W-Re高比重合金的SPS烧结

采用放电等离子烧结(SPS)设备制备了W-Re高比重合金,烧结温度为1800℃,烧结压力为40MPa,保温时间为5min。对SPS烧结的W-Re合金试样进行了密度、硬度等性能测试。采用金相显微镜观察试样的金相组织、晶粒大小。结果表明:采用SPS烧结,可以在较低的温度下实现W-Re合金的致密化,并能有效控制晶粒长大,提高材料的硬度。     

高密度W-Ni-Fe合金的烧结新技术

高密度钨合金具有良好的综合力学性能,是军民两用合金材料。由于钨熔点很高,一般只能通过液相烧结才能制备接近全致密的合金。为满足科技发展对高性能钨合金的需求,采用新方法、新工艺,设法降低液相烧结温度和缩短保温时间,制备具有高强度、高韧性的细晶、超细晶或纳米晶钨合金材料是发展趋势。采用新的烧结技术,如:固相烧结、两步烧结、微波烧结、放电等离子烧结等制备高密度钨合金成为近年该领域的研究热点,对这些新工艺的最新研究进展情况进行了介绍。     

SPS烧结温度对93W-4.9Ni-2.1Fe合金微观结构及性能的影响

以高能球磨法制备的93W-4.9Ni-2.1Fe复合粉末为原料,采用放电等离子烧结技术制备93W-4.9Ni-2.1Fe合金,研究了烧结温度对钨合金微观组织及性能的影响.采用扫描电镜对试样的断口进行观察,采用能量色散谱仪对合金的组元进行成分分析.结果表明:①烧结温度对合金的性能有显著的影响,在1 350℃时钨合金的抗拉强度达到一个极大值,为981 MPa,此时钨合金的相对密度和W晶粒的尺寸分别为98.9%和5μm;②当烧结温度达到1375℃时,合金中Ni元素开始挥发,随着温度的快速上升,合金中Ni元素的挥发不断加剧,当烧结温度升高至1425℃时合金中Ni元素已完全挥发;③合金的断裂方式随着烧结温度的升高发生显著的变化,当烧结温度升至1350℃时钨合金的断裂方式由W晶粒界面分离向W-W、W-黏结相界面断裂转变,而当烧结温度超过此温度时钨合金的断裂方式又转变为W晶粒的沿晶脆性断裂;④SPS快速烧结能够有效抑制W晶粒的长大,促进钨合金的细晶强化作用.     

SPS循环次数对车曲轴用86W-12.5Ni-1.2Al-5.5Fe-1.5Al2O3钨合金组织及性能的影响北大核心

利用放电等离子烧结(SPS)技术对86W-12.5Ni-1.2Al-5.5Fe-1.5Al2O3车曲轴用钨合金进行处理,研究了循环次数对其组织及性能的影响。结果表明:当SPS循环次数增加后,试样内形成了更均匀的钨晶粒(W)与粘结相(M),W-W连接度降低,Al2O3颗粒大部分集中在W-M的交界区域,M中钨元素比例减小。SPS循环处理使钨合金达到固溶强化的效果,减小W-W连接度的方法使钨合金获得更高的力学强度。经过更多次SPS循环处理后,钨合金弯曲强度和断裂挠度获得显著改善,在18次SPS循环工况下达到最大。经过多次SPS循环,M内形成更多位错,使合金强度获得较大提升。     

放电等离子烧结高合金工具钢的组织与性能

本文研究了放电等离子烧结(SPS)参数对HGSF01高合金工具钢致密度、硬度的影响规律,以及烧结态HGSF01高合金工具的显微组织、抗弯强度和摩擦磨损性能。结果表明:材料的致密度随烧结温度的升高和保温时间的延长呈上升趋势,而硬度则是先升高后降低;经SPS得到的材料晶粒细小,晶粒尺寸约为5μm,碳化物颗粒细小、均匀、弥散分布在基体上;烧结态材料的抗弯强度比电渣重熔态材料提高了一倍,耐磨性比电渣重熔态材料略有提高。     

W-4.9Ni-2.1Fe 高比重合金的摩擦磨损行为

采用高能球磨和放电等离子体烧结技术制备W-4.9Ni-2.1Fe高比重合金,研究不同球磨时间对合金显微组织结构和摩擦磨损行为的影响. 结果表明:当球磨时间较短（2 h）时,合金粉末中Ni、Fe元素仍以单质的形式存在;随着球磨时间的延长,Ni(Fe)溶入W晶格中形成W的过饱和固溶体,W衍射峰强度逐渐变弱,峰形明显宽化,合金试样的相对密度呈下降趋势;适量的球磨时间（24 h）,既可以保证合金中黏结相的含量和均匀分布,又不至于引入过量的杂质元素而引起合金成分改变,合金拥有最优的耐摩擦磨损性能.      

