SiC—WC复合陶瓷材料的研究

本文对亚微细SiC—WC复合陶瓷粉末的制备及热压烧结性能进行了研究。在探讨烧结体密度、强度随热压条件变化的基础上得出了适合于SiC—WC复合陶瓷的热压工艺条件。在此条件下烧结体的相对密度达99％以上,弯曲强度达1019MN/m~2。研究表明,在SiC中加入5～25Vol.％的WC,能改善材料的烧结性能,加快致密化速率,并能提高烧结体的强度与韧性。     

热压铸成型3Y-PSZ氧化锆陶瓷的性能研究

用无机胶化法制备3Y-PSZ粉末,其D50在0.5～0.8 μm之间,BET为3.1～3.3 m2/g,粒度分布均匀、狭窄;用该粉末通过热压铸制备陶瓷件,研究其烧结体的部分力学性能.结果表明:在较低的温度下烧结粉末,其四方相只有82%左右;用此粉未烧结后得到陶瓷体的四方相含量大于96%;陶瓷体的烧结密度大于理论密度的98%,抗弯强度为667 MPa,维氏硬度为1 100 MPa.热压铸成型与模压和等静压成型方法相比,烧结密度差异不明显,但强度、硬度和显微结构差异较大.热压铸陶瓷体内部有明显的气孔洞,结构不紧密,晶粒粗且晶界明显,而等静压陶瓷体晶粒联系紧密,均匀性好.     

真空热压烧结制备Fe_3Si基金属间化合物

采用真空热压烧结工艺直接烧结Fe、Si混合粉末,制备了Fe3Si金属间化合物。研究了热压烧结时间对烧结产物微观结构、硬度及致密度的影响。结果表明,经950℃、22MPa热压烧结0.5～4h均可得到高度有序的Fe3Si块体,且随烧结时间的延长,烧结产物中Fe3Si的含量有所增加,但当烧结时间长于2h,Fe3Si的有序度有所降低。同时烧结产物的硬度和密度也有同样的变化规律,其中烧结时间2h时烧结产物具有最佳硬度和密度,分别为90.7HRC和4.62g/m3。     

纳米/微米CaB_6烧结体的形貌组织和力学性能

采用真空热压工艺,在烧结温度1750℃、烧结压力32MPa、保温时间5min的工艺条件下制备了添加不同量纳米六硼化钙(CaB6)粉末的微米烧结体,研究了纳米粒子含量对CaB6烧结体形貌组织和力学性能的影响.纳米粉末加入量为10wt%纳米/微米复合陶瓷的致密度和力学性能最佳,硬度、弯曲强度和断裂韧性分别为92.6 HRA、331.7MPa和3.06MPa.m1/2,优于微米烧结体和添加镍作为烧结助剂的烧结体.纳米粒子对微米颗粒晶界的填充和在复合烧结体中形成的"内晶型"晶粒结构是提高复合陶瓷致密度和力学性能的主要原因.     

热压烧结工艺对金刚石陶瓷磨边轮胎体性能的影响

本工作研究了分段式和抛物线式两种通用热压烧结工艺对金刚石陶瓷磨边轮胎体性能的影响。结果表明,分段式热压烧结工艺制备的胎体密度和硬度高于抛物线式热压烧结工艺制备的胎体,但采用后者工艺制备的胎体强度较前者工艺提高约12%。采用分段式工艺烧结过程中镍、锰、锡与铜形成固溶体,并与骨架相的铁元素互扩散,在胎体中生成枝状富铁相,提高了胎体的合金化程度和致密度,胎体断口较平整,存在解理断裂和沿晶断裂。抛物线式热压烧结工艺胎体中生成较多铜基固溶体,少量铜和镍、锰扩散进入片状富铁相中,通过固溶强化和弥散强化作用提高了胎体强度,胎体断口呈粗糙剥离态。     

Cu-Fe基金刚石复合材料的制备工艺及性能

采用真空热压烧结工艺制备了Cu-Fe基粉末金刚石复合材料磨头,通过金相、XRD及硬度测试等实验方法,研究了不同烧结温度下制得的合金材料的显微组织特性和性能。结果表明,在实验条件下,烧结体中各元素之间产生了冶金结合,且合金化程度随着温度的升高而增大;930℃时,烧结体中金刚石与基体结合性较好,金刚石无石墨化现象,烧结体的硬度最高,达到160HB。     

烧结温度对Cf/SiC复合材料结构及性能的影响

以碳纤维为增强体, 热压烧结制备了C_f/SiC复合材料, 研究了烧结温度对C_f/SiC复合材料密度、结构及性能的影响. 研究发现: 提高烧结温度能够促进C_f/SiC复合材料的致密度; 当烧结温度低于1850℃时, 升高烧结温度, 复合材料的强度和断裂韧性也随之提高. 当烧结温度为1850℃时, 复合材料的性能最优, 弯曲强度达500.1MPa, 断裂韧性为16.9MPa·m ^1/2. 当烧结温度达到1880℃时, 复合材料性能反而下降.     

