钼对钨基合金砧块性能的影响

研究了烧结温度及合金成分对合金的室温、高温力学性能以及合金成分对合金导电性能的影响。结果表明,对于含W90％(wt)、Ni:Fe为2:1的合金,在1450℃烧结保温1.5h,合金性能最好,Mo的加入有利于合金的强度、硬度及高温性能的提高,较好地改善了钨基合金砧块的综合性能。Mo有助于W晶粒的细化,它固溶到W相和粘结相中从而达到强化两相的目的。当两相的延性相差不大时,断口大多出现沿W —粘结相的界面断裂,W穿晶断裂数目有所减少。     

W-Re-HfC合金的界面反应及高温拉伸性能

采用氢气烧结结合热等静压致密化制备了W-Re-0.3HfC及W-Re-0.5HfC合金,并对其微观组织、界面扩散与反应、高温拉伸性能及断口形貌进行了观察与测试。研究结果表明,通过热等静压致密化处理后,W-Re-HfC合金相对密度明显提高,达到96.1%以上,合金晶粒尺寸小于20μm,HfC颗粒弥散分布在合金晶内及晶界处。能谱分析发现,HfC在烧结过程中与H_2发生缓慢反应,出现C向W基体中的扩散现象,同时C在晶界处的偏聚也降低了晶粒界面的结合强度。高温拉伸结果表明,HfC含量从0.3%增加到0.5%,使W-Re-HfC合金的高温强度及塑性同时得到改善,随拉伸温度从1 300℃升高到1 500℃,合金塑性变形能力明显增加。W-Re-HfC合金高温拉伸断口呈韧窝状,HfC颗粒分布在韧窝底部。     

热等静压烧结温度对Mo–Na合金性能影响

采用热等静压烧结法制备Mo–Na合金，研究了热等静压烧结温度对Mo–Na合金显微组织、硬度、密度及Na质量分数的影响，分析了Mo–Na合金热等静压烧结的致密化过程。结果表明:采用热等静压烧结法制备的Mo–Na合金显微组织细小均匀，平均晶粒尺寸在10 μm以下。随着热等静压烧结温度的升高，相对密度及硬度随之升高，在1100 ℃时达到最大，分别为99.58%和HRA 54.50，热等静压过程中液相的形成对Mo–Na合金的致密化起到了重要作用。热等静压过程很好地避免了低熔点Na金属高温烧结过程中的挥发，在1100 ℃烧结后Na质量分数基本无变化。     

镍基双合金扩散偶的拉伸性能研究

采用热等静压(HIP)扩散连接工艺,获得了镍基单晶高温合金与粉末高温合金的扩散偶。研究了热等静压和热处理工艺对扩散偶的组织和拉伸性能的影响。结果表明,不同温度热等静压的扩散偶均实现了冶金结合,瞬时拉伸断口位置处于DD402侧,断裂面为{111}滑移面。随着HIP温度升高,DD402母材的γ′相粒子粗化,FGH95粉末合金母材的再结晶晶粒长大;1 166℃HIP扩散偶热处理后,FGH95粉末合金的γ′相由晶界大尺寸γ′相、晶粒内中等尺寸的和细小的γ′相组成。扩散偶试样的650℃抗拉强度受HIP温度影响小,而屈服强度随着HIP温度升高而降低。     

Ti-40Al-3.5Nb-0.8Mo-0.3Y高温合金组织和力学性能研究

借助扫描电镜、X射线衍射仪、拉伸测试等手段,研究了Ti-40Al-3.5Nb-0.8Mo-0.3Y高温合金显微组织、物相组成和力学性能。结果表明:Ti-40Al-3.5Nb-0.8Mo-0.3Y合金中生成的无序β相能够有效提高合金材料的耐高温性能;热等静压及均匀化处理提高了合金的致密度。合金在室温下的抗拉强度是583 MPa,具有平整的拉伸断口形态及脆性穿晶解理断裂特征。当拉伸测试温度从室温逐渐升至760℃时,合金的抗拉强度持续下降,合金伸长率则逐渐上升,属于脆性断裂特征。     

