放电等离子体烧结W粉数值模拟

根据传热学以及电磁理论,在放电等离子体烧结的典型烧结条件下建立了电热耦合控制方程,利用有限元方法对W粉试样在烧结中的电热效应进行了数值模拟,得到烧结过程中电流密度、能量密度以及温度场分布。结果表明:放电等离子体烧结升温速率快,半径大小影响模具轴向温度梯度,试样径向有较高的温度梯度,影响烧结后试样的均匀性。     

W-Re高比重合金的SPS烧结

采用放电等离子烧结(SPS)设备制备了W-Re高比重合金,烧结温度为1800℃,烧结压力为40MPa,保温时间为5min。对SPS烧结的W-Re合金试样进行了密度、硬度等性能测试。采用金相显微镜观察试样的金相组织、晶粒大小。结果表明:采用SPS烧结,可以在较低的温度下实现W-Re合金的致密化,并能有效控制晶粒长大,提高材料的硬度。     

SPS制备碳化硅陶瓷的研究

本文用放电等离子烧结(SPS)的方法制备了SiC陶瓷,研究了SPS烧结温度、压力和保温时间对烧结试样力学性能的影响.结果表明,随着烧结温度的升高,烧结试样的密度和硬度增加,当温度超过1600℃后,密度和硬度不再增加,反而有稍微的下降,而断裂韧度和弯曲强度则随温度的升高而提高;随着压力的增大和保温时间的延长,样品的致密度和力学性能均提高.当温度为1700℃、压力为50MPa、保温时间为5min时,烧结样品的密度达3.280g/cm3,维氏硬度达25.0GPa,断裂韧度达8.34MPa·m1/2、弯曲强度达684MPa.     

烧结参数对羰基铁粉放电等离子烧结的影响

采用放电等离子烧结技术烧结羰基铁粉,研究烧结温度和保温时间对烧结致密度、硬度及晶粒尺寸的影响.结果表明:当烧结温度为600℃时,烧结体的相对密度达到95%以上;而当烧结温度超过600℃时,烧结体密度几乎不再发生变化.同时发现保温时间对烧结体的相对密度影响不大,但硬度随保温时间的延长而增大.烧结体的晶粒尺寸随烧结温度的升高和保温时间的延长而长大,但是长大的幅度较小,与原始粉末的粒度在同一数量级.     

高能球磨-放电等离子烧结法制备双晶分布钛

以平均粒径约150μm的球形钛粉为原料,采用高能球磨结合放电等离子烧结技术制备由双尺度晶粒组成的高致密纯钛块体材料,研究高能球磨过程中钛粉的形貌、尺寸及显微组织的变化,分析球磨钛粉放电等离子烧结时的致密化行为和显微组织的演变规律,测试烧结钛块体材料的室温压缩性能。结果表明:钛粉在球磨初期发生剧烈的塑性变形并相互焊合,形成层片状团聚粉末。球磨10 h时,钛粉的部分晶粒细化至40~100 nm。放电等离子烧结过程中,随烧结温度升高和烧结时间延长,烧结钛的密度逐渐增大。在烧结温度为800℃、保温时间为4 min、烧结压力为50 MPa的条件下,烧结钛的密度达到4.489 g/cm3,接近全致密,其显微组织由双尺度的等轴晶组成,细晶区晶粒尺寸为1~2μm,粗晶区晶粒尺寸为5~20μm,二者呈层状交替分布;该试样在室温压缩条件下的综合力学性能与铸锻Ti-6Al-4V合金相当。     

升温速率对放电等离子烧结铁粉致密化的影响

选用球型雾化铁粉为典型材料,在温度1 075℃、压力40 MPa、保温时间5 min和脉冲8:2的条件下,以不同升温速率(10,30,50,70和90 K/min)进行放电等离子烧结,对烧结体的致密度、微观组织以及致密化动力学等进行分析,研究升温速率对SPS铁粉致密化的影响。结果表明:粉末的SPS致密化过程与传统热压类似,烧结初期致密化速率较大;然后随温度升高,致密化速率加快;烧结后期致密度大幅提高,但由扩散蠕变控制的致密化过程受到晶粒长大的影响,最终致密度趋于稳定。由于保温时间较短,材料的致密度随升温速率提高而减小。提高升温速率能有效抑制样品与模具接触而发生的渗碳行为。     

