放电等离子烧结温度对纳米硬质合金性能的影响

采用放电等离子烧结(SPS)这种新的烧结技术制取92WC-8Co纳米硬质合金。主要就放电等离子烧结92WC-8Co硬质合金的烧结温度进行研究探索,对不同的烧结温度进行对比实验,以找出最佳的硬质合金SPS烧结温度。最终发现:1150℃为放电等离子烧结纳米92WC-8Co硬质合金的最佳烧结温度,在该温度下,硬质合金制品可达到14.88g/cm3的致密度,硬度可达到94.2HRA。     

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。     

高能球磨制备纳米WC-Co复合粉末及其SPS烧结

本文采用高能球磨法制备纳米结构WC-Co粉末,并采用放电等离子体烧结方法(SPS)对该纳米粉末进行致密化。使用X射线衍射、SEM等手段分析了高能球磨对WC-Co复合粉末中WC晶粒尺寸和粒度的影响。发现经过90h左右的高能球磨,WC-Co的粉末粒度可以达到300nm左右,而WC的晶粒尺寸可以细化到8nm左右。经过SPS烧结后,合金中的WC相的晶粒尺寸可以保持在300nm左右,而Co多以fcc结构出现。     

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。     

SPS制备Ti-Si-C系纳米复合材料

围绕Ti-Si-C体系,采用Ti,Si,C,SiC等粉体,利用SPS原位反应烧结制备了一系列Ti-Si-C体系纳米复合材料,主要包括TiC/SiC,Ti5Si3/TiC,Ti5Si3/TiC/Ti3SiC2等纳米复合材料.利用XRD,SEM和TEM分析了复合材料的相组成和显微结构,利用压痕法测定了其室温显微硬度和断裂韧性.结果表明利用SPS技术可在比较低的温度(＜1500℃),很短的保温时间(＜8 min)下同步完成反应、烧结、致密化,生成Ti-Si-C系纳米复合材料,并且晶粒细小,其中某一相晶粒尺寸小于500 nm.     

SPS烧结制备高性能超细晶钼合金

采用平均粒度为1.03 μm的超细钼粉和La2O3颗粒的混合粉末作为原材料,应用SPS粉末冶金法制备出粒度为3.74 μm、致密度为98.71％的力学性能优异的钼合金烧结坯.探究了SPS制备超细晶高强度高硬度钼合金烧结坯的最佳烧结温度、保温时间以及温度制度对烧结坯致密度、晶粒大小、显微硬度的影响,并进一步对比了SPS烧...     

TiN/AlN复合材料的等离子烧结

采用等离子技术,在1600℃的温度和50 MPa的压力、不同保温时间的条件下实现TiN/AlN纳米复合粉的快速烧结。随着保温时间的延长,材料致密性有所改善,在保温15 min后获得最大密度,HRA=93,ρ=4.346 g/cm~3;随后由于颗粒的长大密度有所下降。XRD分析主相为TiN,局部温度过高导致氮缺位,晶格常数增大,衍射峰较烧结前略有左偏;次相为AlN,但由于在烧结过程中存在应力,其衍射峰较烧结前略有右偏,同时在烧结过程中有轻微氧化现象生成AlON相。用SEM分析了试样断口形貌,主要呈现沿晶断裂。     

放电等离子烧结纳米硬质合金的研究

采用放电等离子烧结 (SPS)和普通真空烧结两种烧结工艺烧结 92WC - 8Co纳米硬质合金。放电等离子烧结 ,在 115 0℃的烧结温度、4.5kN压力下保温 5min ,烧结体就完全致密 ,其合金中的WC晶粒度小于 2 0 0nm ,硬度可达到 94.2HRA。真空烧结达到完全致密 ,烧结温度需 140 0℃ ,保温时间 30min ,WC晶粒度为 (30 0 40 0 )nm ,硬度最高为 93HRA。结果表明 :放电等离子烧结硬质合金的温度显著降低 ,烧结时间大大缩短 ,有效地抑制了WC晶粒的长大。SPS还显著降低微孔等缺陷 ,制品性能也大大提高。     

