高体积分数的 SiCp/Al复合材料的 SPS致密化机理研究

运用放电等离子烧结（SPS）技术制备出体积分数达60％，致密度达99％的SiCp／Al复合材料．从烧结工艺的控制及电场的影响两方面对SPS烧结SiC，／Al复合材料的机理进行了研究，认为SPS烧结SiCp／Al复合材料的致密化过程主要依靠烧结温度、压力及升温速率的合理搭配，使Al熔融粘结SiC颗粒，而又不溢出模具；烧结过程中未发现明显的放电现象，可能由于电场太弱不足以引发放电．     

基于高压扭转法制备SiCp/Al基复合材料

基于高压扭转法制备SiCp/Al基复合材料(SiC体积分数为8.75%),采用排水法、金相显微镜、数字式显微硬度计,研究SiCp/Al基复合材料致密度、显微组织分布和硬度等性能。结果表明,基于高压扭转法可制备致密度高的SiCp/Al基复合材料,随着扭转半径的增加,SiC颗粒团聚现象减小,颗粒分布越均匀。材料的显微硬度呈先增加后减小的趋势。     

烧结温度对粉末冶金铁基材料组织与性能的影响

目的 利用粉末冶金工艺制备了Fe-Ni-Cu-Cr-Si-C(石墨)材料,并且研究烧结温度对材料显微组织、硬度、致密度、耐磨性的影响.方法 在1050,1100,1150℃烧结温度下烧结2 h后得到了3组样品,并利用光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪对样品进行组织结构分析.采用布氏硬度计和电子天平分别对样品进行硬度和密度测试,采用球盘磨损实验机对样品进行耐磨性分析.结果 随着烧结温度的升高,晶粒尺寸逐渐变大.当烧结温度从1050℃增大到1100℃时,奥氏体量增加,表明奥氏体的转变在进行,且硬度和致密度也逐渐增加.烧结温度从1100℃增大到1150℃时,硬度的增速放缓,且在1150℃时硬度达到最大值,烧结温度在1150℃时耐磨损性能最好.随着烧结温度的升高,摩擦因数逐渐减小,由于材料的硬度增大,基体更有能力支撑表面润滑膜,从而表现出更加优越的耐磨损性能.结论 在1050～1150℃范围内,烧结温度的提高可以改善显微组织,提高组织的硬度、致密性、耐磨性.     

碳纤维增强Cu-Ti3SiC2复合材料的性能与烧结温度的关系

研究了在Cu-Ti3SiC2复合材料中添加2%体积含量碳纤维的致密度、电导率和硬度同烧结温度的关系.实验结果表明,加入碳纤维的Cu-Ti3SiC2复合材料较未加入碳纤维的Cu-Ti3SiC2复合材料的致密度和电导有少许下降,但布氏硬度有大幅度提高.随着烧结温度的上升,碳纤维增强Cu-TiSiC2复合材料的相对密度上升较快,在1 000℃时达到99.21%.电阻率随烧结温度的上升而下降;布氏硬度随着烧结温度的上升而提高,但增幅较缓.     

30%Ba2Ti9O20/PTFE微波复合材料力学介电性能

采用类似于粉末冶金工艺制各了体积分数为30％的Ba2Ti9O20／PTFE微波基片复合材料．通过三点弯曲法及介电测试系统研究了复合材料的力学与介电性能．发现在310—340℃范围内，随烧结温度升高，复合材料的抗弯强度和弹性模量升高，在烧结温度为370℃时达到峰值，分别为：19．8MPa、3．7GPa。复合材料的介电常数和介电损耗具有良好的频率和温度稳定性．     

氧化铝基复合陶瓷物理和力学性能的研究

采用热压烧结致密化工艺,在1 550,1 600,1 650℃3个不同的烧结温度下,烧结制备了Si3N4含量从0.25w%到6w%的Al2O3/Si3N4纳米复相陶瓷.对所制备的试样进行了密度、硬度、断裂韧性的测试.实验结果表明,所有试样达到了较高的致密度,且致密度随烧结温度的升高而增加.硬度在Si3N4含量为0.75w%和3w%时达到峰值.韧性在Si3N4含量3 w%达到峰值.材料的性能较纯Al2O3陶瓷有较大幅度提高.     

新型铜基受电弓滑板材料的制备与性能

以弥散强化铜为基体, 镀铜石墨为润滑组元, 采用真空加压烧结方法成功制备了新型石墨/铜受电弓滑板材料。研究了烧结温度对材料致密度的影响; 对比分析了不同类型铜基体对石墨/铜复合材料性能的影响; 考察了石墨质量分数为6%、8%、10%和12%时, 石墨/弥散强化铜复合材料(Graphite/ODS-Cu)的导电性、冲击韧性及摩擦系数。结果表明: 烧结温度对材料致密度影响较大, 石墨/弥散强化铜复合材料在加压烧结温度达到950 ℃后全致密; 采用弥散强化铜为基体, 提高了滑板的力学性能, 当石墨含量为10%时, 其导电性能下降不明显, 但是冲击韧性远远高于采用普通铜粉为基体的样品; 石墨含量对滑板的性能影响较大, 样品的导电性和冲击韧性随着石墨含量的增加而急剧下降, 在石墨含量增加到10%时, 其电阻率和冲击韧性分别为0.65 μΩ·m和6.8 J·cm^-2; 摩擦系数随着石墨含量的增加而降低, 在石墨含量为10%时, 其摩擦系数为0.231。     

