放电等离子法制备SiC/Cu复合材料及其性能研究

以Cu、SiC粉末为原料,用放电等离子法制备SiC/Cu复合材料;利用X射线衍射仪分析不同球磨时间的混合粉末物相;用扫描电镜观察粉末的形貌,并进行粒度分析.研究了不同压力下SiC/Cu复合材料的致密度和显微硬度,研究了SiC含量对该复合材料硬度、密度和摩擦磨损性能的影响,并讨论了其磨损机制.结果表明:在50 MPa的烧结压力下,该复合材料的致密度和硬度最优异,SiC含量为10％时,该复合材料的摩擦磨损性能最好,其磨损机制主要是黏着磨损和磨料磨损.     

磁场下W-20Cu复合材料的干摩擦学性能

采用水热合成法制得纳米W-Cu复合粉末,并在1 050℃经热压烧结制备出W-20Cu复合材料。利用扫描电子显微镜(SEM)分析了W-20Cu的组织形貌、磨损形貌及磨屑,并在室温下与7075铝合金配副进行磁场干摩擦磨损试验。结果表明:水热合成-热压烧结法制得的W-20Cu复合材料的硬度达215HB,电导率为45%IACS。不加磁场时,W-20Cu复合材料销磨损面黏附较厚的高含Al层,磨屑呈螺旋状,磨损机制主要为粘着磨损;随着磁场强度的增加,黏附层变薄,销的磨损程度略微减弱而环的磨损加剧,摩擦副的摩擦因数有减小趋势,磨屑逐渐呈细小的碎片状及粒状,磨损机制主要为粘着磨损和轻微的氧化磨损。     

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。     

Cu/NbC纳米复合材料的原位合成及其在电触头材料应用中的功能梯度行为（英文）

原料Cu,Nb和石墨粉末置于高能振动盘式研磨仪,在氩气气氛中研磨7 h制备Cu-5%NbC(体积分数)粉末。采用两步压制法及在真空900℃烧结1h条件下制得Cu-NbC功能梯度材料和复合材料样品,研究样品的显微组织、物理性能和力学性能。场发射扫描电镜、能量色散X射线和X射线衍射结果表明,样品经烧结处理后,晶粒尺寸为18~27 nm的纳米结构基体中含有大小为42 nm的纳米颗粒增强相,证实了所制复合材料的高温热稳定性。Cu-15%NbC复合材料样品的硬度是纯Cu样品硬度的5倍。相对于纯Cu样品,磨损后Cu-15%NbC复合材料样品的体积磨损量减小,且电导率降低至36.68%IACS。相对于复合表面中的复合材料样品,Cu/NbC功能梯度材料样品在具有与复合材料相同的硬度和磨损性能的条件下,显示出75.83%IACS的较高电导率。因此,具有良好力学性能和电学性能的Cu/NbC功能梯度材料将成为很好的电触头材料。     

烧结温度对Ti2SnC/TiC复合材料摩擦磨损特性的影响

以Ti、Sn和C的单质粉体为原料,通过放电等离子烧结技术合成Ti2SnC和TiC的复合材料.研究烧结温度对Ti2SnC/TiC复合材料组织和摩擦磨损等性能的影响.结果表明,烧结温度低于700℃时,烧结块体主要由Ti6Sn5相组成;烧结温度升高到900～1000℃时相组成变为Ti2 SnC+ TiC;当温度高于1000℃时Ti2SnC有分解迹象.1000℃烧结的复合材料具有较低的硬度和较小的摩擦因数.     

