铜粉和镍粉烧结体相界面及其性能的试验研究

利用固相烧结的方法将铜和镍混合粉制成块状烧结体，用光镜、电镜和X射线衍射仪研究了铜-镍烧结体的密度和硬度，以及烧结过程中铜粉和镍粉颗粒之间界面的迁移情况。研究发现，铜粉和镍粉烧结体的密度和硬度随烧结温度的升高和保温时间的延长，以及含镍量的增加呈现下降的趋势。铜粉和镍粉在反应过程中，只有镍粉颗粒进入铜粉颗粒、铜几乎不进入镍，界面单向迁移、单向空位扩散是其密度和硬度下降的主要原因。     

以Al-B-C为烧结助剂的SiC陶瓷热压烧结工艺

以SiC超细粉末为原料,Al粉、B粉和碳黑为烧结助剂,采用热压烧结工艺制备了SiC陶瓷,重点研究了烧结助剂含量(4～13 wt％)对SiC陶瓷物相组成、致密度、断面结构及力学性能的影响.除SiC主晶相外,X射线衍射图还显示了Al8B4C7相的存在;当烧结助剂的含量从4 wt％增至13 wt％时,扫描电镜照片显示陶瓷断面形貌从疏松结构变成致密结构,存在晶粒拔出现象;陶瓷力学性能随着烧结助剂含量的增加先升高后降低.当烧结助剂含量为10 wt％时,SiC陶瓷的力学性能达到最高,抗弯强度为518.1 MPa,断裂韧性为4.98 MPa·m1/2.Al、B和C烧结助剂在1850℃烧结温度下形成的Al8B4C7液相促进晶粒间的重排和传质,并填充晶粒间的气孔,提高了陶瓷致密度.     

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.     

球磨时间对碳热还原AlON粉体相组成的影响

以纳米γ-Al2O3和活性炭为原料,采用碳热还原法合成AlON粉体,研究原料粉末在行星式球磨机上的球磨时间对合成粉体物相组成的影响规律。结果表明,在2~24 h内混合原料粉末时,延长原料粉末的球磨时间可有效细化活性炭,提高混合粉末的比表面积,提高Al2O3和活性炭混合的均匀性,有利于纯相AlON粉体的合成,而对于球磨时间较短的原料粉末,可以通过提高烧结温度或延长保温时间促进AlON相形成。经24 h球磨的原料粉末在1 750℃碳热还原60min获得的纯相AlON粉体,在1 880℃无压烧结制备了最大红外透过率为81%的AlON透明陶瓷(3 mm厚样品)。     

粉末表面化学镀铜烧结不锈钢的组织和腐蚀行为

研究了不锈钢粉末表面化学镀铜对烧结不锈钢组织和耐蚀性的影响.实验表明,以化学包覆不锈钢粉的形式加入1～5wt%的铜,在1150℃液相烧结时,在烧结不锈钢中,铜元素分布的均匀性以及烧结体的密度比机械混合方式加入铜都有很大提高;同时通过电化学实验表明,化学镀铜方式有利于提高不锈钢烧结体的耐蚀性.     

双组元掺杂钛硅再结晶石墨传导性能的研究

用煅烧石油焦作填料,煤沥青作粘结剂,钛粉和硅粉作添加剂,采用热压工艺制备了一系列双组元掺杂再结晶石墨.考察了不同质量配比的添加剂对再结晶石墨的热导率、电阻率和抗弯强度的影响以及微观结构的变化.实验结果表明,与相同工艺条件下制备的纯石墨材料相比较,掺杂15wt％钛粉再结晶石墨的传导以及力学性能有较大幅度的提高.在掺杂钛粉15wt％、硅粉<2wt％时,双组元再结晶石墨的常温热导率随着硅粉的掺杂量的增加有所提高.当掺杂钛粉及硅粉分别为15wt％和2wt％时,再结晶石墨RG-TiSi-152的常温热导率可达494W/m·K.但是当掺杂钛粉15wt％、硅粉>2wt％时,随着硅粉的继续增加,再结晶石墨的常温热导率反而降低.而双组元掺杂钛硅再结晶石墨的导电以及力学性能却随着硅粉的掺杂量的增加而降低.XRD分析表明,对于双组元掺杂钛硅再结晶石墨而言,钛元素最终在材料中以碳化钛形式存在,而硅元素则大都以气态形式被逸出,XRD物相图谱中未发现硅及其碳化物的存在.材料RG-TiSi-152的微晶尺寸La以及晶面层间距d₀₀₂分别为864和0.3355nm.     

