纳米Ni粉对Cu粉末烧结性能的影响

本文研究了纳米Ni粉对Cu粉末烧结性能的影响。研究表明：由于添加1％纳米Ni粉中的NiO未被完全还原,而且纳米Ni粉本身还有被CuO氧化成NiO的可能,因而纳米Ni粉在Cu粉末烧结过程中未能起到活化烧结的作用。添加1％纳米Ni粉后降低了Cu粉末烧结性能。     

纳米及超细复合粉添加对超粗晶硬质合金晶粒长大的影响及机制

在粗颗粒WC/Co混合粉末中分别添加平均粒径为100、250、400nm的WC-8Co复合粉,经球磨混合压坯后在不同温度进行Ar气保护烧结。针对烧结块体的形貌、晶粒尺寸及其分布进行了研究,并分析了复合粉添加对不同烧结阶段WC晶粒长大的影响机理。研究发现,在WC/Co混合粉中加入纳米和亚微米复合粉末均可制备得到超粗晶硬质合金,且添加纳米复合粉烧结的试样平均晶粒尺寸达到9.3μm。烧结初期,纳米和亚微米复合粉通过增加混合粉末的表面能而有效促进WC晶粒长大;当达到液相烧结温度时,添加纳米复合粉的烧结块体中,由于小晶粒具有更大的溶解驱动力,促使小晶粒溶解并在周围大晶粒表面析出,进一步增大烧结块体的晶粒尺寸;添加亚微米复合粉的块体中,小晶粒WC呈集中分布,使其溶解驱动力较小,且析出主要发生在周围细小晶粒之间,达到溶解析出动态平衡,从而使烧结块体的平均晶粒尺寸增长缓慢。     

WCu10型纳米复合粉的压制与烧结行为研究

本文对用化学方法制备的WCu10型低Cu含量W-Cu纳米复合粉末进行了压制和烧结性能方面的研究,与传统W-Cu混合粉相比较,发现该粉末具有其特殊的性质。要达到相同的压坯密度,纳米复合粉所需要的压制压力要大的多,几乎是常规W与Cu混合粉所需压力的2.5倍。而由于粉末本身高的氧含量和低的Cu含量,需在很高的烧结温度下才能达到致密化。     

W+Co+C(碳黑)制备板状晶硬质合金及其性能研究

采用经球磨扁平化处理的W粉末为原料,添加适量Co、C(碳黑)、成型剂及纳米W粉制备板状晶硬质合金,研究了烧结温度、时间和添加纳米W粉,对板状晶硬质合金显微组织结构和性能的影响。结果表明,球磨预处理中颗粒W粉末可获得扁平化程度高的薄片状W粉末,以其为原料制备的WC-12%Co(质量分数)板状晶合金相对密度达97%,合金硬度呈现出明显的各向异性;添加纳米W粉或提高烧结温度、延长烧结时间,均有利于压坯烧结收缩致密化,生成更多的板状WC晶粒。     

微细Fe-N粉的添加对Fe-C-Cu合金的结构和力学性能影响

将含不同质量分数Fe-N粉的混合压坯在1100 ℃温度下进行烧结,然后对样品采用X射线衍射（XRD）分析、扫描电镜（SEM）和能谱分析,并进行了金相观察和压缩强度测定,研究了微细Fe-N粉的添加对多孔Fe-C-Cu合金的结构和力学性能的影响。结果表明：当烧结条件为在1100 ℃温度下保温30 min,Fe-N粉的添加能够明显提高粉末的烧结性能;当Fe-N粉添加量为50%时,烧结样品的压缩强度得到显著提高。随着Fe-N粉的添加量增加,烧结样品的孔隙圆化。     

