TiC含量对W-30Cu/TiC复合材料显微结构和性能的影响（英文）

经简化预处理后,采用化学法制得W-30Cu/xTiC(x=0~4,质量分数%)复合粉末,在400 MPa压力下,将制得的复合粉末压制成毛坯块体试样,随后在1300℃下烧结1 h制得块体复合材料试样。采用场发射扫描电镜来表征原始W和TiC粉末、预处理后的W和TiC粉末、化学法制得的W-30Cu/xTiC(x=0~4)复合粉末的显微形貌,以及制得的W-30Cu/TiC复合材料的显微结构。对不同TiC含量对W-30Cu/TiC复合材料性能(相对密度、硬度、导电性和抗弯强度等)进行研究。结果表明:对简单预处理后的W、TiC粉末化学镀Cu所获得的W-30Cu/TiC复合粉末的显微结构均匀。TiC含量低于1%时,W-30Cu/TiC复合材料的抗弯强度和硬度随TiC含量的增加而显著增大。而导电性则随TiC含量增加而减小,但仍高于国家标准值。添加一定量的TiC有利于获得综合性能较好的W-30Cu/TiC复合材料。     

ZrC含量对钨材料组织和性能的影响

采用"溶胶-非均相沉淀-喷雾干燥-热还原"制备了W-ZrC复合粉末,经氢气保护气氛高温烧结后制备出W-ZrC材料,研究了ZrC含量对W的力学性能和显微组织的影响。结果表明,W-ZrC材料的相对密度较纯W材料得到很大提高,其室温抗拉强度由粉末烧结态纯W的290 MPa可提高至543 MPa,材料的应变由1.7%增大至3.5%;ZrC第二相粒子作为障碍能有效阻碍钨晶界的移动,由纯W晶粒的100μm左右细化至10~15μm;纯W的断口形貌主要为沿晶解理断裂,添加ZrC第二相粒子后断口组织中出现了穿晶解理断裂,说明ZrC能够有效强化W的晶界强度,并起到良好的细晶强化和弥散强化作用。     

烧结温度对ZrC-Y_2O_3复合增强细晶钨组织与性能的影响

采用湿化学法制备W-3%ZrC-0.3%Y_2O_3(质量分数)材料,研究该材料在1800~1920℃的烧结致密化行为,通过与W-3ZrC材料及纯钨材料烧结态力学性能和显微组织的对比研究,分析复合添加ZrC和Y_2O_3对钨材料强韧化的作用和意义。结果表明:W-ZrC-Y_2O_3材料的致密度和抗拉强度均呈现出随烧结温度升高先增加后降低的趋势,其相对密度和抗拉强度均在1860℃达到最大值,分别为97.8%、446 MPa;添加第二相粒子能有效细化钨材料的晶粒,Y_2O_3/ZrC复合添加较单一ZrC能更有效细化钨晶粒,晶粒由W-3ZrC的10μm降低至5~8μm。复合强化相粒子改变了断裂过程中裂纹扩展的形状和长度,起到强化和韧化作用。     

碳纳米管含量对TiAl基合金微观组织及室温力学性能的影响

首先采用超声波震荡和机械球磨的方法将碳纳米管(CNTs)粉末和Ti-48Al-2Cr-8Nb(原子分数,%)预合金粉末制备成混合粉末,随后通过放电等离子烧结技术(SPS)制备了CNTs/Ti-48Al-2Cr-8Nb复合材料,研究了CNTs含量对复合材料的相组成、微观组织和室温力学性能的影响。结果表明:随着CNTs含量的增加,反应生成的TiC和Ti₂AlC碳化物的含量会增加,而TiC、Ti₂AlC相可以细化晶粒尺寸,起到细晶强化作用,同时TiC、Ti₂AlC相作为硬质陶瓷相也可以起到强化作用;当CNTs含量为0.4%时,复合材料的平均晶粒尺寸由60μm细化到32μm,密度、硬度和抗弯强度分别为4.294 g/cm³、377 HV20和879 MPa,断裂模式主要为穿晶断裂;当CNTs含量较多时,由于CNTs分散不均匀,反应生成的碳化物会发生团聚现象,造成复合材料会产生凹坑、裂纹等缺陷,降低其室温力学性能。     

