石墨烯增强钛基复合材料制备工艺与性能研究

以多层石墨烯为增强体,通过熔炼锻造(MF)和粉末冶金(PM) 2种工艺分别制备出规格为Φ10 mm的石墨烯增强钛基复合材料棒材。石墨烯在凝固过程中以TiC枝晶形态析出,变形后呈细小颗粒,其中Ti和C原子比约为2∶1。石墨烯和球形钛粉经过机械合金化和变形加工,在基体中反应形成薄片层。MF工艺对应的棒材拉伸强度可达476 MPa,延伸率保持在28%; PM工艺对应的棒材拉伸强度可达487 MPa,延伸率保持在30%。PM工艺可形成尺寸较小的薄片状石墨烯增强体,强化作用提升,同时塑性没有显著下降。     

粉末冶金工艺对纯铁软磁材料性能的影响

利用粉末冶金技术制备纯铁软磁材料，在不同温度和压力下将不同粒径铁粉压制成生坯，并在保护气氛下进行烧结。结果表明:不同粒径铁粉混合有助于压坯密度的增加，适宜的压制温度可以有效地促进粉末流动，避免大尺寸孔洞的形成，优化组织。140℃、800 MPa温压条件下雾化铁粉压坯密度最高可达7.35 g·cm-3。对比常温压制，温压压坯烧结后孔洞分布均匀。烧结体密度随温度的升高而上升，雾化铁粉压坯在1250℃烧结后密度最高可达7.47 g·cm-3。在一定范围内，软磁材料磁性能与密度成正比，混粉压制试样的密度接近理论值，但在混合铁粉中，较细的铁粉夹杂于粗粉中，阻碍磁畴壁移动，造成饱和磁化强度（M_s）偏小、矫顽力（H_c）偏大的现象，M_s为205.51 emu·g-1，Hc为7.9780 Oe。     

粉末冶金在高熵材料中的应用

高熵材料是近年来出现的一种新型材料，具有高强度、高硬度、良好耐腐蚀和优异的高温组织稳定性等性能，在航空航天、高温以及先进核能等领域展现了广阔的应用前景，引起国际材料领域的广泛关注，相关研究也取得了很大进展。粉末冶金作为一种高性能金属基和陶瓷复合材料的先进制备技术，可以获得纳米晶和过饱和固溶体等亚稳材料，同时也可用于传统熔炼法较难制备的具有特殊结构和性能的材料，近些年来，粉末冶金技术在高熵材料制备中得到广泛应用。本文从高熵材料的应用理论出发，针对目前高熵材料粉体制备方法、块体成型以及粉末冶金制备的典型高熵材料三个方面予以综述，着重阐述了高熵材料的力学性能和其变形行为特点，同时展望了高熵材料的未来发展趋势。      

细长孔的多孔Ti-5Nb合金制备及力学性能研究

以钛粉和铌粉为原料,球形硬脂酸为占位剂,采用粉末冶金法制备出多孔Ti-5Nb合金,并用称重法、XRD、SEM和万能力学试验机等研究了硬脂酸添加量对多孔Ti-5Nb合金微观结构和力学性能的影响。结果表明:以球形硬脂酸为占位剂成功制备出了具有排列近似一致的、细长孔结构的多孔Ti-5Nb合金。当硬脂酸添加量从10%增加到50%时,多孔Ti-5Nb合金的相组成几乎没有变化,但其密度降低,孔隙率增大,大孔之间的连通性增加,弹性模量和抗压强度均降低。通过控制硬脂酸的添加量可以使多孔Ti-5Nb合金的力学性能与皮质骨和松质骨匹配。     

FeCoNiCrMn高熵合金动态力学性能与微观结构

采用分离式霍普金森压杆研究了等原子比FeCoNiCrMn高熵合金的动态力学性能及其微观结构。结果表明, FeCoNiCrMn高熵合金的锯齿行为在高应变速率下表现出明显的应变率敏感性。高熵合金在高应变率下的屈服强度随应变率增加而显著增加。当真应变为3.07时, 真应力达到1 270 MPa, 此时FeCoNiCrMn高熵合金帽型样品出现剪切失稳现象, 并形成一条宽20 μm左右的剪切带。利用光学显微镜、电子探针显微分析仪和透射电子显微镜分析了高熵合金显微组织的演变, 发现在剪切带的边界处, 位错胞和孪生结构沿剪切方向高度拉长, 直径约为150 nm的超细等轴晶粒和纳米孪晶共同存在于剪切带的中心。     