微细Fe-N粉的添加对Fe-C-Cu合金结构和力学性能的影响

将含不同质量分数Fe-N粉的混合压坯在1100℃温度下进行烧结,然后对样品采用X射线衍射(XRD)分析、扫描电镜(SEM)和能谱分析,并进行了金相观察和压缩强度测定,研究了微细Fe-N粉的添加对多孔Fe-C-Cu合金的结构和力学性能的影响。结果表明:当烧结条件为在1100℃温度下保温30 min,Fe-N粉的添加能够明显提高粉末的烧结性能;当Fe-N粉添加量为50%时,烧结样品的压缩强度得到显著提高。随着Fe-N粉的添加量增加,烧结样品的孔隙圆化。     

Mo粉化学沉积Cu对Mo-30Cu合金组织性能的影响

为改善Mo-Cu合金组织结构和性能,采用分子自组装方法在Mo粉表面沉积一定量的纳米Cu,然后和一定比例的Cu粉混合,经液相烧结后制备出Mo-30Cu合金。通过与传统粉末冶金方法制备的Mo-Cu的组织性能进行了比较,对该合金的致密度、热导率和热膨胀系数等性能进行研究。结果表明,在Mo粉表面沉积的纳米级的Cu能显著提高Mo-30Cu合金的物理性能,改善组织结构,降低致密化烧结温度。     

添加微量纳米铁粉对铁基粉末烧结温度的影响

将添加0.5%纳米铁粉的铁基粗粉末通过强烈球磨混合压制成的样品,在600、650、700、750、800、850、920℃温度下进行烧结,保温20 min,通过TEM、SEM等手段观察样品的形貌变化.结果表明,添加纳米铁粉后试样烧结温度可降低260℃.其原因是高活性低熔点的纳米铁粉在粗铁粉末颗粒界面上的快速吸附、溶解和扩散造成的.     

相尺寸和铁添加剂对W—Cu（20wt％）复合粉末烧结行为的影响

研究了钨-20％铜(W-20wt％Cu)复合粉末中相尺寸和少量铁对烧结行为的影响。两种混合粉末分别由湿法冶金(H)或机械合金化(M)合成。机械合金化粉末由纳米级W—Cu混合物和微米级W和Cu晶粒组成。不合Fe和掺杂0．2wt％Fe的湿法冶金粉的相尺寸为150nm-450nm。加热和在10900C—1250℃(3min～80min)下处理后的相对密度对烧结进行了研究。粒度较粗的纯的湿法冶金粉压坯烧结获得了最低密度(88％)：较小的相尺寸或Fe添加剂增加烧结的密度。纯细和掺杂的粗湿法冶金粉达到了最高密度(96％一98％)。Fe添加剂显著降低了导电性。     

溶胶-喷雾干燥超细/纳米晶W-20Cu复合粉末的烧结行为

采用喷雾干燥-氢气还原法制备超细/纳米晶W-20Cu(质量分数,%)复合粉末,粉末压坯直接从室温推入高温区烧结不同时间后直接取出水淬,研究其烧结致密化和显微组织的变化。结果表明,超细/纳米晶W-20Cu粉末在1000～1200℃烧结时发生迅速致密化。粉末压坯在1200℃烧结60min,其材料致密度已达到96.4%。1420℃烧结90min时致密度达到99%以上。1100～1420℃烧结时其烧结致密化活化能不断减小,从1100℃时的276.3kJ/mol减小到1420℃时的29.1kJ/mol。当温度低于1200℃时,W晶粒长大不明显,当温度超过1300℃时,W晶粒开始有明显长大。随温度的升高W晶粒发生显著球形化,1420℃烧结时发现其晶粒长大符合G3=kt的Ostwald机制,此时晶粒长大动力学系数K仅为0.024μm3/min。     