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%)。     

TC4合金表面Cu/石墨复合镀层的摩擦磨损行为

采用无氰电镀工艺在TC4合金表面制备了Cu/石墨复合镀层,研究了镀层的组织结构和摩擦磨损行为。结果表明,采用无氰电镀方法能够在TC4合金表面制备出组织致密且与基体结合紧密的Cu/石墨复合镀层,但增加镀层中石墨的含量会降低镀层与基体合金的结合强度,并导致硬度小幅下降。摩擦磨损实验结果表明,Cu/石墨复合镀层具有优良的摩擦磨损防护性能,归因于石墨有效降低了镀层的摩擦系数和磨损率;对镀层磨损形貌、磨损产物和摩擦系数的综合分析结果表明,纯铜镀层的摩擦磨损机制主要为犁削磨损、黏着磨损和剥层磨损,Cu/石墨复合镀层的磨损机制为轻微的削层磨损和疲劳磨损。     

纳米CeO2/Zn复合材料制备及其性能研究

采用高能球磨法制备了纳米CeO2/Zn复合粉末,用粉末冶金真空热压烧结制备了纳米CeO2/Zn复合材料块体;利用X射线衍射（XRD）、场发射扫描电镜（FESEM）等测试分析手段,对复合粉末、块体组织结构进行了研究;比较了不同纳米CeO2含量的Zn复合材料的耐蚀性和硬度并优选出耐蚀性和硬度最好时CeO2的最佳含量范围.结果表明,纳米CeO2颗粒的加入能显著提高金属的耐蚀性、硬度和金属结构的致密均匀性.并于纳米CeO2含量在1%时显示了最佳的耐蚀性、硬度和微观组织结构.     

镀铜碳纤维对Cu/C复合材料摩擦磨损性能的影响

采用天然石墨、短切碳纤维和电解铜粉为原料,通过化学镀的方法在石墨和碳纤维表面均匀镀覆了一层铜粉,采用放电等离子烧结(SPS)工艺制备出Cu/C复合材料,并研究碳纤维含量对其电阻率、密度、硬度和抗弯强度等物理性能的影响。在HT-1000型高温摩擦磨损试验机上测试其摩擦磨损性能,分析了磨损的表面形貌。结果表明:随着碳纤维含量的增加,复合材料的密度逐渐降低,电阻率变化不大,抗弯强度和硬度均有所提高。加入镀铜碳纤维后,有效降低了复合材料的摩擦因数和磨损率,当碳纤维含量在1.5wt%时,复合材料的磨损率最低。碳纤维优异的力学性能增强了复合材料承载能力,减轻了复合材料的黏着磨损,同时碳纤维和石墨的镀铜层提高了碳和铜之间的结合力,有利于应力在碳和铜之间的转移。     

稀土La对Al2O3/Cu复合材料组织与性能的影响

利用机械合金化法结合放电等离子烧结制备Al2O3/Cu铜基复合材料,采用XRD、SEM、硬度、抗拉强度和电导率等测试研究La含量对Al2O3/Cu复合粉末和烧结材料组织及性能的影响。结果表明:添加0.05%的稀土La有利于机械合金化过程中Cu晶粒的细化和Al2O3颗粒的弥散分布,从而提高烧结材料的显微硬度和抗拉强度。烧结材料的导电率随着La含量的增加先升后降,当La的质量分数为0.10%时,Al2O3/Cu复合材料的导电率提高11.3%IACS。     

T6热处理对SiCp/Al复合材料摩擦磨损性能的影响

采用粉末冶金法制备出不同SiC颗粒体积分数(30%、35%和40%)的SiCp/Al复合材料。采用MMU-5GA微机控制真空高温摩擦磨损试验机对比研究SiCp/Al复合材料在不同体积分数以及T6热处理前后情况下平均摩擦因数和磨损率的变化,通过扫描电镜分析了SiCp/Al复合材料表面磨损形貌,探讨了摩擦磨损机理。试验结果表明,SiC颗粒体积分数在30%~40%变化时,随其体积分数增加耐磨性下降。SiC颗粒体积分数在30%~35%范围内,SiC颗粒与基体结合较好,SiC颗粒作为硬质点起到抵抗磨损和限制基体合金塑性变形产生磨损的双重作用;但SiC含量过多时,颗粒与基体的结合不紧密,磨损时颗粒极易脱落,复合材料耐磨性降低;T6热处理后复合材料的平均摩擦因数和磨损率均降低,这是由于热处理后试样强度及硬度提高,从而提高了试样的耐磨性;常温下复合材料在磨损初期的磨损机理主要以磨粒磨损为主,而在磨损期则为磨粒磨损与剥落磨损共存。     

