粉末冶金Ti-22Al-25Nb合金的放电等离子烧结工艺数值模拟与实验研究

选用Ti-22Al-25Nb预合金粉末为实验初始原料,采用放电等离子烧结工艺（SPS）制备组织致密的粉末冶金Ti-22Al-25Nb合金。采用MSC.Marc有限元软件对SPS过程中粉末的致密化过程进行了数值模拟,分析了烧结温度、保温时间和烧结压力对粉末致密化过程的影响,揭示了粉末相对密度随烧结温度、保温时间和烧结压力的变化规律。根据模拟结果,在950~1 200 ℃温度区间、50 MPa烧结压力和10~20 min保温时间的条件下,完成系列SPS烧结实验,制备获得Ti-22Al-25Nb合金。系统分析了50 MPa/10 min烧结条件下温度对Ti-22Al-25Nb合金的相对密度、显微组织和力学性能的影响,揭示了烧结合金的断裂机制。实验结果表明烧结合金在950 ℃/50 MPa/10 min条件下具有最优的综合力学性能,延伸率和屈服强度分别达到8.14%和691.04 MPa。     

内燃机零部件采用粉末烧结Ti-21.5Nb合金组织与力学性能分析

本文主要以等离子烧结工艺制备Ti-215Nb合金为例,介绍了粉末烧结工艺的应用情况以及内燃机用粉末烧结Ti-215Nb合金组织的意义、材料、方法、结构、实验结果的分析,以期在Ti-215Nb合金的制备过程中,不仅可以降低合金的生产成本,还能避免污染物的大规模产生,希望能够给读者带来启发。     

高能球磨与热压烧结制备TiAl基合金

研究了高能球磨与热压烧结制备TiAl基合金的工艺.结果表明:在同一热压烧结工艺下,球磨时间越长,烧结试样的密度越大.以球磨40 h的粉末为原料,经1 300 ℃热压烧结可获得密度高达3.971 g/cm3的近全致密的TiAl基合金,且得到的TiAl基合金晶粒较小,组织均匀.     

激光焊接金刚石工具用铁钴预合金粉末的制备与性能

采用共沉淀法制备了用于激光焊接金刚石工具过渡层的铁钴预合金粉末,用X射线衍射仪分析其物相组成,用扫描电镜观察其形貌特征;将预合金粉末进行热压烧结后,对其相对密度、硬度、抗弯强度和焊接性能进行了研究.结果表明:制备的粉末为FeCo(α')相,随烧结温度的升高,烧结试样的相对密度略有增大,而硬度有所下降,抗弯强度变化较小;高温烧结试样的焊接性能优于低温烧结试样,在850℃烧结制备的试样焊接强度达到51.6 N·m.     

放电等离子烧结温度对Ti-45Al-6Nb-0.3W合金显微组织和力学性能的影响

在不同温度下(1 150,1 200,1 250℃)对氩气雾化Ti-45Al-6Nb-0.3W合金粉末进行放电等离子烧结,研究了烧结温度对合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:放电等离子烧结合金由γ相和α2相组成,随烧结温度升高,组织形态由片层和等轴状转变为全片层状,同时晶粒尺寸增大,γ相含量增加;合金密度随烧结温度升高略有增加,硬度变化不大;不同温度烧结合金的压缩性能均优于铸态合金的,1 200℃下烧结合金的室温压缩性能最好,抗压强度、压缩率分别为3 012 MPa,40.8%。     

热压烧结制备高密度钨铜合金

以用机械合金化法制备的超细W-15Cu复合粉末为原料,采用热压烧结工艺制备了高密度的W-15Cu合金,用扫描电镜、硬度仪、密度测试仪等研究了烧结工艺对合金组织和性能的影响.结果表明:采用高能球磨可以制备出钨晶粒镶嵌铜相中的复合粉末;采用热压烧结,在30MPa、1 500 ℃×2 h的条件下,可以制备出相对密度99.8%、断裂强度1290.6 MPa、硬度44.8HRC的高密度钨铜合金.     

机械合金化结合冷压烧结工艺制备Al-20%Sn合金

首先用机械合金化方法制备了Al-20%Sn合金粉,然后采用不同的压制、烧结工艺将其制成块状合金;运用X射线衍射仪、扫描电镜等研究了球磨及烧结工艺对Al-20%Sn合金显微组织的影响.结果表明:通过选用高的球磨转速(250 r·min-1)、大的球料比(30:1)和适当的球磨时间(40 h),可以获得细小锡相均匀弥散分布在铝中的合金粉;当烧结温度低于共晶温度时,锡相保持均匀分布,但当烧结温度超过共晶温度时,锡相明显长大且呈网状分布;高的压制压力(880MPa)和高的烧结气氛压力(5 MPa)可以有效抑制Al-20%Sn合金在烧结过程中的晶粒长大,保持细小锡相在铝基体中的均匀分布.     