微波烧结、真空压力浸渗制备SiCp/Al电子封装材料

选用W10与W63两种SiC粉末,采用高、低温粘结剂配合,模压成型,750℃微波烧结,制备出体积分数为70.28%的SiC预制件,真空压力浸渗6063Al合金熔液,得到SiCp/Al复合材料.结果表明:复合材料XRD图谱中未出现明显的Al4C3界面相和SiO2杂相;致密度高;100℃时的热膨胀系数为7.239×10-6K-1;常温下热导率为160.42/W(m.K)-1;4mm×3mm×30mm规格样品的最大弯曲载荷为282N,弯曲位移为0.29mm左右;综合性能优良,是优异的电子封装材料.     

内氧化-高速压制法制备Al_2O_3弥散强化铜合金的性能研究

以Cu-0.18%(质量分数)Al合金粉末为原料、Cu2O为氧化剂,采用内氧化法制备Al2O3弥散铜合金粉末,采用高速压制(HVC)对粉末进行成形,经氢气中960~1 080℃烧结制备弥散强化铜合金,研究合金粉末的HVC成形效果和烧结温度对合金致密度、硬度、导电率和压缩强度等性能的影响。结果表明,HVC成形Al2O3弥散铜合金粉能获得良好的成形效果,压坯密度达到8.71 g/cm3(98.4%致密度)。与压坯相比,烧结后合金的致密度并无明显变化,但其导电率显著提升,硬度有所降低,压缩强度升高。随烧结温度的升高,合金的导电率有所升高,硬度略有降低,压缩强度基本保持恒定。经1 040~1 080℃烧结制备合金的导电率、硬度分别达到80%IACS和77 HRB以上,压缩强度达到450 MPa,能基本满足点焊电极的实际应用需求。     

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。     

快速致密化制备SiCp/Fe复合材料及其性能研究

研究了一种电流直加热动态热压快速致密化工艺,采用此工艺克服了粉末冶金法和铸造法的局限性,快速制备了10vol%SiCp/Fe复合材料,考察了材料在不同烧结电压和不同烧结时间情况下的致密化行为及其力学性能,结果表明此工艺制备的10vol%SiCp/Fe复合材料,相对密度达到99.6%,布氏硬度为477HB,抗拉强度为912MPa,显微组织细小均匀.     

烧结温度对WZV材料力学性能和显微结构的影响

为了开发一种新型刀具材料,以WC、ZrO2和VC为原料,利用热压烧结工艺,分别在1500、1550、1600℃和1650℃烧结温度下制备了4种相同成分的WC/ZrO2/VC(WZV)复合材料.分析了烧结温度与刀具材料相对密度、硬度、抗弯强度和断裂韧性之间的关系,研究了烧结温度对刀具材料力学性能和显微结构的影响,确定了该材料合理的烧结温度为1550℃.试验结果表明,ZrO2质量分数为10%的WZV复合粉末经过48 h的高能球磨,在1550℃、30 MPa的热压烧结条件下,可获得相对密度为99.2%,维氏硬度为17.6 GPa,抗弯强度为786 MPa,断裂韧性为11.51 MPa.m1/2的优异性能.此外,通过对材料显微结构和断裂方式的分析,发现烧结温度对材料的断裂方式具有重要影响.     

TiB2-TiC复相陶瓷的结构与性能研究

TiB₂-TiC复合粉制备的TiB₂-TiC复相陶瓷的相对密度达99.8%,硬度为 93.2HRA,断裂韧性为5.53MPa·m1/2。显微结构研究表明:TiB₂-TiC烧结体体内的位错和残余气孔影响材料性能。复合粉烧结体晶粒尺寸细小,大小分布均匀,晶粒之间界面干净,无杂质沉积,烧结体中TiB₂和TiC两相界面接合处元素B,C,Ti的含量存在梯度变化,都有利于烧结体性能提高。TiB₂晶粒生长存在取向性。     

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.     

