放电等离子体烧结TiC-SiC复合陶瓷的制备与表征

通过放电等离子体烧结(SPS)工艺制备TiC-SiC复合陶瓷,利用XRD、SEM、压痕法等测试手段表征烧结后复合陶瓷的相组成、微观形貌、力学性能。从TiC晶粒大小、SiC的分布状态、样品的维氏硬度和断裂韧性等方面研究了亚微米级SiC对TiC陶瓷基体显微结构和力学性能的影响。结果表明,SiC的添加提高了TiC基体的断裂韧性,细化了TiC晶粒。利用弥散强化和残余应力解释了断裂韧性改善的原因。     

烧结工艺对ZnO压敏陶瓷微观结构与电学性能影响

以ZnO粉末为主要原料,添加TiO2、Bi2O3、MnO2、Co2O3、Sb2O3为组元,在不同烧结温度(1100~1250℃)与保温时间(1.0~2.5h)下制备ZnO压敏陶瓷。采用SEM观察陶瓷形貌,利用压敏电阻直流参数仪测试陶瓷的电学性能,研究烧结温度与保温时间对陶瓷结构和性能的影响。结果表明,随烧结温度升高,压敏电压、漏电流逐渐降低,而非线性系数先减小后增加。制备ZnO压敏陶瓷的适宜烧结温度与保温时间分别为1250℃、1h,压敏电压为17.0V/mm、漏电流为0.014mA、非线性系数为14.2,陶瓷内部晶粒可长大至128.7μm。     

陶瓷烧结过程温度场分析

对简单及复杂陶瓷坯体烧结过程中在不同烧结曲线情况下的温度场及特定点之间温度差变化情况进行了有限元分析并进行了对比.结果显示温差曲线都存在重叠区域和平台区域,并从重叠区域向平台区域变化.最后提出了在陶瓷烧结过程中通过控制某些特殊点或特殊线之问的温差来实现对陶瓷烧结过程的控制,即关键点或者关键线的概念.     

放电等离子体烧结原位制备SiC-TiC-Ti3SiC2复合材料

采用Ti,Si,C以及少量的Al,应用放电等离子体烧结设备,在1350℃烧结得到不含有TiC的SiC-Ti3SiC2复合材料,其中SiC理论体积含量为50%.材料表面气孔率为2.72%.材料的硬度为10.09 GPa,断裂韧性为5.66MPa·m1/2,硬度低的原因是由于材料不够致密.提高烧结温度到1450℃,XRD结果表明材料中有了TiC的存在,这说明提高烧结温度以后,Ti3SiC2发生了分解.但是材料表面气孔率为0.64%,材料的硬度达到了18.07 GPa,同时,材料的断裂韧性值达到了6.30 MPa·m1/2.实验表明,仅提高烧结温度100℃,使Ti3SiC2部分分解得到TiC,就能够提高材料的硬度和断裂韧性.     

放电等离子体烧结原位制备SiC-TiC-Ti3SiC2复合材料

采用Ti，Si，C以及少量的Al，应用放电等离子体烧结设备，在1350℃烧结得到不含有TiC的SiC—Ti3SiC2复合材料，其中SiC理论体积含量为50％。材料表面气孔率为2．72％。材料的硬度为10．09GPa，断裂韧性为5．66MPa·m^1/2，硬度低的原因是由于材料不够致密。提高烧结温度到1450℃，XRD结果表明材料中有了TiC的存在，这说明提高烧结温度以后，Ti3SiC2发生了分解。但是材料表面气孔率为0．64％，材料的硬度达到了18．07GPa，同时，材料的断裂韧性值达到了6．30MPa·m^1/2。实验表明，仅提高烧结温度100℃，使Ti3SiC2部分分解得到TiC，就能够提高材料的硬度和断裂韧性。     

放电等离子体烧结技术在材料连接领域的应用现状

焊接技术的创新发展对推动制造业的升级转型、实现“碳达峰”和“碳中和”目标具有关键性作用. 放电等离子体烧结(spark plasma sintering, SPS)连接作为一种新型、高效和节能的连接方法,近年来在国内外获得了广泛关注,是未来重要的连接技术发展新方向. 对SPS连接的基本形式、原理和特点进行概述,归纳总结了近年来SPS连接在金属、陶瓷和金属/陶瓷异质连接方面取得的最新进展,分析了当前SPS连接研究领域的不足,指明了SPS在材料连接领域应用的发展方向,为中国关键领域核心部件的制造提供了新思路,为新型焊接技术和设备的发展提供了参考.     