真空烧结制备90W-Ni-Fe高密度钨合金的性能与显微结构

采用真空烧结法制备90W-7Ni-3Fe高密度钨合金,通过材料试验机、SEM、XRD等表征了材料的性能与显微结构。结果表明:钨合金的相对密度、强度、塑性均随烧结温度升高先上升后下降,1 440℃烧结试样的性能最佳,其相对密度、抗弯强度、抗拉强度、伸长率和断面收缩率分别为99.2%、1 920.5 MPa、1 086.7 MPa、22.8%和24.4%。钨合金单纯由体心立方的钨相和面心立方的Fe3Ni2固溶体相组成,未出现其他杂质相。在1 360~1 460℃的烧结温度范围内,随温度的升高,钨合金断裂形态依次发生以下转变:沿晶脆性断裂、穿晶脆性断裂、韧窝韧性断裂、粘接相撕裂韧性断裂和穿晶脆性断裂。     

90W-7Ni-3Fe纳米晶粉末的瞬时液相强化烧结特征

采用机械合金化(MA)制备了晶粒尺寸为8～18 nm的90W-7Ni-3Fe纳米晶粉末(MA粉末).将粉末注射成形,在1 480～1 500℃经3～5 min瞬时液相烧结.结果表明,采用瞬时液相强化烧结可以得到W晶粒为3～8 μm近全致密的细晶钨合金,显微组织为细小的球形W晶粒均匀地连续分布在纤维状粘结相中,烧结坯具有好的拉抻性能.长时间的传统液相烧结使球状W晶粒迅速粗化,而且密度和强度下降,但延伸率反而增加.在MA粉末中添加微量Y2O3后采用瞬时液相烧结,可以使合金抗拉强度提高到1 055 MPa,延伸率提高到16.5%.     

微波烧结W-Ni-Fe高比重合金及其机理研究

对90W-7Ni-3Fe高比重合金微波烧结工艺进行了系统的研究,比较了合金在2种温度下的微波烧结与常规氢气烧结工艺的性能.结果表明:微波液相烧结比固相烧结效果好,但微波烧结试样的各项性能均低于常规烧结.微波液相烧结相对密度97.5%要比常规烧结相对密度99.2%低;前者的布氏硬度2500 MPa低于后者的2600 MPa;前者的抗拉强度694.21 MPa低于后者的776.97 MPa.1460 ℃微波固相烧结的性能明显偏低,其内部组织疏松且有大量孔洞,但其外层却相当致密,微观组织也较均匀;1480 ℃微波液相烧结的内部组织整体比较均匀,但致密化程度较低,其粘结相分布不均匀,断裂多为沿晶断裂,只有少量穿晶断裂.     

掺杂复合稀土氧化物对W-20Cu复合材料组织与性能的影响（英文）

以偏钨酸铵和硝酸铜为原料,采用EDTA-柠檬酸法制备了含有0%～0.8%(质量分数)稀土氧化物(Ce_(0.8)Sm_(0.2)O_(1.9),SDC)的W-20Cu复合粉体,所制备的复合粉体经压制成形、1250℃烧结2 h后获得SDC/W-20Cu复合材料烧结体。对所制备复合粉体进行物相、形貌的表征;研究稀土氧化物的添加对SDC/W-20Cu烧结体的密度、组织结构和物理力学性能的影响。结果表明:所制备的W-Cu复合粉体平均粒度为100～200 nm;同时,SDC的添加对烧结体的密度和电导率会有轻微的影响,但能够抑制晶粒的长大并明显改善烧结体的力学性能。经1250℃烧结后,SDC/W-20Cu烧结体的相对密度均高于97%;当SDC的添加量为0.6%时,具有最大的抗弯强度和显微硬度HV,分别是1128 MPa和3180 MPa;此外,在室温和600℃的测试条件下,其最大的抗拉强度分别可以达到580和258 MPa。     

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。     

放电等离子烧结温度对超细晶W-40Cu复合材料的影响

采用高能球磨法制备了W-40Cu超细晶复合粉体,继而进行了放电等离子烧结(SPS),获得了致密的超细晶W-40Cu块体复合材料,着重研究了烧结温度对复合材料组织和性能的影响.结果表明,随着烧结温度升高,材料的致密度、硬度和电导率也随之升高;在950℃烧结5 min的W-40Cu复合材料,W颗粒尺寸约300～500 nm,相对致密度达98％,显微硬度HV为287,电导率为17.9 MS/m.     

