超细W-25Cu粉末在金刚石工具中的应用研究

采用粉料混合、制粒、冷压成形和真空热压烧结法制备样品.利用SEM观察了添加超细W-25Cu合金粉末和W、Cu单质粉末的刀头断口金刚石形貌并进行了EDS分析,研究了烧结温度对添加超细W-25Cu合金粉和添加W、Cu单质粉末的胎体硬度、烧结密度、抗弯强度的影响,并利用SEM、金相和面扫描手段分析了断口形貌、显微组织和主要元素分布.结果表明:添加超细W-25Cu合金粉末的刀头中,金刚石表面形成了含W元素较多的“岛状”晶体物质并形成网状结构,提高了胎体对金刚石的把持力;在试验温度范围内,添加超细W-25Cu合金粉能显著提高胎体的硬度、致密度和元素分布的弥散性,但降低抗弯强度.锯片切割实验表明:添加超细W-25Cu合金粉比添加W、Cu单质粉可提高工具使用寿命约40％,可见添加超细W-25Cu合金粉末确实有利于胎体耐磨性的增加和胎体对金刚石把持力的提高.     

W对自由烧结型铁基金刚石工具胎体性能的影响

以专用于自由烧结型金刚石工具胎体的亚微米级铁基合金粉末为主要结合剂,添加金属W(添加量为0~12%,质量分数),采用自由烧结工艺制成金刚石工具胎体和金刚石/胎体试样,对胎体进行力学性能测试和断口形貌分析,并用金刚石工具进行磨削试验。结果表明,随W含量增加,胎体的相对密度及强度均下降;添加6.0%W可明显提高胎体对金刚石的把持能力,并提高胎体硬度,但随W含量进一步增加,把持能力下降,同时胎体硬度降低;W在胎体内虽然可生成强碳化物,但在自由烧结过程中起不到强化胎体的作用,反而降低胎体的韧性,尤其是当胎体中添加12.0%W时,胎体内孔隙明显,强度大幅下降;与不添加W的胎体相比,添加8.0%W时,虽然金刚石工具的锋利度有所下降,但耐磨性提高。     

超细CeO2粉末对铁基合金工具胎体组织性能的影响

以超细CeO2为添加剂,采用热压烧结工艺制备铁基金刚石工具胎体,并对金刚石工具胎体的组织与性能进行检测分析。结果表明:铁基预合金粉末中超细CeO2粉末的添加,使得烧结后胎体的相对密度与硬度提高,抗弯强度有所降低。并随CeO2粉末质量分数的增加,胎体组织致密化效果越好;而胎体硬度在CeO2质量分数为0.75%时,达到最大值300HV0.1。断口分析表明,添加CeO2粉末烧结后的胎体断口组织更均匀、细密,且随着CeO2含量的增加,韧窝逐渐变小,深度更浅。     

CeO_2对铁基金刚石工具胎体性能的影响

在铁基预合金粉中加入不同含量的CeO_2粉末,采用热压烧结法制备金刚石工具胎体,对烧结胎体试样的微观组织和机械性能进行表征与检测。结果表明:相同工艺条件下,胎体硬度、抗弯强度与其致密度相关性很高,当CeO_2的质量分数为0.5%时,烧结胎体出现了CuNi_2Sn相,此时综合力学性能最好,致密度达到最高0.958 4,硬度达到最高值320.75HV0.3,比未添加CeO_2的增加了16.83%,抗弯强度此时也达到最高值1 515 MPa,胎体断口韧窝变深,晶界明显,断裂方式以沿晶断裂为主,晶内和晶界处分布着CeO_2颗粒,胎体内部的空隙球化、圆化明显,对胎体合金起到弥散强化作用。     

机械球磨与烧结W基材料的组织与性能

采用机械球磨与热压工艺制备了W-TiC、W-Ni、W-CNTs(碳纳米管)和W-Ni-CNTs 4种W基材料。研究结果表明,机械球磨能显著降低复合粉的晶粒尺寸和增加晶格畸变。经机械球磨后热压的样品中W-TiC的致密度最好,密度达到18.36g/cm3;W-Ni和W-CNTs的密度分别为17.97g/cm3和18.23g/cm3,具有较好的致密性;W-Ni-CNTs样品密度为15.84g/cm3,致密度略低。微观组织分析表明:添加TiC粒子可以显著改善材料的烧结行为,但晶粒较大;添加少量Ni制备的样品,不仅致密度高,而且晶粒较小;添加CNTs可以改善W的烧结行为,同时能够抑制晶粒长大和对W晶界起到强化作用;同时添加Ni和CNTs样品的致密度较低,需要对Ni和CNTs的添加量及烧结工艺条件进一步优化。结合微观组织分析与显微硬度测试结果,发现W烧结体的显微硬度不仅和材料密度有关,而且和W晶粒大小及掺杂相有关。     