Skutterudite类化合物晶粒长大规律和放电等离子体烧结的研究

用熔融-退火-放电等离子体烧结法(SPS)制备了晶粒尺寸均匀致密度高的La0.75Fe3CoSb12热电合金.研究了退火时间和温度对skutterudite合金晶粒长大的影响,晶粒生长动力学指数n=2.7,表观生长激活能Q=381±30 kJ/mol.晶粒长大主要受扩散机制控制. SPS的致密度随烧结时间的延长和温度的升高而增加, SPS后微观组织的观察表明,通过控制退火温度可有效地控制合金最终的晶粒尺寸.     

烧结温度对氧化铝陶瓷疲劳损伤过程的影响

用在线定量分析方法跟踪了不同烧结温度对利用铝型材厂废渣合成的氧化铝陶瓷的疲劳损伤过程的影响,同时结合试样的XRD和SEM分析结果,确定了影响氧化铝陶瓷疲劳特性的主要因素.结果表明,1450℃烧成的试样的疲劳裂纹萌生寿命最高,达到6100周,此时体系内玻璃相含量约为30%,晶相含量约为70%.其中玻璃相含量的高低是决定氧化铝陶瓷疲劳特性的主要因素.     

机械合金化与放电等离子体烧结制备TiNiSn基Half-Heusler热电化合物

研究了TiNiSn基Half-Heusler热电化合物的机械合金化(MA)结合放电等离子体烧结(SPS)制备工艺.实验以Ti、Ni、Sn单质粉末为原料,研究了MA和SPS过程中的化学反应与相组成的变化以及所制备的块体材料的电学性能,获得以下主要结果:(1)MA处理后的粉末经过SPS固化后可转变为TiNiSn化合物,但是MA难以直接合成TiNiSn化合物粉末,其原因在于Ni和Sn在球磨过程中较容易生成化合物Ni_3Sn_4;(2)优化MA时间和适量增加Ti的含量有利于提高SPS样品中的TiNiSn化合物含量,本研究获得的TiNiSn相纯度高达90%;(3)最佳条件下制备的TiNiSn化合物块体材料呈n型,测试范围内其功率因子最高可达到1380 mW/m·K~2.     

Densification and grain growth kinetics of boron carbide powder during ultrahigh temperature spark plasma sintering

Dense B₄C material was fabricated using spark plasma sintering (SPS), and the densification mechanisms and grain growth kinetics were revealed. The density, hardness, transverse flexure strength and toughness of samples were investigated and the model predictions were confirmed by SEM and TEM experimental observations. Results show that SPSed B₄C exhibits two sintering periods: a densification period (1800–2000 °C) and a grain growth period (2100–2200 °C). Based on steady-state creep model, densification proceeds by grain boundary sliding and then dislocation-climb-controlled mechanism. Grain growth mechanism is controlled by grain boundary diffusion at 2100 °C, and then governed by volume or liquid-phase diffusion at 2200 °C.     

Heat treatment process of new NdFeB magnet prepared by spark plasma sintering

1　INTRODUCTIONTraditionallysinteredNdFeBmagnetcanmeettherequirementofdimensional precisionthroughpost machining ,whichusuallyresultsin 4 5 %ofma terialloss.Post machiningnotonlywastestherareearthresources ,butalsoincreasesthe productioncost .Moreover ,itisdifficulttopreparehomogeneousworkpieceswithlargedimensionandcomplicatedshapeduetosomeuncontrollablefactorsinthecon ventionalsintering process .Ontheotherhand ,al thoughthebondedNdFeBmagnethasbetterforma bilityanddimensionalprecision ,…     

基于SPS技术的异种钢焊接

采用SPS技术进行了异种钢的焊接研究.在不同的SPS工艺参数下实现了45钢/18-8不锈钢的焊接,对焊接接头的显微组织、化学成分、断口特征及显微硬度分布进行了分析,研究了SPS焊接工艺参数对接头组织和性能的影响规律,并提出了SPS焊接的冶金结合机理.结果表明,SPS技术作为一种全新的材料焊接方法,可以在短时、低温、低压下实现异种钢的良好扩散焊接;SPS工艺中温度对焊接接头组织和性能的影响最大,保温时间和加载压力的影响相对较小.     

