熔渗法制备CrW/Cu复合材料的组织与性能研究

采用熔渗法制备了CrW/Cu复合材料,即首先把铬粉和钨粉的混合粉末烧结成骨架,然后把铜液渗入CrW骨架的孔隙中制备CrW/Cu复合材料;研究了气氛、熔渗温度、溶渗时间对CrW/Cu复合材料的显微组织和性能的影响.研究结果表明:真空环境下溶渗法制备的CrW/Cu复合材料组织最致密;当熔渗温度大于1 350℃时,尽管没有达到铬的熔点温度,但W-Cr骨架中的Cr颗粒开始逐步消失,随着熔渗温度的提高或熔渗时间的延长,Cu取代其位置;Cr通过Cu合金液迁移到W骨架的孔隙中,与W形成Cr-W固溶体;材料组织的变化导致材料的硬度明显升高,导电率明显降低.     

活化烧结制备W-Cu复合材料及其性能

研究添加元素Ni对W-Cu复合材料组织和性能的影响。利用预混粉、机械球磨和活化液相烧结法制备不同Ni含量W-Cu复合材料,采用电子扫描显微镜、X射线衍射仪、激光导热仪等对复合材料的显微组织、物相、热导率、热膨胀系数和硬度进行检测与分析。结果表明:当W-Cu复合材料中不添加Ni元素时,W颗粒团聚形成闭合孔隙,液相Cu无法有效填充孔隙,导致W-Cu组织分布不均匀。随着Ni含量逐渐增加,钨颗粒尺寸不断增大,Cu相将W颗粒包覆;当Ni含量增至5%时,Cu相分布呈网状结构,复合材料组织的均匀分布。在性能方面,随着Ni元素含量的增加,W-Cu复合材料的致密度从83.91%提高到95.59%,硬度由229HV提升至304HV,各温度下热导率和热膨胀系数均有所下降。     

挤压铸造法制备高致密Mo/Cu及其导热性能

采用专利挤压铸造方法制备了3种Mo体积分数分别为55%、60%和67%的Mo/Cu复合材料,并对其微观组织和导热性能进行了研究.结果表明:Mo颗粒分布均匀,Mo/Cu界面干净,不存在任何界面反应物和非晶层;复合材料组织均匀、致密,且致密度高达99%以上;复合材料的热导率为220～270 W/(m·K),并随着Mo含量的增加而降低.混合定律(ROM)较好地预测了55%Mo/Cu复合材料的热导率,而采用Maxwell模型和H-M模型的计算值与60%和67%Mo/Cu复合材料的热导率测试值一致.     

Structure and Properties of W-Cu/AlN Composites Prepared via a Hot Press-Sintering Method

采用高能球磨技术制备W-30%Cu（质量分数）纳米晶粉体,再通过球磨混粉的方法添加不同质量分数的纳米AlN颗粒,然后采用热压烧结法得到W-30Cu/x%AlN复合材料。研究并比较了纳米AIN的加入对材料组织结构、物理以及力学性能的影响。结果表明,W-30Cu/x%AlN复合材料都有较致密和均匀的组织结构,AlN的添加,细化了烧结体中W颗粒;纳米AlN颗粒的添加提高了复合材料的硬度,但是随着A1N纳米颗粒含量的增加,基体晶界上的增强相颗粒分布过多,而使材料的抗弯强度有所下降;少量纳米AlN颗粒(≤1%)的添加有利于W-Cu复合材料的热导率提高,随AIN添加量的增加,复合材料的电阻率升高,电导率下降。     

铜含量对Al-50%Si_p复合材料显微组织和力学性能的影响

采用热压法制备添加0~6%铜含量(质量分数)的Al-50%Sip(质量分数)复合材料,研究Cu含量对复合材料显微组织和力学性能的影响,对混合粉末进行差示扫描量热分析(DSC),采用扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)研究试样的显微组织和相组成,并测试复合材料的拉伸和抗弯性能。结果表明:单质Cu粉的加入降低混合粉末的熔点,有利于在相对较低的温度下实现材料的致密化。当Cu含量低于2%时,材料的组织均匀致密,Si颗粒未出现明显粗化;但当Cu含量高于2%时,组织均匀性随Cu含量的增加而逐渐下降;随着Cu含量增加,复合材料的抗拉强度和抗弯强度呈先上升后下降的趋势;在Cu含量为2%时,复合材料的抗拉强度和抗弯强度分别达到最大值(268和423 MPa),较未添加Cu的复合材料分别提高66.5%和46.9%,材料的弹性模量和布氏硬度随Cu含量的增加逐渐上升。     

