等离子合成与雾化制粉技术及其应用

等离子体做为一种极端参数技术在粉体材料的球化处理与合成制备方面的研究和应用日益引起人们的关注。本文概述了等离子技术的主要特点及应用领域,综述了国内外有关射频等离子体对不同金属粉末、陶瓷粉末的球化处理及纳米粉末的合成方面的研究成果;介绍了北京科技大学在射频等离子体粉体处理系统开发、制备球形钨粉和钛粉方面的研究成果,在此基础上对等离子体粉体球化处理技术的应用前景进行了展望。     

Mechanical properties and microstructure of Ti-6Al-4V compacts by metal injection molding

Ti-6Al-4V compacts were fabricated by metal injection molding(MIM). Influence of vacuum sintering time on mechanical properties and microstructure of the sintered compacts at 1 260 ℃ were investigated. The experimental results show that the compacts sintered at 1 260 ℃ for 3 -6 h, which was made from hydrogenation-dehydrogenation(HDH) powder(average particles size is 45 μm), have a relative density of 95.6%- 96.7%, ultimate tensile strength of 648 - 686MPa and 0.2% yield strength of 526 - 615MPa; but a lower elongation(＜4%) and that the compacts sintered at 1 260 ℃ for 2 - 6 h, which was made from 90% gas-atomized powder(average particles size is 32.5 μm) and 10 % HDH powder, have higher relative density(＞95 %), ultimate tensile strength of 800 -848MPa,0.2% yield strength of 712 - 762MPa and high elongation (7.4%- 9.5%). When the sintering time is increased,porosity decreases and microstructure of sintered products changes from equiaxed to typical Widmanstatten, the average sizes of prior β grains, α colonies and α phase thickness in the β grains increase accordingly. After HIP treatment,pores obviously become less, microstructure of alloy is refined and mechanical properties are greatly improved.     

钛合金粉末注射成形溶剂脱脂工艺研究

采用粉末注射成形方法制备了钛合金坯体，然后利用溶剂脱脂方法脱除坯体中可溶性粘结剂。通过对溶剂脱脂动力学分析表明，在脱脂过程中，存在动力学控制步骤转化的过程，提出了脱脂临界厚度的概念。当厚度超过5mm时，试样脱脂过程受扩散控制，在常温下进行溶剂脱脂时，其扩散系数为1．86×10^-6cm^2·s^-1，活化能为12．96kJ．mol^-1.K^-1；在厚度小于5mm时，试样脱脂过程受粘结剂溶解和扩散混合控制。     

SiCp/Cu复合材料的SPS烧结及组织性能

以化学镀Cu包覆SiC粉末和高压氢还原法制备的Ni包SiC复合粉末为原料,用放电等离子体烧结法制备了SiCp/Cu复合材料.分析了增强相含量和烧结温度对致密化的影响,比较了非包覆粉末和包覆粉末制备的复合材料的界面结合状况.然后对SiCp/Cu复合材料的热膨胀行为和力学性能进行了研究.结果表明:包覆粉末能够促进材料的致密化并且能获得良好的界面结合,所得SiCp/Cu复合材料的致密度达96.7%,抗压强度达1061 MPa.SiCp/Cu复合材料的热膨胀系数介于7.5×10-6～11.4×10-6·K-1之间,并且随SiC体积分数的增加而降低.材料在热循环过程中出现热滞现象,热滞现象受增强相的含量及界面结合状况的影响.     

粉末注射成形TiAl超固相线液相烧结工艺研究

以Ti-47.5%Al-2.5%V-1.0%Cr(原子数分数)气雾化预合金粉末为原料,采用粉末注射成形工艺制备了TiAI合金材料,重点研究了该TiAI合金超固相线液相烧结温度区间和保温时间以及烧结体显微组织、密度和压缩性能的变化规律.结果表明:烧结温度在1410～1450℃,保温时间在1h以内,烧结体可以致密化;在1 450℃保温30min,烧结体相对密度可以达到95%,烧结体的抗压强度为2 105MPa,压缩率达到30.9%,接近铸态合金力学性能;随烧结温度升高,烧结体近片层组织中的7等轴晶逐渐减少,片层团逐渐增加.     

生物医用多孔Ti-6Mo合金选择性激光烧结的结构特征和力学行为

采用选择性激光烧结金属元素Ti、Mo和粘结剂的混合粉末,制备了多孔Ti-6Mo合金,并研究了其结构特征和力学性能。结果表明,多孔Ti-6Mo合金的孔隙结构与烧结工艺有关,随着烧结温度从1000℃升高到1200℃,孔隙由三维连通孔变为相互孤立孔,孔隙率从58%下降到24%,孔径从112μm减小到43μm;多孔Ti-6Mo合金在室温为片层组织,均由大量α相和少数β相构成,并伴有微量α析出物;压缩应力-应变曲线表现为弹性变形、塑性屈服和断裂区三阶段,随着孔隙率降低,弹性模量和屈服强度分别在2.07~11.9 GPa和31.4~152.8 MPa增大,且相对弹性模量和相对屈服强度和相对密度之间遵循幂律关系。多孔Ti-6Mo合金的孔隙特征和力学性能均可满足自然骨要求,是一种可行的医用材料。