放电等离子烧结TiB/Ti-1.5Fe-2.25Mo复合材料的微观组织与力学性能

采用放电等离子烧结技术原位合成了TiB增强Ti?1.5Fe?2.25Mo复合材料,研究了烧结温度对复合材料微观组织和力学性能的影响规律。结果表明,随着烧结温度的升高,钛合金中 TiB 晶须的长细比迅速减小;然而,复合材料的相对密度及TiB的体积含量随着烧结温度的升高而不断增大。由于TiB晶须长细比的减小会导致复合材料强度的降低,而复合材料的相对密度及TiB体积含量的增大又会带来复合材料强度的增加,因此,在这两种因素的共同作用下,最终导致 TiB/Ti?1.5Fe?2.25Mo复合材料的弯曲强度随着烧结温度的升高而缓慢增大。在烧结温度为1150°C 时,TiB/Ti?1.5Fe?2.25Mo复合材料具有最大的弯曲强度1596 MPa。     

退火温度对铜合金-镍复合材料组织与力学性能的影响

对3种铜合金-镍复合材料进行了不同温度的退火处理，通过力学拉伸试验和电子探针(EPMA)观察与分析，研究了退火温度对3种复合材料的金相组织、元素扩散以及力学性能的影响。结果表明，经300℃以上温度退火处理后，3种复合材料的抗拉强度、屈服强度和硬度均随退火温度的升高而降低，而伸长率则随退火温度的升高而增大，铜合金与镍之间的Cu／Ni元素均发生了扩散，但主要是铜元素向镍层的扩散。合适的退火温度有利于提高复合材料的综合性能。     

Ti-35Nb-7Zr-10CPP生物复合材料的微观组织演变与力学性能研究

利用放电等离子烧结技术制备了Ti-35Nb-7Zr-10CPP生物复合材料,研究了不同烧结温度(950~1150℃)对复合材料致密度、微观组织演变与力学性能的影响及机理。结果表明,复合材料主要由β-Ti相基体、少量残留α-Ti相及CaTiO_3、Ti_2O、CaO、CaZrO_3、Ti_xP_y等金属-陶瓷相组成;随着烧结温度升高,复合材料中残留α-Ti相逐渐减少,而金属-陶瓷相逐渐增多;复合材料的压缩弹性模量与抗压强度随烧结温度升高呈增大趋势,但是当烧结温度超过1050℃时,由于金属与陶瓷的剧烈反应导致金属-陶瓷相迅速增多,从而使得压缩弹性模量快速增大。因此,当烧结温度在1000~1050℃范围时,复合材料获得了较好的综合力学性能,其压缩弹性模量为42~45 GPa、抗压强度为1240~1330MPa;同时,在模拟人工体液中浸泡7 d后,复合材料表面能够获得一层致密的类骨磷灰石层,显示了良好的生物活性。     

放电等离子烧结温度对Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr合金显微组织和力学性能的影响

利用放电等离子烧结技术(SPS)制备Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr(TNTZ)合金,研究烧结温度对合金致密度、显微组织及力学性能的影响。结果表明:在950~1150℃烧结温度范围内合金具有较高的致密度和抗压强度,合金由β-Ti相与Ti-Nb-Ta-Zr固溶体形成的混合基体组织及少量未熔化的Nb、Ta、Zr金属颗粒组成。随着烧结温度的升高,合金致密度和抗压强度呈增大趋势,合金中混合基体组织尺寸越来越大且不断融合联结,难熔金属颗粒数量越来越少且尺寸越来越小。合金压缩弹性模量在58~60GPa之间,说明具有良好的力学相容性,烧结温度变化对其影响较小。     

烧结温度对SPS制备Ti-24Nb-4Zr-8Sn合金组织和力学性能的影响

利用放电等离子烧结技术(SPS)制备了Ti-24Nb-4Zr-8Sn合金,研究了烧结温度对合金相对密度、显微组织及力学性能的影响。结果表明:在1000~1200℃烧结温度范围内合金具有较高的相对密度和抗压强度,合金主要由β-Ti相和Ti-Nb固溶体组成的混合基体及少量α-Ti相组成;随着烧结温度的升高,合金相对密度和抗压强度呈增大趋势,合金中α-Ti相向β-Ti相逐渐转变,同时合金中Ti-Nb固溶体含量越来越少,且尺寸减小;合金压缩弹性模量在58~61 GPa之间,受烧结温度变化影响较小。     

烧结温度对TiAl基复合材料组织与性能的影响

采用放电等离子烧结炉在1200～1350℃下对Ti-48Al-2Nb-2Cr预合金粉末和多层氧化石墨烯组成的混合粉末进行烧结,研究了烧结温度对石墨烯增强的TiAl基复合材料组织演变及压缩性能的影响。结果表明,随着烧结温度的升高,复合材料组织由近γ等轴晶组织逐渐向全片层组织转变,在室温下复合材料组织对其抗压强度和断裂应变的影响较小,而在850℃/0.001 s~(-1)压缩条件下,不同组织的复合材料抗压强度和断裂应变发生显著变化,其中1300℃下烧结获得的细小全片层组织具有最高的高温抗压强度和断裂应变。烧结温度对TiAl基复合材料的组织与性能具有重要影响。     

