机械合金化对Fe-Cu-Al热压烧结的影响

本文利用XRD、SEM、DSC等手段研究了Fe-Cu-Al粉末体系机械合金化(MA)过程金属粉体的结构变化及储能情况.将机械合金化处理后的粉末进行热压烧结,并对烧结体进行了金相组织、硬度和抗折强度分析.结果表明,Fe-Cu-Al经MA处理能够形成二元及三元固溶体,粉体粒度和晶粒度明显细化,粉体内储存了大量的表面能和界面能.球磨20 h晶粒度达到稳定值20 nm,粉体储能达到最大值385.1 J/g,球磨30 h粉体粒度达到稳定状态.随着球磨时间的延长,粉末烧结体的成分趋于均匀,组织不断细化.粉末烧结体的硬度在球磨初期显著提高,超过10 h后硬度提高缓慢,而烧结体的抗折强度随着球磨时间的延长几乎成线性增长.球磨50 h粉末烧结体的洛氏硬度和抗折强度分别达到108 HRB和351 MPa.     

机械合金化对Cu—SiC粉末烧结性能的影响

本文主要讨论了Cu—SiC复合粉体经球磨后的烧结性能变化情况,通过对球磨后Cu—SiC复合粉体进行XRD、DSC分析,来了解球磨过程对Cu—SiC粉体以及烧结体性能的影响。X射线结果表明：随着球磨加工的进行,粉体的晶粒尺寸减小,Cu衍射峰消失。DSC分析的结果表明：在粉体中储存大量的能量,这些能量的储存降低了复合粉体的烧结温度,改善了烧结体的强度。烧结实验结果表明：在800℃的烧结温度下,经20h球磨后,粉体的抗折强度达到了15MPa以上。     

硬脂酸对高能球磨制备Ti-48at%Al粉体性能的影响

研究了高能球磨过程中不同添加量的硬脂酸（十八烷酸）对Ti-48at%Al粉体和材料性能的影响。利用X-ray衍射、SEM、EDS、激光粒度仪、万能力学试验机、显微硬度计分别研究了粉末的物相、形貌、球磨后的成分、粒度和烧结后Ti-48at%Al的力学性能。结果表明,当硬脂酸添加量为0wt%时,有利于Ti-48at%Al机械合金化,但粉体团聚粘壁的现象严重,偏离原始设计成分;添加量为2.5wt%时,D₅₀为16.85μm,颗粒形貌呈不规则薄片状且均匀化程度最好、成分最接近初始成分设计。硬脂酸不同添加量的粉体经过35 MPa冷压,950 ℃氩气保护烧结后,硬度和压缩极限强度在2wt%时达到最大值,分别为482 HV0.1、284 MPa。     

原始WC粉末粒度分布及球磨时间对超细硬质合金微观结构的影响

分别采用两种Fsss粒度相近、粒度分布差别很大的超细WC粉末为原料,经10～50 h球磨,制备WC-12%Co-1.0%(Cr3C2+VC)混合料,并在1 350、1 410℃和1 450℃下烧结,采用SEM研究两种合金的微观组织结构变化。研究结果表明:采用粒度分布窄的WC粉末为原料,经10 h球磨后烧结,合金中WC晶粒分散均匀,几乎没有WC晶粒粗聚体;而采用粒度分布宽、包含大量团聚体的WC粉末为原料,经10 h球磨、烧结后,合金中含有大量的粗大WC晶粒团聚体,随球磨时间增加,WC团聚体数量、单个团聚体中包含的WC晶粒数量急剧减少,团聚体尺寸不断减小,经50 h球磨才能得到微观结构较为均匀的合金;相同球磨时间下,随烧结温度从1 350℃升高到1 450℃,团聚体尺寸不断增加,团聚体内的形貌也发生明显变化。     

Cr_3C_2粉体的高能球磨细化

采用高能球磨工艺对Cr3C2粉末进行研磨。研究了粉体粒度随球磨时间的变化。结果表明:随着球磨时间的增加,粉体粒度不断细化,最后BET粒度趋于稳定在50nm左右。Cr3C2粉末高能球磨细化机理是:机械力通过破碎一次颗粒间的烧结颈,并不断细化粉末,Cr3C2粉末的最终粒度取决于一次颗粒的晶粒尺寸;长时间球磨不能进一步细化粉末反而容易形成新的团聚体。     