SPS法制备WC弥散强化铜的工艺研究

采用平均颗粒度为76um的电解铜粉，添加体积百分含量分别为3％，5％，10％，20％的WC，混粉后利用压力机采用500MPa的压力进行压制，然后利用放电等离子烧结设备（简称SPS）在750℃下进行烧结，并研究了烧结体的密度、硬度和显微组织。结果表明：烧结温度选择在750℃时，WC含量为3％时，所得弥散强化铜的烧结整体性能最好。WC对铜基体的弥散强化作用明显，随着WC含量的增加，试样的相对密度逐渐减小，硬度逐渐增加。     

铝-硼合金粉体的显微结构与燃烧特征

针对硼(B)元素燃烧热值和燃烧效率的提高,设计并通过粉末烧结的方法制备了B含量分别为38.8 wt.％、41.8 wt.％、42.8 wt.％的三种Al-B合金粉,研究了Al-B合金粉中B含量以及Al-B粉粒度对其燃烧热值和燃烧效率的影响.研究结果表明,三种Al-B合金粉中,B含量为41.8 wt.％的Al-B粉体燃烧热值最高;B含量为41.8 wt.％的Al-B粉体平均粒径约为8μm时,因粉体粒径减小可缩短氧气的扩散距离而减小了氧气扩散阻力并提高了氧化放热程度,燃烧热值可高达36.28 MJ/kg,Al-B粉燃烧效率为87.3％.     

机械合金化过程中粉末变形与形成复合粉的工艺条件

本文将镍与钛单质混合粉在搅拌式高能球磨机中球磨。采用电子探针研究了粉末组织随球磨时间的变化。测定了了片状粉末的厚度以及复合粉分数随球磨时间的变化，并根据粉变形模型研究了球磨时形成复合粉所需时间与工艺条件的关系。     

粉体表面包碳对3Y-TZP陶瓷烧结性能及微观结构的影响

采用对纳米氧化锆陶瓷粉体表面包碳,研究了在不同烧结工艺下,碳含量(0%～7.0%(wt))的变化对纳米氧化锆陶瓷烧结性能及微观结构的影响.分析结果表明:包裹少量碳能明显提高烧结活性,增大烧结坯密度.在本实验条件下,碳含量为1.5wt%的纳米氧化锆陶瓷在1250℃低温氧化气氛中烧结,可得到相对密度约为96%、晶粒尺寸约为85m的陶瓷体,此后随着碳含量的增加,致密度减小;采用真空烧结,由于碳没有被氧化,包裹层的存在阻止了晶界的扩散,延缓了陶瓷体烧结的致密化过程,烧结性能较差;同时碳的加入有效地抑制了晶粒的长大.     

Utilization of limonitic nickel laterite to produce ferronickel concentrate by the selective reduction-magnetic separation process

Attempts to economically upgrade low nickel content laterite ore face a number of challenges, including limited ability to beneficiate the ore prior to processing due to its complex association and dissemination structure. Limonitic nickel laterite, characterized by its relatively high iron grade and low nickel content, is very difficult to upgrade. The current work explores improving the beneficiation of nickel from limonitic laterite ore through interaction of silica and calcium sulfate in a selective reduction-wet magnetic separation process. The results show that the ferronickel concentrate assaying 5.0% Ni can be obtained at a nickel recovery of 95.9%, when limonitic laterite ore is reduced at 1250?°C for 60?min with the addition of 3?wt% CaSO₄, 8?wt% silica and 3?wt% graphite. The mechanism of additives in promoting the selective reduction of nickel laterite ore was also investigated by XRD, VSM, SEM-EDS and EPMA. The silicate reacted with iron oxide to form the liquid, which decreased the iron metallization ratio. S₂ from the thermal decomposition of CaSO₄ in a strong reducing atmosphere significantly promoted γ Fe–Ni particle growth by formation of an Fe-FeS eutectic with a low melting point.     

Investigation on the Fe-based PM materials reinforced by In Situ synthesized TiC particulates

Atomized iron powder, carbonyl nickel powder, molybdenum powder, electrolytic copper powder, titanium powder and graphite powder were used as experimental materials; the titanium and graphite powders were added by an atomic ratio of Ti/C = 1:1 (the addition of Ti was 0 ～ 4 wt%) to Fe-2Ni-0.5Mo-2Cu-0.3C powder, and the iron-based powder metallurgy materials reinforced by in situ-synthesized TiC particulates were prepared by a powder metallurgy technique. The results show that the microstructures of sintered samples are mainly pearlite, ferrite and bainite. The amount of pearlite increases with the increase of Ti content, whereas the ferrite and bainite decrease. TiC particles sized 0.3 µm distribute mainly near the grain boundary of pearlite. The apparent hardness of sintered samples increases, while the sintered density and flexural strength decrease with the increase of Ti content. The fracture morphology of the sintered materials is brittle type.     