氩弧熔敷原位自生TiCp/Ni60A复合材料组织和耐磨性

利用氩弧熔敷技术在16Mn钢表面原位合成TiC增强Ni基复合材料耐磨涂层.采用XRD、SEM等手段分析涂层的组织,测试涂层的室温干滑动磨损性能.结果表明:其室温干滑动磨损机制为显微切削磨损,熔敷层与基体呈冶金结合,TiC颗粒均弥散分布于熔敷层中.涂层有较高的硬度,在室温干滑动磨损试验条件下具有优异的耐磨性.     

金刚石粒径及含量对超音速激光沉积金刚石/Cu复合涂层微观结构及性能的影响

目的研究不同金刚石粒径及含量对超音速激光沉积金刚石/Cu复合涂层微观结构及性能的影响。方法利用超音速激光沉积技术制备金刚石/Cu复合涂层。采用扫描电镜和摩擦磨损测试对涂层的显微组织结构和磨损性能进行了分析,用激光闪烁法测量复合涂层的热导率。结果金刚石均匀分布在复合涂层中,原始粉末中金刚石体积分数从30%增加到50%时,复合涂层中金刚石颗粒的面积占比仅从14.01%升至16.79%,远低于金刚石颗粒在原始粉末中的含量。400目金刚石/Cu复合涂层的平均热导率为296 W/(m·K),摩擦系数为0.551;800目金刚石/Cu复合涂层的平均热导率为238 W/(m·K),摩擦系数为0.545。结论原始粉末中金刚石配比的增加并未对复合涂层中金刚石含量的提升有显著作用。金刚石/Cu复合涂层的热导率随着增强相颗粒含量的增加而降低,随着增强相颗粒粒径的增大而提高。不同粒径金刚石颗粒的添加能显著降低Cu涂层的摩擦系数,且小粒径金刚石颗粒的添加使复合涂层的摩擦系数更低和更稳定,从而使其具有更小的磨损量和磨痕宽度,表现出较优的耐磨损性能。     

TC4合金表面氩弧熔覆TiCp/Ti基复合涂层组织及耐磨性

利用氩弧熔覆技术在TC4合金表面制备出TiC增强的Ti基复合涂层。利用SEM、XRD和EDS分析了熔覆涂层的显微组织;利用显微硬度仪测试了复合涂层的显微硬度;利用摩擦磨损试验机测试了涂层在室温干滑动磨损条件下的耐磨性能。结果表明:氩弧熔覆涂层组织均匀致密,熔覆层与基体呈冶金结合,涂层中有大量的TiC树枝晶和条块状TiC颗粒;复合涂层明显改善了TC4合金的表面硬度,HV平均硬度可达9GPa;复合涂层室温干滑动磨损机制为磨粒磨损和轻微粘着磨损。     

Multiple strengthening mechanisms of cold-sprayed cBNp/NiCrAl composite coating

The cBNp/NiCrAl composite coating with 40 vol.% cBN was deposited by cold spray using a mechanically alloyed composite powder. The microstructure of the as-sprayed coating was characterized by scanning electron microscopy (SEM), x-ray diffraction (XRD) and transmission electron microscopy (TEM). The results show that cBN particles in the size ranges of both nanometers and submicrometers were uniformly dispersed in NiCrAl alloy matrix. The XRD and TEM results revealed that the phase and nanocrystalline structures of the NiCrAl matrix were completely retained from the powder to coating during cold spraying. The hardness test results show that the dense composite coating exhibited an increased Vickers hardness of 1175 Hv compared with 280 Hv of the annealed NiCrAl matrix phase. The high hardness of the composite coating is attributed to the strengthening effects of particle dispersion, work hardening and crystal refinement. The contributions of the individual strengthening mechanisms, including particles dispersion, work hardening and crystal refinement, to hardness were theoretically estimated. The estimated hardness of the composite coating agreed well with the tested value. The work hardening strengthening is the most significant mechanism followed by crystal refinement effect and dispersion strengthening.     

