叠层加压SPS烧结制备梯度硬质合金

采用叠层加压SPS烧结法制备致密的YG10/YG20梯度结构硬质合金。通过调整WC粒度和添加微量元素B来调整烧结温度,使含钴量低的粉末与含钴量高的粉末的烧结温度相近。研究了烧结温度对致密度、组织形貌、显微硬度和断裂韧性的影响,分析了沿梯度截面上C,Co,W等成分、显微硬度的变化及YG10/YG20界面的结合情况。结果表明:原始WC粒度为1μm的YG10+0.05%B混合粉末和9μm的YG20混合粉末都能在1100℃~1160℃烧结致密,相对密度达到99%以上,晶粒尺寸均匀,梯度界面结合良好,没有开裂现象。低钴端的硬度达到了15500MPa~16000MPa,高钴端的硬度为11100MPa;在294N载荷的作用下低钴端的断裂韧性为12.62MPa·m1/2,而高钴端在这一载荷的作用下没有出现裂纹,断裂韧性较高,从而实现了硬质合金一端具有高硬度,另一端具有良好的韧性的有机结合。     

氧化钨/碳SPS原位合成WC硬质合金的XPS研究

以WO3＋14.5%C（质量分数,下同）的混合粉作为原始粉末,采用放电等离子烧结（SPS）在不同温度下烧结保温3 min,直接一步合成致密WC硬质合金.借助于X射线光电子能谱（XPS）分析了合成样品的元素价态变化,探讨了SPS原位合成的过程和机理.结果表明：随着烧结温度的升高,样品中的W元素的价态逐步由氧化态的W＋6,W^＋5,W^＋4过渡到单质W^0＋和碳化物态的W^＋2;而样品中的碳元素价态却逐步由单质碳转变为化合碳,氧化物态的晶格氧强度逐渐降低,以碳氧键存在吸附的氧强度逐渐增强.XPS分析结果表明,在SPS原位合成中,WO3首先被碳还原,并经历了一系列中间钨氧化物状态后得到金属钨,然后金属钨进一步发生碳化反应最终形成WC.     

放电等离子技术快速烧结纳米WC-10％Co-0．8％VC硬质合金

研究了放电等离子烧结(SPS)纳米WC-10%Co-0.8%VC硬质合金的致密化机理,并与真空烧结的制品显微组织及性能进行对比。SPS特殊的直流脉冲电压使烧结中蒸发-凝固、塑性流动、表面扩散等过程得到加强,使制品在低温下快速致密,有效抑制了晶粒的长大,如在1200℃烧结5min的制品平均晶粒尺寸<100nm。与真空烧结相比,SPS可以使制品在低温、短时间内获得高密度、高硬度,如1300℃烧结3min,制品相对密度达97.7%,HV30比相同烧结温度下真空烧结30min的相对密度92.8%的制品高近16.4%。SPS烧结温度降低至1200℃,虽然密度有所降低,但HV30和KIC分别提高了15.4%和12.2%。     

双晶WC硬质合金的 放电等离子烧结制备与性能研究

选用2种不同粒度的WC粉末按照一定的配比,采用SPS烧结制备出无粘结剂的双晶硬质合金样品,对样品的维氏硬度、断裂韧性、抗弯强度等力学性能进行测试,并用XRD和SEM对其物相组成和微观形貌进行分析。实验结果表明,在1 900℃,40 MPa烧结条件下,当超粗颗粒平均粒径为45.0μm时,双晶WC硬质合金的硬度、断裂韧性和抗弯强度达到最大值,分别为1 645 HV1,14.61 MPa·m~(1/2),653.0 MPa,综合力学性能最佳。     

保温时间对SPS烧结硬质合金和高强度钢粘结的影响

使用放电等离子烧结技术(SPS)制备硬质合金和高强度钢的复合材料,研究了在烧结过程中保温时间(5,10,15和20 min)对复合材料的显微组织和形成相以及力学性能的影响.研究表明,随着保温时间的增加,烧结质量越来越好,粘结界面光滑连续,没有出现明显的裂纹和分层;XRD检测结果显示:当保温时间为5 min时,复合材料的...     

