机械合金化制备Al-Sn合金及其摩擦性能研究

采用机械合金化和粉末烧结的方法制备了纳米细晶/粗晶Al-Sn合金,研究了粗晶含量对合金微观形貌、摩擦形貌和耐磨性能的影响,探讨了Al-12Sn合金的磨损机制及影响因素。结果表明,机械合金化得到的双相双尺度Al-12Sn合金,在不同载荷下的摩擦系数要高于未添加粗晶的纯纳米晶Al-12Sn合金,但是低于纯粗晶Al-12Sn合金;当粗晶Al-12Sn粉末比例为30%时,烧结Al-12Sn合金具有最佳的抗摩擦磨损性能,其耐磨性能高于纯纳米晶和纯粗晶Al-12Sn合金,提高幅度分别约为1.5倍和2倍;随着粗晶Al-12Sn粉末比例的提高,合金的磨损机制从局部剥落演变为大面积摩擦层的剥落,并且摩擦表面的氧化摩擦层的数量不断降低。     

机械合金化法制备Al-Sn合金的组织和性能研究

采用机械合金化法制备了不同Si含量的Al-Sn-Si合金,研究了Si含量对Al-Sn合金组织、物相、硬度和力学性能的影响。结果表明,Al Sn12合金烧结后的致密度要低于压制后的,而添加了Si元素的Al-Sn-Si合金的致密度在烧结后明显增加;Al Sn12合金的显微硬度要低于Al Sn12Six合金的;随Al Sn12合金中Si含量的增加,550、600℃烧结1 h后的Al Sn12Six合金的抗拉强度都呈现先增加而后降低的趋势,在Si含量为2.5%时取得抗拉强度的最大值。     

粉末冶金超细晶医用Ti-Mo-Fe合金的制备与表征

以元素粉末为原料,采用机械合金化方法结合放电等离子烧结工艺制备了Ti-8Mo-(0~9)Fe合金材料,并探讨了制备工艺对球磨粉体及烧结态合金性能的影响规律。结果表明,当铁含量为3%~9%(质量分数)时,球磨10 h粉体经900℃烧结可获得高致密度、并具有超细晶结构的钛合金材料,其显微组织主要由β-Ti相基体及fcc-Ti颗粒组成,其晶粒尺寸为130~490 nm,这是在钛合金块体材料中首次制备出fcc结构Ti相。在机械合金化过程中,Fe元素的加入可显著提高合金体系的非晶形成能力,并随Fe含量增加体系非晶形成能力增强,粉末非晶相比例增加,经10 h高能球磨后,即可合成具有良好的热稳定性的非晶/纳米晶Ti-Mo-Fe复合粉末。     

机械合金化与热压烧结法制备Cu-Cr-Zr合金

以Cu、Cr和Zr粉末为原料,采用机械合金化法活化Cu-Cr-Zr复合粉末,然后对机械合金化后的粉末进行真空热压烧结制备Cu-Cr-Zr合金材料。利用X射线衍射仪分析机械合金化过程中粉末的物相;通过对合金抗弯强度、相对密度、导电率、显微硬度的测试和金相观察,研究了合金力学性能随温度的变化。结果表明,球磨促进了Cr和Zr在Cu中的固溶,并细化了各粉末的晶粒;随热压烧结温度的升高,其固溶度降低,提高了材料导电性,导致合金力学性能下降。     

纳米Mg_2Sn增强镁基复合材料的组织与性能

利用纳米Sn粉高的表面活性,通过微米Mg粉与纳米Sn粉的机械合金化高效合成了含原位纳米Mg_2Sn相的复合粉末,将所得复合粉末热压烧结,获得高性能纳米Mg_2Sn增强镁基复合材料。对比研究了不同机械合金化时间对镁基复合材料组织、性能的影响。结果表明:随着机械合金化时间的延长,由纳米Mg_2Sn相组成的团簇尺寸不断减小,分布更加均匀,烧结态Mg_2Sn/Mg复合材料的各项力学性能也得到不断提高。     

石墨对C/Cu复合材料微观组织及摩擦磨损性能的影响

利用机械合金化和放电等离子烧结技术制备C/Cu复合材料,用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射仪、显微硬度计和销-盘摩擦磨损试验机对复合粉末和烧结体的组织结构、硬度、摩擦学行为进行了分析.结果表明:C/Cu复合粉末中Cu相粉末由纳米/亚微米复合颗粒组成,石墨主要以纳米层片状结构和非晶态存在,放电等离子体烧结体组织致密、细小且均匀,随着碳含量增加,烧结体的硬度与密度减小;C/Cu复合材料烧结样品在摩擦过程中形成润滑膜,表现出较低的摩擦系数和良好耐磨性,其磨损机制主要为氧化磨损、粘着磨损和剥层磨损.     

