放电等离子烧结MoNbTaW难熔高熵合金

以纯金属元素粉末为原料,采用放电等离子烧结工艺制备了MoNbTaW难熔高熵合金,研究了烧结温度和保温时间等工艺参数对MoNbTaW难熔高熵合金的物相、晶体结构、烧结行为和力学性能的影响。结果表明,在烧结温度1800℃和保温5min即可形成BCC单相高熵合金;烧结温度是影响MoNbTaW难熔高熵合金致密度、晶粒尺寸和力学性能的主要因素;随着烧结温度的升高,合金的晶粒尺寸增大,致密度、硬度和和屈服强度均增高;烧结温度为2000℃时合金的致密度可达99.8%,化学成分无偏析,屈服强度为1314±14MPa,断裂韧性为(5～6)MPa.m_1/2,其断裂模式为解理断裂。     

90W-7Ni-3Fe纳米晶粉末的瞬时液相强化烧结特征

采用机械合金化(MA)制备了晶粒尺寸为8～18 nm的90W-7Ni-3Fe纳米晶粉末(MA粉末).将粉末注射成形,在1 480～1 500℃经3～5 min瞬时液相烧结.结果表明,采用瞬时液相强化烧结可以得到W晶粒为3～8 μm近全致密的细晶钨合金,显微组织为细小的球形W晶粒均匀地连续分布在纤维状粘结相中,烧结坯具有好的拉抻性能.长时间的传统液相烧结使球状W晶粒迅速粗化,而且密度和强度下降,但延伸率反而增加.在MA粉末中添加微量Y2O3后采用瞬时液相烧结,可以使合金抗拉强度提高到1 055 MPa,延伸率提高到16.5%.     

W-Ni-Fe高密度合金的微波烧结

研究90W-7Ni-3Fe高密度合金的微波烧结工艺,探讨烧结温度和烧结时间等工艺参数对合金密度和力学性能的影响,并对W晶粒的生长规律进行分析.结果表明:该合金的微波烧结升温速度快,烧结周期短;微波烧结促进合金固结,在1 480 ℃,5 min条件下,获得相对密度为99.24%、拉伸强度为925 MPa和伸长率为23.64%的样品;在短时间内烧结时,微波烧结样品的W晶粒尺寸小于常规烧结的,但微波烧结样品的生长速率更快,微波烧结不宜过度延长烧结时间.     

纳米级90W-7Ni-3Fe复合粉末的烧结特性

以喷雾干燥-H2还原法制备的纳米级90W-7Ni-3Fe复合粉末为原料,采用模压成型并在800℃保温120min的条件下对试样进行预烧,研究了试样在不同烧结温度和不同烧结时间下的烧结特性,采用高倍SEM和光学金相分别对断口进行了形貌观察和钨晶粒测试;对烧结样的相对密度、抗拉强度、延伸率等性能进行了测定与分析.结果表明:保温时间为120 min时,随着烧结温度的提高,试样的性能有显著的变化,当烧结温度为1 390℃时,试样的抗拉强度和延伸率都达到一个极大值,分别为900 MPa和13%,此时试样的相对密度为99.0%;当烧结温度为1 390℃时,随着烧结时间的延长,试样的性能也有显著的变化,试样的抗拉强度、延伸率和相对密度都达到一个极大值;平均钨晶粒度为15～20 μm,钨晶粒呈球形或近球形;复合粉末烧结活性高,比传统烧结温度降低80～120℃;试样中出现了W30.73Ni40.21Fe29.06过渡相.     

烧结方法对CP-Ti粉末烧结块显微组织和力学性能的影响(英文)

研究不同烧结方法,包括放电等离子体烧结(SPS)、热压(HP)和电阻烧结(ERS),对商用纯钛(CP-Ti)粉末固结后显微组织和力学性能的影响。选用的粉末粒度分别为<147μm,<74μm和<43μm,粉末粒度越小,其致密化过程越快。在850°C、30 MPa条件下进行SPS和HP,获得烧结体的相对密度高达99%。而通过ERS,则在950°C、30 MPa条件下才发生CP-Ti粉末的致密化。在850~950°C获得烧结钛的显微组织由等轴晶构成。对于粒度<43μm粉末,在850°C、30 MPa条件下通过SPS制备烧结体,其屈服强度为868 MPa。随着小尺寸颗粒含量的升高,通过SPS和HP制备烧结体的屈服强度得到提高。然而在950°C、30MPa条件下,通过ERS制备样品的最高屈服强度仅为441 MPa,比SPS和HP样品的低。与SPS和HP相比,ERS需要较短的烧结时间,但较高的烧结温度导致材料的脆性断裂,使其强度和伸长率降低。     