合金钢丸对WC基孕镶金刚石钻头胎体硬度影响

为了研究用于孕镶金刚石钻头的WC基胎体的硬度情况,在WC基胎体中添加不同含量的合金钢丸颗粒,采用热压烧结法,制备胎体试块。测试了胎体的主要性能参数(硬度、耐磨性和抗弯强度),并利用SEM扫描电镜等分析手段,对胎体表面形貌进行观察与分析。结果表明,升高一定的烧结温度,胎体硬度会相应提高,但添加合金钢丸颗粒会降低胎体的硬度,而且合金钢丸含量越高,硬度越低;在烧结过程中,由于胎体试块中部分元素的不均匀扩散与富集,试样内部形成了脆弱的结合界面,在外力条件下,这样的脆弱界面容易发生滑移与破坏,最终影响胎体的硬度。     

粉末冶金Fe基孕镶金刚石刀头的热处理强化

采用真空热压烧结制备Fe基胎体及其孕镶金刚石刀头,研究固溶、连续时效和分级时效热处理对胎体组织和性能的影响,利用颗粒增强复合材料弹性力学公式计算不同热处理条件下胎体对金刚石的机械包镶力,通过石材切割试验机测试Fe基孕镶金刚石刀头的锯切性能。结果表明:热处理促进了胎体元素扩散,提高了热压烧结Fe基胎体及其孕镶金刚石刀头的性能;与连续时效相比,分级时效对固溶处理胎体和刀头的性能提高较大。     

原位反应合成致密Al2O3p-TiCp/Al复合材料

采用高能球磨细化晶粒、原位反应合成及热压技术制备了致密的Al2 O3 p TiCp/Al复合材料 ,并用XRD、SEM、以及EDAX等手段分析了复合材料的相组成、显微组织。结果表明 :Al TiO2 C三元体系在热压反应烧结后 ,可制得致密度较高的Al2 O3p TiCp/Al原位复合材料 ,其显微组织中Al2 O3 和TiC颗粒尺寸为 1μm左右 ,分布均匀。高能球磨有利于增强颗粒细化及弥散分布和反应。     

纳米WC颗粒增强高铬铁基粉末冶金材料的制备

通过高能球磨结合热压烧结技术制备由纳米WC颗粒增强的高性能粉末冶金高铬铁基复合材料。采用XRD、DSC、SEM等测试方法分析球磨粉末颗粒的成分及形貌,研究不同热压烧结温度对高铬铁基复合材料的密度、显微组织和硬度的影响。结果表明:经40 h球磨后的粉末颗粒大小均匀且呈近等轴状,直径约为5μm;当热压烧结温度高于1 000℃时,可以原位合成得到M7C3型碳化物;烧结样品的密度和硬度随烧结温度的升高呈先增后减的变化趋势;球磨40 h的粉末在50 MPa的压力下、1 000℃烧结30 min后,致密度达到99.6%,硬度和抗弯强度则分别达47.7 HRC和1952 MPa。     

原位反应合成致密Al2O3p-TiCp/Al复合材料

本文采用高能球磨、原位反应合成及热压技术制备了致密的Al2O3p-TiCp/Al复合材料,并用XRD、SEM以及EDAX等手段分析了复合材料的相组成、显微组织.结果表明:Al-TiO2-C三元体系在热压反应烧结后,可制得致密度较高的Al2O3p-TiCp/Al原位复合材料,其显微组织中Al2O3和TiC颗粒尺寸为1μm左右,分布均匀.高能球磨有利于增强颗粒细化弥散分布和反应进行完全.     