氧化铝基复合金属陶瓷模具材料的力学性能研究

以微米Al_2O_3为主要原料,以纳米ZrO_2和TiC作为添加剂,以微米Y_2O_3粉作为烧结助剂,采用热压烧结工艺制备了氧化铝基复合金属陶瓷模具材料。分析了样品的抗折强度、硬度以及断裂韧性等性能,采用现代材料测试手段对最佳烧结样品的显微结构进行了分析。结果表明,最佳烧结温度为1660℃;当微米Al_2O_3添加量为74wt%,纳米ZrO_2为18wt%、纳米TiC为6wt%以及微米Y_2O_3粉添加量为2wt%时,所制备的氧化铝基复合金属陶瓷模具材料性能最佳,抗折强度912.78 MPa,硬度19.856 GPa,断裂韧性5.84 MPa·m1/2。     

纳米AlN粉末的低温烧结

研究了低温燃烧合成前驱物制备纳米级AlN粉末的低温烧结行为,利用XRD,SEM等手段对陶瓷粉末及烧结体进行了表征。结果表明:由于该粉末的粒径小(约为100nm),比表面积大(17.4m2/g),具有很好的烧结活性,在未使用烧结助剂时,在常压下1700℃获得了致密的陶瓷材料;添加5%Y2O3烧结助剂后,AlN的烧结致密化温度又降低为1600℃,比通常采用的比表面积低于5m2/g的AlN粉末的烧结致密化温度降低了200℃。分析了该种粉末促进烧结的机理,并在1650℃时制备出热导率为132.4W·m-1·K-1的AlN陶瓷。     

纳米晶Mo-Cu复合粉末烧结行为的研究

采用溶胶-喷雾干燥-煅烧-氢气还原的方法制备了纳米晶Mo-18Cu、Mo-30Cu、Mo-40Cu复合粉末,研究了纳米晶Mo-Cu粉末的烧结行为以及Cu含量对致密化的影响.结果表明,纳米晶Mo-Cu复合粉末致密化程度高,速度快,在1050～1200 ℃烧结,Mo-30Cu和Mo-40Cu的相对密度可达98%以上,且合金晶粒细小,而Mo-18Cu在1350 ℃以上烧结,相对密度也可达98%以上,但晶粒聚集长大到5 μm左右.研究发现Mo-Cu复合粉末形成了亚稳态的超饱和Mo(Cu)固溶体,随着烧结温度的升高,Cu相逐渐从亚稳态的超饱和Mo(Cu)固溶体颗粒中析出.     

微细Fe_2O_3粉在Fe-2%Ni-1%Cu-0.6%C粉末冶金材料中的助烧结特性

在Fe-2%Ni-1%Cu-0.6%C混合料中加入了少量微细Fe2O3粉末作为烧结助剂,研究Fe2O3粉末的添加量对混合料的压缩性、烧结合金的密度和强度以及氧和碳含量等的影响,研究微细Fe2O3粉末对合金的助烧结行为。结果表明:混合料中Fe2O3含量大于0.3%(质量分数)时,会导致成形生坯密度下降;当Fe2O3添加量为0.3%时,烧结合金的密度最高,经1120℃烧结0.5和1 h后,合金的抗弯强度比同等烧结条件下未添加Fe2O3样品的分别提高6.5%和4.2%。少量Fe2O3粉在材料烧结时对碳含量损失率的影响较小,然而可以降低烧结体中的氧含量。在压坯的烧结过程中,Fe2O3还原后于750℃左右开始加速基体颗粒间的连结,虽然在1050℃以上时微细粉的助烧结作用减弱,但烧结体中孔隙更趋于球化。     

Ti-Al-CuO体系热压反应合成TiAl基复合材料

以Ti粉和Al粉为原料,并添加不同含量CuO粉体进行掺杂,经真空热压烧结制得了TiAl基复合材料。结合热分析,X射线衍射分析及扫描电镜分析对该体系的反应合成过程及CuO添加量对产物微结构的影响进行研究。结果表明:Al熔化后分别对Ti、CuO颗粒润湿并发生反应,热压反应温度在800℃时,生成了Al3Ti中间产物。热压烧结温度达到1000℃时,合成了由TiAl,Al2O3,Al6.1Cu1.2Ti2.7三种物相组成的复合材料。其基体主要由TiAl和Al6.1Cu1.2Ti2.7两相组成,增强相Al2O3为Al-CuO置换反应生成,且其颗粒细小,主要分布在基体相周围。Al6.1Cu1.2Ti2.7、Al2O3相含量随原料中CuO添加量不同而呈规律性变化。     