镍基粉末高温合金的微观组织与低周疲劳性能

以镍基合金粉末为原料,通过热等静压与热挤压以及1 130℃/1 h条件下热处理,制备一种新型镍基粉末冶金高温合金,在750℃大气环境下对该合金进行低周疲劳试验,分析合金疲劳前的微观组织、低周疲劳循环应力响应行为和断口形貌。结果表明,镍基合金粉末经过热等静压后,出现原始颗粒边界,主要为粗大的γ′相和细小的碳氧化物。热等静压坯体经过热挤压并进一步热处理后,原始颗粒边界消失,晶粒细化到7.5μm左右,合金的γ′相主要有3类:晶界上的粗大γ′相、晶内近球形的中等尺寸γ′相和弥散分布的球形细小γ′相。该合金的低周疲劳断裂方式以沿晶断裂为主,断裂面的晶粒表面有不同程度的氧化。     

纳米晶WC-10Co复合粉末的烧结致密化行为

研究了机械合金化纳米晶WC-10Co复合粉末的真空烧结致密化行为和一般规律。结果表明:提高烧结温度和延长烧结时间有利于样品的烧结致密化过程,在1275-1300℃时致密化速度较快,在1300℃烧结15min后致密化过程基本完成;VC和Cr3C2复合晶粒长大抑制剂含量的增加不利于致密化过程;新型晶粒长大抑制剂A可以更有效地抑制晶粒长大;纳米晶WC-10Co-0.8VC／Cr3C2-0.2A复合粉末压坯在1375℃烧结30min后,所得的烧结密度为14.48g／cm3,晶粒尺寸约为180nm。     

烧结温度对刀具用WNiCoFe合金粉末力学和摩擦性能的影响

为了提高刀具用WNiCoFe合金的耐磨性能,采用电解法制备WNiCoFe合金粉末,并研究了烧结温度对其物理力学及摩擦性能的影响。研究结果表明:电解法制备WNiCoFe合金粉末内除了存在单质Fe以外,还形成了Co3Fe7、Fe19Ni对应的衍射峰。WNiCoFe合金粉末形成具有球形特征的团聚晶粒,平均粒径为16.1μm。随着烧结温度的提高,合金粉末组织致密性与硬度先增大后减小,在800℃获得最大硬度,为108.6HRB;试样致密度在850℃达到最大值,为95.4%。随着烧结温度提高,合金粉末抗弯强度先增大后减小,在800℃获得最大抗弯强度,为1 658 MPa。提高烧结温度后,磨损质量不断减小,说明耐磨性获得了提升。烧结温度提高到800℃时,试样组织致密度较小,形成了很多微孔,引起沿晶脆性断裂。     

CuCrMoFe系触头材料的初步研究

对CuCrMoFe新型真空开关触头材料的显微组织、合金元素分布及断口形貌进行了观察研究。结果表明,CuCrMoFe合金仍为两相合金,以Cu为基体的固溶体相和以Cr为基体的固溶体相。Mo全部分布于Cr中,Fe主要分布于Cr中,少量也分布于Cu中,合金断口形貌为穿晶解理断裂,晶粒较CuCr50的细小,力学性能优于CuCrFe。     

烧结温度对Fe-Ni-Mo磁温度补偿合金热磁性能的影响

采用粉末冶金法制备Fe-Ni-Mo磁温度补偿合金,研究了烧结温度对试样相结构和热磁性能的影响.对不同烧结温度试样X射线衍射(XRD)分析发现:1100℃与1150℃烧结产物均为γ(Fe, Ni)与体心立方Mo;1200℃为γ(Fe, Ni)、α(Fe, Ni)与体心立方Mo;1250℃烧结产物分别为γ(Fe, Ni)、α(Fe, Ni)、体心立方Mo与面心立方Mo四相;1300℃烧结产物为γ(Fe, Ni)、α(Fe, Ni)与面心立方Mo.从衍射峰相对强度变化可知:烧结产物α(Fe, Ni)含量随烧结温度先增后减,1250℃烧结α(Fe, Ni)含量最高.通过磁性测量与电镜分析可知,粉末冶金法制备磁温度补偿合金的关键是烧结温度.通过粉末冶金法与铸造法制得的试样热磁性能对比可知:粉末冶金法试样的热磁性略低于铸造试样的,但其热磁性能的稳定性得到很大提高.     