Ni-P-SiC(纳米)复合镀层的滑动磨损特性

利用化学镀方法制备了Ni-P-SiC(纳米)复合镀层,研究了镀液中纳米SiC微粒含量对复合镀层硬度的影响,在MPX-2000型摩擦磨损试验机上进行了复合镀层与45钢配对的滑动磨损试验,用扫描电镜观察了磨损面的形貌.结果表明,镀层中纳米SiC微粒的存在使复合镀层的硬度显著提高,为1000～1100 HV0.025,退火处理后硬度可达到1650 HV0.025.200～400 N负荷下的摩擦系数基本保持稳定,而磨损质量损失随载荷的增加而小幅增加.与微米SiC复合镀层相比,纳米复合镀层的耐磨性也有明显改善,其磨损机理主要为轻微擦伤.     

界面合金化制备WC_P颗粒增强钢基复合材料

采用真空实型负压铸渗工艺,通过在预制复合层中添加适量钼铁粉进行界面合金化,成功制备出了WCP颗粒增强钢基表面复合材料。结合OM、SEM、XRD和显微硬度计等分析手段对复合层物相组成、显微结构与性能进行了测试。结果表明,添加16.67%(质量分数)的钼铁粉有效改善了复合层界面组织及力学性能的连续性,改善了复合材料的铸渗效果,增加了铸渗层厚度,合金碳化物含量增加,复合层基体硬度约是基材的2倍,提高了复合材料的耐磨性。     

超细WC-Co硬质合金及其磨损性能研究

采用低温化学镀方法在超细WC颗粒表面进行金属钴包覆,烧结包覆后的复合粉体制备新型硬质合金NYG（WC-3%Co）.研究了超细WC-Co硬质合金的力学性能、断口形貌和显微结构,在销盘式磨损试验机上进行干滑动磨损实验.结果表明,在硬质合金烧结过程中,沿WC晶界均匀分布的金属钴不仅起粘结剂作用,也起抑制剂作用阻碍晶粒的长大;新型硬质合金的抗弯强度、断裂韧性、硬度和耐磨性能均得到较大提高;在干滑动摩擦条件下,新型WC-Co硬质合金的失效以塑性变形及细小碳化钨相颗粒脱落为特征.     

铬锆铜表面等离子喷涂Cr3C2p/NiCr涂层的组织与性能

采用等离子喷涂技术在铬锆铜(CrZrCu)基体表面制备了Cr3C2 p/NiCr涂层。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)等仪器研究了涂层的显微组织及结构,采用磨粒磨损试验机对Cr3C2 p/NiCr涂层与电镀NiCo层的磨损性能进行了测试比较。结果表明:涂层组织呈片层状结构,在NiCr合金片层上分布着未熔的Cr3C2和Cr7C3、Cr2Ni3、CrNi析出相。与电镀Ni-Co镀层相比,Cr3C2 p/NiCr涂层具有较高的硬度和耐磨粒磨损性能,其磨损量仅为电镀层的35%。     

The effect of sintering temperature on densification of nanoscale dispersed W–20–40%wt Cu composite powders

Nanoscale dispersed particles of W–20–40%wt Cu were synthesized using a chemical procedure including initial precipitating, calcining the precipitates and reducing the calcined powders. The powders were characterized using X-ray diffraction and map analyses. The effect of sintering temperature was investigated on densification and hardness of the powder compacts. Relative densities more than 98% were achieved for the compacts which sintered at 1200 °C. The results showed that in the case of W–20%wt Cu composite powders, the hardness of the sintered compacts increased by elevating the sintering temperature up to 1200 °C while for the compacts with 30 and 40%wt Cu, the sintered specimens at 1150 °C had the maximum hardness value. The microstructural evaluation of the sintered compacts by scanning electron microscopy showed homogenous dispersion of copper and tungsten and a nearly dense structure. A new proposal for the variation of the mean size and morphologies of W-particles with volume percent of copper melt within the composites has been suggested.