放电等离子烧结制备Ti-22Al-25Nb合金及致密化机理

以Ti-22Al-25Nb(摩尔分数,%)预合金粉末为实验初始原料,采用放电等离子烧结工艺(SPS)方法,在温度为950～1200℃,保温时间为10～20min,压力为35～80MPa的条件下制备晶粒小、组织致密的粉末冶金Ti-22Al-25Nb合金。研究烧结温度、烧结压力和保温时间对预合金粉末致密化过程的影响,分析粉末的烧结致密化机理,揭示烧结温度、烧结压力和保温时间对Ti-22Al-25Nb烧结合金的相对密度、相组成、显微组织以及力学性能的影响规律,明确烧结合金的室温断裂机制。结果表明:经950℃、80MPa、10min烧结的Ti-22Al-25Nb合金相对密度达到99.43%,具有更优异的综合力学性能,其室温伸长率、屈服强度和抗拉强度分别达到9.38%、933.57 MPa和990.01 MPa。     

不同钛粉末的PIM烧结性能研究

针对复杂形状纯钛件的精密制备,采用粉末注射成形技术,设计了几种不同粉末组成,制备成催化脱脂型喂料,再经粉末注射成形,烧结成制品。系统研究了烧结工艺参数对钛烧结件致密度、碳氧含量、显微组织和力学性能的影响。实验结果表明: 综合性能较好的P3试样钛件经1250 _oC真空烧结2h后,致密度为95.7%,其C、O 含量分别为0. 14%和0. 46%,拉伸强度968MPa,抗弯强度为1141MPa,抗拉强度为720MPa,延伸率为4.5%,晶粒细小均匀,并呈现韧性断裂特征。     

纳米级90W-7Ni-3Fe复合粉末的低温烧结机制

采用DTA研究了喷雾干燥-H2还原法制备的纳米级90W-7Ni-3Fe复合粉末随温度升高时熔点和相的变化,依此为根据研究了试样在不同烧结温度和不同烧结时间下的烧结特性.采用扫描电子显微镜和金相仪分别对试样断口进行了形貌观察和W晶粒测试,并对烧结样的性能进行了测定与分析.研究结果表明:保温时间为120 min时,随着烧结温度的提高,试样的性能有显著的变化,当烧结温度为1390℃时,试样的抗拉强度、延伸率和相对密度都达到一个极大值,分别为888.3 MPa,12.9%和99.0%;当烧结温度为1390℃时,随烧结时间的延长,试样的性能也有显著的变化,试样的抗拉强度、延伸率和相对密度在保温120 min时都达到一个极大值;平均W晶粒度为20 μm,W晶粒呈球形或近球形;复合粉末烧结活性高,比传统烧结温度降低80℃;粉末中高的氧含量和在干氢中的烧结,使得试样在液相烧结时容易出现孔洞和气泡,W晶粒和粘结相分布不均匀,致使试样力学性能偏低.     

放电等离子烧结制备9Cr-ODS钢的组织与力学性能

采用放电等离子烧结(Spark plasma sintering,SPS)工艺制备了成分为Fe-9Cr-1.5W-0.4Mn-0.2V-0.1Ta-0.3Ti-0.3Y_2O_3(质量分数,%)的9Cr-ODS钢。利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、电子背散射衍射(EBSD)、高分辨透射电镜(HRTEM)对ODS钢的宏观烧结特征、晶粒形貌、析出相形貌等进行表征。利用万能拉伸试验机测量不同温度下样品的力学性能。结果表明:通过放电等离子体烧结工艺可以制备出具有超细晶粒的ODS钢,950℃/5 min时烧结效果最好,致密度达到97.7%。950℃/5 min烧结后样品的晶粒呈现粉末颗粒表面晶粒粗大(1μm)而内部晶粒细小(纳米级)的现象,样品内的析出相以高密度、纳米尺寸、弥散分布的纳米团簇为主,其分布密度可以达到5.1×10~(22)个/m~3,同时还发现了少量化学计量比的Y_2Ti_2O_7。放电等离子体950℃/5 min烧结样品的常温和650℃拉伸强度分别达1040 MPa和407 MPa。     

生物医用多孔Ti-6Mo合金选择性激光烧结的结构特征和力学行为

采用选择性激光烧结金属元素Ti、Mo和粘结剂的混合粉末,制备了多孔Ti-6Mo合金,并研究了其结构特征和力学性能。结果表明,多孔Ti-6Mo合金的孔隙结构与烧结工艺有关,随着烧结温度从1000℃升高到1200℃,孔隙由三维连通孔变为相互孤立孔,孔隙率从58%下降到24%,孔径从112μm减小到43μm;多孔Ti-6Mo合金在室温为片层组织,均由大量α相和少数β相构成,并伴有微量α析出物;压缩应力-应变曲线表现为弹性变形、塑性屈服和断裂区三阶段,随着孔隙率降低,弹性模量和屈服强度分别在2.07~11.9 GPa和31.4~152.8 MPa增大,且相对弹性模量和相对屈服强度和相对密度之间遵循幂律关系。多孔Ti-6Mo合金的孔隙特征和力学性能均可满足自然骨要求,是一种可行的医用材料。     