用高能球磨法制备的细晶Al-50Si合金的组织与性能

用高能球磨工艺制备Al-50Si合金粉末,将粉末经冷压、烧结、热压等工艺制备出Al-50Si合金块体材料,对球磨粉末和块体样品进行了显微组织观察、EDS分析和XRD分析,测定了块体样品的密度、硬度和热扩散系数.结果表明:高能球磨后Al-50Si合金粉末的硅粒子明显细化,其尺寸分布为1-15μm;在烧结过程中块体样品的硅粒子长大,其尺寸增大到5-30μm;Al-50Si合金块体材料具有较高的密度和硬度,其室温热扩散系数为55mm2·s-1.     

热压烧结纳米晶铜粉性能的研究

利用置换反应制得平均粒径47nm的纳米晶铜粉并将其进行真空热压烧结.作为对比,将市售电解铜粉在相同条件下制得烧结试样.对试样的微观结构和性能进行了研究和分析.研究发现,由纳米晶铜粉制得的烧结试样,与电解铜粉的具有相同的致密度,弯曲强度提高21%,维氏硬度提高83%,电阻率提高50%.     

快速烧结制备纳米Y-TZP材料

研究了快速热压烧结和放电等离子快速烧结（ＳＰＳ）制备纳米Ｙ－ＴＺＰ材料．利用快速热压烧结和 ＳＰＳ快速烧结,可在烧结温度为 １２００℃、保温９～１０ｍｉｎ条件下,制得相对密度超过９９％的 Ｙ－ＴＺＰ材料．研究发现：虽然快速热压烧结和 ＳＰＳ烧结都可使Ｙ－ＴＺＰ在相同温度下的密度高于普通热压烧结,但两种快速烧结所得Ｙ－ＴＺＰ的晶粒都大于无压烧结所得;另外,快速热压烧结所得样品的结构不够均匀,而ＳＰＳ烧结的样品的均匀性较好．文章对产生这些现象的原因进行了理论探讨．     

高能球磨对Mg-Zn-Zr合金微观组织与力学性能的影响

在氩气条件下以400r/min高能球磨镁合金粉末,并将球磨后的粉末经过冷压—热压烧结—热挤压成型。研究了不同球磨时间的粉末以及挤压态样品的微观组织和力学性能。结果表明:随着球磨时间的延长,粉末颗粒尺寸可以细化到8μm,晶粒尺寸有效细化到34nm,在整个球磨过程中粉末有一定程度的氧化,并伴随有MgO纳米颗粒产生。粉末经过热压烧结—热挤压成型后,材料内部有MgZn2相颗粒析出,且均匀分布于Mg基体中。随着粉末颗粒的细化,材料性能得到改善,当球磨至10h时,粉末挤压态样品的极限拉伸强度为365 MPa,压缩屈服强度高达325 MPa,极限压缩强度保持在466 MPa。球磨至25h,颗粒平均尺寸细化至8μm左右,使得颗粒表面能大幅度增大,颗粒表面的氧化膜增厚,在热压烧结过程中阻碍了颗粒之间的结合,进而使得材料的力学性能恶化。     

激光增材制造用SiC粉末制备及成形工艺探索

为制备高强度复杂形状SiC陶瓷零件,以酚醛树脂(PF)为粘接剂,分别采用机械混合法(SPM)和搅拌蒸发法(SPC)制备两种SiC复合粉末,并对两种粉末进行了SEM电镜扫描、SLS成形、碳化和渗硅反应烧结处理.研究表明,在激光功率10 W,分层厚度0.1 mm,扫描速2 000 mm/s,扫描间距0.2 mm时,SLS坯体密度大(1.259 g/cm3),生产效率高.利用SPC粉末制得的SLS坯体内部孔隙更多,碳化和渗硅烧结后坯体密度明显增加.采用SPC粉末所制零件最终力学性能更好,更适于生产.在最优工艺条件下,制备了复杂形状的高性能SiC零件.     

热压烧结Ti2AlC粉体的研究

以自蔓延高温合成（又称燃烧合成）的Ti2AlC粉体为原料，研究了不同热压温度对Ti2AlC粉体的烧结影响。实验结果表明，热压烧结Ti2AlC粉料可得到致密Ti2AlC陶瓷，在压力25MPa，保温2h的条件下，理想热压烧结温度为1400℃，热压温度〉1450℃时Ti2AlC会发生分解，并出现Ti2AlC2相；烧结温度为1400℃时Ti2AlC烧结体理论相对密度为98．1％，维氏硬度4．14GPa，断裂韧性7.86MPa·m^1/2；烧结样品的密度和断裂韧性随烧结温度升高而增大，其微观晶粒片状尺寸随烧结温度的升高而增大。     

烧结温度对Cf/SiC复合材料结构及性能的影响

以碳纤维为增强体, 热压烧结制备了C_f/SiC复合材料, 研究了烧结温度对C_f/SiC复合材料密度、结构及性能的影响. 研究发现: 提高烧结温度能够促进C_f/SiC复合材料的致密度; 当烧结温度低于1850℃时, 升高烧结温度, 复合材料的强度和断裂韧性也随之提高. 当烧结温度为1850℃时, 复合材料的性能最优, 弯曲强度达500.1MPa, 断裂韧性为16.9MPa·m ^1/2. 当烧结温度达到1880℃时, 复合材料性能反而下降.     