超高填充聚丙烯基木塑复合材料高低温性能

为了充分降低成本,增加环境友好性并获得良好的木质感,以杨木纤维和毛竹纤维为原料,通过挤出成型制备超高填充聚丙烯基木塑复合材料(UH-WPCs)。基于聚丙烯基体含量的大幅降低,对比分析了填充量和木质纤维种类对UH-WPCs高低温力学性能、高低温蠕变性能、热膨胀性能、尺寸稳定性及吸水性能的影响。结果表明,随着填充量从75wt%增加到90wt%,其线性热膨胀系数大幅降低,蠕变应变逐渐减小而在90wt%时增大;拉伸模量和弯曲模量随填充量的增加先升高而后在90wt%时下降;拉伸强度、弯曲强度和冲击强度随着填充量的增加逐渐降低;在低温?30℃时UH-WPCs的拉伸和弯曲性能较高,高温60℃时冲击韧性较好。温度、湿度及含水率变化均导致UH-WPCs尺寸变化,其中厚度方向尺寸变化率最大,其次为宽度方向,长度方向最小,表现出明显的各向异性;湿度对UH-WPCs的尺寸稳定性的影响远大于温度的作用。杨木基UH-WPCs综合性能优于毛竹基UH-WPCs,这与杨木纤维具有更大的长径比及良好的界面结合有关。UH-WPCs的研究为降低WPCs生产成本和拓宽其应用领域提供了理论依据。      

新型高性能电力机车受电弓滑板的研究

通过分析当前电力机车受电弓滑板存在的各种问题,用粉末冶金法研制出一种新型的受电弓滑板.该滑板由铜、碳纤维和石墨等构成.分析了成形压力、烧结温度对滑板性能的影响,对其导电性、摩擦、磨损性能及冲击韧性进行了检测,并与当前正在使用的受电弓滑板进行了对比.结果表明:该新型滑板的最佳制备工艺条件为(含量)铜78%,碳纤维2%,石墨15%,添加剂5%,成形压力为200MPa,烧结温度为880℃.该滑板不仅电阻率低,而且其摩擦、磨损及冲击韧性等性能也优越于当前正在使用的受电弓滑板.与国外浸金属碳滑板Rh82Mb相比,其摩擦系数降低20%,磨损量减少1.3%,冲击韧性提高1.7倍,导电性增强65倍.     

A comprehensive review on the hydro metallurgical process for the production of nickel and copper powders by hydrogen reduction

Production of nickel and copper powders from leach solutions and other aqueous streams by hydrogen reduction under pressure has been reviewed in the present paper. By optimising the optimum process condition, powders or composite materials of required specification could be produced from different types of acidic and alkaline solutions by coating nickel or copper powders on the secondary materials such as graphite, tungsten carbide and aluminium. The paper also highlights the kinetics of reduction and the use of various inorganic and organic additives to improve the quality of the powder on bench and commercial scale. Effect of various experimental factors such as pH of the solution, concentration of metals, particle size and nature of additives, operating condition of autoclave, etc. on the rate of reduction and quality of powder are also discussed.     

石墨粉化学镀铜工艺的研究

在石墨粉表面化学镀铜,以解决金属-石墨复合材料制造中的界面结合力问题并提高其综合性能.由于石墨粉具有微小疏水、表面惰性的性质,对其镀铜很困难.以CuSO4为主盐,锌粉为还原剂,分别研究了4种添加剂:A(烷基苯磺酸盐)、B(烷基磺酸盐)、C(十二烷基脂肪酸盐)和D(十二烷基脂肪酸盐 醋酸钠)对石墨粉镀铜的影响.结果表明,D型添加剂最有利于石墨粉化学镀铜;扫描电镜观察镀铜石墨层发现,镀层和石墨结合良好.     