TiC含量对W-30Cu/TiC复合材料显微组织和性能影响研究

经简化预处理后,采用化学法制得W–30Cu/(0-4) wt.% TiC复合粉末,在400MPa的压力下将制得的复合粉末压制成毛坯块体试样,随后在1300 °C下烧结1 h制得块体复合材料试样。采用场发射扫描电子显微镜来表征原始W 和TiC粉末、预处理后的W和TiC粉末、化学法制得的W–30Cu/(0, 0.25, 0.5, 1, 2, 3, 4) wt.% TiC复合粉末的显微形貌,以及制得的W–30Cu/TiC复合材料的显微结构。本文对不同TiC含量对W–30Cu/TiC复合材料的性能（如相对密度、硬度、导电性和抗弯强度等）进行研究。结果表明：对简单预处理后的W、TiC粉末化学镀Cu所获得的W–30Cu/TiC复合粉末的显微结构均匀。TiC含量低于1%时,W–30Cu/TiC复合材料的抗弯强度和硬度随TiC含量的增加而显著增大。而导电性则随TiC含量增加而减小,但仍高于国家标准值。添加一定量的TiC有利于获得综合性能能较好的W–30Cu/TiC复合材料。     

烧结温度对W-40vol.%ZrC性能与组织的影响

采用放电等离子烧结(spark plasma sintering, SPS)和常压氢气烧结制备了W-40vol%ZrC的复合材料,研究了烧结温度对其密度、力学性能和微观组织的影响。结果表明,采用SPS烧结能在低于常压氢气烧结200℃下,实现W-40vol%ZrC的高相对密度、高强度和细晶组织。采用SPS烧结在1600℃时的相对密度、硬度和抗弯强度分别达到98.56%、HRA 78.1和501 MPa,W和ZrC的平均晶粒度分别为3和1.5μm;而采用常压氢气烧结在1860℃烧结时达到最优值,其相对密度、硬度和抗弯强度达到98.95%、HRA 77.3和726 MPa,W和ZrC的平均晶粒度分别为10和4.5μm。微观组织分析显示SPS烧结较常压氢气烧结制备W-40vol%ZrC的ZrC相分布更加均匀细小,其能减少材料变形中由于ZrC团聚造成应力集中而引发的脆性断裂。     

复合稀土氧化物掺杂W-20Cu复合材料的制备及组织性能研究

以偏钨酸铵和硝酸铜为原料,采用EDTA-柠檬酸法制备了含有0~0.8wt.%稀土氧化物( Ce_0.8Sm_0.2O_1.9, SDC)的W-20Cu复合粉体,所制备的复合粉体经压制成型、1250°C烧结2h后获得SDC/W-20Cu复合材料烧结体。对所制备复合粉体进行物相、形貌的表征;研究稀土氧化物的添加对SDC/W-20Cu烧结体的密度、组织结构和物理力学性能的影响。实验结果表明：所制备的W-Cu复合粉体平均粒度为100~200nm;同时,SDC的添加对烧结体的密度和电导率会有轻微的影响,但能够抑制晶粒的长大并明显改善烧结体的力学性能。经1250°C烧结后,SDC/W-20Cu烧结体的相对密度均高于97%;当SDC的添加量为0.6%时,具有最大的抗弯强度和显微硬度,分别是1128MPa和258HV;此外,在室温和600°C的测试条件下,其最大的抗拉强度可以达到580MPa和258MPa。     

机械合金化及真空烧结法制备TiC/Ti材料

采用机械合金化真空烧结法制备TiC/Ti复合材料,利用激光粒度分析仪、SEM和XRD研究了球磨时间及烧结工艺对TiC/Ti复合材料断裂形貌、微观组织及力学性能的影响。结果表明,将球磨10 h的复合粉末冷压成形,真空烧结到1580℃,保温3 h,可获得综合性能较好的TiC/Ti复合材料,烧结样品的致密度、抗弯强度、硬度分别为91.68%、32.79 MPa和72.3 HRA。     

镧-钇对纳米粉90W-Ni-Fe合金显微组织和性能的影响

以喷雾干燥-H2还原法制备的纳米级90W-7Ni-3Fe复合粉末为原料，研究稀土La-Y含量对试样烧结特性的影响，采用高倍SEM和金相仪器分别对断口进行形貌观察和W晶粒测试；对烧结样的相对密度、抗拉强度、延伸率等性能进行测定与分析。结果表明：不添加稀土La-Y时，试样在液相烧结时容易出现孔洞和气泡，导致力学性能偏低；添加0．4％稀土La-Y（质量分数）时，合金的相对密度、抗拉强度和延伸率分别为99．4％、983．5MPa和15．2％1添加0．4％La-Y后，在相界或晶界上形成了W13.61 Ni2.61 F01.07 Y2052 La25.27On的中间相，阻止了W原子在粘结相中的扩散，阻碍了W晶粒长大，W晶粒由原来的20-25μm减少到12～15μm。     

