硅黄铜预合金粉末在金刚石工具中的应用

采用气水耦合雾化法制备了含有质量分数0.4%稀土Ce的硅黄铜预合金粉末, 在680~720 ℃热压烧结预合金粉末, 获得了致密烧结体。通过洛氏硬度计测试烧结体硬度为HRB62~65, 使用万能力学实验机测试烧结体抗弯强度为530~550 MPa, 利用扫描电子显微镜观察烧结体基体微观组织为α相黄铜, 组织中还存在蠕虫状及花状的弥散银灰色(β'+γ)相。选择添加质量分数20%的硅黄铜预合金粉末配方(铁粉+铜粉+锌粉+预合金粉末)制备花岗岩切割用金刚石刀头, 与单质粉末混合配方(铁粉+铜粉+锌粉)制备的刀头相比, 添加硅黄铜预合金粉末的刀头硬度增加22%, 抗弯强度降低8%, 刀头锋利度和使用寿命整体提升, 胎体磨粒夹杂减少, 并出现大量排屑沟槽。     

预混合法和预合金法制备Cu-Sn粉末的显微组织和烧结性能

使用预混合法和预合金法制备了Cu-Sn粉末,研究了Cu-Sn粉末在烧结过程中的显微组织和物相变化规律,同时测试了Cu-Sn粉末在不同温度条件下的烧结性能。实验结果显示,通过预混合法制备的CuSn10、CuSn20粉末烧结态组织由α相和α+δ共析组织组成,而预合金法制备的CuSn10粉末烧结态组织则由单一的α相组成。两种方法制备的粉末在相同条件下烧结后,预混合Cu-Sn粉末的烧结体相对于生坯产生了膨胀,预合金铜锡粉末烧结体则表现为收缩,且预合金Cu-Sn粉末烧结后的断裂强度、含油率和有效含油率均高于预混合粉末。     

Fe-Cu-Sn烧结体的显微组织与力学性能

分别采用水雾化Fe-30%Cu合金粉末和单质Sn、Fe、Cu元素粉末为原料制备Fe-Cu-Sn合金,研究原料粉末和Sn含量(质量分数)对Fe-Cu-Sn烧结体致密度、冲击韧性、硬度和抗弯强度的影响。结果表明:与采用元素混合粉末相比,采用合金化程度较高的Fe-30%Cu(质量分数,下同)合金粉末为原料能大幅提高850℃烧结的Fe-Cu-5%Sn合金的致密度和力学性能,其致密度由82.8%提高到94.3%,硬度、冲击韧性和抗弯强度分别提高52%、84%和109%;当Sn的质量分数w(Sn)为3%～15%时,随着Sn质量分数增加,合金的硬度增大,冲击韧性和抗弯强度先增加后减小,其中w(Sn)为5%时,其抗弯强度和冲击韧性都较高,分别为977 MPa和11.6 J/cm2。当烧结体为双重结构组织时,其力学性能显著提高。     

WC-TiC-Ni硬质合金的制备与性能

以WC、(W,Ti)C和Ni粉末为主要原料,采用冷压-真空烧结法,制备WC-TiC-Ni硬质合金,研究Mo、Co等合金化元素的添加对合金显微组织力学性能的影响.采用扫描电子显微镜、三点抗弯曲、洛氏硬度等测试手段对烧结坯体致密化过程、显微组织演变及材料力学性能等进行表征.结果表明,通过技术控制,可制备出高致密度、良好力学...     

烧结温度对刀具用WNiCoFe合金粉末力学和摩擦性能的影响

为了提高刀具用WNiCoFe合金的耐磨性能,采用电解法制备WNiCoFe合金粉末,并研究了烧结温度对其物理力学及摩擦性能的影响。研究结果表明:电解法制备WNiCoFe合金粉末内除了存在单质Fe以外,还形成了Co3Fe7、Fe19Ni对应的衍射峰。WNiCoFe合金粉末形成具有球形特征的团聚晶粒,平均粒径为16.1μm。随着烧结温度的提高,合金粉末组织致密性与硬度先增大后减小,在800℃获得最大硬度,为108.6HRB;试样致密度在850℃达到最大值,为95.4%。随着烧结温度提高,合金粉末抗弯强度先增大后减小,在800℃获得最大抗弯强度,为1 658 MPa。提高烧结温度后,磨损质量不断减小,说明耐磨性获得了提升。烧结温度提高到800℃时,试样组织致密度较小,形成了很多微孔,引起沿晶脆性断裂。     