Effect of Rolling on a Warm Compacted Ti_3SiC_2 Particulate Reinforced Cu Matrix Composite

Warm compaction was employed to fabricate a Ti3SiC2 particulate reinforced copper matrix composite for electro-friction application. Copper matrix composite reinforced with 5wt% of copper-coated Ti3SiC2 particulates were prepared by compacting mixed powder with a pressure of 700 MPa at 145 ℃, and then sintered at 1000 ℃ under cracked ammonia atmosphere for 60 min. In order to improve the density, rolling process was applied on the sintered samples, their density, hardness, electrical conductivity, ultimate tensile strength and tribological behaviors were studied. Results showed that the rolled composite with 30% deformation has a density of 8.28 g/cm3, a hardness of 1060 MPa (HB), an ultimate tensile strength of 288 MPa, an electrical resistivity of 7.0 ×10-8 Ω·m and a friction coefficient of 0.17.     

等离子电火花烧结温度对TiAl合金微观组织和力学性能的影响

以等离子旋转电极球形Ti-45Al-2Cr-2Nb-0.2W预合金粉末为原料,采用等离子电火花烧结工艺在1150到1250℃范围内制备了高致密度和显微组织均匀一致的细晶钛铝基合金。烧结温度为1150℃时可获得均匀组织的α2+γ双态组织,并呈现出烧结温度范围内最高的断裂强度(1026MPa)和室温延伸率(1.12%);烧结温度为1250℃时可获得全片层α2/γ组织,烧结体的断裂强度和室温延伸率分别为953MPa和0.92%。双态组织(DP)的断裂模式是等轴γ晶内的穿晶断裂和片层晶团内的晶间断裂;而DP组织则为穿片层断裂、片层间断裂和台阶撕裂3种模式的复合模式。     

往复挤压Mg-4Al-2Si合金的显微组织与高温力学性能

研究了往复挤压Mg-4Al-2Si合金的显微组织与高温力学性能。结果表明,往复挤压可显著细化Mg-4Al-2Si合金的组织,随着挤压道次的增加,基体晶粒与Mg2Si相颗粒不断细化,其中,基体晶粒由于动态再结晶而细化。挤压8道次时,基体晶粒和Mg2Si颗粒的平均尺寸分别由铸态的45μm和20μm减小至1.5μm和1.3μm;但是,当挤压道次为11时,基体晶粒与Mg2Si相颗粒均出现粗化现象。往复挤压可使合金的高温力学性能大幅度提高,挤压8道次时,高温屈服强度最高,为197 MPa;挤压11道次时,高温抗拉强度最高,为256 MPa,与铸态高温强度相比,分别提高了163.9%和239.7%。合金的高温强化机制为Mg2Si颗粒的弥散强化作用,高温拉伸断裂形式为微孔聚合型韧性断裂。     

A Study of Mechanical Properties of the Iron-base Sintered Steel Adding Fine Cr-Fe Powder

This paper reports an investigation of the mechanical properties and the fracture mechanism of iron-based sintered alloy containing fine Cr-Fe powder particles 300 nm in size and in contents raging from 0.2-1.5 wt%. The iron-base alloy were sintered at 1120 ℃ for 40min. The results of the study revealed improvement in mechanical properties such as tensile strength, elongation and hardness of the sintered alloy. The fracture behaviors of the alloy were influenced significantly by the presence of Cr-Fe powder particles. The mechanical properties increased with increasing Cr content. Micrographs of fracture appeared dimple and quasi-cleavage.     

YbB6 对Ti-6Al-4V钛合金组织和性能的影响

采用放电等离子烧结（SPS）制备了含YbB₆的Ti-6Al-4V钛合金,并研究了YbB₆对Ti-6Al-4V钛合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,随着YbB₆含量的增加,复合材料的显微组织发生转变,晶粒明显细化,原位反应生成的TiB晶须和Yb₂O₃颗粒有利于复合材料力学性能的提高。此外,当添加0.6%（质量分数）YbB₆后,烧结样品的相对密度、显微硬度、屈服强度、极限拉伸强度和延伸率分别为99.43%、4030 MPa、903 MPa、1148 MPa和3.3%。与Ti-6Al-4V试样相比,其数值分别提高了0.37%、13.8%、38.07%和17.14%。强化机制主要是组织转变、晶粒细化和弥散强化。随着YbB₆含量的增加,断裂方式主要为韧性断裂和脆性断裂。     