球磨时间对Nd:YAG烧结致密化的影响

机械球磨（MA）高纯Y2O3、Al2O3和Nd2O3粉体（并掺微量纳米SiO2做烧结助剂）,然后采用真空烧结球磨粉体以制备致密的Nd∶Y3Al5O12（NdY∶AG）。结果表明,球磨氧化物混合粉体可明显细化氧化物颗粒,但球磨时间过长,粉体颗粒会发生严重的团聚。在1 600℃,保温8 h,对粉体进行真空烧结,相比未球磨粉体,经球磨处理的粉体烧结后得到的块体致密度明显提高,球磨20 h得到的块体的致密度达97.8%,但球磨时间较长的粉体烧结块体相对密度下降。     

镀钛cBN磨料对超高速陶瓷砂轮强度的影响

采用扫描电子显微镜和X射线衍射仪等仪器对镀钛前后的cBN磨料和陶瓷结合剂烧结样条的显微结构进行了观察;分析了结合剂与cBN磨料的结合关系,并对陶瓷结合剂烧结样条进行了抗折强度试验。结果表明,cBN磨料镀钛前后其性能变化很小,未镀钛cBN磨料与结合剂烧结样条的抗折强度为61.97MPa,两者间是机械包镶式的结合;镀钛cBN磨料与结合剂烧结样条的抗折强度为67.65MPa,两者间还含有化学结合;cBN磨料镀钛后对砂轮强度的提高有益,但前者的抗折强度已满足超高速砂轮的需要,单就提高砂轮强度来说,无需镀钛。     

基于地质聚合反应的低品位铜矿石制团及机理

通过转鼓对高压辊磨机破碎后的低品位铜矿石进行制团并利用地质聚合反应固化团聚体,考察碱激发剂配比和用量、水添加量、偏高岭土添加量等因素对团聚体粒度、抗压强度和耐酸性质的影响,并借助FT-IR和NMR分析技术研究地质聚合反应提高团聚体耐酸性的机理。结果表明:在制团过程中,碱激发剂用量和水添加量的增加均有助于增大团聚体的成团粒度并提高其耐酸性;碱激发剂中硅酸钠含量高时团聚体耐酸性好,少量氢氧化钠的引入可提高团聚体的强度;偏高岭土的加入能显著提升团聚体的耐酸性。FT-IR和NMR测试结果表明,地质聚合物凝胶含量增多是团聚体耐酸性增强的原因。     

微细金属粉末对金属结合剂砂轮性能的影响

为研究微细粉末对金属结合剂砂轮性能的影响,将微细粉末和普通粉末按照设计的比例均匀混合,采用热压烧结的方法制成胎体试块,且在混合粉末中添加超硬磨料制成金属结合剂超硬材料砂轮,利用硬度计、抗折试验机、扫描电镜、切割试验机等设备,分别测试金属结合剂胎体硬度、抗折强度、断口形貌以及金属结合剂超硬材料砂轮切割性能。结果表明:微细粉末的添加有利于提高金属结合剂胎体的抗折强度,最高可以提升20%;另一方面,还可增加超硬材料砂轮的耐磨性,相同试验条件下测得半径磨损量降低了25.7%。      

WC在湿磨中的分散与破碎过程研究

本文在球料比一定的情况下,分别对不同粒度规格的WC进行湿式球磨,并在不同球磨时间取样进行测试。通过氮吸附比表面法、激光粒度分布仪、XRD及SEM电镜等手段,对不同球磨时间下的WC的粒度及粒度分布、晶粒尺寸及破碎过程中粉体的形貌进行分析测试。结果表明:细晶颗粒WC和中粗颗粒WC随球磨时间延长,虽然平均粒度都在细化,但是其细化机理却是不同的。细颗粒WC破碎主要表现为"软团聚"团粒的分散,并且在短时间球磨就能将其分散开,WC颗粒本身并无明显的破碎过程;而中粗颗粒WC主要表现为"硬团聚"体及多晶颗粒随着球磨时间的延长而破碎,并且在球磨达到一定强度后,部分粗大WC晶粒表面也会出现裂纹,进而引起WC晶粒的破碎。     