WC/FeAl金属间化合物基金属陶瓷涂层的冷喷涂制备

采用WC/Fe/Al混合粉末,通过机械合金化制备40v0l％ WC/Fe(Al)固溶体复合粉末,利用冷喷涂沉积涂层并结合热处理原位反应制备了WC/FeAl金属间化合物基金属陶瓷涂层.研究了球磨时间对复合粉末相结构、晶粒尺寸及组织结构的影响,并分析了冷喷涂WC/FeAl金属间化合物基金属陶瓷涂层的组织和显微硬度.结果表明,机械合金化可获得WC陶瓷颗粒呈微/纳米多尺度分布的WC/Fe(Al)金属陶瓷复合粉末,球磨36 h的复合粉末基体相平均晶粒尺寸约为90 nm,冷喷复合涂层组织致密、多尺度WC颗粒在基体中均匀弥散分布,涂层显微硬度约为1060 HV0.3,涂层在650℃热处理后发生Fe(Al)固溶体向FeAl金属间化合物的原位转变,制备出了WC/FeAl金属间化合物基金属陶瓷涂层.     

Zn元素对Mg-25Sn合金组织和力学性能的影响

以Mg粉、Sn粉和Zn粉为初始原料,采用机械合金化和热压烧结的方法制备Mg-25Sn-x Zn合金。研究了Zn添加量对Mg-25Sn合金显微组织和性能的影响。结果表明:Mg-25Sn-x Zn体系的机械合金化过程中,Zn元素不参与合金化反应,但Zn的引入降低了Mg+Mg2Sn混合物的尺寸。除固溶外,烧结态Mg-25Sn-x Zn中Zn完全转变成MgZn2相。且随Zn含量的增加,MgZn2相的尺寸逐步增大,Mg晶界和Mg2Sn颗粒相周围是MgZn2相的择优分布位置。添加6%Zn(质量分数)的Mg-25Sn合金具有最优的力学性能,其显微维氏硬度为1.60GPa、屈服强度为388MPa、抗压强度为497 MPa、断裂应变7.5%。     

Al-20% Sn-4.5% Cu合金在高能球磨和烧结中的组织

利用机械合金化方法制备Al-20%Sn-4.5%Cu合金粉末,将之压制成型后进行烧结.用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和差示扫描量热仪(DSC)分析了Al-20%Sn-4.5%Cu合金在高能球磨和烧结过程中的组织变化.结果表明,该合金粉末经40 h球磨后,可以获得纳米级Sn颗粒均匀弥散分布在Al基体上的组织,并且形成了Al(Cu)过饱和固溶体;在随后的烧结过程中,Sn相尺寸仍保持在200 mm左右,Al(Cu)过饱和固溶体则以CuAl2相的形式脱溶析出.     

机械合金化和真空热压烧结FeCoCrNiMn高熵合金的显微组织和力学性能（英文）

采用机械合金化和热压烧结制备FeCoCrNiMn高熵合金。结果表明,采用机械合金化得到纳米晶合金粉末,粉末相结构由面心立方结构(FCC)相以及少量的体心立方结构(BCC)相和非晶相组成。热压烧结后,合金中BCC相基本消失,同时伴随着σ相和M23C6相的析出;烧结温度的升高导致析出相颗粒明显长大。随着热压烧结温度从700℃升高到1000℃,合金塑性应变从4.4%增加到38.2%,而屈服强度从1682 MPa下降到774 MPa。经800℃和900℃烧结1 h的FeCoCrNiMn高熵合金具有较好的综合力学性能。     

Cold spraying of Al-Sn binary alloy: Coating characteristics and particle bonding features