热压烧结法制备W-Cu/AlN复合材料的组织与性能研究（英文）

采用高能球磨技术制备W-30%Cu(质量分数)纳米晶粉体,再通过球磨混粉的方法添加不同质量分数的纳米AlN颗粒,然后采用热压烧结法得到W-30Cu/x%AlN复合材料。研究并比较了纳米AlN的加入对材料组织结构、物理以及力学性能的影响。结果表明,W-30Cu/x%AlN复合材料都有较致密和均匀的组织结构,AlN的添加,细化了烧结体中W颗粒;纳米AlN颗粒的添加提高了复合材料的硬度,但是随着AlN纳米颗粒含量的增加,基体晶界上的增强相颗粒分布过多,而使材料的抗弯强度有所下降;少量纳米AlN颗粒(≤1%)的添加有利于W-Cu复合材料的热导率提高,随AlN添加量的增加,复合材料的电阻率升高,电导率下降。     

石墨烯/SnO2/Cu复合材料微观组织及性能研究

采用微波水热合成法对石墨烯进行表面改性,形成石墨烯/SnO2纳米复合物;将其用于粉末冶金法制备石墨烯/SnO2/Cu复合材料。采用多种分析测试手段对复合材料的微观组织及性能进行研究。结果表明,石墨烯表面吸附的SnO2纳米颗粒不会在复合材料制备过程中脱落,并可有效抑制石墨烯团聚,提高复合材料的致密度、硬度和热导率等性能。本文制备的石墨烯/SnO2/Cu复合材料致密度为91.0%,硬度为166HBW,热导率139W/(m℃),远高于Graphene/Cu复合材料。Graphene/SnO2/Cu复合材料中,界面结合良好,无开裂和界面反应;基体Cu中的刃型位错、形变孪晶以及石墨烯表面的SnO2纳米颗粒,是导致复合材料电导率下降的主要原因。     

B_4C/Al-Si复合材料的制备

采用真空无压烧结法,制备了多孔碳化硼(B4C)骨架,致密度为46.8%.然后采用真空无压浸渗法,以A356铝合金为渗体,与B4C骨架进行复合.制备了B4C/Al-Si复合材料,致密度达99%以上,抗压强度为453 MPa,弯曲强度为294 MPa.微观结构分析结果表明,制备的复合材料组织致密,形成的Al、Si、Al3BC相分布均匀,界面复合良好.Al主要分布在B4C颗粒间,Si相主要分布在B4C和Al的界面处,使B4C和Al紧密结合,且试样的表面和心部均有分布均匀的Al存在.制备的B4C/Al-Si复合材料中B4C形成连续的骨架结构,而孔隙处的金属相则起到增韧、增强的作用.     

不同粒度W粉与TiH2液相烧结制备W-10Ti合金

以粒度6和300nm的高纯钨粉级配后与TiH2粉混匀,经冷等静压压制后采用液相烧结制备W-10Ti合金。通过测试合金致密度,利用XRD,SEM及TEM等测试手段,研究了不同钨粉粒度对W-10Ti合金显微组织和相组成的影响。结果表明:全部用6μm钨粉时,制备的W-10Ti合金致密度仅为85%;但组织中W和Ti分布比较均匀,形成相结构相对单一的富W固溶体。全部用300nm钨粉时,合金致密度可达到97%以上,但组织中有较多的富Ti固溶体。采取纳米与微米W粉级配时,级配比越小,W-10Ti合金中富W固溶体含量越多,但致密度越低。级配比为1:2时,致密度可达到95%,且形成相对单一的富W固溶体相。     

AlN覆钨对AlN/W-Cu复合材料组织和性能的影响

采用溶胶凝胶法对AlN粉体进行表面覆W后，将其与适量W粉混合，经压制、预烧结，制得多孔AlN/W骨架，再熔渗Cu后制备出不同AlN含量(0～8%)的AlN/W-Cu复合材料。考察了AlN含量对于烧结体微观组织、力学性能和热学性能的影响，并与由未覆钨AlN粉体制备的AlN/W-Cu复合材料进行对比。结果表明，采用溶胶凝胶法可在AlN颗粒表面均匀制备覆W层，其界面结合良好。覆钨AlN/W-Cu复合材料的相对密度、硬度、抗拉强度以及热导率均优于未覆钨AlN/W-Cu复合材料的。AlN/W-Cu复合材料的相对密度、抗拉强度及热导率随AlN含量的增加而降低，而硬度随AlN含量的增加而上升。当AlN含量为2%时，覆钨AlN/W-Cu复合材料的综合性能最佳，相对密度达到97.69%，显微硬度达到277HV，热导率达到205.54 W/(m·K)。     