AlN陶瓷基片烧结曲线的研究与优化

研究了AlN陶瓷基片烧结曲线中液相烧结升温速率、保温时间、烧结温度对基片性能的影响。测定不同液相烧结升温速率下试样的翘曲度,确定最佳升温速率范围为0.2~0.5℃/min;同时,根据不同保温时间下试样密度的变化优选保温时间为5h,并协调出最高烧结温度为1 830℃。通过对比烧结曲线优化前后AlN陶瓷基片主要性能及组织结构,结果表明烧结曲线优化后效果明显。     

放电等离子烧结温度对W-9.8Ni-4.2Fe合金摩擦磨损特性的影响

本文研究了放电等离子烧结温度对W-9.8Ni-4.2Fe合金摩擦磨损特性的影响。结果表明:在脉冲电流峰值、基值、频率和初始加载平均电流分别为3000A、360A、50Hz和1200A的条件下,保温6min时,随着烧结温度的升高,烧结试样的摩擦系数与磨损量逐渐降低,材料的耐磨性能越来越好。分析磨痕形貌可知,低温烧结钨合金的磨损机制主要为磨粒磨损,随着烧结温度的升高,磨损机制逐渐变为粘着磨损。     

烧结工艺对钛合金汽车零件性能的影响

采用不同的烧结温度和烧结压力对Ti-6Al-4V-0.5In钛合金汽车零件试样进行放电等离子烧结处理,研究了烧结工艺对试样耐磨损性能和冲击性能的影响。结果表明:随烧结温度的提高和烧结压力的增大,试样的耐磨损性能和冲击性能均先提高后下降。钛合金汽车零件材料的烧结温度优选为875℃,烧结压力优选为45 MPa。     

放电等离子烧结工艺对Mn_3O_4性能的影响

本文研究了放电等离子烧结的温度、压力、保温时间对Mn_3O_4的结构、致密度和介电性能的影响。借助X射线衍射仪、扫描电子显微镜、阻抗仪等对放电等离子烧结后的Mn_3O_4的结构和性能进行了表征,利用阿基米德原理测量了样品的密度。结果表明,保温时间对Mn_3O_4的物相、结构和性能影响最大,其次依次是烧结温度和烧结压力。实验结果表明,烧结温度700℃、烧结压力70 MPa、保温时间5 min获得的材料的致密度最高,可达95%,而且样品的介电性能最好,相对介电常数可达252。     

WC-6Co硬质合金SPS烧结工艺

以平均粒径约为30 μm,空心球壁厚约1.8 μm的空心球结构WC-6Co复合粉为原料,利用放电等离子烧结（SPS）技术制得不同烧结温度、保温时间、烧结压力工艺下的WC-6Co硬质合金.采用扫描电镜、钴磁仪等检测手段对合金的组织与性能进行表征分析.结果表明:随着烧结温度的升高,合金的致密度和硬度升高;在实验范围内合金密度与硬度随着保温时间的延长而增加,再趋于稳定;烧结压力对合金密度、硬度等性能影响不大.综合考虑合金性能,较好烧结工艺为:温度1 250 ℃、保温时间5 min、烧结压力50 MPa.该烧结工艺制得的合金的密度达14.69 g/cm3、断裂韧性达12.23 MPa·m1/2,其组织也很细很均匀.      