粉末表面涂层陶瓷的硬质合金刀具材料

使用溶胶－凝胶法在硬质合金粉末表面涂覆了一层氧化铝陶瓷,涂层粉末经热压烧结后,制得一种新型的涂层刀具材料,这民具材料的耐磨性与陶陶瓷材料接近,并且具有较高的强度和韧性,在切削高硬度材料时表出良好性能,具有广阔的应用前景。     

凝胶离心成型制备316L-TiC复合材料

将凝胶离心成型工艺应用于316L-TiC复合粉末的坯体成型,研究了固含量对316L-TiC复合粉末浆料流变性的影响以及引发剂的加入量对粉末浆料固化时间的影响,分析了凝胶离心成型工艺中离心转速与316L-TiC坯体的密度和强度的关系。结果表明:以油酸作分散剂,制备稳定且流动性好的浆料的最佳固含量为55%(体积分数);引发剂的加入量为0.7%(占预混液的质量分数),采用自行设计的离心成型机,选择最佳转速3000rpm,制备出的坯体密度高、无残留气孔,相对密度64.3%,强度26.3MPa。坯体经真空脱胶烧结1380℃保温1h制备出316L-TiC合金管,烧结体收缩均匀无变形,TiC颗粒呈均匀分布。     

硬质合金粉末表面涂层陶瓷的刀具材料研制

用溶胶－凝胶法在硬质合金粉末表面涂覆了一层氧化铝陶瓷，涂层粉末经热压烧结后制得一种新型的涂层刀具材料。这种刀具材料的耐磨性与陶瓷材料接近，并且具有较高的强度和韧性，在切削高硬度材料时表现出良好性能，具有广阔的应用前景。     

烧结TiH_2粉末制备钛合金的工艺及组织EI北大核心CSCD

以TiH2粉末为原料,通过组元球磨混合、压制成形和烧结工艺制备钛合金。用扫描电镜对球磨过程TiH2粉末的粒度、形貌变化以及烧结CP-Ti,Ti-6Al-4V合金的组织形貌进行了观察;采用热重分析方法研究了TiH2粉末脱氢的特性;用热膨胀技术研究了TiH2,TiH2-Al-V两种粉末压坯的烧结致密化特性。结果表明:TiH2粉末经过球磨后迅速变细,其粒度随球磨时间的延长而减小,粉末形貌由原来的不规则形状逐渐变为等轴状;TiH2粉末在烧结过程的脱氢将使α-Ti产生强烈收缩、同时因脱氢后获得的新鲜钛表面所发生的快速粘接而使烧结体迅速致密、得到相对密度大于99%的烧结坯体;TiH2-Al-V粉末压坯在烧结时因为伴随着合金元素的溶解而使其烧结致密特性不如纯TiH2粉末压坯的好;TiH2粉末经过成型、烧结脱氢工艺可获得典型的等轴状纯钛组织,TiH2-Al-V粉末经过相同工艺可获得典型的层片状α+β钛合金组织、且合金元素分布均匀。     

Centrifugal gel forming of 316L - TiC composites

将凝胶离心成型工艺应用于316L-TiC复合粉末的坯体成型,研究了固含量对316L-TiC复合粉末浆料流变性的影响以及引发剂的加入量对粉末浆料固化时间的影响,分析了凝胶离心成型工艺中离心转速与316L-TiC坯体的密度和强度的关系。结果表明：以油酸作分散剂,制备稳定且流动性好的浆料的最佳固含量为55％（体积分数）;引发剂的加入量为0．7％（占预混液的质量分数）,采用自行设计的离心成型机,选择最佳转速3000r／min,制备出的坯体密度高、无残留气孔,相对密度64．3％,强度26．3MPa。坯体经真空脱胶1380℃烧结保温1h制备出316L-TiC合金管,烧结体收缩均匀无变形,TiC颗粒呈均匀分布。     

富铝Fe-Al粉末的热压烧结工艺及组织研究

以富铝Fe-Al粉末为原料采用热压烧结工艺制备了铁-铝合金试样,运用X射线衍射仪(XRD)和能谱仪(EDS)对试样在不同烧结压力和温度条件下形成的金属间化合物成分进行了分析,通过扫描电镜(SEM)研究了不同烧结产物的组织形貌。结果表明,10 MPa压力下固态扩散生成Fe2Al5的临界温度为550℃,随着压力提高到20 MPa,该温度下转而生成FeAl3;烧结过程中随着压力升高富铝化合物会对铁单质形成包裹,成为扩散阻隔层;为了保持铁铝烧结体的含能特性,烧结温度和压力应分别控制在600℃和10 MPa。研究成果为热压烧结富铝Fe-Al粉末提供了理论依据及加工工艺参考。