Preparation and Properties of W-15Cu Composite by Electroless Plating and Powder Metallurgy

用化学镀和粉末冶金的方法制备出W-15Cu复合材料。首先用化学方法对W粉表面预处理,然后在其表面化学镀铜。得到的复合粉末用图谱进行表征。发现用化学镀的方法制备出的W-15Cu复合粉末纯度非常高,且W颗粒均匀、被Cu致密的包覆着。呈现出包状结构。这种复合粉末表现出优异的压制性能,压坯分别在300, 400, 500, 600 MPa的压制压力下成形。压坯在1250 ℃温度下保温90 min烧结后,从其断口形貌可以发现W颗粒没有明显的长大,且W颗粒表面特征并没有发生改变,仍然表现出预处理后的表面特征。对烧结体的相对密度、硬度、抗弯强度和电导率同样进行了表征     

化学镀和粉末冶金法制备W/Cu梯度热沉材料

用化学镀法和粉末冶金的方法制备高致密的W/Cu梯度热沉材料。用场发射扫描电镜观察了材料的组织结构、界面和断口形貌。对材料的机械性能也进行了表征,如抗弯强度和显微硬度。结果表明材料每一层都很致密且组织结构均匀。从截面上材料成分呈梯度分布,每层之间没有明显的界面。三层W/Cu梯度热沉材料的相对密度可达99.2%。散热层、过渡层和封接层的显微硬度值分别是200、210和240 HV。抗弯实验结果所示封接层和散热层作为承重抗弯表面时的抗弯强度分别是428.5MPa和480.7MPa。     

Preparation of highly dispersed superfine W-20 wt% Cu composite powder with excellent sintering property by highly concentrated wet ball-milled process

The ball milling process and the CuWO_4-WO_3 precursors were investigated, and a new highly concentrated wet ball-milled process(HWM) was designed. W-20 wt% Cu composite powders with excellent sintering property were synthesized by highly concentrated wet ballmilled process and co-reduction. The powders were characterized by scanning electron microscopy(SEM), X-ray diffraction(XRD), field electron transmission electron microscopy(FESEM) and laser-diffraction diameter tester.The results indicate that particle size of W03-CuO powder mixtures decreases to 390 nm rapidly with the milling time increasing to 5 h. The CuWO_4 precursors promote the microstructural homogeneity of W and Cu. W-Cu composite powders have a highly dispersed and well sintering property. The particle size of W-Cu powders milled by HWM for 5 h is about 680 nm. High-resolution transmission electron microscopy(HRTEM) result suggests that W phase and Cu phase are mixed at nanometer scale. The above W-Cu composite powders reach the relative density of about 99.3%.     

TiC增强Cf/SiC复合材料与钛合金钎焊接头工艺分析

采用Ag-Cu-Ti-（Ti＋C）混合粉末作钎料,在适当的工艺参数下真空钎焊Cf/SiC复合材料与钛合金,利用SEM,EDS和XRD分析接头微观组织结构,利用剪切试验检测接头力学性能.结果表明,钎焊后钎料中的钛与Cf/SiC复合材料发生反应,接头中主要包括TiC,Ti3SiC2,Ti5Si3,Ag,TiCu,Ti3Cu4和Ti2Cu等反应产物,形成石墨与钛原位合成TiC强化的致密复合连接层.TiC的形成缓解了接头的残余热应力,并且提高了接头的高温性能.接头室温、500℃和800℃高温抗剪强度分别达到145,70,39 MPa,明显高于Cf/SiC/Ag-Cu-Ti/TC4钎焊接头.     

A Novel Method for the Preparation of Ag/SnO2 Electrical Contact Materials

描述了一种制备Ag/Sn O2电接触材料(Sn O2的质量分数为12%)的新方法。首先采用共沉淀法制备Ag-Sn O2纳米复合粉体(Sn O2的质量分数为42%)并对该Ag-Sn O2纳米复合粉体进行了表征。XRD结果表明制备的复合粉体由纯立方相的Ag和四方金红石相的Sn O2组成;SEM及TEM结果表明,纳米Sn O2与纳米Ag颗粒均匀弥散分布在复合粉体中;并借助于TG-DTA热分析对纳米复合粉体前驱体的制备过程进行了分析。然后,将Ag-Sn O2纳米复合粉体与Ag粉混合,采用粉末冶金法制备成Ag/Sn O2电接触材料,并对制备的Ag/Sn O2电接触材料进行了表征。结果表明,由于纳米Sn O2在Ag基体中弥散分布,制备的材料的物理性能如密度、硬度及电导率比普通工艺制备的材料好。     