钼铜复合粉末的致密化及性能

对微波辅助法制备的钼铜复合粉末进行压制烧结,研究其致密化行为及复合材料性能。结果表明:烧结温度是控制钼铜复合材料成分、微观组织及综合性能的关键因素。1100℃下烧结的钼铜复合材料Cu含量最接近设计含量,过高的烧结温度将引起铜的损耗。在较低的烧结温度下(≤1100℃),复合材料的力学性能和物理性能随温度的升高而升高,但是过高的烧结温度(1200℃)会引起铜相的大量损失及颗粒异常长大,从而导致复合材料密度、硬度、导电率及导热率的降低。通过优化实验参数,1100℃下的复合材料具有理想的微观结构,铜相损失较少,复合材料成分接近设计成分,钼铜两相分散较为均匀,力学性能及物理性能优异,复合材料的密度、硬度、抗弯强度、电导率及热导率分别为9.79g/cm^3,229.1HV,837.76MPa,24.97×10~6S·m^-1和176.57W·m^-1·K^-1。     

放电等离子烧结对TiB_2/AlCoCrFeNi复合材料组织与性能的影响

采用放电等离子烧结方法(SPS),制备体积分数5%TiB_2的等摩尔AlCoCrFeNi高熵合金基复合材料。通过密度测试、X射线衍射、扫描电镜及力学性能测试等方法,研究SPS烧结温度及烧结压力对复合材料的微结构演变与力学性能影响。结果表明:随着SPS烧结温度及烧结压力的增加,复合材料的硬度及抗压强度得到明显提高。在1200℃/30MPa进行SPS烧结后,复合材料的致密度达99.6%,抗压强度达2416MPa,屈服强度达1474MPa,硬度超过470HB。烧结过程中,复合材料的基体高熵合金发生相变,1200℃及30~45MPa烧结时,复合材料由BCC,B_2,FCC,σ及TiB_2相组成。     

SPS烧结制备TiB2/TiC复合材料

采用金属钛粉和碳化硼为初始粉料,利用SPS放电等离子烧结技术制备了致密的纳米结构TiB2/TiC复合材料.并借助XRD、SEM考察了复合材料的相组成和显微结构,利用压痕法和小样品力学性能测试方法(MSP)测定了室温显微硬度、断裂韧性和MSP强度.研究结果表明:利用一步法直接升温至1550℃并保温6 min制备的复合材料,其晶粒尺寸大于1μm,MSP强度为833 MPa.而采用两步法升温至1550℃,然后迅速降低保温温度至1450℃,并保温6 min条件下使金属钛粉和碳化硼同步完成反应、烧结、致密化,生成晶粒细小的TiB2/TiC复合材料,晶粒尺寸大约为200 nm,并且所制备的复合材料力学性能更好,MSP强度达到1095 MPa.     

TiCp/Cr15高铬铸铁复合材料的制备与性能

以TiC_p粉末和水雾化Cr15高铬铸铁粉末为原料,采用粉末冶金液相烧结技术制备TiC_p增强高铬铸铁复合材料。研究了TiC_p含量对高铬铸铁的物相组成、显微组织和力学性能的影响。研究结果表明,全致密的TiC_p增强高铬铸铁基体复合材料的构成相为TiC、M₇C₃型碳化物、马氏体和少量奥氏体;随着TiC_p添加量增大,金属基体逐步呈孤岛状,并在其中析出越来越多的M₇C₃型碳化物,同时TiC_p逐步呈连续网状分布;同时,其硬度稳步提升,而抗弯强度和冲击韧性降低。当TiC_p添加量为20wt%时烧结态复合材料具有最佳综合力学性能。此时硬度为HRC 66.8 ,冲击韧性为6.86 J/cm2,抗弯强度为1 343.10 MPa。当TiC_p添加量为25wt%时硬度达到最大值HRC 67.20 。      

Characteristics evaluation of SiC/Si nanocomposites produced by spark plasma sintering

SiC–Si composites are widely used either as a bulk material or as a matrix for fibre reinforced ceramics. In the current research, nanocomposites of SiC–Si with different volume fractions of Si were sintered by spark plasma sintering (SPS) for the first time. The effect of Si content and different sintering parameters on relative density, microstructure, hardness and fracture toughness of the sintered materials have been investigated. The relative density increased from about 83 to 99% by increasing the sintering temperature to 1700°C, sintering time to 10?min, and pressure to 70?MPa for composites containing >20?vol.-% Si. The results revealed that the full dense SiC–20?vol.-%Si composite can be obtained by SPS at 1700°C, 10?min and 70?MPa. Moreover, in this condition, the hardness and toughness of the composites reached the optimum values.     

机械合金化后注射成形制备Cu/Al2O3复合材料的显微组织与力学性能

采用机械合金化后注射成形制备10%(体积分数,下同)Cu/Al_2O_3复合材料,研究机械合金化时间、烧结温度对复合材料显微组织和性能的影响,并分析复合材料的增韧机理。结果表明:通过机械合金化10h后注射成形、脱脂、1550℃烧结工艺制备的10%Cu/Al_2O_3复合材料具有良好的抗弯强度和断裂韧度,分别为532MPa和4.97MPa·m^1/2;烧结温度低于1550℃导致原子在固态下扩散能力不足,烧结温度高于1550℃则使颗粒边界移动速率大于孔隙逸出速率,二者都造成复合材料孔隙率增加,而导致材料的强度和韧度下降;机械合金化时间延长使复合材料晶粒细化、Cu与Al_2O_3之间的结合强度提高,材料强度和硬度提高,但断裂韧度下降;Cu粉末弥散分布于Al_2O_3基体中,抑制烧结过程中Al_2O_3晶粒粗化,且使裂纹在扩展过程中遇到延性的Cu产生裂纹桥联和偏转,提高材料的韧度。