放电等离子烧结钼的组织和性能

研究了放电等离子烧结（SPS）钼的致密化,组织和硬度,与其它烧结方法相比,SPS是一种时间短,温度低的先进快速烧结法。利用SPS在比CIP－S和热压烧结（HP）低180－500℃下进行烧结,保温3min,得到钼的相对密度是95．2％－97．9％,硬度比其它方法烧结的高出HV20－HV75。SPS烧结钼的密度呈现随烧结温度的升高而增加的趋势。但是其硬度有所下降,SPS在较低温度下烧结的钼的硬度较高,原因是其晶粒较细,SPS烧结钼的断口呈沿晶断裂,属于脆性断裂。     

石墨与钢的放电等离子焊接

由于采用放电等离子技术对石墨和980钢异种难焊材料进行焊接,研究了焊接接头显微组织和显微硬度的分布,分析了放电等离子焊接工艺的冶金结合机理及过程.结果表明,在950℃/40MPa/3min的放电等离子焊接工艺下,石墨/980钢接头界面结合良好,无微观缺陷;界面区钢侧过渡区部分出现了先共析形态,石墨侧过渡区特征不明显.980钢HAZ区形成了典型的魏氏组织,显微硬度较高.放电等离子焊接接头的形成过程是热场、压力场和电场综合作用的结果,可以实现石墨与钢等异种难焊材料的良好连接,为工业领域内石墨与金属的连接提供了一种高效、低能耗和不需过渡层的新技术.     

Change in relative density of WC-Co cemented carbides in spark plasma sintering process

The relative density of WC-Co cemented carbides during spark plasma sintering (SPS) was analyzed.Based on the change in displacement of the ram in the SPS system,the relative densities in the sintering process can be achieved at different temperatures.The results indicated that densification of the samples started at near 900℃,the density rapidly reached its maximum at the increasing temperature stage,in which the temperature was lower than the sintering temperature of 1200℃,and most of the densification took place in the stage.Besides,the theoretcal values were consistent with the experimental results.     

CaF2助剂放电等离子烧结透明AIN陶瓷的微观结构和光学性能

采用放电等离子烧结技术，添加质量分数为3％的CaF2作为烧结助剂，制备了透明氮化铝（AIN）陶瓷。样品在烧结温度1800℃，30MPa压力下保温15min，达到了99．5％的相对密度和52．7％的最大透过率。SEM、XRD、TEM和EDX结果表明，烧结体具有很高的致密度、纯度，良好的晶粒形貌和微观晶体结构，晶界和三角晶界处观察不到第二相的存在。CaF2的添加引入液相烧结，促进AIN晶粒的生长和烧结体的致密化，并且与AIN颗粒反应生成的氟化物和Ca-Al-O化合物能够从烧结体中逸出，进一步净化烧结体，是制备透明AIN陶瓷的有效助剂。放电等离子烧结技术具有烧结快速、烧结体致密度高的特点，是制备透明AIN陶瓷的有效方法。     

W与Ti3SiC2陶瓷的放电等离子烧结连接

本研究成功地以放电等离子烧结方法将W和Ti3SiC2块体连接,得到界面结合良好、组织均匀、晶粒细小、没有明显缺陷的界面组织,通过生成以WC和W2C为主的过渡层,连接界面形成了冶金结合,为陶瓷与金属材料的连接提供了一条新途径.     

烧结温度对快速凝固TiAl合金组织及力学性能的影响(英文)

将快速凝固Ti-46Al-2Cr-4Nb-0.3Y(摩尔分数,%)合金薄带破碎成粉末,然后通过等离子烧结(SPS)制备成块体。研究烧结温度对烧结块体的组织和力学性能的影响。在1200℃烧结时得到完全致密的块体。进一步升高烧结温度对合金密度的影响不大,但是对烧结块体的显微组织及相结构有显著影响。烧结块体主要由γ和α2相组成,随着烧结温度的升高,α2相的体积分数降低,块体合金由近γ组织演变为近层片组织,且组织逐渐粗化,但是长大不明显。1260℃烧结得到的块体组织细小、均匀,没有明显微偏析,具有良好的综合力学性能,室温压缩断裂强度和压缩率分别为2984MPa和41.5%,高温(800℃)拉伸断裂强度和伸长率分别为527.5MPa和5.9%。     

Sintering of WC-Co powder with nanocrystalline WC by spark plasma sintering

A 92WC-8Co powder mixture with 33 nm WC grains was prepared by strengthening ball milling and was then sintered by spark plasma sintering （SPS） at 1000-1200℃ for 5-18 rain under 10-25 kN, respectively. Movement of the position of low punch shown shrinkage of the sintered body began above 800℃. The shrinkage slowly rose as the temperature rose from 800 to 1000℃ and then quickly rose at above 1000℃ and then gradually rose at above 1150℃. The densities of the samples increased with an increase in sintering temperature, rapidly below 1100℃, and then gradually above 1100℃. WC grains grow gradually with increasing sintering temperature. The powder was sintered to near full density at 1100℃ for 5 rain under 10 kN. The best result of the sample with 275 nm WC grains and no pores was obtained at 1150℃ under 10 kN for 5 rain. The research found the graphite die had a function of carburization, which could compensate the sintered body for the lack of carbon, and had the normal microstructure.