高比重钨合金的低温烧结

研究了高比重钨合会的高压成型、低温烧结。高压成型时烧结温度为１３５０℃。经过低温烧结的合金密度可达理论密度的９９％以上，但合金的微观组织同高温烧结存在很大的差别，低温烧结合金内钨钼相没有完全球化，所占的体积分数较高，粘接相的含量较少。     

高Ni/Fe比W-Ni-Fe系重合金烧结行为

研究了钨质量分数为90%的高Ni/Fe比W-Ni-Fe系重合金在不同工艺参数(烧结温度、烧结时间等)下的烧结行为.研究结果表明:在相同烧结条件下,随粘结相中NiNe比增加钨合金烧结密度增加,致密化速率提高,同时烧结过程中W晶粒生长速率增大:当Ni/Fe比较低时,钨合金在循环烧结条件下难以实现完全致密化;但对高Ni/Fe比钨合金,循环烧结不仅可以获得比等温烧结更高的烧结密度,而且还可以有效地控制烧结过程中W晶粒的长大,获得细晶钨合金.     

钼钨合金烧结致密化行为

采用原位测量法研究了放电等离子烧结与真空热压烧结Mo–30W合金收缩和致密化行为。研究结果表明:采用放电等离子烧结Mo–30W合金时,1200 ℃以下Mo–30W合金以膨胀为主,1200 ℃以上合金开始剧烈收缩,1600 ℃以上合金收缩趋于停止,在降温阶段合金有较大收缩,温度接近室温时,收缩基本停止。经过1600 ℃放电等离子烧结后合金的相对密度可达93%以上,优于相同温度下真空热压烧结合金的相对密度89.98%。     

烧结温度对高钨重合金性能的影响

研究了烧结温度对高钨含量W—Ni—Fe重合金显微组织及力学性能的影响。结果表明：钨基重合金的显微组织和力学性能与烧结温度密切相关。合适的烧结温度可以使合金具有良好的显微组织和优良的力学性能，而烧结温度较低时，合金中的粘结相分布不均匀，烧结温度较高时，合金中的钨颗粒粗大，两者都会显著降低其力学性能。     

W-Ni-Fe高比重合金断口形貌研究

通过对W-Ni-Fe高比重合金力学性能差别很大的两组断口形貌进行分析,在一些高比重合金钨颗粒内发现有W-Ni-Fe的沉淀相,该沉淀相对合金力学性能的提高有益。沉淀相形成主要与成分配比以及烧结后期的真空处理有关。断口形貌可以反应高比重钨合金的烧结状况,而材料的力学性能与合金断口形貌又有很明显的对应关系,因此,要获得很高的力学性能,烧结及热处理工艺是十分重要的工序。     

发动机用石墨烯增强TC11合金放电等离子烧结制备参数优化及力学性能研究

通过添加石墨烯提高了放电等离子烧结（spark plasma sintering, SPS）制备发动机用耐高温TC11合金的力学性能,研究了不同烧结参数下TC11合金的密度,并观察了合金显微组织,分析了合金力学性能的影响因素。研究结果表明:随着烧结温度增加,试样密度先增加后平稳;提高烧结压力后,试样密度发生了略微上升。随着烧结温度的上升,更多α相转变成了高温β相,形成了相对稳定的β相比例。随着烧结时间的增加,合金室温压缩强度表现为升高的趋势。提高烧结压力后,TC11合金获得了更高的室温与高温力学强度。通过实验最终确定烧结时间5 min、温度900 ℃与压力50 MPa时制备的TC11合金具有最优力学性能。     

高比重钨合金的微观结构和性能的关系

介绍和评述了国内外近十年来所进行的有关影响高比重钨合金力学性能的几个微观结构因素的研究成果和动态。     

固相烧结低钨含量W-Ni-Fe合金的微观结构与力学性能

采用固相烧结工艺(1 300℃保温1 h)制备低钨含量(质量分数为60%~80%)的W-Ni-Fe合金,测定合金的抗拉强度、抗压强度和伸长率,利用金相显微镜观察合金的显微组织,并通过扫描电镜(SEM)观察合金断口形貌,研究钨含量对固相烧结W-Ni-Fe合金力学性能与微观结构的影响。结果表明:随钨含量降低,合金的孔隙率和平均孔径减小,抗拉强度增大,伸长率显著提高,抗压强度变化不大。W含量为60%~80%的W-Ni-Fe合金,其孔隙率为17.8%~21.4%,抗拉强度为231~262 MPa,抗压强度2 450~2 550 MPa,伸长率为0.3%~2.3%,压拉比为9.45~11.04,都能满足易碎型穿甲弹弹芯材料的性能要求。     