十二烷基苯磺酸钠对陶瓷结合剂及金刚石分散性的影响

采用溶胶–凝胶法制备陶瓷结合剂粉末和陶瓷结合剂/金刚石混合粉末以及相应的块体材料。研究分散剂（十二烷基苯磺酸钠）质量分数为0～4.02%时，其对陶瓷结合剂物相、耐火度、弯曲强度和热膨胀系数等的影响，以及其对M2.5/5金刚石在陶瓷结合剂/金刚石混合粉末中分散性的影响。结果表明:分散剂质量分数为1.34%时，陶瓷结合剂的耐火度、弯曲强度和热膨胀系数与未添加分散剂时相比未发生明显变化，其中耐火度为700 ℃、弯曲强度为45 MPa 、热膨胀系数为4.3×10?6 ℃?1；当分散剂的质量分数从1.34%增加至4.02%时，陶瓷结合剂的耐火度降至600 ℃，弯曲强度降至28 MPa，热膨胀系数增至7.5×10?6 ℃?1；分散剂质量分数为1.34%时，M2.5/5金刚石均匀分散在陶瓷结合剂/金刚石复合材料中，且未引起复合材料的性能变化。      

铝粉改性低温陶瓷结合剂的性能研究

为改善低温陶瓷结合剂的不足,采用粉末冶金的方法将铝粉添加到低温陶瓷结合剂中,使用真空热压烧结炉进行烧结,探究铝粉改性低温陶瓷结合剂的力学性能和显微结构。结果表明:当金属铝粉质量分数为20%时,结合剂的抗折强度达到116.32 MPa,比低温陶瓷结合剂抗折强度提高了42%;结合剂的平均抗冲击强度为13.01 kJ/m2,比低温陶瓷结合剂的提高了414%。铝粉的添加对结合剂的密度影响不明显,但随着铝粉质量分数的增加, 结合剂的硬度整体呈下降趋势。铝粉颗粒在低温陶瓷结合剂中均匀分散,并且以金属铝的形态存在,分散性较好,具有颗粒增韧的作用。结合剂中金属相和低温陶瓷结合剂的界面处元素扩散形成过渡带,两者互相融合,且结合情况良好。      

再生料制备的硬质合金组织与性能研究

以电解法回收的WC粉和Co粉为原料,通过高能球磨、压制成型和1400℃真空烧结制成YG6、YG8、YG11三种合金,检测了合金的硬度、密度、抗弯强度、金相等力学性能及微观组织。分析讨论了回收WC粉、Co粉与原生WC粉、Co粉在化学成分、颗粒形貌等方面的不同,通过断口观察测量断裂源缺陷尺寸,分析讨论再生料制备的硬质合金缺陷尺寸与强度的关系。     

球磨时间对机械合金化制备NbMoTaW高熵合金粉末的影响

采用机械合金化技术制备了NbMoTaW高熵合金粉末,研究了球磨时间对粉末相结构、微观形貌、杂质含量、颗粒粒径的影响。利用X射线衍射仪、扫描电镜和透射电镜对高熵合金粉末进行了物相和形貌分析,利用能谱仪定量分析粉末中元素分布和杂质含量,利用激光粒度仪测试了粉末粒径分布。结果表明：随球磨时间增加,混合粉末经历了扁平化、冷焊断裂、球形化三个阶段,球磨45h后,形成了具有单一BCC结构的高熵合金粉末。粉末形貌从初始的不规则状转变成片状,而后转变成椭球状,且球形度不断优化。杂质主要来源于球磨罐和磨球,不同球磨时间段,杂质含量增速不同。颗粒粒径随球磨时间变化,呈现出先增大后减小的趋势,且颗粒粒径分布更为均匀。     

球磨时间和转速对CNTs／Al-2024复合粉末变化的影响

通过机械球磨和热挤出的方法制备碳纳米管（CNTs）增强铝基复合材料。在2024铝合金中加入1％CNTs,并在不同条件下进行球磨。通过X射线衍射仪（XRD）、场发射扫描电镜（FESEM）以及力学性能测试等方法对球磨过的粉末和块体材料的显微组织的变化和力学性能进行测试。研究碳纳米管浓度和球磨时间对CNTs／Al-2024复合材料显微组织的影响。通过对显微组织的观察,讨论粉末在球磨过程中的变形行为。结果表明：在CNTs含帚相同的条件下,粉末颗粒尺寸随着球磨时间和转速的增加而减小,当球磨时间达到15h,粉末颗粒尺寸最小。由于CNTs的加入,铝合金复合材料的拉伸性能有所提高。     

Metal injection molding of W-Cu powders prepared by low energy ball milling

Low energy ball milled W/Cu powders were used for metal injection molding (MIM) in order to overcome the low powder volume fraction of MIM parts after debinding as well as the inherently poor sinterability of the W-Cu powder compacts. Ball milling was carried out using commercial fine W and Cu powders to form a powder mixture suitable for injection molding. W powders showed no change in either size or shape during the milling process, but the ductile Cu powders were easily deformed to a three-dimensional equiaxed shape, having a particle size comparable to that of W powders. This modification of powder characteristics by ball milling resulted in an improvement of the solid loading of roughly 58%, maintaining a high and uniform powder packing density in the feedstock. The densification behavior of W-Cu MIM parts is also discussed on the basis of the relationship between Cu composition and W particle size.     