等离子球磨技术在制备WC-Co硬质合金中的应用

本文简述了高强韧WC-Co硬质合金的发展方向,介绍了等离子球磨新技术的基本原理和方法,总结了近年来基于等离子球磨技术的"碳化烧结一步法"在制备高性能WC-Co硬质合金中的进展。等离子球磨制备硬质合金表现出3点优势:(1)显著提高了W与C反应的活性,极大地降低了WC的合成温度,有望采用"碳化烧结一步法"制备WC-Co硬质合金,简化制备工艺流程,实现节能降耗;(2)等离子球磨有利于形成板状结构的WC晶粒,并且能够较方便地控制WC的形态,为设计和调控WC-Co硬质合金的组织创造了很大的空间;(3)利用等离子球磨方法制备WC-Co硬质合金适于普通烧结的规模生产技术,所得到的材料具有优异的强韧力学性能。     

氧化钨直接碳化SPS原位合成WC的反应过程

研究了用放电等离子烧结技术将WO3和炭黑的混合粉快速原位合成为致密的超细WC块体过程中试样的物相、密度和显微组织的变化，分析了合成过程。结果表明：随着合成温度的升高，碳能快速地将WO3还原成WO2.72，WO2及W，接着发生碳化反应，生成W2C，WC，合成的各阶段相互重叠；当合成温度低于1118℃时，试样的物相发生变化，密度变化不显著，温度继续升高试样发生烧结，且剩余的微量杂相W2C消失，得到致密的WC块体；在合成过程中，试样的显微组织因物相不同而有很大不同，WO3，WO2，W，W2C和WC均呈颗粒状，WO2．72呈棒状，随着温度升高，颗粒由0．2μm长大到0．5μm；WO3还原的前期放出CO2气体，后期放出CO气体，还原反应不经过WO2.9这一中间氧化物阶段。     

SPS脉冲电流在氮化硅烧结中的作用

对电流在氮化硅陶瓷放电等离子烧结过程中的作用进行了研究，采用放电等离子烧结工艺，分别对含助烧剂（Y2O3／MgO）氮化硅（α-Si3N4）粉体，以及用纯氮化硅粉体包覆的含助烧剂粉体进行了烧结；并且考虑到包覆层引起的试样烧结温度的差异，在较低温度进行了无包覆试样烧结。实验结果表明：包覆层明显抑制了氮化硅陶瓷的相转变及晶粒生长。通过与低温烧结试样进行对比，排除了包覆层引起的温度差异的影响，认为是SPS电场在氮化硅的烧结过程中通过导电的液相形成电流，促进了溶解在液相中的氮化硅的扩散，从而加快了相转变及柱状晶生长这些和溶解析出相关的过程。     

放电等离子烧结压力对超细WC-Co硬质合金性能的影响

通过分析放电等离子烧结致密化过程,确定了致密化温度;研究了SPS烧结过程中压力对WC-Co硬质合金致密化、显微组织及性能的影响。结果表明,放电等离子烧结粉末在1 130℃时,达到最大收缩率;烧结压力的增加,样品的致密度、硬度增加;断裂韧性的变化集中在11.5~12.1 MPa.m1/2之间,和硬度的变化呈现相反的趋势;烧结压力相对较小时,样品WC晶粒较粗大且不均匀;在40 MPa和55 MPa时,晶粒相对较小且分布均匀。要得到高性能、高致密度的样品,合理的烧结温度在1 200℃以上,烧结压力为40 MPa。     

火花等离子烧结技术制备的WC／Co为纳米硬质合金

研究了火花等离子烧结工艺与YG10、YGl2两种纳米硬质合金性能的关系。然后采用火花等离子烧结技术制备了硬质合金功能梯度材料，该材料由纳米WC/10％Co、纳米WC／12％C。、微米WC／15％Co混合粉以及不锈钢圆片烧结而成。显微硬度压痕显示该材料各层间的应力较小。     

SPS烧结WC-5%Co纳米复合粉硬质合金

采用喷雾干燥、流态化床化学转化法生产的WC-5%Co纳米复合粉为原料,研究了放电等离子体烧结(SPS)对超细硬质合金显微结构和性能的影响,同时对SPS烧结、低压烧结、真空烧结等三种工艺进行了比较。结果表明:采用SPS烧结可以在较低的温度下实现超细硬质合金的固相烧结,使合金快速致密化,当1170℃保温6min、压力为50MPa时合金可以获得最好的力学性能;其显微硬度HV30、抗弯强度、断裂韧性分别为1870、3230MPa、10.96MPa/m1/2。低压烧结可促进颗粒在液相中重排,硬质合金压坯经8MPa、1410℃、保温45min烧结,也可以获得比较好的力学性能;而传统真空烧结,合金孔隙度比较高,晶粒不均匀,性能较差。     