TiC颗粒增强铜基复合材料的研究

以电解铜粉和TiC粉为原料, 采用粉末冶金法制备了增强体质量分数为5%、10%、15%、20%的TiC颗粒增强铜基复合材料。通过对显微组织的观察和对相对密度、硬度、电导率、磨损率、摩擦系数的测试, 研究了增强相质量分数、烧结温度对复合材料组织性能的影响。研究结果表明, TiC颗粒除少量团聚外均匀分布在基体上, 并与基体结合良好; 随烧结温度升高, 铜基复合材料的密度和硬度均有所增加; 随增强相质量分数的增加, 硬度增加, 相对密度和电导率均有所下降; 磨损率则表现为先降低后有所增加的趋势, 磨损率在TiC质量分数为15%时最低; 铜基复合材料的摩擦系数明显低于纯铜, 其磨损机制主要以磨粒磨损为主。     

冷压烧结法制备Cu-15%Cr_2AlC复合材料工艺研究

以自制的高纯Cr2Al C陶瓷粉体和工业纯铜为原料,采用冷压真空烧结技术制备了Cu-15%Cr2Al C(体积分数)复合材料。通过正交优化试验探讨了压制压力、烧结时间及烧结温度对复合材料相对密度、显微硬度的影响,并对复合材料组织进行扫面电镜分析。结果表明:压制压力对复合材料性能的影响大于烧结时间和烧结温度;随着压制压力的增加,复合材料的相对密度和显微硬度逐渐升高;Cr2Al C颗粒弥散分布于Cu基体中;压制压力为500发MPa,烧结时间为1 h,烧结温度为1 000℃,密度为6.91 g/cm3,相对密度达到97.26%,显微硬度为158.93 HV,压溃强度为280 MPa。     

反应球磨热压烧结制备SiC_p/Cu复合材料的耐磨性能研究

以粒度均不大于37μm的Si粉、石墨粉和铜粉为原料,采用反应球磨热压烧结制备了SiC颗粒增强铜基复合材料。采用金相显微镜、SEM等分析手段对制备的复合材料进行组织观察,并对其进行硬度、致密度和耐磨性测试。结果表明,增强相除少量团聚外在基体上均匀弥散分布,增强相与基体相结合良好。铜基复合材料硬度随着增强相含量和烧结温度的升高而变大,增强相含量的影响比烧结温度的影响更显著,铜含量90%时材料的硬度达到135.16 HV,相比纯铜硬度提高了98.88%。材料致密度随烧结温度升高而升高,增强相含量较高时较为显著。随着增强相含量的升高材料的致密度和磨损率均下降。铜含量90%时材料的磨损率为铜含量95%材料磨损率的35%。     

Mg元素对碳纳米管/钛铝合金复合材料组织与性能的影响

本文利用充氢球磨与热压烧结技术制备碳纳米管/钛铝合金复合材料,在此期间加入少量Mg元素,分析其对材料组织与性能的影响。分析结果表明:当Mg含量为1.0at.%时,材料的组织更加均匀和细化,在添加2.0at.%Mg元素的复合材料中出现了层片状组织。添加1.0at.%Mg元素的复合材料的显微硬度提高了24%,达到了814.7HV,但随Mg含量的增加硬度显著降低;断口处观察到的碳纳米管形貌呈现撕裂状。     

金刚石表面改性及基体合金化对金刚石/铜复合材料导热性能的影响

以Pr₆O₁₁为刻蚀剂表面粗糙化处理金刚石颗粒,采用放电等离子烧结技术制备了金刚石/铜（硼）复合材料（金刚石体积分数为60.0%,硼体积分数为0.3%）,通过试验、热流密度模拟和声子谱计算研究了金刚石表面改性及基体硼合金化对金刚石/铜复合材料导热性能的影响。结果表明,粗糙化的金刚石界面增加了接触面积;在基体中添加硼元素,复合材料在烧结后出现B₄C相,B₄C相的形成改善了金刚石–铜两相界面结合状态。金刚石粗糙化与基体合金化两者的共同作用有效减少了界面热阻,优化了热通量传递的效率,提高了复合材料的导热性能。金刚石/铜复合材料热导率从421 W·m?1·K?1提高到了598 W·m?1·K?1,提升了近42%。     

放电等离子烧结制备W-20%Cu复合材料的组织及性能研究

以水热合成-共还原工艺制备的W-20%Cu(质量分数)复合粉末为原料,用SPS技术成功制备了W-20%Cu复合材料,并对其显微组织和性能进行了分析研究。结果表明:随着烧结温度的升高和保温时间的延长,W、Cu两相微观结构组织分布更为均匀,孔隙也更少,W-20%Cu复合材料的致密度、硬度和电导率也相应提高;在烧结温度950℃、保温时间5min的工艺条件下,W-20%Cu复合材料的致密度、维氏硬度、电导率分别为98.9%、HV222.8、21.7 MS/m。     