氧化预处理对超细晶硬质合金材料性能的影响

采用超细WC粉末(d≤500 nm)制备的超细晶硬质合金,因WC和Co粉粒度极细,比表面积大,坯体压制成形后,等待烧结过程中容易受到环境氧的影响,使坯体表面与芯部氧含量不同而形成氧梯度,影响硬质合金材料性能。采用创新开发的氧化预处理工艺,结合自主研发设计的预处理设备,对WC-9%Co超细晶硬质合金坯体进行烧结前氧化预处理,再进行后续的低压烧结。对比分析了未经预处理与经过氧化预处理的坯体各部分氧含量,以及烧结后合金各部分磁饱和(σ_s)、抗弯强度(TRS)、洛氏硬度(HRA)、断裂韧性(K_IC)、矫顽磁力(H_c)等材料性能。结果表明：经过氧化预处理后,坯体中总的氧含量增加,氧含量分布更均匀;烧结后,合金的磁饱和显著降低且分布更均匀,同时抗弯强度和硬度等性能得到有效改善,而致密度、孔隙度未发生变化。     

FeCrBSi预合金粉末对金属注射成形316L不锈钢烧结性能的影响

研究了添加不同质量分数FeCrBSi铁基预合金粉末（FeCrBSi）作为烧结助剂对金属注射成形316L不锈钢（316L）烧结性能的影响,通过电子密度计、金相显微镜及洛氏硬度计等仪器分析讨论了烧结制品的烧结密度、金相显微组织及硬度等性能。结果表明:在1360℃烧结时,FeCrBSi与316L形成了超固相线液相烧结,液相的增加有利于烧结致密化,烧结密度随着FeCrBSi质量分数的增加而升高,孔隙度逐渐降低。当FeCrBSi质量分数为3%~5%时,烧结密度达到7.81~7.87 g·cm-3;当FeCrBSi质量分数增至7%时,烧结出现变形。制品硬度随相对密度的上升而提高,在FeCrBSi质量分数为3%时达到最大值（HRB 75）,此时力学性能亦表现优异。     

Cu的添加方式对铁基预合金粉末与烧结体组织及性能的影响

采用扩散法制备Fe-4Ni-0.5Mo-1.5Cu预合金粉末,分别采用添加常规铜粉和改性超细铜粉的方式添加合金元素Cu。对制备的粉末进行压制与烧结,采用金相显微镜和扫描电镜(SEM)分析粉末与烧结体的组织与形貌,研究Cu元素的添加方式对Fe-4Ni-0.5Mo-1.5Cu预合金粉末及其烧结体组织和性能的影响。结果表明,预合金粉末中合金元素的分布状况影响烧结体的组织分布,进而影响烧结体的力学性能。以添加改性超细铜粉的方式加入合金元素铜时,预合金粉末中的铜元素分布均匀,压坯密度略有减小,但烧结体强度显著提高,抗拉强度和冲击能分别达到683.5 MPa和24.5 J,接近国外同类产品性能。     

添加W粉对YG20C硬质合金组织及性能的影响

以在混合料阶段添加W粉与否的两种YG20C硬质合金为实验对象,研究了经不同烧结温度后W粉对合金常规性能(磁力、洛氏硬度、抗弯强度等)及显微组织的影响。结果表明:W粉的添加会促进YG20C硬质合金的晶粒长大,甚至导致异常粗晶的产生;添加W粉的合金γ相中固溶的W(或WC)的量从1 410℃的10.5%降至1 480℃的10%,而未添加W粉的合金从10.4%升至11.6%;此外,添加W粉的合金的抗弯强度随烧结温度的升高而大幅降低,从1 410℃升至1 480℃时降幅达到580 N/mm~2,而未添加W粉的合金的抗弯强度基本稳定在2 500 N/mm~2。     

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.     

添加纳米Ti(C,N)对粗晶WC-8Co硬质合金微观组织和力学性能的影响

将粒度为0.2μm的Ti(C,N)纳米粉末添加到粗晶WC-8Co硬质合金中，采用低压烧结技术制备了WC-xTi(C,N)-8Co系列硬质合金。利用XRD、SEM和EDS研究了添加纳米Ti(C,N)的硬质合金试样的物相组成和微观组织，并分析和讨论了合金的钴磁、矫顽磁力、洛氏硬度和抗弯强度等性能。结果表明，添加纳米Ti(C,N)烧结后的合金均出现了典型的Ti(C,N)芯-环结构，提高了硬质合金的硬度。然而，微量的Ti(C,N)添加会导致合金的力学性能下降，当添加量达到5%时，合金的综合力学性能最好，但当添加量达到15%以上时，基体出现脱碳相，导致合金的抗弯强度大幅下降。     