原料粉末对SPS烧结W10Ti合金组织及性能的影响

分别采用两类粉末为原料:一类粉末是将球磨前后的W和钛源Ti或TiH_2进行机械混合,另一类粉末是将未球磨的W粉和钛源TiH_2粉进行机械合金化。之后选用SPS烧结技术(spark plasma sintering)来制备W-10Ti合金。通过XRD、SEM、纳米压痕等检测手段研究了原料粉末对W-10Ti合金组织及性能的影响。结果表明:较未球磨W粉,采用球磨W粉所制备的WTi合金组织中无纯钛相,且富钛相含量减少了44%,同时合金的纳米硬度提高了55.7%。细小、均匀的TiH2粉末有利于获得富钛相较少、均匀、细小的微观组织,用其制备的WTi合金致密度高达100%。相比使用Ti粉来制备W-10Ti合金,TiH2粉制备的合金电导率、纳米硬度和弹性模量分别提高了7%、46%和34%。而采用机械合金化粉末所制备的合金中条状的富钛相增多,组织更为细小,且该合金的韧性较好,但其致密度及纳米硬度均较低,分别仅为96.8%和2.8 GPa。因此,SPS烧结使用的粉末状态是制备高性能WTi合金的关键因素。     

WC/Co粉体粒径匹配与放电等离子烧结致密化

对放电等离子烧结(SPS)不同粒径匹配的WC/Co混合粉末的收缩过程进行了系统分析.结果表明,SPS烧结不同WC粒径混合粉末时,烧结体开始收缩温度、收缩速率峰值温度和致密化完成温度基本相同;对不同Co粒径混合粉末,三种温度随Co粉初始粒径的减小而降低,即SPS烧结过程与WC粒径无关而与Co粒径密切相关.SPS致密化过程中收缩速率随温度的变化、收缩速率与相对密度的关系均与常规烧结不同,其开始收缩温度和收缩速率峰值温度均较常规烧结低,同时收缩速率峰值处所对应的相对密度也较常规烧结低.这说明在常规烧结中粉末在大量液相出现(即收缩速率出现峰值时)之前已完成很大程度的收缩致密化,而SPS烧结中大量液相出现之前粉末的收缩致密化程度较低.     

WC-Co硬质合金刀具的放电等离子热压烧结工艺与性能研究

研究WC-CO硬质合金的放电等离子热压烧结,采用阿基米德法、扫描电镜、万能试验机和维氏硬度法测试了硬质合金结构和性能。结果表明,随着烧结温度提高,WC硬质合金致密化程度越高,烧结温度1 300℃后晶粒长大且不均匀。烧结温度1 300℃前相对密度随烧结温度提高显著增加,1 300℃后相对密度变化不大。WC硬质合金抗弯强度随烧结温度提高先增加后减小,1 300℃时达到1 920 MPa。烧结温度1 200℃和1 250℃时断裂韧性分别为8.1 MPa·m~(1/2)和9.6 MPa·m~(1/2),烧结温度1 300℃时迅速增加到10.4 MPa·m~(1/2)。     

铜粉粒径对3D打印成形和烧结成形性能的影响

研究了不同粒径Cu粉末对打印成形和烧结成形性能的影响,从浆料稳定性、烧结效果和成形质量3个方面对不同粒径的效果进行评测。利用能谱仪、扫描电子显微镜对烧结后的样品进行微观组织及元素含量进行对比分析,采用热重分析仪分析样品烧结中的变化过程。结果表明,20μm铜粉受内在范德华力的影响更容易发生团聚,导致浆料堆积从而影响打印成形;1μm粉末在烧结后最为致密、整体收缩率最低,成形效果较好。     

SiC陶瓷的SPS烧结机理研究

利用放电等离子烧结炉在不同温度下对SiC陶瓷进行烧结，烧结温度分别为1250、1450、1650、1850℃，升温速度均为200℃／min，升到温度后立即冷却。基于烧结后SiC陶瓷的扫描电镜观察，对SiC陶瓷的放电等离子烧结机理进行了初步探讨。研究结果表明，随着烧结温度的提高，SiC陶瓷的致密化程度逐渐提高，在1250℃和1450℃烧结的试样微观组织中很难发现烧结现象，但在小颗粒间发生局部的烧结痕迹，在1650℃烧结的试样微观组织中存在小颗粒的烧结现象，大颗粒间仍然没有烧结，颗粒形貌基本保持原始粉末的形貌，而在1850℃烧结的试样微观组织中存在大量的烧结颈现象，而且颗粒形貌呈球形。因而SiC陶瓷的放电等离子烧结机理可能是低温下的焦耳热烧结机理和高温下的放电和焦耳热共同作用机理。     