微波烧结硬质合金工艺的升温速度分析

研究WC-11.5Co硬质合金的微波烧结工艺以及升温速度对合金致密度、显微组织、硬度(HRA)的影响.结果表明,微波烧结能够快速制备高致密度、高硬度的硬质合金;在10.4～61.9 ℃/min范围内,升温速度对合金组织和性能未产生明显影响,硬度(HRA)在88.5～89.5之间,高于常规烧结的87.6和牌号为YG11C产品的硬度指标.     

纳米Cu粉末的放电等离子烧结

利用放电等离子烧结装置考察了纳米铜粉坯体的升温过程,研究了烧结速度和烧结温度对烧结等效电阻、烧结体相对密度及晶粒尺寸的影响。结果表明：在烧结过程中存在着最佳的烧结速度,当烧结速度为150℃／min时,样品致密度达到峰值88％左右,晶粒的平均尺寸接近200nm,且烧结的等效电阻随升温速度的增加而降低;纳米Cu粉末在250℃时开始烧结成块,随烧结温度提高,烧结致密度不断提高,电阻降低;但是当升温速度过快,烧结温度过高时,出现反致密化现象。     

放电等离子烧结制备非晶合金的研究进展

非晶合金具有优异的力学性能、耐蚀性、磁性能等,是一种具有极大应用潜力的新型结构材料和功能材料,然而传统方法制备的非晶合金受"临界冷却速度"的影响,有尺寸上的限制,制约了非晶合金的应用范围。而放电等离子烧结(spark plasma sintering,SPS)制备的非晶合金不受"临界冷却速度"的影响,可以制备出较大尺寸的非晶合金。本文主要从致密化机理、工艺影响因素、性能对比、数值模拟等方面介绍了放电等离子烧结制备非晶合金的研究现状,分析其难点及以后的发展方向。     

放电等离子体烧结制备钨-钒-铬合金及性能表征

利用机械球磨、放电等离子体烧结法制备了质量分数(%,下同)为W-(10~30)V-(10~30)Cr的三元合金,对烧结后的合金进行了显微结构和室温力学性能研究。结果表明,采用放电等离子体烧结可以制得相对密度为99.7%的W-30V-20Cr合金,其实际密度比烧结纯钨降低了49.74%;显微结构分析表明V、Cr可以很好地合金化,形成塑性连续相,包裹在钨分散相的周围,很好地改善了钨合金的力学性能,W-30V-20Cr的抗弯强度为437.13 MPa,比烧结纯钨增加了25%,HV硬度为6154 MPa;W-30V-20Cr合金具有较高的断裂韧性值,为15.51 MPa·m1/2。     

放电等离子烧结制备FeSiB块体非晶合金

采用DSC测定FeSiB非晶粉末的玻璃态转变点(Tg)、初始晶化点(Tx)和过冷液相区(ΔTx),以此为基础,利用放电等离子烧结技术制备出了φ10mm×7mm、致密度为92.3%的块体非晶合金。采用XRD、SEM、VSM、万能试验机分析了烧结块体样品的相组成、微观形貌、磁性能和抗压强度。研究表明,当烧结条件为压力500MPa、温度360℃时,得到的块体非晶合金致密度最高,其饱和磁化强度为1.44T,抗压强度为1200MPa。400℃晶化后块体样品的饱和磁化强度为1.54T,抗压强度为2039MPa。     

放电等离子烧结法制备ITO靶材

采用单相的ITO复合粉末经放电等离子烧结法(SPS)快速制备了ITO靶材.研究了SPS的主要工艺参数对ITO靶材致密化的影响.结果表明:靶材的相对密度随着烧结温度的升高而增大,在1000 ℃时达到最大值;在1000 ℃下烧结,延长保温时间使相对密度降低;在较低的温度下烧结时,延长保温时间有利于提高靶材的致密度;相对密度随着烧结压力的增加而增大;升温速率过快不利于靶材的致密化.对烧结试样的相组成和化学成分研究表明:不同温度下制备的ITO靶材均有少量的SnO_2相析出,并有不同程度的失氧,铟锡的质量分数略大于ITO原粉中铟锡的质量分数.