添加碳、镍、钴粉对烧结Ti-12Mo合金密度和强度的影响

Ti-(10%~15%)Mo合金具有高强度、耐蚀的性能，期望作为高强度材料使用，但还需要进一步提高烧结合金的密度和力学性能，为此日本人选择了碳、镍、钴作为添加元素，并探讨了其添加效果。 原料粉末采用平均粒径为38m的钛粉和0.67m的钼粉，添加元素采用碳粉，平均粒径5m的镍粉及平均粒径1.4m的钴粉。钛粉和12mass%的钼粉与各添加量的碳、镍、钴粉混合，各元素的添加量为0.4mass%~ 1.0mass%，混合粉末在100MPa压力下压缩成形，在高真空(1~2×10-3Pa)，于1100℃、1200℃、1300℃各温度下烧结2h，测定烧结体的密度、力学性能及组织。 试验结果表…     

烧结工艺对ZrO2/Cu纳米复合材料性能及组织的影响

采用原位化学工艺制备了ZrO2/Cu纳米复合粉末,并用粉末冶金法制备了ZrO2/Cu纳米复合材料。研究了烧结温度、烧结时间对纳米复合材料性能的影响。结果表明,随着烧结温度的升高,复合材料的体积收缩率增大,同时电导率、显微硬度也增大;随着烧结时间的延长,体积收缩率增大,显微硬度增大到一定程度后减小。当烧结温度为975℃,时间为90min时,得到的ZrO2/Cu纳米复合材料性能较佳(122HV,93.4IASC%)。     

含纳米颗粒的铁基粉末冶金件直接渗碳工艺研究

在铁基粉末中分别添加纳米Fe和Cu颗粒混合,并对其粉末冶金件烧结时直接渗碳和烧结后渗碳的工艺进行实验研究,结果表明:直接渗碳的试样,在密度、表面硬度和有效硬化层硬度值均高于烧结后再进行渗碳试样的各项指标数据。     

纳米结构Cu/C复合材料的微观结构及性能

采用新型机械合金化-放电等离子烧结(MA-SPS)技术制备纳米结构Cu/C自润滑复合材料。利用XRD、DSC、TEM分析机械合金化粉末和SPS烧结样品的相组成和微观结构。结果表明,球磨24h后,Cu-C不互溶体系形成了纳米晶铜、非晶碳和纳米结构过饱和固溶体等亚稳相。SPS烧结后,Cu/C复合材料仍保持纳米结构。MA-SPS的双重活化机制,使粉末的烧结活性大大提高,在600℃烧结3min即可获得致密的纳米结构Cu/C复合材料。     

纳米钼粉的微波烧结及致密化行为（英文）

为了满足冶金、机械、国防、航空航天等高技术领域应用对组织均匀细小的高性能钼粉的需要,对纳米钼粉的微波烧结工艺和致密化机理进行研究。在本实验中,纳米钼粉和微米钼粉分别在不同温度和不同时间下进行常规烧结和微波烧结。结果表明:随着烧结温度的升高,相对密度和硬度的增速先快速增加随后增速减缓,相对密度迅速达到95%,随后趋于稳定。采用微波烧结技术,在1873 K下烧结30 min获得相对密度为98.03%、平均晶粒尺寸为3.6μm的纳米钼粉。对纳米钼粉的微波烧结动力学进行研究,发现其致密化是体积扩散机制和晶界扩散机制共同作用的结果。计算得到的纳米钼粉的微波烧结激活能为203.65 kJ/mol,远低于常规烧结方式的激活能,证明微波烧结有利于增强粉末的原子扩散性能和致密化过程。结果表明,微波烧结是制备高性能钼产品的一种经济可行的方法。