In this study, Al-Sn binary alloy coatings were prepared with Al-10 wt.% Sn (Al-10Sn) and Al-20 wt.%Sn (Al-20Sn) gas atomized alloy powders by low pressure cold spray process. The microstructure and microhardness of the coatings were characterized. The deposition efficiency of Al-Sn and pure aluminum powder were tested on sand blasted substrates of Al6061, copper and SUS304. To investigate the particle bonding features of Al-10Sn powder, the wipe test was carried out on polished substrate surfaces. The average critical velocity of Al-Sn alloy powders was estimated combining with the deposition efficiency. The results proved that Al-Sn coatings with dense and uniform structure can be deposited successfully by low pressure cold spray with helium as the propellant gas. The weight content of tin in Al-Sn coating is 12% and 22% for Al-10Sn and Al-20Sn coating, respectively. With the increase of tin content in feedstock powder, the as-sprayed coatings present similar microhardness of 73 and 74 for Al-10Sn and Al-20Sn while, on the other hand, the deposition efficiency decreased. Bonding features of Al-10Sn particles indicated that the melting of tin phase occurred on the contact interface during particle impacting. This melting of tin phase and low strength of tin may affect the particle bonding process and hence increase the critical velocity for Al-Sn binary alloy powders.     

Hydrogen generation using the corrosion of Al-Sn and Al-Si alloys in an alkaline solution

We investigated the effects of adding Sn and Si to Al alloys on the corrosion of the alloys and the generation of hydrogen from an alkaline solution using the alloys. With increasing Sn content of up to 20 wt% in the Al-Sn alloy, the volume fraction of the Sn phase as a cathodic site at grain boundaries increased, and consequently, the hydrogen generation rate from an alkaline solution by the alloy also increased. In addition, the quenched Al-Sn alloys had smaller grain sizes compared to the furnace-cooled alloys, and accordingly, exhibited a slightly higher hydrogen generation rate. A galvanic cell was formed between the Al grain and the Sn phase of the grain boundary, and accordingly, intergranular type corrosion was observed on the Al-Sn alloys. Compared with the Al-Sn alloys, a more uniform type corrosion was observed on the Al-Si alloys because the nobler Si was uniformly distributed in the eutectic region formed between the primary Al grains. The hydrogen generation rate increased with an increasing Si content up to 10 wt% and was greater for the furnace-cooled samples than that for the quenched samples due to the more clearly formed eutectic structure.     

Sn替代Si和B对Ti50Ni22Cu18Al4Si4B2合金机械研磨非晶化的促进作用

采用Xn替代Ti50Ni22Cu18Al4Si4B2合金中的Si和B1形成Ti50Ni22Cu18Al4Snx(Si0．67B0．33)6-x(x=0，3，6)系列合金．所有的预制合金碎屑经过机械研磨均发生非晶化转变．随着合金中Sn含量的增加，球磨产物中转变未尽的晶体相α-Ti含量减少．由Sn完全替代Si和B的Ti50Ni22Cu18Al4Sn6合金，机械研磨可形成与熔体急冷几乎相同的单一均匀非晶相，过冷液态温度区间可达到66K．     

双步球磨与放电等离子烧结制备细晶TiAl合金

采用双步球磨法和放电等离子烧结(SPS)技术制备细晶Ti-47Al(at%)合金,利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)仪以及透射电子显微镜(TEM)等分析测试手段对球磨后的粉末形貌结构、相组成以及烧结块体的显微组织结构进行观察和分析。结果表明:双步球磨粉末的颗粒形状较规则,其颗粒尺寸在20~40μm之间,内部结构均匀,主要由TiAl和Ti3Al相组成。放电等离子烧结后的块体主要由主相TiAl和少量的Ti3Al相及Ti2Al相组成,随着烧结温度的升高,Ti3Al相含量有所增加。当烧结温度为1000℃时,烧结块体获得的主要是等轴晶组织,等轴晶粒尺寸大多数在100~250nm之间。当烧结温度为1100℃时,烧结块体致密、无孔洞,等轴晶粒有明显长大的现象,显微组织主要由等轴状的TiAl相和片层状的Ti3Al相组成。     

