度与裂纹扩展路径，继而可提升弥散增强、基体强化、莫来石强化效果与裂纹偏转增韧效果，有利于实现建筑陶瓷的强韧化。随着MA处理时间的延长，建筑陶瓷的力学强度、韧性与柔性均逐渐增强，MA处理40 min制得的陶瓷试样的弯曲强度((88.2±6.3) MPa)、断裂功((390.5±44.2) J/m²)与极限应变((10.24±0.48)×10^-4)分别较未经MA处理制得的试样提升了52.8%、112.6%、39.1%...     

球磨参数对ODS奥氏体不锈钢机械合金化效果的影响

为了研究球磨参数对ODS奥氏体不锈钢机械合金化效果的影响,以Fe、Cr、Ni、W、Ti纯金属元素粉末和纳米Y2O3为原料进行混合(配比为Fe-18Cr-8Ni-2W-1Ti-0.35Y2O3,质量分数),通过高能球磨的方式实现混合粉末的机械合金化.研究球磨时间、转速的变化对粉末粒度、成分均匀度和固溶程度的影响.结果表明,在真空环境下,球料比为10∶1、转速为380r/min、球磨时间60h时,粉末达到了很好的机械合金化效果,成分分布均匀;当球磨时间延长到100h时,粉末颗粒达到最细,继续球磨,粉末将出现明显的团聚.对最优机械合金化工艺参数获得的粉末进行热压致密化研究表明,随着温度的升高,试样的密度随之升高,维氏硬度随之降低.     

Al-Si电子封装材料粉末冶金法致密性研究

采用粉末冶金方法研究Al-Si复合材料的烧结行为。结果表明:随着Si含量从40%分别增加至50%,60%时,AlSi复合材料的烧结致密度从99.7%逐渐降低至99.0%;随着粉末的中位粒度增大,Al-Si复合材料的烧结密度略有降低,但差别不十分明显;随着烧结温度的提高,材料致密度明显增加,且最合适的烧结温度在550~600℃之间;随着烧结压力的提高,Al-50Si复合材料致密度明显增加,这是因为烧结压力增加时,球形粉末受挤压产生的塑性变形增加,有效地减小了粉末之间的间隙,从而增加了烧结材料的致密度,但最佳的烧结压力为60MPa,制得Al-50Si复合材料的致密度高达99.3%。     

热复合磁脉冲粉末压坯致密度的试验研究

对加热Cu粉末进行磁脉冲致密试验研究,探索提高压坯致密度且不使粉末颗粒产生明显长大的致密方法.通过压坯平均致密度和微观金相形貌分析,揭示了加热温度、放电参数和粉末体高径比等工艺参数对Cu粉末热复合磁脉冲致密压坯致密度的影响规律.研究表明:压坯致密度不随温度升高而线性增加,200℃时的致密度最高;在给定放电能量和200℃下,压坯的致密度随电压和电容量增加而提高,随粉末质量增加而降低;3次放电显著改善压坯致密效果,致密度达98.75%,再增加次数的影响甚微.     

Zr对纳米结晶TiNi型储氢合金电极特性的影响

波兰波茨南大学M.Makowiecka等人研究了添加Zr对纳米结晶TiNi型合金的组织结构和电化学性能的影响.试样采用粉末混合法和机械合金化方法(MA)来制备.粉末Ti(≤45μm),Fe(10 μm),Ni(3μm～7 μm)和Zr(≤150μm)按化学计量配比混合,球磨20 h后在700℃下通氩气保护热处理0.5 h以形成有序相.     

放电等离子烧结Ti-Al系金属间化合物

用机械合金化法(MA)制备了Ti-45% Al纳米晶合金粉末,并对其进行放电等离子烧结(SPS),烧结时间仅为5min.用D-maxIIA型X射线衍射仪、JEM-2000EX型透射电子显微镜对粉末和烧结块体的微观组织及机械性能进行了研究.研究表明:Ti和Al的粉末随着球磨时间的延长,粉末有明显的细化趋势,球磨5h即有非晶产生,球磨20h后得到接近完全非晶相;采用SPS烧结技术,在1200℃下能够制备出较高硬度的TiAl金属间化合物块体材料.     