Processing of WC/W composites for extreme environments by colloidal dispersion of powders and SPS sintering

Tungsten and tungsten carbide are materials with high thermomechanical response that are used or have been proposed for extreme environment applications such as first plasma face, or cutting tools. The high melting temperature and strong bonding energy of both materials force the use of powder metallurgical processes and non-conventional sintering routes to achieve dense parts. Consequently, a high dispersion and close contacts of the starting powders are required. In this paper tungsten and tungsten carbide powders are colloidally processed and mixed to achieve composite powders that are sintered later by Spark Plasma Sintering. Starting micrometric tungsten carbide and nanosized tungsten powders are dispersed in water at pH 3. By using a cationic dispersant, the surface charge of the nanosized W suspended in water reverses to positive, ensuring its attachment to the carbide surfaces and the good dispersion of the two phases when both slurries are mixed.Composite powders with volumetric rations of 50WC/50W, 80WC/20W and 90WC/10W as well as pure WC and W are sintered by SPS following the dimensional change of the specimens during the process. It has been proved that complete coverage of the micronic WC by the nanosized W powders, achieved with this colloidal approach, makes the tungsten govern the initial sintering stages. The derivative of the sintering curves is used to detect the solid state reactive sintering temperature of W₂C. After sintering, XRD and SEM observations indicate that all the mixture compositions yield to ceramic materials with different W₂C/WC ratios, depending on the initial compositions. Dispersion of the two phases is high and no remaining W is detected. Flexure tests at room temperature show that composite materials present a slightly lower fracture strength than pure WC.     

并联导热结构的金刚石/铜基复合材料的制备

为提高金刚石/铜基复合材料的导热性能,在芯材表面预先化学气相沉积(CVD)高质量金刚石膜,获得柱状金刚石棒,再将其垂直排列,填充铜粉后真空热压烧结,制备并联结构的金刚石/铜基复合材料。分别采用激光拉曼光谱(Raman)与扫描电子显微镜(SEM)对CVD金刚石膜的生长进行分析,并通过数值分析讨论复合材料的热性能。结果表明:金刚石/铜基复合材料结构致密,密度为9.51g/cm3;CVD金刚石膜构成连续的导热通道,产生并联式导热,复合材料的热导率为392.78 W/(m·K)。     

纤维结构W/Cu触头材料的制备

采用织网叠层法,以钨丝为纬线,铜丝为经线编织二维网,将网与铜坯叠放在一起,于真空烧结炉中熔渗的真空熔渗工艺制备纤维结构W/Cu触头材料。试验给出了该工艺的主要工艺参数。与粉末冶金制造的W/Cu触头材料的烧蚀性能作对比,从触头表面在电弧烧蚀后的熔层形貌分析表明,纤维结构W/Cu触头材料呈现较好的抗烧蚀特性。     

球磨时间对石墨烯/铜材料组织和性能的影响

采用机械球磨湿磨方法在不同球磨时间下将0.5wt%石墨烯与纳米铜粉混合,然后通过等离子烧结（SPS）方法制备石墨烯/铜（G/Cu）复合材料。利用SEM、XRD等对球磨过程中复合颗粒形貌及其组织结构变化规律进行分析,发现当球磨时间的延长至8h,石墨烯在铜基体中有更好的结合和分布,性能改善相对最佳,G/Cu的拉伸屈服强度为183MPa,较纯铜提高52.5%;压缩屈服强度也由纯铜的150MPa提高到了365MPa,提升近1.4倍;均值硬度也提高到了135HV,导电率IACS达到了66.5%,综合性能得到明显提高。     

Investigation on reactive diffusion bonding of SiCp/6063 MMC by using mixed powders as interlayers

Mixed Al–Si, Al–Cu and Al–Si–SiC powders were used as interlayers to reactive diffusion bond SiCp/6063 MMC. The microstructure and the effects of bonding parameters on the shear strength of SiCp/6063 MMC joints were investigated. The results show that SiCp/6063 MMC joints bonded by using the interlayers of mixed Al–Si, Al–Cu powders have a dense joining layer of high quality. The mass transfer between the bonded materials and the interlayers during bonding leads to the hypoeutectic microstructure of the joining layers. Using mixed Al–Si–SiC powder as an interlayer, SiCp/6063 MMC can be reactive diffusion bonded by a composite joint. Because of the SiC segregation, however, there are a number of porous zones in the joining layer. This is responsible for the low shear strength of the joints, even lower than those reactive diffusion bonded by using the interlayers of mixed Al–Si and Al–Cu powders. Ti added in the interlayer obviously improves the joint strength reactive diffusion bonded by using the mixed Al–Si–SiC powder.