固溶温度对SPS烧结Ti-24Nb-4Zr-8Sn合金组织和力学性能的影响

利用放电等离子烧结技术(SPS)制备了生物医用Ti-24Nb-4Zr-8Sn合金,研究了固溶温度对合金显微组织和力学性能的影响。结果表明：合金在相变点下(750 ℃)固溶后,显微组织主要由β相、初生α相和次生α相组成,当固溶温度升至相变点附近(775 ℃)时,β晶粒尺寸显著增大,晶界初生α相厚度和数量均明显减小,β晶粒上弥散分布着大量细针状与颗粒状的次生α相;随着固溶温度的进一步升高,晶界α相厚度和数量减小并逐渐连续呈网状,β晶粒内部次生α相不均匀析出且数量逐渐减少;与烧结态相比,合金强度和弹性模量随固溶温度的提高呈先升高后降低趋势,而塑韧性逐渐提高。     

放电等离子烧结技术制备(Ti-35Nb-7Zr-5Ta)-15HA复合材料微观组织的演变及生物活性

为了提高生物材料的生物活性并降低弹性模量,利用放电等离子烧结技术制备(Ti-35Nb-7Zr-5Ta)-15HA生物复合材料,研究不同烧结温度(950～1150 ℃)对复合材料相对密度、微观组织演变、力学性能及生物活性的影响.结果表明:随着温度的升高,复合材料相对密度从87.6％提高到97.5％;复合材料主要由β-Ti...     

时效温度对3vol%(TiC+TiB)/Ti-6Al-4V复合材料组织和力学性能的影响

采用粉末冶金法制备3vol%(TiC+TiB)/Ti-6Al-4V复合材料,研究不同时效温度对复合材料组织及力学性能的影响。结果表明：在400～500℃进行时效时,随着时效温度的升高,细小的β相析出物增多,呈弥散分布;当时效温度增加到550℃时,β相尺寸变大,导致材料的力学性能下降。拉伸断口处存在解理台阶和大量的河流花样,同时发现TiB增强体断裂留下的孔洞,材料表现为脆性断裂。当时效工艺为500℃×4 h（空冷）时,复合材料的综合性能最好,此时抗拉强度为758.6 MPa、伸长率为2.1%。     

放电等离子烧结温度对Ti-3Zr-2Sn-3Mo-15Nb合金微观组织和力学性能的影响

利用放电等离子烧结技术(SPS)制备Ti-3Zr-2Sn-3Mo-15Nb合金,研究烧结温度对合金致密度、微观组织与力学性能的影响。结果表明：在1 000~1 150 ℃烧结温度范围内,合金具有较高致密度和抗压强度,合金主要由β-Ti相与Ti-Nb-Zr-Mo固溶体形成的混合基体组织及少量α-Ti相和未熔化的Nb金属颗粒组成;随着烧结温度的升高,合金的致密度和抗压强度呈增大趋势,合金中Ti-Nb-Zr-Mo固溶体含量越来越低,其尺寸越来越小,残留的α-Ti相出现了向β-Ti相的转变;合金的压缩弹性模量值在45~54 GPa之间,显示出良好的力学相容性,而烧结温度的升高使得压缩弹性模量值出现缓慢增大现象。     

Mechanical and corrosion properties of Ti-35Nb-7Zr-xHA composites fabricated by spark plasma sintering

To improve the bioactivity of Ti-Nb-Zr alloy, Ti-35Nb-7Zr-xHA (hydroxyapatite, x=5, 10, 15 and 20, mass fraction, %) composites were fabricated by spark plasma sintering. The effects of the HA content on microstructure, mechanical and corrosion properties of the composites were investigated utilizing X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscope (SEM), mechanical tests and electrochemical tests. Results show that all sintered composites are mainly composed of β-Ti matrix, α-Ti and metal–ceramic phases (CaO, CaTiO₃, CaZrO₃, Ti_xP_y, etc). Besides, some residual hydroxyapatites emerge in the composites (15% and 20% HA). The compressive strengths of the composites are over 1400 MPa and the elastic moduli of composites ((5%–15%) HA) present appropriate values (46–52 GPa) close to that of human bones. The composite with 15% HA exhibits low corrosion current density and passive current density in Hank's solution by electrochemical test, indicating good corrosion properties. Therefore, Ti-35Nb-7Zr-15HA composite might be an alternative material for orthopedic implant applications.     