石墨烯含量对铜基石墨烯复合材料力学和电学性能的影响

为改进铜基复合材料的力学和电学性能,向铜基体分别加入0.2%、0.3%、0.4%(质量分数)的石墨烯,充分混合后,采用放电等离子烧结技术(SPS)制备了石墨烯/铜(G/Cu)复合材料。通过扫描电镜(SEM)、拉曼(Raman)光谱和XRD等表征了复合材料微观结构,测试了其硬度、屈服强度、抗压强度和导电率等性能,以确定石墨烯在铜基体中的合适掺杂量。结果表明:随着石墨烯含量的降低,其力电性能显著提高。当石墨烯质量分数为0.2%时,G/Cu复合材料的综合性能(力学及电学性能)达到最好匹配,实现了铜基材料的高强度、高导电性:其抗压强度和屈服强度分别为557.23 MPa和256 MPa,相对于用SPS方法制备的纯铜分别提高了59.21%和70.7%;电导率为52.3 MS/m,其IACS高达91.8%。     

Influence of chemical composition and microstructure on thermal conductivity of alloyed pearlitic flake graphite cast irons

Thermal conductivity is one of the most important properties of flake graphite cast iron, that decides the transient temperature and thermal stress distribution in the components which are subjected to elevated temperature applications. Such applications include cylinder heads, brake-drums, exhaust manifolds, ingot moulds, hot mill rolls and dies. Thermal conductivity values are experimentally measured in 23 flake graphite cast irons having an identical base iron composition. The irons selected can be classified into two groups: one with high carbon (3.93%) content and another with medium carbon (3.00%) content. The irons are alloyed with commonly used alloying elements such as molybdenum, chromium, vanadium, nickel, tin, antimony, copper and aluminium. Thermal conductivity values are determined up to the temperature range 40 to 500° C and values up to 40 to 700° C are presented by extrapolation. The present work has provided information regarding thermal conductivitiy of flake graphite cast irons which are used for thermal fatigue applications (where the temperature of the component usually reaches a maximum of 700° C). It is concluded that an increased amount of graphite carbon, an increased amount of type A graphite and an increased fineness of graphite increase thermal conductivity. Further, molybdenum increases thermal conductivity appreciably while nickel and copper increase it moderately. Aluminium and silicon considerably reduce thermal conductivity while chromium, vanadium, tin and antimony reduce it moderately.     

羧甲基纤维素对多壁碳纳米管导电墨水性能的影响

传统中性墨水多用丙烯酸树脂做增稠剂,且不具备导电能力,因此将羧甲基纤维素(CMC)与多壁碳纳米管(MWCNT)混合,使制备墨水书写后具备导电能力。采用超声制得CMC-MWCNT导电墨水,通过中性笔书写于纸上,对制备导电墨水的稳定性能、流变性能、书写性能和书写字迹的耐腐蚀性能、导电性能、折叠稳定性能进行分析,并与市场上晨光中性笔墨水(CG)进行对比。当添加CMC为0.3wt%、0.6wt%时,导电墨水的Zeta电位、屈服应力、屈服黏度均较低,书写时出现漏墨,书写后电阻较小,但折叠一百次后电阻增大较多,分别增大32.3%、17.9%。当添加CMC为0.9wt%、1.2wt%、1.5wt%时,导电墨水的Zeta电位绝对值均大于30 mV,体系处于稳定态;屈服应力与屈服黏度随CMC添加量增大而增大;CMC为0.9wt%和1.2wt%的导电墨水书写正常,书写后电阻分别为14.9 kΩ/cm、15.6 kΩ/cm,折叠100次后电阻分别增大8.7%、7.8%;1.5wt%CMC的导电墨水书写时有断墨,书写后电阻为28.3 kΩ/cm,折叠100次后电阻增大9.5%。与CG相比,1.2wt%CMC的导电墨水具有相似的稳定性能、流变性能、书写性能,并具备导电能力,可点亮LED灯。      

新型铜基受电弓滑板材料的制备与性能

以弥散强化铜为基体, 镀铜石墨为润滑组元, 采用真空加压烧结方法成功制备了新型石墨/铜受电弓滑板材料。研究了烧结温度对材料致密度的影响; 对比分析了不同类型铜基体对石墨/铜复合材料性能的影响; 考察了石墨质量分数为6%、8%、10%和12%时, 石墨/弥散强化铜复合材料(Graphite/ODS-Cu)的导电性、冲击韧性及摩擦系数。结果表明: 烧结温度对材料致密度影响较大, 石墨/弥散强化铜复合材料在加压烧结温度达到950 ℃后全致密; 采用弥散强化铜为基体, 提高了滑板的力学性能, 当石墨含量为10%时, 其导电性能下降不明显, 但是冲击韧性远远高于采用普通铜粉为基体的样品; 石墨含量对滑板的性能影响较大, 样品的导电性和冲击韧性随着石墨含量的增加而急剧下降, 在石墨含量增加到10%时, 其电阻率和冲击韧性分别为0.65 μΩ·m和6.8 J·cm^-2; 摩擦系数随着石墨含量的增加而降低, 在石墨含量为10%时, 其摩擦系数为0.231。