Sn,Bi对易切削Al-Mg-Si合金组织与性能的影响

采用力学性能测试、X射线衍射物相分析、SEM背散射扫描和能谱分析、金相试验技术,研究了时效工艺对固溶-冷拉处理过程中,用Sn和Bi微合金化对无Pb易切削Al-Mg-Si合金棒材显微组织结构特征和力学性能的影响。结果表明,其最佳的时效热处理工艺为170℃×8h。单独添加Sn的合金的物相组成除了Al基体,还有低熔点Mg2Sn和AlMnSi相,而联合添加Sn,Bi的合金组织由Al基体,低熔点Mg3Bi2与少量Sn和Bi单质以及AlMnSi相组成。     

放电等离子烧结的钛铝合金组织及氧化性能研究

研究了TiH2-45Al-0.2Si-5Nb未球磨和球磨两种粉末的放电等离子烧结组织特征以及经1000℃、100h高温氧化后的氧化性能.结果表明,未经球磨粉末的烧结组织由层片状TiAl和Ti3Al相组成,而经球磨粉末的烧结组织由细小的颗粒状TiAJ和Ti3Al相组成.球磨粉末的烧结组织氧化速度低于未球磨粉末的烧结组织,形成了连续的Al2O3和TiO2混合氧化物层,具有良好的高温抗氧化性.     

真空压铸Mg-7Al(-2Sn)合金组织性能研究及第一性原理计算

利用光学显微镜、扫描电子显微镜、能谱分析、X射线衍射、差热分析及拉伸试验比较分析了2%Sn(质量分数)对真空压铸和固溶态Mg-7Al合金的组织与力学性能的影响。结果表明,向Mg-7Al合金中添加2%Sn元素后,能够细化晶粒,抑制Mg17Al12相的生长,在组织中形成新相Mg2Sn,其以颗粒状弥散分布于基体中;固溶处理后Mg-7Al合金中第二相数目明显减少,AT72合金基体中仍存在细小颗粒状Mg2Sn。由于合金组织细化、第二相数量的增加,Mg17Al12相形貌改善以及具有良好热力学性质的Mg2Sn相的析出的综合作用,使得AT72合金表现出比Mg-7Al合金更好的室温及高温拉伸力学性能;固溶处理后的AT72合金表现出更为优异的力学性能,主要强化机制包括:固溶强化和弥散强化。此外,利用第一性原理计算从微观理论角度探讨了Sn合金化Mg-7Al合金力学性能改善的原因。     

球磨时间对粉末冶金制备Ti35Nb2.5Sn/10HA生物复合材料微观组织的影响(英文)

采用高能机械球磨和脉冲电流活化烧结方法制备了一种新型的β-钛合金基体的Ti35Nb2.5Sn/10HA生物复合材料。研究了机械球磨不同时间的Ti35Nb2.5Sn10HA粉体以及烧结样品的微观组织。结果表明:经机械球磨8h后,粉体中的α-钛开始向β-钛转化。当球磨时间达到12h时,球磨粉体中的α-钛相完全转化为β-钛相,而且得到超细尺寸的复合粉体。用球磨12h的粉末烧结制备的复合材料具有超细晶粒结构,烧结得到的复合材料的硬度和相对密度都随着球磨时间的延长而增加。     

The effect of trace elements on the sintering of Al–Cu alloys

Trace additions of Sn, In, Bi, Sb and Pb have been used to activate the liquid phase sintering of an Al–4Cu–0.15Mg alloy. Additions of as little as 0.05 wt% (∼0.01 at.%) increases the sintered density from 88 to 92% of the theoretical density. The elements which aid sintering have both high vacancy binding energies and high diffusivities in Al. It is suggested that the trace element diffuses into the Al, and forms trace element–vacancy clusters. This reduces the diffusivity of the Cu in the Al matrix, delaying Cu dissolution therefore causing the liquid to persist for longer times. This enhances sintering and therefore densification.     

合金化元素对纳米晶铝合金热稳定性的影响

为研究加入Fe和Ti扩散系数有限的元素对纳米晶铝合金热稳定性的影响,制备Al?10％Fe(质量分数)和Al?10％Fe?5％Ti(质量分数)合金.将初始混合粉末在真空下球磨100 h,用高频感应加热烧结系统将球磨后的粉末制备成块体样品.采用X射线衍射仪、维氏显微硬度仪、场发射扫描电子显微镜和透射电子显微镜对球磨后的粉末...