注射成形Cu-Fe-C摩擦材料的性能

采用注射成形工艺制备了Cu-Fe-C坯料,通过溶剂脱脂和热脱脂、烧结制备出Cu-Fe-C摩擦材料。研究了Cu-Fe-C摩擦材料的力学性能及摩擦磨损性能,重点分析了Fe含量对Cu-Fe-C摩擦材料性能的影响。实验结果表明:材料中铜颗粒之间存在的孔隙及石墨为主要的裂纹源和扩展途径,使材料发生脆性断裂;高硬度、耐磨的Fe颗粒分布于铜基体中,可以提高材料的硬度、强度;当Fe含量达到8%时,材料的硬度为58HV,抗拉强度为148MPa;当摩擦速度为100～400r/min时,Fe颗粒的加入提高了材料磨损量、摩擦系数,降低了材料的磨损性能;高速摩擦条件下,Fe的加入促进摩擦表面氧化膜的形成,提高了材料的耐磨性能。     

固溶时间对半固态挤压成形Al-17Si-4Cu-0.5Mg合金组织及力学性能的影响

采用半固态挤压成形工艺制备过共晶Al-17Si-4Cu-0.5Mg合金,研究固溶时间对过共晶Al-17Si-4Cu-0.5Mg合金组织及性能的影响.结果表明,随着固溶时间的增加,Si相出现球化,固溶时间为10 h时,共晶Si的圆整度为0.72.铸态下Si相周围富集较高浓度的Cu元素,固溶1 h后,Cu元素快速固溶到基体中.固溶时间从1 h增加到16 h,在XRD曲线上的θ(Al2 Cu)和Q(Al5 Si6 Cu2 Mg8)相的衍射峰强降低,合金基体中的位错密度大量减少.经180℃,时效处理12 h后,组织中析出针状的θ'相和短棒状的Q'相.随着固溶时间的增加,合金强度值呈现"双峰"现象.固溶1h后,合金的抗拉强度为269 MPa,屈服强度为233 MPa,与未热处理合金相比,抗拉强度和屈服强度分别提高了43.3％和42.7％,合金强度的提高是由于在固溶初期基体中仍有较大的位错密度,时效处理后析出相对位错有较强的钉扎阻碍作用.固溶时间为10 h时,合金的抗拉强度为311 MPa,屈服强度为263 MPa,达到第二个强度峰值,Si相的圆整化和细小析出相的弥散强化作用是形成第二个强度峰的主要原因.     

SiC含量对SiCw/Cu复合材料组织与力学性能的影响

为了研究SiCw/Cu复合材料的制备工艺、形成机理,进一步研究SiC含量对材料的组织结构、力学性能的影响.采用热压法和热等静压法制备了不同SiCw含量的SiCw/Cu复合材料,并对复合材料的致密度、显微组织和物相组成、维氏硬度、拉伸和压缩性能进行了研究,对拉伸断口进行分析.结果表明:SiCw有效阻碍Cu基体晶粒的长大,随着SiCw含量的增加,热压制备的SiCw/Cu复合材料的致密度、断后伸长率、拉伸屈服强度下降,而气孔率、维氏硬度与压缩屈服强度显著增加,抗拉强度先增加后降低.热压制备得到的1wt%SiCw/Cu复合材料,具有相对最优的综合力学性能:抗拉强度为156.9 MPa,拉伸屈服强度为112.5 MPa.采用热等静压法制备的3wt%SiCw/Cu复合材料,各方面性能都要优于相同组分的热压材料,抗拉强度达到175.6 Mpa,拉伸屈服强度达到123.2 MPa,维氏硬度达到101.8 HV.复合材料的强度是SiCw的增强作用与孔隙的弱化作用共同作用的结果,SiCw/Cu复合材料的断裂行为既表现出一定的韧性特征,又表现出一定的脆性特征.     