Ti-22A1-27Nb粉末烧结合金热疲劳性能的试验研究

利用自制的温度循环中叠加拉应力循环的热疲劳试验机,研究了Ti-22Al-27Nb合金经不同温度固溶处理后的热疲劳行为.结果表明,固溶处理后合金的热疲劳寿命得到了明显的提高,1 100℃固溶处理后可使试样的热疲劳寿命提高近3倍.     

自润滑Ti-48Al-2Cr-2Nb/62％BaF2-38％CaF2复合材料的制备和摩擦磨损性能

通过真空热压烧结的方式制备Ti-48Al-2Cr-2Nb/62％ BaF2-38％CaF2自润滑TiAl基复合材料.研究不同转速、不同载荷对该自润滑TiAl基复合材料的摩擦系数和磨损率的影响.研究表明:在一定的转速条件下,Ti-48Al-2Cr-2Nb/62 ％BaF2-38％CaF2复合材料的摩擦系数及磨损率随载荷的增加而降低;在一定的载荷条件下,其磨擦系数及磨损率随着转速的升高而降低.     

Ti_2AlNb粉末与Ti/Al纳米叠层箔带混合烧结高温微叠层材料的微观结构

为了探索研制一种工作温度700~750℃,而且室温塑性较好的钛基高温合金,使用Ti/Al纳米叠层箔带和Ti_2AlNb合金粉末作为原料,在1 473 K,30 MPa,1.5 h的热压条件下直接混合烧结,制备出新型钛铝系金属间化合物高温微叠层材料(TiAl+Ti_2AlNb)样品,其中,Ti/Al纳米叠层箔带在热压烧结过程中的放热反应促进了样品烧结致密化。采用X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)、扫描电子显微镜(Scanning electron microscope,SEM)和能谱仪(Energy dispersive spectroscopy,EDS)研究烧结产物相组成及显微结构的影响,并测试微区的显微硬度。结果表明,不同混合方式配比热压烧结体的相组成结构比较相似,烧结体内部主要形成了组织渐变的Ti_2AlNb/Ti_2Al(Nb)/TiAl显微结构,并且通过XRD也检测到了Ti_3Al相。破碎的Ti/Al纳米叠层材料和Ti_2AlNb合金粉末在热压烧结后,以扩散反应形成的Ti∶Al∶Nb大约为1∶1∶1的TiAl(Nb)相,其硬度最高(605.85 HV),由Ti/Al纳米叠层箔带生成并保留下来的TiAl相,其硬度最低(251.11 HV)。     

The Tribological Behavior of a Ti-46Al-2Cr-2Nb Alloy Under Liquid Paraffine Lubrication

The tribological behavior of a Ti-46Al-2Cr-2Nb alloy prepared by hot-pressed sintering was investigated under liquid paraffine lubrication against AISI 52100 steel ball in ambient environment and at varying loads and sliding speeds. For comparison, the tribological behavior of a common Ti-6Al-4V alloy was also examined under the same testing conditions. The worn surfaces of the two alloys were analyzed using a scanning electron microscope. The friction coefficient of the Ti-46Al-2Cr-2Nb alloy in the range of 0.13–0.18 was significantly lower than that of the Ti-6Al-4V alloy (0.4–0.5), but comparable to that under dry sliding, which indicated that TiAl intermetallics could be more effectively lubricated by liquid paraffine than titanium alloys. Applied load and sliding speed have little effect on the friction coefficient of the Ti-46Al-2Cr-2Nb alloy. The wear rate of the Ti-46Al-2Cr-2Nb alloy was about 45–120 times lower than that of Ti-6Al-4V alloy owing to Ti-6Al-4V alloy could not be lubricated effectively. The wear rate of the Ti-46Al-2Cr-2Nb alloy increased with increasing applied load, but decreased slightly at first and then increased with increasing sliding speed. The wear mechanism of the Ti-46Al-2Cr-2Nb intermetallics under liquid paraffine lubrication was dominated by main plowing and slight flaking-off, but that of the Ti-6Al-4V alloy was plastic deformation and severe delamination.     

A study of densification and on factors affecting the density of Ni x –Fe100 − x nanopowders prepared by mechanical alloying and sintered by spark plasma

Mechanical alloying through high-energy ball milling was used in the production of Ni–Fe alloy powders from elemental Ni and Fe powders of average particle size 80 and 25 μm, respectively. High-energy planetary ball milling at room temperature was performed for various time durations ranging between 2 and 100 h. SPS apparatus was used for sintering of powder particles. Density of all specimens was reported and a maximum densification of 99 % was achieved in 50 wt.% Ni–Fe milled for 16 h prior to spark plasma sintering at 1,223 K.     

Electron microscopy study of different stages of oxidation of Ti-47Al-2Nb-2Cr-0.15B and Ti-45Al-15Nb at 900°C

The initial stage of oxidation of Ti-47Al-2Nb-2Cr-0.15B and Ti-45Al-15Nb alloys was studied. Studies reveal that the X and NbCr₂ phases will form in advance in the transition layer of the 2Nb2Cr alloy compared with the 15Nb alloy. The adherence between the nitride layer and underling layer is good. However, an obvious boundary exists between the mixed layer and the inner layer. The recrystallizing of the base alloy leads to an increase of the volume fraction of grain boundaries that can increase the oxidation rate at the initial oxidation stage. An Nb-based compound forms in the transition layer, which can prevent the formation of X phase.     