Microstructure,sintering behavior and mechanical properties of SiC/MoSi2 composites by spark plasma sintering

SiC/MoSi₂ composites were synthesized at different temperatures by spark plasma sintering using Mo, Si and SiC powders as raw materials. The phase composition, microstructure and mechanical properties of the as-prepared composites were investigated and the sintering behavior was also discussed. Results show that SiC/MoSi₂ composites are composed of MoSi₂, SiC and trace amount of Mo_4.8Si₃C_0.6 phase and exhibit a fine-grain texture. During the synthesis process, there was an evolution from solid phase sintering to liquid phase sintering. When sintered at 1600 °C, the SiC/MoSi₂ composites present the most favorable mechanical properties, the Vickers hardness, bending strength and fracture toughness are 13.4 GPa, 674 MPa and 5.1 MPa·m^1/2, respectively, higher 44%, 171%, 82% than those of monolithic MoSi₂. SiC can withstand the applied stress as hard phase and retard the rapid propagation of cracks as second phase, which are beneficial to the improved mechanical properties of SiC/MoSi₂ composites.     

放电等离子烧结制备低密度AlTiCrNiCu高熵合金及其组织性能研究

采用机械合金化和放电等离子烧结工艺制备了低密度A1TiCrNiCu高熵合金材料,重点研究了球磨时间对各元素粉末的合金化过程及烧结温度(950 ～ 1050℃)对高熵合金组织及力学性能的影响.结果 表明:高熵合金粉末为单相bcc结构,随着球磨时间的增加,粉末粒径先变大后变小,其最终平均粒径大约为20 μm.高熵合金块体材...     

等离子烧结温度对CoCrCuFeNi高熵合金组织及性能影响

本文通过氩气雾化制备CoCrCuFeNi球形粉末,随后在900℃、1000℃、1100℃、1150℃温度下通过放电等离子活化烧结(Spark plasma sintering,SPS),成功制备CoCrCuFeNi高熵合金块体。结果表明：随着烧结温度的升高,材料室温抗拉强度先降低后升高,均匀却延伸率先大幅度提高,随后降低;当烧结温度为1100℃时,材料屈服强度和抗拉强度分别达到379.3MPa和655.6MPa,断后延伸率达21.9%;当烧结温度超过1100℃时,开始出现局部熔化现象,材料内部出现元素明显偏析现象。烧结温度为900℃时,拉伸断口沿球形粉末表面脆性断裂,随着烧结温度提高,断口转变为包含韧窝的韧性断裂。由于高温烧结过程中基体内发生渗碳现象,透射电镜结果表明碳与基体发生反应,形成第二相碳化物。     

W含量对Ti-W复合材料的微观结构及力学性能的影响

采用放电等离子烧结技术制备不同W添加量的Ti-W复合材料,并对其物相组成、显微形貌、力学性能以及断口形貌进行了研究。结果表明：W元素可以细化复合粉体颗粒尺寸,促进界面结合。添加5at% W的Ti-W复合材料的致密度由纯Ti的92.33%提升至98.49%,硬度由HV_0.5 315提升至HV_0.5 740。Ti-W复合材料的抗压强度也得到显著提升,其中添加25at%W的Ti-25W的抗压屈服强度高达2267 MPa。当W含量小于20at%时,片层状α/β-Ti相与沉淀析出的纳米马氏体起主要强化作用;当W含量为25at%时,未固溶的W颗粒与富W相固溶体起到了颗粒强化与固溶强化作用。     

双步球磨和放电等离子烧结TiAl基合金的显微组织和力学性能(英文)

采用双步球磨法和放电等离子烧结技术制备细晶Ti-45Al-2Cr-2Nb-1B-0.5Ta-0.225Y(摩尔分数,%)合金,并研究烧结温度、显微组织和力学性能之间的关系。结果表明:双步球磨粉末的颗粒形状较规则,其颗粒尺寸为20～40μm,主要由TiAl和Ti3Al相组成。放电等离子烧结后的块体由主相TiAl、少量的Ti3Al相及Ti2Al和TiB2相组成。当烧结温度为900°C时,烧结块体获得的主要组织是等轴晶组织,等轴晶粒尺寸大多数在100~200nm的范围内,合金的压缩断裂强度为2769MPa,压缩率为11.69%,抗弯强度为781MPa;当烧结温度为1000°C时,等轴晶粒明显长大,TiB2相明显增多,合金的压缩断裂强度为2669MPa,压缩率为17.76%,抗弯强度为652MPa。随着烧结温度的升高,合金的维氏硬度由658降低到616。压缩断口形貌分析表明,合金的断裂方式为沿晶断裂。     

放电等离子烧结Ti-43Al-9V合金显微组织和力学性能(英文)

采用机械合金化和放电等离子烧结工艺制备细晶Ti-43Al-9V合金,研究不同烧结温度与显微组织和力学性能之间的关系。结果表明:机械球磨后粉末形状规则,尺寸在5～30μm之间,烧结所得块体材料主要由γ-TiAl、α2-Ti3Al和少量B2相组成。烧结温度为1150°C时,获得的等轴晶粒尺寸为300nm～1μm。烧结温度升高到1250°C时,等轴晶粒的尺寸明显增大,显微硬度从HV592降低到HV535,抗弯强度从605降低到219MPa,压缩断裂强度从2601降低到1905MPa,压缩率从28.95%降低到12.09%。