粉末冶金Ta-Ru合金的制备及力学性能

采用粉末冶金热压烧结法制备了适用于电子互连应用的高纯钽-钌(Ta-Ru)增强复合材料。在行星式球磨机上以不同的成分配比混合高纯度微米级钽-钌粉末,并在真空热压烧结炉中在1 700℃的温度和20 MPa的压力下热压烧结3 h。通过XRD、SEM、EDS、抗拉强度测试等手段,研究了在不同Ru含量下所得材料的的相组成、显微结构、密度、硬度和抗拉强度。结果表明,随着Ru含量的增加,合金中先后形成TaRu、Ta_3Ru、TaRu_4等金属间化合物,材料的致密度和抗拉强度逐渐升高,显微硬度先升高后降低。随着Ru含量的增加,合金的断裂方式由解理断裂逐渐转变为了沿晶断裂和韧性断裂。     

Ce对Mg-2Zn-Mn合金组织和变形性能的影响

研究稀土元素Ce对Mg-2Zn-Mn合金的组织和性能变化以及热变形特点的影响规律。通过采用常规金相、X射线、SEM、XRD分析,以及常温拉伸和热模拟压缩试验,比较Mg-2Zn-Mn-xCe合金的组织、合金相及变形性能的变化。结果表明:在实验范围内(0%~0.57%Ce(质量分数,下同)),随着Ce的添加,铸态组织先变粗后细化,强度和塑性先降低,后抗拉强度(UTS)逐渐升高至200MPa,屈服强度(YS)为74MPa,延伸率为20%;热压缩变形抗力随Ce含量的增加而逐渐增加。Mg-2Zn-Mn合金中添加微量Ce时,化合物变细小,MgZn相减少,出现Ce2Zn17,部分化合物相在二次枝晶间隙处分布;Ce含量增加至0.37%后,化合物为Ce3Zn22相和CeZn3相,随着Ce继续增加,化合物相主要在一次枝晶间隙处分布,呈网状。     

热处理对AlZn4SiPb合金组织和性能的影响

研究了AlZn4SiPb合金铸锭和2 mm板材热处理前后的组织、硬度和强度等性能。结果表明,铸锭中Pb元素存在偏析,后浇铸的铸锭中Pb含量相对更高,其以球状或条状分布于晶内和晶界处,均匀化热处理对其形貌影响不明显。均匀化热处理后,晶界处的析出相固溶进入基体中,AlZn4SiPb合金铸锭的硬度由78.9 HV升高至89.8 HV。冷轧态板材金相组织呈纤维状。随着热处理温度的升高,板材的硬度和强度先降低后升高。300 ℃热处理后,其硬度为45.5 HV,抗拉强度为179 MPa;500 ℃热处理后,板材硬度为HV90.9,抗拉强度为306 MPa,伸长率为28.5%。      

Y和Sm复合添加对挤压态AZ91组织及性能的影响

目的 研究不同含量的稀土元素Y和Sm对挤压态镁合金AZ91-1Ca-xY-ySm(x=0,0.33,0.67,1;y=0,0.17,0.33,0.5,质量分数)组织及性能的影响.方法 利用金相显微镜、XRD、TEM、SEM分析显微组织,并测试其室温拉伸性能和显微硬度.结果 随着Y和Sm含量的提高,挤压态AZ91-1Ca-xY-ySm平均晶粒尺寸由10.5μm减小到5.6μm,其拉伸强度和屈服强度分别由310 MPa和202 MPa最高提升至321 MPa和225 MPa.结论 稀土元素Y和Sm可以提升动态再结晶效果,Y和Sm含量增加时硬脆第二相Al2Y和Al2Sm数量增多,组织分布更加均匀,钉扎效应明显,细晶强化效果显著,AZ91-1Ca-0.67Y-0.33Sm力学性能最佳.对AZ91-1Ca-0.67Y-0.33Sm进行200℃下不同时间的时效处理,随着时效时间的增加,合金的抗拉强度呈先上升后下降的趋势,并在28 h时达最佳性能,此时合金的抗拉强度为350 MPa.     

Sr对AM50显微组织和力学性能的影响

研究了不同含量Sr对AM50合金微观组织和力学性能的影响.结果表明,添加Sr后,AM50合金铸体组织β-Mg17Al12变得细小,晶粒明显细化;Sr基本上与Al结合生成高熔点、高稳定的Al4Sr相,能够强化晶界并阻碍位错滑移,从而强化合金.适量的Sr明显提高了室温下合金的屈服强度和抗拉强度,而且不影响合金的延伸率,而过量的Sr会导致AM50延伸率和轻度的降低.含0.5%Sr的铸态合金可得到最高抗拉强度233MPa,屈服强度90MPa,延伸率16.3%的性能.     