Mn-Zn铁氧体粉末压坯微波烧结致密性研究

采用频率为2.45 GHz的微波对Mn-Zn铁氧体粉末压坯进行烧结,研究微波加热过程样品的吸波性能和致密化特性,并探讨压坯在微波场中的加热机理,用扫描电镜对烧结样品的形貌进行观察。结果表明,Mn-Zn铁氧体粉末压坯在微波加热的初期(温度低于500)吸波性能较好,样品温度上升比较快,平均为15 ℃/min.;当温度高于500 ℃,加热速度逐渐下降,温度到800 ℃左右必须加大微波功率,样品温度才会继续上升;温度高于1 400 ℃,样品发生“热失控”;烧结温度对烧结密度的影响比较显著,密度随烧结温度的升高而增大,从1 250 的4.20 g/cm增大到1 400 ℃的4.93 g/cm;Mn-Zn铁氧体可在微波场中快速烧结致密,在1 400 微波烧结(保温时间为零)Mn-Zn铁氧体粉末样品组织致密、均匀。     

填料中锌含量和焊接温度对SiC/Al复合材料接头性能的影响

通过烧结铝粉和碳化硅微粒制备SiC/Al复合材料,以组成(质量分数/％)分别为Al-20SiC、Al-20SiC-20Zn、Al-20SiC-40Zn的填料作为中间层材料,在420,520,600℃焊接温度下对复合材料进行扩散焊接,研究了填料中锌含量与焊接温度对复合材料接头性能的影响.结果表明:在420℃焊接后,接头附...     

Investigations on corrosion resistance behavior in micro-milling of Ti-6Al-4V and Ti-6Al-7Nb alloy: a comparative study

Journal of Mechanical Science and Technology - We compared the corrosion resistance behavior of Ti-6Al-4V and Ti-6Al-7Nb alloy in micro-milling operation. The influence of parameters such as...     

Ti-6Al-4V钛合金板与304L不锈钢网的扩散焊

分别在800℃、825℃、850℃焊接温度、30 m in保温时间,3 MPa焊接压力下,进行Ti-6A l-4V钛合金板与304L不锈钢网的真空扩散焊接。对接头组织结构与化学元素扩散进行了扫描电镜与能谱分析,并测试了接头的剪切强度。结果表明:不添加中间过渡层金属,可以成功地实现钛合金板与不锈钢网的扩散焊接,并使接头的剪切强度达到90 MPa以上。不锈钢网中的Fe、N、iCr扩散并固溶到钛合金中,稳定了β相,使钛合金在一定深度上,其组织由原来的α+β双相结构转变为单相的β相。不锈钢中的Cr,由于钛合金中Ti的扩散进入,而在界面发生了上坡扩散现象。这种Cr在不锈钢一定深度内的富集,形成窄长的富Cr区域,冷却后转变为硬脆的σ相。但在焊接接头中没有发现明显其它的金属间化合物或氧化物相的生成,使得接头的机械性能得到了很好的保证。     

Nb含量对制氢转化炉管HP合金组织转变规律影响的研究

离心铸造的HP40和HP40-Nb合金被广泛用作制氢转化炉炉管材料,通常管壁温度可高达1000℃。通过观察HP40和HP40-Nb合金在原始铸态和高温状态下的显微组织,研究了不同Nb含量对合金共晶组织稳定性的影响。采用扫描电镜和X射线衍射仪研究了炉管材料的显微组织和相结构。研究结果表明:在碳含量0.4%左右的HP合金中,Nb含量0.210%~0.357%时主要起到固溶强化作用,共晶碳化物主要是M7C3,仅有少量的富Nb共晶MC散布在晶界上;当Nb含量0.89%~1.55%时,HP40-Nb原始铸态组织中析出了富Cr的M7C3碳化物和富Nb共晶MC。对于高温状态下的HP40-Nb合金,在晶界和枝晶间形成的富Nb共晶的MC提高了原始共晶组织的稳定性,使得炉管材料的使用温度可向高温推移。     

TiAl基合金的制备及其摩擦磨损性能

以钛粉、铝粉和铬粉为原料,采用机械合金化放电等离子烧结技术制备了TiAl基合金,分析了球磨时间和烧结温度对其物相组成、显微组织以及硬度的影响;用SiC砂轮为对偶件对TiAl基合金的摩擦磨损性能进行了研究.结果表明:混合粉经150 h球磨,1 173 K烧结9 min后所制备的合金具有较好的性能,其显微组织均匀细小,平均晶粒尺寸小于10μm,硬度达到68.2 HRC;与304不锈钢相比,烧结TiAl基合金具有更低的摩擦因数和更高的耐磨性,磨损机理为磨粒磨损.