不同粘结相WC基硬质合金微观结构与性能

以碳质量分数为理论含碳量的WC为硬质相，在1450℃下通过气压烧结制备WC-20Fe,WC-20Ni和WC-20Co硬质合金，通过X射线衍射、扫描电子显微镜、电子探针和力学性能测试研究了不同金属粘结相对烧结硬质合金微观结构和力学性能的影响。结果表明：WC-20Fe合金出现η脱碳相(Fe₃W₃C),W在粘结相Fe中的溶解度仅有1.915%(质量分数)，WC晶粒尺寸最小。WC-20Ni合金渗碳出现石墨相(C),W在粘结相Ni中的溶解度达到10.753%(质量分数)，WC晶粒尺寸最大，合金硬度最小。WC-20Co合金为正常两相区组织(WC+γ)，具有最高抗弯强度2720 MPa和最大硬度934.41 kg·mm^-2。所有合金断裂模式均为脆性断裂和沿晶断裂，WC-20Co合金断口出现明显的粘结相撕裂。     

细晶W-Cu合金的高温拉伸力学行为与组织演变

研究了平均晶粒度在0.5μm以下细晶W-40Cu和W-50Cu合金在200~800℃范围内的高温拉伸力学行为,并结合SEM断口形貌分析了材料在高温状态下的断裂形式及其组织变化规律。结果表明:W-Cu合金拉伸强度随温度升高而迅速降低,其延伸率在室温至400℃温度区间时变化不大;当温度大于400℃时,合金延伸率迅速上升。拉伸断口特征表明:在室温条件下,细晶W-Cu合金的断裂主要包括W晶粒的沿晶断裂与Cu相的延性撕裂;温度在400℃时,Cu相开始软化,但合金材料受铜的"中温脆性"影响而使得材料的断裂延伸率变化不大;当温度达到800℃时,材料的断裂方式主要受Cu相的影响而表现出很好的延性断裂。     

高硬度93W-Co-Ni钨合金的研究

以Co、Ni为粘结剂,按照m(Co)∶m(Ni)=6∶1,通过混合、冷等静压烧结,制备了93W-Co-Ni高硬度钨合金。研究了烧结温度对合金密度、显微组织的影响,分析了烧结过程中合金HRC硬度的变化趋势与原因。结果表明:随着烧结温度升高,合金密度增加,在1 605℃时,密度达17.73 g·cm-3,致密化程度为99.16%;随着烧结温度升高,W晶粒逐渐长大、球化,最后W晶粒平均粒径为20.91μm,符合粉末冶金烧结原理;在烧结过程中,合金硬度先降低而后趋于稳定,稳定时其HRC硬度在41~42之间,合金硬度的显著提高与W晶粒细化、形成金属间化合物Co7W6有关。     

热等静压及其加锻造和热挤压粉末高温合金FGH95的组织和性能

本工作的目的在于研究不同成型工艺对粉末高温合金FGH95组织和性能的影响,以确定合适的成型工艺。采用了氩气雾化的FGH95合金粉,用热等静压(HIP)、及其加锻造和热挤压三种工艺使之致密化。对各种压坯的显微组织和机械性能进行了研究。扫描电镜和透射电镜的研究结果说明,经过锻造或挤压的合金,其显微组织有明显的改善。热等静压合金的断口是沿粉末颗粒间断裂的,这是由于显微组织中存在着原始颗粒边界(PPB),降低了合金的力学性能。在热等静压加锻造或热挤压的合金中,由于消除了原始颗粒边界,断口是穿晶断裂的,因而改善了合金的强度和塑性。采用热挤压或热等静压加锻造成型工艺比较有效。     

纳米晶90W-7Ni-3Fe复合粉末的注射成形

将90W-7Ni-3Fe混合粉末在行星式高能球磨机中进行机械合金化,经过10h球磨后可以得到W晶块尺寸17.8 nm的纳米晶,采用注射成形方法粉末与有机粘结剂混合注射成拉伸样,然后采用脱脂、烧结至全致密,实验研究了注射成形工艺中最佳粉末体积含量和这种纳米粉末的烧结行为,球磨大大提高了粉末最佳装载量和喂料的均匀性,提高了烧结致密化程度,在1350～1450℃固相烧结时,合金的晶粒约3μm,拉伸强度>1130 MPa,而且烧结后的样品几乎无变形。     

