粉末粒度对SPS固相烧结La0.6Eu0.4B6阴极材料的影响

采用高能球磨法制备出La_0.6Eu_0.4B₆纳米粉体,将球磨后的纳米粉进行放电等离子（SPS）烧结,制备出了高致密的La_0.6Eu_0.4B₆多晶块体材料。系统研究了烧结温度、烧结压力对样品致密度和力学性能的影响。结果表明,该方法与传统热压烧结方法相比有效降低了烧结温度,制备出的样品密度、维氏硬度和抗弯强度分别达到4.71g/cm3、23.37GPa和295.14MPa,这些值均高于传统热压烧结方法。热电子发射结果表明,当阴极温度为1873K时,最大发射电流密度为33.74A/cm2。实验过程中还发现,在相同烧结工艺下,球磨纳米粉与粗粉相比,维氏硬度、抗弯强度和热电子发射电流密度分别提高了28%、58%和32%。因此,在固相烧结过程中,粉末粒度的减小,更有助于烧结性能的提高。     

放电等离子烧结原位制备LaB6多晶纳米块体阴极材料

用氢直流电弧法制备La-LaH2纳米粉末,再采用放电等离子烧结技术,在原位、"无氧"条件下成功制备高纯LaB6多晶纳米块体热阴极材料,并系统研究放电等离子烧结温度、压强对材料物相、结构和性能的影响.结果表明,材料中形成单相的LaB6,纯度达到99.867%,平均晶粒尺寸为120 nm,LaB6纳米块体相对密度达到99.2%,维氏硬度达到17.4 GPa,抗弯强度高达245.6 MPa,己达单晶材料的理论抗弯强度值.     

SPS反应烧结制备多元稀土硼化物阴极(SmxBa1-x)B6的晶体结构及其表征

应用直流电弧蒸发冷凝+放电等离子烧结(SPS)法制备多晶(SmxBa1-x)B6(x=0.2,0.6,0.8)块体阴极。采用XRD、EBSD研究烧结体的相、晶体结构及晶粒取向,并测试部分性能。结果表明,SPS液相反应烧结制备的高纯(SmxBa1-x)B6为单相结构,属无序替代固溶体,晶格常数随Ba含量的增加而增加。(SmxBa1-x)B6烧结体的晶粒细小,致密度高,具有优秀的力学性能。60MPa,1400℃保温5minSPS烧结制备的(Sm0.2Ba0.8)B6及(Sm0.8Ba0.2)B6形成了有利于提高发射性能的丝织构。     

放电等离子烧结粉末材料的多场耦合有限元模型及其数值模拟

提出了改进的放电等离子烧结粉末材料的有限元模型,该模型实现了温度场、电场和位移场的耦合.考虑到放电等离子烧结的一步成形工艺,将粉末材料的热电性能参数假设为温度和密度的双变量函数.结果表明,在烧结初期,接触电阻在升温过程中起到至关重要的作用;伴随着致密化进程和电流的增大,系统的最大温度区域由石墨冲头末端向粉末内部移动;引入随位移变化的接触热阻和接触电阻有助于描述接触部位的非连续温度场变化;模具热电偶位置处的实测温度和该模型的预测结果基本吻合.     

Y2O3对SPS烧结纳米AlN粉末的影响

利用低温燃烧法合成出了平均粒度为100 nm的AlN粉末,将合成的粉末采用放电等离子(SPS)技术进行低温强化烧结,研究Y2O3对烧结过程以及烧结试样特性的影响.XRD进行物相分析,SEM观察断口形貌,排水法测烧结试样的密度,激光闪光法测烧结试样的热导率.实验表明采用低温燃烧法合成出的AlN粉末具有非常好的烧结性能,采用SPS烧结技术,40 MPa压力下,在1600℃保温4 min,就能得到非常致密的AlN陶瓷;Y2O3对纳米AlN粉末在SPS低温强化烧结过程仍有促进作用,使试样在更低的温度下烧结致密,并且晶粒更细小,从而热导率也较低;加入Y2O3的烧结试样晶界强度增加,断口中有较多的穿晶断裂形式,而不加入Y2O3的烧结试样主要以沿晶形式断裂.     