β-SiAlON-cBN陶瓷复合材料的制备与性能

采用放电等离子烧结(SPS)在1 500℃下制备不同立方氮化硼(cubic Boron Nitride,即cBN)含量的β-SiAlON-cBN陶瓷复合材料,研究cBN含量对陶瓷复合材料的物相组成、显微组织和性能的影响.XRD分析表明:在添加复合烧结助剂的条件下合成的β-SiAlON-cBN陶瓷复合材料,β-SiAlON的量随着cBN含量的增加而增加.FESEM观察结果表明:cBN颗粒较均匀地分布在β-SiAlON基体中,一些cBN颗粒表面出现可剥离的层片状物质六方氮化硼(hBN).随着cBN含量的增加,β-SiAlON-cBN陶瓷复合材料的相对密度先下降后略有上升,硬度呈现降低趋势,断裂韧性则先升高后略有降低.β-SiAlON-10%cBN(质量分数)的相对密度和硬度分别为96.8%和13 GPa,β-SiAlON-30%cBN的断裂韧性可达到KIC=3.2 MPa·m1/2.     

W/Mo/石墨复合靶材的制备与研究

通过粉末冶金技术,采用真空高温热压烧结工艺,制备了W/Mo/石墨复合靶材,并对其显微组织、结合状态、密度和硬度等性能进行了测试,结果表明在1700℃,保温4 h,采用Zr,Ni,Tj混合粉作为粘结剂,热压条件下制备的W/Mo/石墨复合靶材,组织致密均匀,W,Mo层过渡平缓,结合界面良好,结合强度高.Mo层的硬度达到Hv250左右.     

Sn含量对Cu基金刚石锯片胎体组织与硬度的影响

以Cu为基体,加入Co,Fe,Cr,Sn粉末,改变Sn含量,经过模压成形与热压,制备Cu基金刚石超薄切锯胎体材料,用显微硬度仪、金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和X线衍射(XRD)表征该胎体材料的显微硬度、组织和成分,研究Sn含量对胎体组织和硬度的影响。结果表明:采用烧结温度700℃、烧结压力8.2 MPa的工艺烧结出的胎体中,当Sn的质量分数为2%时,烧结Cu基锯片胎体平均硬度(HV0.1)最低为885.82 MPa;当Sn含量为12%时,烧结Cu基锯片胎体平均硬度最高为1 914.72 MPa。胎体中Sn含量从2%增加到6%,由于胎体中铜锡固溶体的含量增加,Cu基锯片胎体的平均硬度增加,胎体中Sn含量从8%增加到12%时,胎体中铜锡固溶体的含量减少,但是铜锡中间相含量增加,Cu基锯片胎体的平均硬度增加并达到最大值;胎体中Sn含量高于8%时,液态Sn会从胎体中流出,锯片与模具粘着严重,严重影响锯片成形率。     

微波烧结原位合成(Ti_5Si_3+TiC)/TC4复合材料组织性能研究

通过Ti-SiC反应体系,选择粒径为45μm的基体TC4,5μm的增强相SiC(质量分数为5%和10%),经过低能球磨混粉后,微波烧结原位合成颗粒增强钛基复合材料。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)对制备的钛基复合材料进行组织结构分析,并对钛基复合材料的致密度、显微硬度、压缩强度、抗拉强度、耐磨性和抗氧化性进行测试研究。结果表明,钛基复合材料主要由增强相TiC,Ti_5Si_3及基体Ti_3种物相组成。TiC呈颗粒状,有明显的棱角,而Ti_5Si_3呈熔融状颗粒,但是颗粒没有明显的棱角,增强相呈准连续网状分布,随着SiC含量的增加,网状结构不清晰,部分增强相团聚在一起。复合材料的相对密度、显微硬度和压缩强度随SiC含量的增加而增加,分别达到98.76%,HV729和2058MPa,但是复合材料的室温拉伸强度随SiC含量增加而降低。引入增强相后,复合材料的抗氧化性和耐磨性均高于基体,且耐磨性和抗氧化性随SiC含量增加而增加,其室温磨损机制主要为粘着磨损。