COMPARISON ON REFINEMENT OF IRON POWDER BY BALL MILLING ASSISTED BY DIFFERENT EXTERNAL FIELDS

The cryogenic milling and milling in conjunction with dielectric barrier discharge plasma (DBDP)have been separately set up. The combined effect of low temperature and plasma on ball milling has been investigated by examining the refinement of particle size and grain size of iron powder using scanning electron microscopy, X-ray diffraction, and small angle X-ray scattering. It was found that the mean size of iron particles could reach 104nm only after 10 hours of ball milling in conjunction with DBDP, whereas a minimum average grain size of 8.4nm was obtained by cryomilling at -20℃; however, it is difficult to refine the particle size and grain size under the same milling condition in the absence of DBDP and cryogenic temperature.     

机械合金化制备TiB2-Ni(Al)复合粉末组织结构研究

目的通过原位合成技术获得TiB_2-Ni(Al)复合粉末。方法采用机械合金化方法在不同球磨时间的条件下,制备不同体积含量的TiB_2陶瓷相增强Ni(Al)基复合粉末,其中Ni粉和Al粉的摩尔比为1:1。采用扫描电子显微镜(SEM)以及X-射线衍射仪(XRD)分析球磨后粉末的显微组织结构及物相,研究不同球磨时间对制备TiB_2-Ni(Al)复合粉末物相演变、组织结构及粒子间界面结合状态的影响。结果在球磨过程中,球磨时间越长,Ni/Al间的塑变有利于原子之间的扩散,TiB_2陶瓷相颗粒逐渐变小。当球磨时间增长到一定程度时,延展性好的Al粉颗粒发生扁平化且其表面积不断增大,使得碎化后的Ni粉颗粒不断嵌入Al粉颗粒中,最终形成Ni(Al)固溶体。同时根据XRD分析发现,随着球磨时间的延长,TiB_2-Ni(Al)复合粉末中的Al峰逐渐减小,说明Al不断固溶到Ni中,形成了一定量的Ni(Al)固溶体。结论通过机械球磨技术在球磨一定时间后可原位合成Ni(Al)固溶体,这说明随着Ni与Al之间的相互扩散有利于形成Ni(Al)固溶体。     

球磨纳米结构Fe40Al合金粉末及其冷喷涂沉积行为研究

目的研究冷喷涂用纳米结构Fe40Al合金粉末的球磨制备工艺及其在不同基体表面的冷喷涂沉积行为。方法以Fe粉、Al粉为原料,按照Fe-40Al进行配比混合,采用行星式球磨机制备纳米结构Fe40Al合金粉末,在不同硬度基体表面(不锈钢、低碳钢、纯铜及锡)冷喷涂沉积单个Fe40Al合金粉末颗粒。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM),分析球磨过程中Fe40Al合金粉末的组织结构演变规律、粉末颗粒在不同基体表面的碰撞变形行为及沉积特性。结果球磨过程中,随着球磨时间的延长,Al扩散进入Fe晶格形成纳米结构Fe(Al)固溶体,球磨36 h后,Fe40Al合金粉末的晶粒尺寸约为35 nm,平均颗粒尺寸约为20μm,内部为精细层状结构。纳米结构Fe40Al合金粉末在硬度较高的不锈钢和低碳钢基体上沉积时,粉末颗粒发生强塑性变形而基体变形量较小,颗粒和基体间的结合较弱,沉积效果较差;当在硬度较低、塑性较好的Cu基体上沉积时,基体与粉末颗粒同时发生塑性变形,颗粒和基体间的结合较强,沉积效果最好;在硬度最低的Sn基体上沉积时,基体发生强烈的塑性变形且出现部分熔化,但颗粒几乎没有变形,且颗粒与基体间的结合很弱,沉积效果最差。结论采用球磨工艺可制备出适合冷喷涂用的纳米结构Fe40Al合金粉末,随着球磨时间的延长,粉末晶粒尺寸减小,硬度增加。基体种类对纳米结构Fe40Al合金粉末的冷喷涂沉积行为影响显著,基体硬度过高或过低均不利于粉末颗粒沉积,基体与粉末颗粒同时发生塑性变形有利于增强颗粒与基体间的界面结合,从而改善沉积效果。