掺杂EBS润滑剂的粉末冶金铝合金脱脂工艺

采用冷压—烧结工艺制备了掺杂乙撑双硬脂酰胺(EBS)润滑剂的粉末冶金铝合金,比较了单/多温段脱脂工艺的优劣,发现多温段脱脂优于单温段脱脂,脱脂更彻底,但由于气体流量不能无限大,导致气氛脱脂得到的样品碳含量无法达到碳剩余理论值0.02%。研究了真空脱脂和空气负压脱脂机制,真空脱脂可使得EBS热分解的气态有机物和灰分从压坯表面逸出,并被及时带出炉外,最终合金碳含量接近碳剩余理论值0.02%;空气负压脱脂可使得残余碳被氧化逸出,脱碳更彻底,样品碳含量低于碳剩余理论值。研究了脱脂工艺对合金力学性能的影响,发现真空脱脂合金力学性能优于气氛脱脂,相对密度最大为97.86%,拉伸强度最大为218.06MPa,接近未添加润滑剂合金的力学性能;空气负压脱脂虽然可使碳含量更低,但因脱脂过程中样品暴露在空气中,使得原料粉末也被氧化,导致合金最终的力学性能严重下降。     

一种铜基粉末冶金闸片寿命提升的研究

本文介绍了一种铜基粉末冶金闸片的寿命提升研究工作的过程。因其运用过程中使用寿命低于设计预期,故开展该项研究工作,通过对使用闸片的分析研究,认为闸片中非金属与基体组分的结合力偏小导致非金属石墨过早的剥离是造成闸片寿命偏低的主要原因,随后针对烧结工艺中的直接影响因素进行改进,并对改进后的闸片开展试验,最终试验结果表明本次研究工作的效果是显著的,在闸片摩擦系数不变的情况下寿命提升了40%以上。     

粉末冶金皮带轮模压致密化成型的数值模拟

编写Fortran程序将粉体材料本构模型写入有限元分析系统,模拟铁粉压缩致密化过程,将预测的载荷位移曲线与实测结果对比,验证粉体材料本构模型的有效性。基于验证的本构模型,模拟分析粉末冶金皮带轮的模压致密化成型过程,预测压坯各部位的相对密度分布。通过补偿压坯低密度区的装粉量,有效提高和改善了压坯的密度和密度分布。实践表明优化后的压制工艺可压制出合格的粉末冶金皮带轮压坯,为此类粉末冶金零件的模压成型设计提供参考。     

防尘端盖制造工艺研究

在分析传统工艺特点,通过改变加工工艺和利用粉末冶金两种方法制造输送辊防尘端盖,确保生产工艺的合理性。结果表明,利用粉末冶金工艺具有加工效率高、生产成本低的特点,符合企业的发展。     

预混合工艺对铁基粉末冶金材料组织和烧结性能的影响

通过加入新型润滑剂制得Fe-2Cu-0.8C预混合铁基粉末,并制备了同成分机械混合粉末进行对比试验。对粉末流动性、松装密度以及压制性能进行了测试,并对烧结体的微观组织进行表征。结果表明:制备的预混合粉末流动性和松装密度均优于机械混合粉。当润滑剂加入量为0.6 mass%时,经600 MPa压力下压制所得的生坯密度为7.01 g/cm^3,烧结体密度为7.11 g/cm^3,批量压制时零件质量变化小于0.15%。通过预混合工艺,使得铜和石墨颗粒粘结到铁颗粒表面上,从而达到防止偏析和提高批次稳定性的目的。使用预混合粉末不仅提高了烧结体的尺寸精度和性能,同时可制备出更光洁的零件表面,进行形状复杂零件生产时更能体现出其在稳定性方面的优势。