烧结钕铁硼粉末粒度对磁性能的影响

利用粉末冶金法生产烧结钕铁硼磁体,原始粉末的大小对烧结磁体的性能影响很大。原始粉末越粗,烧结温度应该越高,才能充分利用液态烧结的优势,使其性能尽可能高。本文介绍了烧结钕铁硼材料的粒度对磁性能造成的影响。研究表明,细而均匀的粉末粒度有助于样品磁性能的提高。经过改进烧结制度,可以部分地弥补由于粉末较粗而带来的不利影响。但是,当粉末粒度过于粗时,改进烧结过程也不能达到工艺要求。     

烧结温度对M3∶2高速钢SPS烧结组织和性能的影响

采用放电等离子烧结技术(SPS)制备了M3∶2粉末冶金高速钢,研究了SPS烧结M3∶2粉末冶金高速钢最佳烧结温度、显微组织与性能.通过实验得到以10℃/min的速率升到1200℃时高速钢的连续升温烧结曲线,分析在此烧结实验下的烧结过程,进而确定烧结温度范围.在此范围内的不同温度下烧结试样,根据试样密度、硬度、相对密度和显微组织确定M3∶2粉末高速钢最佳烧结温度.结果表明:在烧结温度900℃、保温时间10min、压力30 MPa工艺下,SPS烧结的M3∶2粉末冶金高速钢,其显微组织均匀、晶粒细小、无碳化物偏析,相对密度达98.17％,硬度达63.37 HRC.     

原料粉末粒径匹配对放电等离子烧结制备的超细WC-Co硬质合金性能的影响

采用亚微米WC粉和纳米Co粉以及亚微米WC粉和微米Co粉的混合粉末作为原料,利用放电等离子烧结(SPS)技术制备超细晶WC-10Co硬质合金.对比研究表明,以两种混合粉末为原料均获得了平均晶粒尺寸约为200 nm的超细硬质合金材料.其中,采用微米Co粉制备的材料的相对密度达到98.0%以上,硬度HRA达到94.5,断裂韧性达到13.50 MPa·m1/2,具有优良的综合性能;而采用纳米Co粉制备的硬质合金的组织均匀性和性能较差.根据SPS技术的烧结机理,对混合粉末的致密化机制进行了分析.     

SPS烧结温度对Ti-45Al-8Nb合金组织及力学性能影响研究

本文以雾化法制备的Ti-45Al-8Nb (at.%) 预合金粉末为原料,采用放电等离子烧结工艺技术(SPS)制备了Ti-45Al-8Nb合金,研究了不同烧结温度对合金显微组织及力学性能的影响规律。实验结果表明,在烧结温度范围内(1250℃、1275℃、1300℃),合金均为全片层组织,并具有高抗压强度和压缩率。随着烧结温度的提高,合金中γ相含量升高,α₂相含量下降。1250℃放电等离子烧结时,合金中并未出现B2相,随着烧结温度的升高,合金中的B2相主要由晶界析出,并呈增多的趋势。分析表明,主要是由于放电等离子烧结过程中使得粉末间产生局部高温形成液相,其后的快速凝固导致高温β相来不及转变而形成的B2相残留。合金总体表现出随着烧结温度的升高,合金的强度和塑性性能下降的趋势。SPS烧结温度为1250℃时,抗压强度和压缩率最佳,分别为2084.20MPa和33.10%。合金SPS烧结温度为1250℃和1275℃时,断裂模式主要为沿片层断裂和穿片层断裂混合方式。SPS烧结温度为1300℃时,断裂则主要以沿片层断裂为主。     

SPS烧结时间对Ti_2AlNb合金组织与力学性能的影响

采用高能球磨法和放电等离子烧结技术（SPS）制备了Ti_2AlNb合金,研究了不同烧结时间对Ti_2AlNb合金微观组织及力学性能的影响。利用扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射仪（XRD）对合金显微组织及物相结构进行表征,利用万能拉伸试验机对合金拉伸性能进行测试。结果表明,烧结时间不会改变合金的物相组成,不同烧结时间下所制备的Ti_2AlNb合金均由B2相、胞状α2相和针状O相组成;在烧结温度1000℃、烧结时间70min、压强50MPa条件下,Ti_2AlNb合金中针状O相数量较多且分布均匀,其室温拉伸强度可达454.6 MPa。     

SPS制备各向异性微米晶SmCo_5烧结磁体的研究

采用放电等离子烧结技术制备了各向异性微米晶SmCo_5磁体,研究了磁体的烧结工艺及添加Fe纳米粉对磁体结构和磁性能的影响。研究发现,SmCo_5烧结磁体的最佳烧结温度为830℃,此时磁体的室温磁性能最佳:B_r=8.19 kGs,H_(cj)=10.6 kOe,(BH)_(max)=13 MGOe;而添加Fe纳米粉的烧结磁体,饱和磁化强度升高,但剩磁和矫顽力降低。XRD结果表明,未添加Fe纳米粉的烧结磁体具有单相CaCu_5结构,而添加Fe纳米粉的烧结磁体出现了2∶17相和Fe-Co软磁相。SEM及能谱分析发现,添加的Fe纳米粉扩散进入了1∶5相,形成Sm(Fe,Co)_5和Sm_2(Fe,Co)_(17))。     