Al对Pb-Mg合金组织与力学性能的影响

通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪和力学性能测试研究了Al对Pb-Mg合金组织与力学性能的影响.结果表明,添加5%～10%的Al后,合金组织中出现了胞状Mg+Mg_(17)Al_(12)相,对其它组织的生长起到了关键的制约作用,合金的显微组织得到细化,且Al含量越高,合金组织越细;随Al含量的增加,合金的硬度与抗拉强度也提高,Al含量为10%时合金的硬度与抗拉强度分别达到156HB和300MPa.     

SPS烧结参数对Ti3Al2Mo5Nb室温及低温力学性能的影响

目的 研究SPS烧结温度、保温时间等工艺参数对Ti3Al2Mo5Nb在不同温度下力学性能的影响规律.方法 利用放电等离子烧结(SPS)技术快速烧结,得到致密度较高的Ti3Al2Mo5Nb低温钛合金,通过设置不同的烧结温度及保温时间,结合室温及77 K低温力学性能测试,对不同参数得到的合金的室温及低温性能进行表征,探究SPS烧结过程中工艺参数对Ti3Al2Mo5Nb合金室温及低温力学性能的影响规律.结果 随着烧结温度的升高,合金的致密度、硬度逐渐提高,室温条件下的抗拉强度逐渐提高,伸长率逐渐降低,而77 K条件下合金的抗拉强度逐渐增加,伸长率先增加后减少.随着保温时间的增加,合金的致密度及硬度变化不大,无论在室温还是在77 K低温条件下,合金的强度均先减小后增加,伸长率逐渐减少.微观组织显示,随着烧结温度的增加,β相含量逐渐减少,与伸长率的变化相同,这可能是由于β相的存在促进了室温变形过程中晶界滑移及低温条件下产生孪晶;随着保温时间的增加,析出的强化相含量先减少后增加,这可能是导致合金强度变化的原因,同时β相含量减少,从而导致合金在273 K及77 K条件下的塑性均降低.结论 对低温条件下使用的钛合金而言,在50 MPa压力下,当温度为1050℃时,保温5 min得到的样品力学性能最好,过高的烧结温度及保温时间会减少合金中β相含量,降低低温塑性.     

烧结温度对TC4合金的微观结构和力学性能的影响

将TiH₂、Al-V粉末压制成型后进行真空烧结,制备出Ti6Al4V(TC4)合金,使用XRD、金相和SEM断口形貌观测以及力学性能测试等手段对其表征,研究了烧结温度对合金力学性能的影响。结果表明：烧结样品由密排六方α-Ti和体心立方β-Ti双相组成,其形貌呈等轴、网篮或板条(片状、针状)状,随着烧结温度的提高和保温时间的延长等轴组织减少,片状组织和针状组织增加且其组织粗化,在1150℃烧结的样品具有较好网篮结构组织;用该方法可制备相对密度为96.9%~99.6%、抗拉强度为719.3~914.1 MPa、延伸率为6.2%~9.4%、硬度为313.2~364.8HV的TC4合金试样;在1150℃保温1.5 h的样品性能较好,其抗拉强度最高(914.1 MPa),对应的延伸率和硬度分别为7.6%和355.5HV;用纯TiH₂粉末烧结样品的断口呈韧性断裂;加入合金元素的样品其断口逐渐由韧性断口变为韧性和脆性混合的断口,其强度提高、延伸率下降。     

粉末冶金制备工艺对TiC增强高铬铸铁基复合材料性能的影响EI北大核心CSCD

采用高能球磨和真空烧结的方法制备TiC增强高铬铸铁(HCCI)基复合材料。利用SEM,DSC等方法对不同球磨时间的粉末进行分析,研究不同烧结温度对高铬铸铁基复合材料的显微组织、硬度及密度的影响,比较相同工艺下复合材料与高铬铸铁材料的耐磨性。结果表明:球磨12 h后的粉末颗粒大小趋于稳定,粉末活性提高,烧结性能改善,烧结试样中TiC均匀地分布在基体中。随着烧结温度的升高,复合材料内部晶粒逐渐长大,密度和硬度逐渐提高。在1280℃超固相线液相烧结的条件下烧结2 h后,致密度达94.17%,硬度和抗弯强度分别为49.2HRC和980 MPa。在销盘磨损实验中复合材料的耐磨性为单一高铬铸铁材料的1.52倍,磨损机制为磨粒磨损+轻微氧化磨损。     