铜铁预合金粉末对铜基摩擦材料摩擦磨损性能的影响

利用粉末冶金方法制备了含不同质量分数铜铁预合金粉末的铜基摩擦材料,并在不同温度下对材料摩擦性能进行测试。结果表明:铜铁预合金粉末的引入使得铁元素在烧结后铜基体中及铜基体与其他组元界面处析出,阻碍了烧结,导致材料密度下降。存在于界面处的铁以及反应生成的珠光体成为硬质强化相,使得材料的磨损机理从纯铜基体时的黏着磨损向添加铜铁预合金粉末之后的磨粒磨损转变,导致摩擦系数先下降后上升。200～250 ℃为摩擦系数保持稳定的临界温度。当超过临界温度时,摩擦表面铜软化,其自润滑作用使得摩擦系数下降。含30%铜铁预合金粉末的铜基摩擦材料（质量分数）的摩擦磨损性能最佳,这是由于此时摩擦材料兼具铜良好的塑性以及生成的适量硬质相能够强化摩擦表面。     

溶胶-喷雾干燥W-10Cu和W-20Cu复合粉末烧结与组织性能研究

采用超细复合粉末直接烧结和传统W骨架熔渗两种方法制备W-10Cu、W-20Cu合金.研究两种方法制备的合金的致密化、显微组织与导电性能,并重点研究了超细复合粉末短时间内烧结和在高温烧结时的致密化行为.结果表明,超细W-10Cu、W-20Cu复合粉末在1200～1420℃烧结,相对密度均达到了99.1%,致密化与合金中的...     

稀土添加量对TiC基钢结硬质合金性能的影响

采用真空烧结法以TiC粉、纯Mo粉、纯Cr粉、羰基Fe粉、鳞片状石墨等为原料,制备了TiC基钢结硬质合金,并采用含Ce的环烷酸稀土作为成形剂,通过加入不同含量的Ce元素对其进行改性。利用SEM、万能实验机、洛氏硬度计等对烧结试样进行显微组织和性能分析。结果表明,添加稀土元素进行改性后的合金试样接近全致密;同时,TiC更加均匀地分布于基体中;添加Ce元素质量分数为0.2%时,合金抗弯强度达到最大值,相比不含Ce的合金试样提高近28%。     

共沉淀法制备Fe-Cu基预合金粉的低温热压烧结

采用共沉淀法制备含有Co、Ni、Sn元素的Fe-Cu基预合金粉,在此预合金粉中添加25%(质量分数)的WC作为骨架相,在700~860℃温度下真空热压烧结,获得金刚石工具用金属结合剂。利用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对预合金粉末及金属结合剂进行形貌观察与物相分析,并测定烧结体的硬度、抗弯强度及磨耗比等力学性能。结果表明,Fe-Cu基预合金粉已形成固溶体,实现了合金化,粉末粒度较细,约在3μm左右,表面较光滑,呈不规则状。Fe-Cu基预合金粉末的原子扩散及相变主要发生在820~846℃温度范围内,在820℃下热压烧结时效果最好,胎体孔洞缺陷少,具有最佳的物理与力学性能,硬度为113.9HRB,致密度达到98.86%,抗弯强度为1306.4 MPa,结合剂对金刚石颗粒的包镶能力最强。     

超细CeO2粉末对铁基合金工具胎体组织性能的影响

以超细CeO2为添加剂,采用热压烧结工艺制备铁基金刚石工具胎体,并对金刚石工具胎体的组织与性能进行检测分析。结果表明:铁基预合金粉末中超细CeO2粉末的添加,使得烧结后胎体的相对密度与硬度提高,抗弯强度有所降低。并随CeO2粉末质量分数的增加,胎体组织致密化效果越好;而胎体硬度在CeO2质量分数为0.75%时,达到最大值300HV0.1。断口分析表明,添加CeO2粉末烧结后的胎体断口组织更均匀、细密,且随着CeO2含量的增加,韧窝逐渐变小,深度更浅。     