钨合金的高温力学性能及断裂机制研究

本文选用粉末冶金法制备93W-5Ni-2Fe合金,通过高温拉伸试验研究了合金在1 000、1 100、1 200、1300和1 400℃的高温力学性能,通过扫描电镜对高温拉伸后的试样进行断口分析,研究了合金在高温环境下的断裂机制演变规律。结果表明:93W-5Ni-2Fe合金在1 000～1 400℃的抗拉强度、屈服强度、伸长率、断面收缩率和弹性模量均随着温度的升高而急剧降低,随着温度的不断升高,材料表现出明显的脆性断裂,钨颗粒本身未发生穿晶断裂,断裂模式为粘结相撕裂和钨相与粘结相界面断裂。     

铸造高温合金的热等静压致密化机理

本文研究了铸造高温合金的热等静压致密化机理,综合应用高温合金的蠕变理论和粉末冶金的烧结理论,导出了以γ′沉淀相强化的铸造高温合金的热等静压致密化速率与热等静压工艺参数的解析表达式。在K18铸造高温合金上进行的不同温度、压力和时间的热等静压实验表明,实验值与理论值符合良好。     

纳米晶钨合金粉末常压烧结的致密化和晶粒长大

高比重合金由于具有密度和强度高、延性好等一系列优异的性能,在军工上被用作动能穿甲弹材料.纳米材料被认为是21世纪应用前景最为广阔的新型材料.采用纳米粉末可望大大细化钨合金晶粒,显著提高合金的强度、延性和硬度等力学性能,因而是制备新型高强韧、高比重钨合金的一个很重要的研究方向.作者采用机械合金化(MA)工艺制备了纳米晶钨合金复合粉末,研究了纳米晶钨合金粉末在常压氢气气氛中的烧结致密化和在烧结过程中的钨晶粒长大行为.研究结果表明,MA纳米晶粉末促进了致密化,使致密化温度降低约100～200℃.在一般固相烧结温度时可以得到晶粒尺寸为3～5μm的细晶高强度合金.同时,指出了在液相烧结时存在的问题,即钨晶粒加速重排、产生晶粒聚集与合并,迅速发生钨晶粒长大,在较短时间内液相烧结时,钨晶粒尺寸又长大到接近传统高比重合金水平.     

烧结工艺对TA15粉末冶金钛合金组织与性能的影响

采用氢化脱氢TA15钛合金粉末为原料,通过模压成形与真空烧结及进一步热等静压(hot isostatic pressing,HIP)处理,制备TA15钛合金,对烧结合金及其热等静压后的组织形貌与拉伸性能进行分析与测试,研究成形压力及烧结温度对该合金组织与性能的影响。结果表明,随压制压力增大或烧结温度升高,烧结体的抗拉强度和伸长率都提高。热等静压后晶粒趋于球化,抗拉强度提升不明显,伸长率提升较显著。压制压力为700 MPa,烧结温度为1 300℃时,烧结合金的抗拉强度和伸长率都达到最大值,分别为1 050 MPa和2.81%。经HIP处理后合金的抗拉强度最高达到1 170 MPa,最大伸长率为5.6%。     

Co含量与烧结温度对纳米晶WC-Co硬质合金结构与性能的影响

WC晶粒并合生长与WC原料特性以及合金中的Co含量密切相关。以比表面平均径为70 nm的WC粉末为原料,采用VC+Cr3C2作为晶粒生长抑制剂,探讨Co含量与烧结温度对WC-Co合金结构与性能的影响。结果表明,Co含量增加能降低纳米晶WC晶粒的邻接度,进而有效抑制烧结过程中WC晶粒的并合长大。在1 330℃下加压(0.9 MPa)烧结制备WC-15Co-0.7Cr3C2-0.6VC合金,WC平均晶粒尺寸为160 nm,合金硬度为93.6 HRA,抗弯强度为4160 MPa(C型样品),Palmqvist断裂韧性KIC为10.1 MPa m0.5。热分析结果表明,合金液相出现温度在1 322~1 345℃之间,没有出现液相温度的纳米尺寸效应。