过共析Ti-Cr合金的机械合金化

以钛，铬元素粉为原料，在行星式球磨机上采用φ20mm的淬火钢球，以200r/min的球磨速度和15：1的球料比，研究了Ti-20%Cr(ω(B)和Ti-30%Cr(ω(B)两种合金的机械合金化（MA）规律，研究结果表明；在球磨初期的2h内钛的（011）主衍射峰强度迅速降低，（010）第二衍射峰强度提高并成为最强峰，同时铬的衍射峰强度提高；随着球磨时间的增加，钛和铬的X射线衍射峰均发生宽化，强度下降和衍射角左移并减小；当球磨时间为30-40h时，钛逐步非晶化，但在本试验条件下铬没有发生非晶化；MA的前10h是粉末晶粒细化，晶格应变和合金化进行的最迅速的时期，经该阶段球磨后铬的晶粒尺寸可以达到20nm，进一步示磨有利于获得过饱和固溶的合金粉末；两种合金在超过100h的MA过程中均未发现在固相合成Laves相TiCr2；确定30-40h为制备纳米晶或非晶过饱固溶Ti-Cr合金粉末的合理球磨时间。     

热压BN掺杂SiAlON陶瓷的致密化过程研究

以Si3N4粉、AlN粉、Y2O3粉以及BN粉末为原料，采用热压烧结（HP）方法在N2气氛、1900℃条件下制备BN掺杂α-SiAlON陶瓷，研究BN掺杂SiAlON陶瓷的致密化过程。BN粉末经造粒形成粒径约为0．5mm的球形颗粒，其掺量分别为SiAlON原始粉末质量的5％和10％。研究结果表明：BN的掺量对BN／SiAlON陶瓷的收缩趋势和致密化过程的温度范围无影响，BN掺量不同的两条相对收缩量曲线吻合得非常好，收缩均始于1650℃左右，结束于1705℃；在烧结温度相同的情况下，较高的BN掺量有助于提高BN／SiAlON陶瓷烧结过程的收缩速率和样品的总收缩量，在促进致密化进程的同时能够提高陶瓷的致密度。     

直接还原碳化法制备TiC-WC-Ni超细粉末

TiC-WC是一种重要的复式碳化物,原料粉末颗粒的大小对材料的性能有重要影响.以TiCl4、AMT、Ni(NO3)2为主要原料,采用溶胶-凝胶工艺制得纳米氧化物复合粉末,再经直接还原碳化合成了TiC-WC-Ni超细粉末,研究了碳化温度对反应的影响.结果表明,用该方法可以在1580℃碳化2h制备出粒径为0.2～0.3μm的超细TiC-WC-Ni粉末,其制备温度比传统碳化温度低100℃以上.     

温压法制备铜铅轴承合金的研究

通过温压工艺制备了铜铅轴承合金材料，研究了温压成型温度和压力等因素对压坯致密化和烧结体性能的影响，结果表明，温压成形时可经典的压制议程来描述粉末体的压形规律，温压温度的选择对压坯及烧结体的性能都有明显的影响，在合适的工艺条件下，温压法较冷压烧结法可制得更高密度的铜铅轴承合金材料。     

烧结温度和粉末预处理对SPS制备超细晶硬质合金的影响

采用亚微米WC粉和微米Co粉混合粉末作为原料,利用高能球磨与放电等离子烧结(SPS)技术制备超细晶WC-10Co硬质合金.研究表明,球磨后直接烧结时,当温度由1150℃增加到1200℃,试样的晶粒尺寸和硬度没有明显变化(平均晶粒尺寸约250nm),但致密度提高至98.6%,横向断裂强度由1045MPa提高到1819MPa.当对球磨后的混合粉末进行900℃真空处理后,在较低温度烧结的条件下试样的致密度则高达99%,且横向断裂强度与未处理粉末在相同工艺下烧结获得提高.     

SiCxOy相分解方式对SiCO(Al)纤维烧结致密化的影响

研究了SiCO(Al)纤维向SiC(Al)纤维的高温转化过程, 并研究了纤维中SiC_xO_y相的分解特征及不同高温处理方式对纤维结构和烧结致密化的影响。结果表明: 纤维中SiC_xO_y相分解的温度范围为1430~1850℃, 当采用连续处理方式处理, 即使在1800℃下, 纤维芯部SiC_xO_y相未能彻底分解, 且快速分解速率导致纤维中形成粗大结晶颗粒和气孔, 无法得到致密的高结晶结构。而在静态条件下处理, 可以提高SiC_xO_y相分解程度。1650℃下保温处理1 h后可以完全脱除SiC_xO_y相, 同时保持晶粒均匀。再经过1900℃烧结, 即可制得呈致密高结晶结构SiC(Al)纤维。