凝胶注模成形制备铜锡多孔材料的研究

采用非水基凝胶注模工艺,对铜锡复合粉体进行了成形与烧结的研究。非水基凝胶注模的单体为甲基丙烯酸-2-羟基乙酯,溶剂为1,2-丙二醇,交联剂为二乙二醇丙烯酸酯,引发剂催化剂为过氧化苯甲酰-N,N-二甲基苯胺,分散剂采用聚乙烯比咯烷酮。制备出不同固相含量的悬浮液,经过凝胶成形与烧结,得到铜锡烧结多孔材料。探讨了坯体的性能、烧结过程中的收缩率、孔隙率、显微结构和力学性能。结果表明:经过脱模干燥后的坯体抗弯强度最大能达到12.76 MPa,坯体中的金属粉末颗粒均匀分散在有机三维骨架中,对于烧结多孔材料,随着固相含量的增加,烧结体密度增大,烧结收缩率降低,抗压性能提高。烧结试样孔隙率在20%~40%之间,烧结收缩率小于12%,抗弯强度最大为240 MPa,制备的烧结多孔材料孔隙分布均一、能制备复杂形状的部件。     

稀土在硬质合金球形粉末烧结体表面富集现象的观察

采用合金粉末烧结体表面观察法研究了稀土在WC-Co硬质合金中的作用机理。合金中的稀土分别以混合稀土(以La和Ce为主体成分)-Co预合金粉(简称RE-Co预合金粉)形式和La(NO3)3的丙酮溶液形式在湿磨时直接加入。用扫描电镜和能谱仪对平均粒径小于200μm的2种球形稀土硬质合金粉末(简称合金粉末)烧结体表面进行观察与分析,发现:以RE-Co预合金粉形式加入稀土时,在烧结过程中,合金中的稀土La和Ce以及杂质元素在合金粉末烧结体表面产生了明显的富集,形成了含La,Ce,S,Ca,W,C和O的复杂形式的化合物,在稀土富集物中没有检测到Co。以La(NO3)3形式加入稀土,在合金粉末烧结体表面没有检测到La。说明在合金粉末烧结体表面不存在La的富集或聚集。稀土的添加形式同时也影响合金粉末烧结体表面硬质相WC与粘结相的比例,以RE-Co预合金粉末形式加入稀土,合金粉末烧结体表面粘结相含量较少,因此,稀土的添加形式影响其在硬质合金中的作用机理。以RBCo预合金粉形式加入稀土,合金中的稀土不但具有较好的富集合金中杂质元素的作用,而且还可以阻止烧结体表面富粘结相结构的形成。     

Mo2C增强M2高速钢球磨粉末的致密化及力学性能

采用高能球磨对M2高速钢粉末进行破碎,然后添加含量(质量分数,下同)为0～10%的碳化钼(Mo₂C)粉末,混合均匀后将混合粉末冷压成形,在真空下烧结得到M2钢与Mo₂C增强M2钢,研究烧结样品的致密化行为和力学性能,分析Mo₂C对M2钢粉末烧结致密化的影响。结果表明,高能球磨对原料粉末的细化可提高粉体的烧结活性,促进压坯在烧结中期的致密化。通过1180℃固相烧结获得近全致密(相对密度>98%)的M2钢与Mo₂C增强M2钢。烧结过程中,Mo₂C在950℃基本完全与Fe基体反应转变为M6C相,由此带来的反应烧结与活化烧结促进了烧结中期坯体致密度的提高。烧结中后期形成的大量弥散分布的M₆C与M₂C碳化物可抑制基体晶粒长大,提高烧结体的硬度和抗弯强度。添加10%Mo₂C烧结所得M2钢的抗弯强度达到3 135 MPa,硬度(HRC)达到59.6。通过原料粉末细化、Mo₂C的反应扩散以及金属颗粒的...     

球磨对雾化铁基合金14YWT粉末烧结性能的影响

采用惰性气体雾化法制备铁基预合金粉末14YWT,然后进行高能球磨;对雾化粉末和球磨后的雾化粉末分别进行压制和真空烧结,通过测定烧结收缩曲线研究粉末的烧结行为,并分析其烧结机制。结果表明:未球磨的雾化粉末在20～770℃因受热发生膨胀,在770～1250℃粉末颗粒间出现烧结收缩,膨胀率略有降低,在1 250℃发生明显的烧结收缩,原始颗粒边界逐渐消失;烧结温度从1 250℃提高到1 400℃时,粉末原始颗粒界面基本消失,再结晶基本完成,密度、孔隙度和硬度分别为6.56 g/cm3,1.03%和70.2HB。球磨后的雾化粉末由于粒度更细,并形成高密度位错和缺陷浓度,在1 100℃发生明显的烧结收缩,1 400℃时再结晶基本完成,合金的密度和硬度分别为7.26 g/cm3和71.7HB,明显高于未球磨的雾化铁基合金粉末烧结体的相应密度和硬度。