粒度对颗粒流滴注润滑车削影响实验

颗粒流滴注润滑是一种新型绿色切削润滑技术,能解决传统颗粒流切削的颗粒导入问题。为了研究颗粒粒度对切削效果的影响,进行45钢车削实验,用不同粒度的Al₂O₃颗粒流润滑,分析切削力、切削温度、光洁度、刀具寿命和粒度的关系。实验结果显示：粒度影响切削效果,存在最佳粒度,粒度过大或过小都会导致切削效果变差;粒度过大会影响颗粒流渗透进摩擦面,粒度过小则无法适应粗糙及剧烈变动的摩擦面,两者都限制了颗粒流的分离和抹平作用,导致减摩效果变差;采用合理粒度,颗粒流点滴润滑切削效果甚至好于浇注润滑。     

Effect of the Process Parameters on the Indentation Size of Particle Deposited Using Supersonic Laser Deposition

利用有限元分析软件ANSYS Multiphysics/LS-DYNA模块,模拟了超音速激光沉积工艺在中碳钢基体上沉积Stellite 6合金颗粒的过程,分析了颗粒尺寸、温度及基体温度对颗粒沉积的变形行为、沉积处凹坑深度、宽度的影响。通过提取沉积处单元体的坐标变化值,获得了颗粒碰撞基体后的凹坑深度和宽度的数值,并通过计算得颗粒能有效沉积的宽深比范围,并对这些数值进行分析和数值拟合。结果表明:颗粒能有效沉积的宽深比值范围在1.3~1.5。     

铑粉粒度对其溶解的影响

铑是最难溶解的铂族金属之一,但在铑的提取和应用中铑的溶解又是必不可少的关键环节,研究发现铑粉粒度对铑的溶解有着直接的影响。考察了铑粉粒度和铑粉表面状态对铑溶解的影响。实验结果表明,铑的溶解率与其粒度呈现负相关的关系,粒度≥100μm的铑粉基本不溶解,粒度≤10μm级的铑粉有着很高溶解率。对王水溶解后的铑粉表面通过微区能谱分析表明,铑粉表面并没有氧化物形成,铑粉溶解过程中的微溶现象,是由于溶解时铑粉中的小颗粒铑粉首先溶解,当小颗粒铑粉溶解完,大颗粒铑粉不溶解所致。     

球磨时间及烧结温度对固溶体粒度的影响

通过不同球磨方法以及不同烧结温度获得不同粒度、Co相(液相)平均自由程的WC-6%(Ti,Ta,Nb)C-7.5%Co硬质合金,研究了固溶体原料球磨时间对烧结后固溶体长大的影响,同时研究了1 410℃和1 465℃两个烧结温度下硬质合金中(Ti,Ta,Nb)C固溶体平均粒度与液相平均自由程的关系。实验结果表明,随着WC球磨时间延长合金中的硬质相包括WC和固溶体粒度变细;单独延长固溶体原料球磨时间对烧结后固溶体平均粒度的影响不大;固溶体平均粒度与液相平均自由程之间存在较好的线性关系,并且该线性关系与温度无明显关联。分析讨论了(Ti,Ta,Nb)C固溶体在烧结过程中的生长机理,认为WC-6%(Ti,Ta,Nb)C-7.5%Co硬质合金中固溶体的主要长大方式包括聚集长大和溶解-析出长大,聚集长大主要发生于固相烧结阶段后期以及液相烧结阶段前期,聚集长大程度与烧结收缩均匀性有关,溶解-析出长大主要发生在液相烧结阶段,并随着烧结温度升高,固溶体的溶解-析出对固溶体长大的贡献增大。     

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La0 6Eu0.4B6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La0.6Eu0.4B6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4.71 g/cm3、23.37 GPa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1873 K时,最大发射电流密度为33.74 A/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.     

烧结工艺对Cu-Cr复合材料性能的影响

研究了烧结温度和保温时间对Cu-1．5wt％Cr复合材料相对密度、电导率、硬度和抗弯强度的影响。结果表明,提高烧结温度和延长保温时间可提高Cu—1．5wt％Cr复合材料的相对密度（可达到96％）,降低电阻率,改善导电性,但同时会降低其硬度和抗弯强度。对上述性能变化的原因进行了分析。