放电等离子烧结快速制备高钪含量铝钪合金

采用放电等离子烧结技术制备高钪含量Al-Sc合金,利用扫描电子显微镜、能谱仪和X射线衍射仪等设备对球磨前后Al-Sc合金粉末的形貌、相组成以及不同温度快速烧结样品的显微组织结构进行观察和分析,研究烧结温度对Al-Sc合金显微组织的影响。结果表明:球磨后粉末的形状较规则,其颗粒尺寸为25~45mm,并初步实现了机械合金化,除Al、Sc相以外,有少量Al3Sc和AlSc2相生成。放电等离子烧结可实现高钪含量铝钪合金的快速致密化,成功制备出钪含量30%(质量分数)的铝钪合金,通过调整烧结工艺参数,烧结样品的相对密度可达92.19%;当烧结温度高于500℃时,所得样品致密,无孔洞,且无明显晶界;随着烧结温度的提高,Sc相与第二相融合,形成Al3Sc、AlSc2等第二相,存在于合金中,且Al3Sc相呈现逐渐增强的趋势。     

烧结温度对内燃机用TiZrVMo高熔合金组织和力学性能的影响

运用放电等离子烧结方法(SPS)制备TiZrVMo合金,并通过控制不同的烧结温度获得了不同力学特性与组织结构的试样。测试结果表明,对合金烧结处理后其基体中形成了包含BCC与FCC两种晶体结构,BCC组织形成了比FCC组织更高的衍射峰。当烧结温度增加后,晶粒尺寸呈现增大的现象,塑性先增大后降低。经过1100℃烧结得到的试样压缩屈服强度为1501.4MPa,塑性应变31.4%。随着烧结温度的增加,屈服强度先减少后增加,塑性应变先增大后减小。当烧结温度上升后,合金材料从准脆性断裂逐渐转变为微孔聚集型断裂,之后形成了大尺寸晶粒并发生沿晶断裂的现象,呈现脆性解理断裂的特点。     

GT35钢结硬质合金放电等离子烧结工艺初探

采用正交试验的方法确定了GT35钢结硬质合金放电等离子烧结(SPS)的最佳工艺,并对试样的组织和性能进行了测试分析,得出不同工艺参数对GT35钢结硬质合金性能的影响,并制备了GT35钢结硬质合金。结果表明,SPS制备GT35钢结硬质合金的最佳工艺为:960℃×5min×70MPa,该工艺条件下得到的GT35钢结硬质合金晶粒细小、组织分布均匀,致密度可达99.53%,硬度达到73.5HRC。与传统的烧结方法相比,SPS显著降低了GT35钢结硬质合金的烧结温度,缩短了烧结时间,烧结后材料的硬度也提高了1～2HRC。     

发动机用石墨烯增强TC11合金放电等离子烧结制备参数优化及力学性能研究

通过添加石墨烯提高了放电等离子烧结（spark plasma sintering, SPS）制备发动机用耐高温TC11合金的力学性能,研究了不同烧结参数下TC11合金的密度,并观察了合金显微组织,分析了合金力学性能的影响因素。研究结果表明:随着烧结温度增加,试样密度先增加后平稳;提高烧结压力后,试样密度发生了略微上升。随着烧结温度的上升,更多α相转变成了高温β相,形成了相对稳定的β相比例。随着烧结时间的增加,合金室温压缩强度表现为升高的趋势。提高烧结压力后,TC11合金获得了更高的室温与高温力学强度。通过实验最终确定烧结时间5 min、温度900 ℃与压力50 MPa时制备的TC11合金具有最优力学性能。     

镍基合金圆柱形热模拟试样热变形后鼓形的有限元研究

通过abaqus有限元分析软件,对镍基合金圆柱形热模拟试样在加热和保温后的单向压缩变形过程进行了模拟。研究结果表明,由于镍基合金材料导热系数较小,在快速变形条件下,试样在单向压缩过程中产生的变形热不能充分扩散,从而导致变形后试样内部局部温度升高。通过与热模拟试样变形后鼓形的实测值进行比较,结果均表明,变形后试样的鼓形随着应变速率的提高而增大。     

铝电解槽槽壳侧部散热计算方法的研究

本文借助ANSYS有限元分析软件,对某厂240 kA预焙阳极铝电解槽槽壳侧部散热进行研究,建立半槽切片有限元解析模型,对其电、热场进行耦合计算。该模型的计算结果与实测值吻合较好(槽壳各区域表面温度偏差在4℃以内),所计算的侧部散热量与实测值基本相符,与传统的公式计算相比,更能真实地反映铝电解槽实际运行的散热状况,为铝电解槽能量平衡的研究与优化设计提供精确、快速的研究手段。