放电等离子烧结-非晶晶化法合成Ti7oNb7.8Cu8.4Ni7.2Al6.6复合材料

采用机械合金化制备不含和含2%(体积分数)B4C的钛基非晶合金粉末,随后采用放电等离子烧结-非晶晶化法合成不含／含(TiB+TiC)的Ti7oNb7.8Cu8.4Ni7.2Al6.6超细晶／细晶钛基复合材料;运用X射线衍射分析(XRD)、差示扫描量热分析(DSC)、扫描电子显微镜(SEM)和万能材料试验机等对制备的钛基非晶粉末和超细晶／细晶钛基复合材料进行表征.结果表明高能球磨80h的钛基粉末中主要为非晶相,B4C颗粒的加入对钛基粉末的玻璃转变温度、晶化温度和晶化焓有显著的影响.另外,不含／含(TiB+TiC)的复合材料的显微硬度分别为5.47和5.33GPa;以50K/min升温到1223K并保温10min获得的Ti70Nb7.8Cu8.4Ni7.2Al6.6块体试样的断裂强度和断裂应变分别为2098MPa和11.5%.     

放电等离子烧结制备超细晶粒W-TiC复合材料

采用机械合金化和放电等离子烧结(SPS)技术制备了纳米TiC颗粒弥散增强超细晶W-TiC复合材料,对超细晶W-TiC复合材料的显微组织和室温力学性能进行了研究。研究表明,采用SPS工艺于1700℃下烧结1min可获得烧结颗粒结合良好,致密度高达约98.6%的超细晶W-TiC复合材料。通过添加纳米TiC,不仅能抑制W晶粒的长大,还能促进W的致密化。当TiC的加入量为0.7%时(质量分数,下同)可获得晶粒尺寸为0.5μm,抗弯强度和维氏硬度分别为1262MPa,6.45GPa的超细晶W-TiC复合材料。     

微量Re对93W-4.9Ni-2.1Fe合金性能及微观组织的影响

采用经高能球磨的超细93W-4.9Ni-2.1Fe预合金粉末，并添加少量的Re，经压制，烧结制取试样。研究Re对93W-4.9Ni-2.1Fe合金性能和微观组织的影响。用机械式拉力试验机测量试样拉伸强度，用扫描电镜观察试样拉伸断1：3的形貌，用金相显微镜对试样显微组织进行测试分析。结果表明：当添加0％-0．8％Re（质量分数，下同）时，随着Re添加量的增加，合金的相对密度稳定在99．43％～99．49％，烧结样品延伸率从不加Re时的26．47％降至0．8％Re时的14．71％，合金的抗拉强度由不加Re时的1025MPa增加到0．8％Re时的1142MPa，合金拉伸断口收缩率由不加Re时的20．45％降至0．8％Re时的10．91％；随着Re含量的增加，合金中W晶粒的穿晶解理断裂的比例增加，而粘结相延性断裂的比例减少；随着Re含量的增加，合金中W晶粒尺寸明显减小，由不加Re时的40μm-45μm减小到添加0．8％Re时的20μm-25μm。     

Ni元素对Al-20Si-2Cu合金的组织及性能影响

使用OM、SEM、XRD研究了在Al-20Si-2Cu合金中添加不同含量Ni后微观组织的演变和合金性能的变化。研究表明:Ni元素的添加不仅能使α-Al树枝晶的一次枝晶长度从150μm减小到100μm,二次枝晶臂间距由16.4μm减小至10.2μm,而且使强化相的形貌及成分发生显著的变化;另外,随Ni含量的增加,合金的高温抗拉强度从79.5 MPa提高到106.3 MPa,提高了33.7%,伸长率则先增加后减小。     

微量Y弥散强化细晶W的烧结组织和性能

以"溶胶喷雾干燥-纳米原位复合"法合成的超细/纳米W-0.3%Y复合粉末为原料,通过普通模压-预烧和在1800~1950℃下烧结制备了细晶钨。检测了细晶钨的显微硬度和抗拉强度,并利用扫描电镜(SEM)和X射线能量色散谱(EDX)观察了显微组织及断口形貌,研究了其烧结行为及断裂行为的变化。结果表明,微量稀土Y以Y2O3第二相粒子的形式均匀弥散分布于W晶粒的晶内和晶界处,能有效抑制W晶粒的长大,显著细化晶粒,提高其力学性能。微量稀土Y的添加改变了细晶钨的断裂形式,由纯W的沿晶断裂转变为细晶钨的沿晶断裂为主+部分穿晶断裂。