烧结温度对内燃机用TiZrVMo高熔合金组织和力学性能的影响

运用放电等离子烧结方法(SPS)制备TiZrVMo合金,并通过控制不同的烧结温度获得了不同力学特性与组织结构的试样。测试结果表明,对合金烧结处理后其基体中形成了包含BCC与FCC两种晶体结构,BCC组织形成了比FCC组织更高的衍射峰。当烧结温度增加后,晶粒尺寸呈现增大的现象,塑性先增大后降低。经过1100℃烧结得到的试样压缩屈服强度为1501.4MPa,塑性应变31.4%。随着烧结温度的增加,屈服强度先减少后增加,塑性应变先增大后减小。当烧结温度上升后,合金材料从准脆性断裂逐渐转变为微孔聚集型断裂,之后形成了大尺寸晶粒并发生沿晶断裂的现象,呈现脆性解理断裂的特点。     

稀土CeO_2对W-Ni-Fe高比重合金摩擦磨损性能的影响

采用高能球磨和放电等离子体烧结方法制备了W-4.9Ni-2.1Fe-xCeO_2高比重合金,通过XRD、SEM、显微硬度计及摩擦磨损试验机等研究了稀土CeO_2添加量对W-Ni-Fe高比重合金物相、显微组织及摩擦磨损行为等的影响。结果表明,微量稀土氧化物掺杂后,W衍射峰出现不同程度的宽化现象,晶粒得到细化,生成的复合稀土相Ce_xW_yO_z可以促进Ni、Fe在W晶格中的固溶。随着稀土含量的增加,显微硬度不断减小,相对密度先增大再减小,当添加量为0.4%(质量分数,下同)时,相对密度达到最大。稀土氧化物CeO_2的添加能降低合金试样的摩擦磨损性能。当添加量为0.4%时,粘结相分布相对较均匀,W-W之间的界面结合强度较高,合金致密化程度最高,致使磨损曲线比较稳定,对材料耐磨性能的降低效果最小。     

微观组织结构对TiAl合金高温氧化行为的影响

通过分析不同微观组织TiAl合金在850℃下的恒温氧化行为,揭示了不同微观组织TiAl合金的高温氧化机制。研究表明,近γ组织和双态组织TiAl合金表现出优异的高温抗氧化性,850℃恒温氧化100h后,样品表面氧化膜厚度分别为13.78、12.81μm,而全片层组织TiAl合金在同等条件下的氧化膜厚度为19.06μm。经850℃氧化100 h后,不同微观组织TiAl合金表面均形成了不具有保护作用的TiO₂/Al₂O₃混合氧化层。全片层组织TiAl合金高温抗氧化性不足的主要原因是基体中存在过多的原子扩散通道(片层晶界和板条相界),导致大量的氧进入基体发生氧化反应,而近γ组织和双态组织中原子扩散通道明显减少,且存在大量抗氧化性能优异的γ晶粒,显著降低了氧扩散与氧化速率,从而提高了TiAl合金的高温抗氧化性能。     

W-Ni-Fe高比重合金的表面强化

为了增强W－Ni-Fe高比重合金表面层的硬度和耐磨性能,采用等离子喷涂和真空熔结的方法,在W－Ni-Fe高比重合金表面获得一定厚度的涂层,并通过扫描电镜观察,探讨了涂层的显微组织及涂层与基体的结合机理,并着重分析了真空熔结涂层中裂纹形成的原因。     

放电等离子烧结制备Al-Zn-Mg-Cu纳米晶合金的组织

利用低温液氮球磨和放电等离子烧结工艺制备了块体纳米晶Al-Zn-Mg-Cu合金.采用X射线衍射(XRD)技术分析了材料的晶粒尺寸和微观应变,利用透射电镜(TEM)研究了合金微观组织的演变.结果表明:采用放电等离子烧结法制备的7000系纳米铝合金具有两种不同的纳米晶结构,以晶粒尺寸50~100nm的等轴晶为主,少量200~400nm的大晶粒为辅;烧结过程中发生再结晶及第二相析出,析出的第二相以η(MgZn₂)为主,θ(Al₂Cu)以及S(Al₂CuMg)为辅.     

放电等离子烧结快速制备高钪含量铝钪合金

采用放电等离子烧结技术制备高钪含量Al-Sc合金,利用扫描电子显微镜、能谱仪和X射线衍射仪等设备对球磨前后Al-Sc合金粉末的形貌、相组成以及不同温度快速烧结样品的显微组织结构进行观察和分析,研究烧结温度对Al-Sc合金显微组织的影响。结果表明:球磨后粉末的形状较规则,其颗粒尺寸为25～45mm,并初步实现了机械合金化,除Al、Sc相以外,有少量Al₃Sc和AlSc₂相生成。放电等离子烧结可实现高钪含量铝钪合金的快速致密化,成功制备出钪含量30%(质量分数)的铝钪合金,通过调整烧结工艺参数,烧结样品的相对密度可达92.19%;当烧结温度高于500℃时,所得样品致密,无孔洞,且无明显晶界;随着烧结温度的提高,Sc相与第二相融合,形成Al₃Sc、AlSc₂等第二相,存在于合金中,且Al₃Sc相呈现逐渐增强的趋势。