聚碳硅烷原位自生增强钛基复合材料的组织及性能研究

以低氧氢化脱氢钛粉和陶瓷先驱体聚合物聚碳硅烷(PCS)为原料,通过粉末冶金工艺原位自生制备高强高塑钛基复合材料,探究了PCS的引入对钛基复合材料的控氧效果、烧结致密化过程、基体显微组织和力学性能的影响规律。研究表明：采用湿混包覆工艺可以将PCS包覆于Ti粉表面,有效控制材料制备过程中的氧增,其中制备的Ti-1.0 wt.% PCS复合材料的氧含量为0.21~0.24 wt.%,显著低于未经处理的CP-Ti样品(0.36~0.41 wt.%)。在烧结过程中,PCS受热分解并与Ti基体原位反应生成TiC颗粒,弥散分布在基体中,而Si元素则固溶于Ti基体。PCS的引入对Ti基体的性能具有明显的改善作用,经1200 °C/2 h烧结制备的Ti-1.0 wt.% PCS复合材料致密度达到98.4%,洛氏硬度为47.3 HRC,屈服强度为544 MPa,抗拉强度为650 MPa,延伸率为14.5%,其综合性能指标显著优于CP-Ti样品。     

Effects of temperature on the mechanical properties of Ti6Al4V powder compacts prepared by magnetic pulse compaction

The effects of temperature (0-500°C) on the compressive strength,hardness,average relative density,and microstructure of Ti6Al4V powder green compacts prepared by magnetic pulse compaction were investigated.The results show that with increasing heating temperature,the compressive strength first increases and then decreases with the maximum value of 976.74 MPa at 400°C.The average relative density and hardness constantly increase,and their values reach 96.11% and HRA 69.8 at 500°C,respectively.The increase o...     

预合金粉对粉末冶金NiFe18.5Al25合金性能的影响

将元素Ni、Fe和Al粉以摩尔比56.5-18.5-25配料,分别按元素粉末高能球磨(300 r/min, 12 h)、元素粉末直接干混、50%元素粉+50%预合金粉末干混3种方式混料;混料在500 MPa的压力下压制成形,1 280 ℃下烧结;对合金烧结态进行相对密度测定、力学性能检测、X射线衍射分析(XRD)和断口形貌观察.结果表明:50%元素粉+50%预合金粉制备的合金性能最好,密度可达到6.61 g/cm3(相对密度94.8%),烧结态抗拉强度可达到868 MPa,说明元素粉末中添加的预合金粉可以控制烧结过程,提高合金的烧结密度,同时增强合金的力学性能.     

Mechanical properties of β-SiC fabricated by spark plasma sintering

The consolidation of SiC nanopowder synthesized by the mechanical alloying method was subsequently accomplished by spark plasma sintering of 1700 °C for 10 min under an applied pressure of 40 MPa. The SiC sintered compact with relative density of 98% consisted of nano-sized particles smaller than 100 nm. This phenomenon resulted in the ordering process of stacking disordered structure formed by mechanical alloying. In this work, the effect of grain size and relative density on the mechanical properties were studied. The mechanical properties of sintered compacts were evaluated and compared with the reference samples fabricated from the commercial SiC powder (β-SiC, 0.3 μm, IBIDEN Co., Gifu, Japan) with sintering additive (B–C mixture). The Vickers hardness and bending strength of those sintered compacts increased with the increment of the density. However, the mechanical properties were lower than those of reference samples in case of lower density, even though the mechanical property was close to that of reference sample in case of higher density. This phenomenon was considered for the difference of bond strength between grains because those sintered compacts were fabricated without any sintering additives, while those reference samples were fabricated by accelerating the grain bonding with a sintering additive of B–C mixture. In other words, those results indicated that the effect of sintering additive affected on mechanical properties directly. This paper was presented at the International Symposium on Manufacturing, Properties, and Applications of Nanocrystalline Materials sponsored by the ASM International Nanotechnology Task Force and TMS Powder Materials Committee on October 18–20, 2004 in Columbus, OH.     

往复挤压Mg-Al-Si合金的高温拉伸性能

利用往复挤压(RE-n,n为挤压道次)制备Mg-4Al-2Si(AS42)、Mg-4Al-4Si(AS44)和Mg-6Al-6Si(AS66)合金,并在150℃和1.33×10-3s-1的初始应变速率下测试合金的拉伸性能。结果表明:RE-8-AS42合金晶粒尺寸为2.1μm,Mg2Si颗粒尺寸为1.3μm;RE-4-AS42合金晶粒尺寸为4.8μm,组织中含有2～20μm的大块Mg2Si颗粒;RE-AS44和RE-AS66合金晶粒尺寸约为11μm,组织中存在>20μm的Mg2Si颗粒。合金拉伸强度随挤压道次增加而提高,RE-8-AS42合金性能最佳,抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为250 MPa、197 MPa和62%,高的性能归因于细小的晶粒和阻碍晶界滑移的细小稳定Mg2Si颗粒。