Analysis of powder metallurgy process parameters for mechanical properties of sintered Fe–Cr–Mo alloy steel

The present work involves an investigation to find out the best combination of process parameters for a Fe–Cr–Mo alloy with the help of Design of Experiments (DOE) tool. The Fe–Cr–Mo alloy containing 0, 0.4 and 0.8?wt.% carbon is compacted at 650?MPa pressure and sintered at 1120°C and 1200°C temperature, respectively, with 3.5 or 6°C/minute cooling rate. Quality characteristics like hardness and tensile strength are analyzed for various combinations of graphite weight %, sintering temperature, and cooling rate. The conducted experimental trials are based on the design matrix obtained from general factorial design. Significant regression models are developed from the above mentioned process parameters to predict the quality characteristics using DOE tool. The developed mathematical model during the course of research helped in investigating best combination of process parameters for powder processing. The desirability test showed its usefulness in finding out the number of optimization strategies to achieve the optimum values of hardness and tensile strength. The observed results are correlated with the microstructure. Diffusion of carbon during sintering decides the optimum amount of carbon. Higher carbon addition results in residual graphite which weakens the sintered alloy.     

Effect of Amount of Carbonyl Iron Powders on the Sintering Microstructure, and Mechanical Properties of Fe-4 Cu Alloy Synthesized Using Metal Injection Molding

An atomized iron powder used in conventional powder metallurgy, mixed with 4 wt.% Cu powders was injection molded with carbonyl iron powder and a sintering aid. The use of atomized iron powder can reduce cost, but decreases packing density and sintering rate. To improve the densification of atomized powders, 20-40 wt.% carbonyl iron powder was added for increasing packing density and promoting sintering. The sintered alloy was characterized by the bulk density, mechanical properties, and scanning electron microscope observations. The results of sintering for the samples added with 30 wt.% carbonyl powder show that the relative bulk density, hardness, tensile strength and elongation are up to 83.87%. HRF 92.2, 315.5 MPa and 4%, respectively. The proportion of carbonyl iron powders and sintering temperature were found to influence the relative bulk density and the mechanical properties of the specimens significantly.     

挤压包覆轧制对SiCP增强镁合金(AZ91)复合板显微组织和力学性能的影响

通过热挤压复合的方式将AZ91合金引入至SiC_P增强镁合金（AZ91）（SiC_P/AZ91）复合材料中,制备出厚度为2 mm的AZ91-（SiC_P/AZ91）复合板,研究了热轧对其显微组织和力学性能的影响规律。研究结果表明:AZ91的引入显著提高了SiC_P/AZ91的轧制成形能力。与AZ91层相比,SiC_P/AZ91层内晶粒尺寸小,硬度高。随轧制压下量的增加,AZ91-（SiC_P/AZ91）复合板晶粒尺寸变大,析出相数量减少且尺寸增大,导致硬度呈现下降的趋势。与挤压态AZ91-（SiC_P/AZ91）复合板相比,当压下量为50%时,轧制态AZ91-（SiC_P/AZ91）复合板屈服强度由272 MPa提高至341 MPa,抗拉强度由353 MPa提高至404 MPa。在拉伸过程中,因SiC_P与基体界面脱黏导致裂纹优先在SiC_P/AZ91层内萌生和扩展,AZ91层对微裂纹扩展具有一定的阻碍作用。      

挤压比对Al-0.68Mg-0.60Si合金组织和性能的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、电子背散射衍射系统(EBSD)、透射电子显微镜(TEM)、硬度测试、室温拉伸测试等研究挤压比对Al-0.68Mg-0.60Si合金组织与性能的影响。结果表明:随着挤压比的增大,T6态Al-0.68Mg-0.60Si合金型材基体内的强化相弥散质点的尺寸逐渐减小,弥散程度增加,小角度晶界占比呈下降趋势,但再结晶分数有所提高,当挤压比达到39.6以上,合金内部基本为立方织构。此外,在挤压变形过程中,随着挤压比(λ=26.8~55.7)的增大,合金型材的硬度、抗拉强度先上升再下降;当λ=39.6时,合金的抗拉强度达到最大值284.00MPa。     