脉冲放电等离子烧结NiAl金属间化合物的组织与性能

通过脉冲放电等离子烧结技术对经机械合金化法合成的NiAl金属间化合物粉末进行了烧结,研究了NiAl金属间化合物的微观组织和力学性能。结果表明,在较低温度下可制备接近完全致密的NiAl金属间化合物块体材料。     

放电等离子烧结新型NdFeB永磁材料研究

研究了采用放电等离子烧结技术制备新型NdFeB永磁材料。重点考察了工艺条件对磁体的磁特性、尺寸精度和密度的影响。利用B-H回线仪、扫描电镜和电子能谱对其磁特性、显微组织结构和成分进行了分析测试，同时考察了材料在电解液中的电化学特性及其氧化腐蚀特性。结果表明：与传统烧结NdFeB相比，这种新型NdFeB磁体的显微组织明显不同，其晶粒尺寸细小均匀，富钕相弥散分希；磁体的最佳磁特性为最大磁能积2401kJ／m^3矫顽力1260kA／m；密度达到7．58g／cm^3；尺寸精度为20μm；磁体同时具有良好的抗腐蚀性。     

后热处理工艺对放电等离子烧结制备NdFeB磁体的影响

放电等离子烧结(SPS)技术是制备NdFeB合金材料的一种新型工艺方法。本文研究了后热处理工艺对放电等离子烧结制备NdFeB磁体磁性能的影响，同时考察了后热处理工艺对SPS NdFeB磁体微观组织结构和尺寸精度的影响。在适当的后热处理工艺条件下，得到了细晶高性能NdFeB磁体。结果表明可以通过后热处理进一步改善SPS烧结磁体的磁性能，论证了采用SPS技术制备近净成形的细晶高性能NdFeB磁体是完全可行的。     

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。     

预处理工艺对放电等离子烧结超细晶WC-Co硬质合金组织和性能的影响

采用不同粒度的WC粉与超细Co粉混合得到初始粉末,利用直接放电等离子烧结(SPS)技术和一种包括真空预处理和SPS烧结的新制备方法,研制超细晶WC-Co硬质合金块体.结果表明,两种不同粒度匹配的混合粉末经真空预处理后SPS烧结得到的试样较直接SPS烧结试样的硬度稍有降低,但断裂韧性得到提高,尤其是抗拉强度得到显著提高.对试样显微组织和性能分析表明,混合粉末的真空预处理工艺对SPS烧结WC-Co硬质合金具有重要作用:去除混合粉末吸附气体,消除Co池,同时保证WC晶粒不发生明显长大.     

碳黑含量对放电等离子烧结Fe-Cr-C/TiCN复合材料组织和耐磨性的影响

采用机械合金化和放电等离子烧结法制备了不同碳含量的Fe-Cr-C/TiCN复合材料。通过扫描电镜、X射线衍射、维氏硬度和球-盘式摩擦试验,系统地研究了碳含量对Fe-Cr-C/TiCN复合材料组织和磨损性能的影响。结果表明,在含碳量为1.0%~5.0%（质量分数,下同）的烧结样品中形成了(Cr, Fe)₇C₃碳化物,而当碳含量达到4.0%~5.0%时,出现了(Cr, Fe)₃C相。碳含量对Fe-Cr-C/TiCN复合材料的组织均匀性和致密化有着较为重要的影响,当烧结温度为~1000 ℃时,致密度由未加碳时的95.0%提高到的99.7%（含碳量为3.0%）,说明已实现了完全致密化。当含碳量为3.0%时,维氏硬度达到11 940 MPa。此外,添加适量的碳（3.0%）有助于获得良好的磨损性能,即摩擦系数波动范围小,平均摩擦系数为0.320,磨损率为6.8×10^-4 mm³·N^-1·m^-1。     

Ce掺杂GdB6基阴极材料的制备及性能研究

以GdB6和CeB6粉末为原料,采用放电等离子烧结技术(SPS)制备了高致密的多元稀土六硼化物GdxCe1-xB6(x=0.0-1.0)多晶块体。系统研究了烧结温度对GdxCe1-xB6多晶块体的物相组成、力学性能、电阻率及热发射性能的影响。研究结果表明,在烧结温度为1550 ℃,烧结压强为50 MPa,保温5分钟的工艺条件下,可获得高致密的GdxCe1-xB6单相块体材料。烧结块体的维氏硬度可达24.02 GPa。热电子发射性能测试结果表明,适量的Gd掺杂可以显著提高电子发射性能,其中Gd0.1Ce0.9B6成分块体具有最佳的热发射性能,在1600 ℃,4 kV外加电压条件下,发射电流密度达到101.57 A?cm-2,零场电流密度达到21.94 A?cm-2,平均有效逸出功为2.34 eV,优于同一条件下GdB6和CeB6块体的热发射性能。