铜导线表面热浸镀PbSn合金镀层的组织与性能

为了改善铜导线的可焊性和耐蚀性,采用热浸镀技术在铜导线表面制备Pb40Sn60和Pb37Sn63两种成分的低熔点合金镀层,利用扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射(XRD)等分析手段和电阻率检测实验、拉伸实验、中性盐雾实验等方法,系统研究其微观组织、相成分、电阻率、力学性能及耐蚀性。结果表明:Pb40Sn60和Pb37Sn63两种成分的合金镀层均由α相和β相两相组成,镀层的电阻率分别约为2.6832×10^-3,2.5929×10^-3Ω·m,均高于铜基体。铜导线热浸镀Pb40Sn60和Pb37Sn63两种成分合金镀层后的表面硬度分别为13.4,12.6HV0.2;抗拉强度分别为193,180 MPa;伸长率分别为35%和37%,与铜基体相比均降低。铜导线表面热浸镀PbSn合金镀层具有良好的导电性、力学性能及耐腐蚀性等综合性能。随着Pb含量的降低或Sn含量的增加,PbSn合金镀层中α相的相对量减少、β相的相对量增大,其电阻率、硬度和强度降低,塑性略有增大,耐蚀性增强。Pb40Sn60比Pb37Sn63合金镀层的腐蚀速率较高,分别为2.44×10^-2,3.65×10^-3 g·cm^-2·a^-1,耐腐蚀性较差。PbSn合金镀层中α相比β相的腐蚀程度更为严重,α相比β相的耐蚀性要差。     

矿用双金属复合轴套烧结工艺及其性能研究

以45钢为基体、烧结6 6 3铜合金为轴套耐磨层,研究了双金属结合状态及影响双金属结合强度、铜合金层物理、力学性能的工艺因素。结果表明,采用400MPa压力压制不规则形状的6 3 3铜合金粉制作耐磨层,不仅有利于烧结后获得均匀组织,且与45钢基体有较高的结合强度,最高抗剪切强度达到95MPa。采用800MPa压力进行复压处理,可获得最好的耐磨损性能。     

多重结构Ti-B4C/Al2024复合材料的组织和力学性能

为了研究多重结构对铝基复合材料力学性能的影响,将气雾化态Al2024合金粉末与球磨不同时间的Ti-10%(质量分数,下同)B_4C复合粉末混合,采用热压烧结和热挤压的方法制备多重结构Ti-B_4C/Al2024复合材料。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和拉伸试验机对不同材料的显微组织与力学性能进行观察和测试,并对多重结构复合材料的强韧化行为进行讨论。结果表明:Ti-B_4C/Al2024复合材料多重结构包括基体Al2024、核壳结构Ti/Al₁₈Ti_2Mg_3组织和B_4C颗粒。向Al2024中加入5%预先球磨6h后的Ti-B_4C粉末时,其屈服强度从107MPa提高到122MPa,并且表现出与热挤压Al2024合金几乎相同的伸长率。当球磨时间延长至12h时,试样5TB-12h的伸长率可达到16.4%。然而,复合材料的伸长率随着Ti-B_4C添加量的增加而降低。     

Al2O3@Y3Al5O12纳米短纤维对铝合金基复合材料的增强作用

采用一种具有芯-壳结构的复合纳米纤维增强铝合金复合材料,可以在提高抗拉强度的同时增加塑性。通过真空热压烧结技术制备了Al₂O₃@Y₃Al₅O₁₂复合纳米短纤维增强2024铝合金复合材料。研究了纤维添加质量分数对复合材料致密度、硬度、抗拉强度及延伸率的影响;并探究了芯-壳结构在复合材料增韧中的作用。结果表明:Al₂O₃@Y₃Al₅O₁₂纳米短纤维具有良好的分散性,在超声分散及机械搅拌混粉后均匀吸附在铝合金颗粒表面,无分层及团聚现象;经热压烧结后,Al₂O₃@Y₃Al₅O₁₂纳米短纤维以短纤维形态均匀分散在铝合金基体内,少量添加Al₂O₃@Y₃Al₅O₁₂纳米短纤维起到了桥联和孔洞填充作用,使复合材料致密度和硬度提高;添加质量分数为1wt%时,抗拉强度和延伸率取得最大值,由铝合金的249.3 MPa、2.9%增加到299.1 MPa、4.3%。Al₂O₃@Y₃Al₅O₁₂纳米短纤维的添加可以细化晶粒,阻碍裂纹扩展,且在拔出/断过程中Al₂O₃@Y₃Al₅O₁₂纳米短纤维芯-壳结构的塑性变形起到了增强增韧作用。