WC/Co粉体粒径匹配与放电等离子烧结致密化

对放电等离子烧结(SPS)不同粒径匹配的WC/Co混合粉末的收缩过程进行了系统分析.结果表明,SPS烧结不同WC粒径混合粉末时,烧结体开始收缩温度、收缩速率峰值温度和致密化完成温度基本相同;对不同Co粒径混合粉末,三种温度随Co粉初始粒径的减小而降低,即SPS烧结过程与WC粒径无关而与Co粒径密切相关.SPS致密化过程中收缩速率随温度的变化、收缩速率与相对密度的关系均与常规烧结不同,其开始收缩温度和收缩速率峰值温度均较常规烧结低,同时收缩速率峰值处所对应的相对密度也较常规烧结低.这说明在常规烧结中粉末在大量液相出现(即收缩速率出现峰值时)之前已完成很大程度的收缩致密化,而SPS烧结中大量液相出现之前粉末的收缩致密化程度较低.     

基于粘弹性理论异种材料的共烧结致密化

基于加压烧结粘弹性流动理论,引入烧结速率不匹配造成的界面应力,并考虑界面应力分布情况,建立两种材料共烧结致密化模型,描述共烧结界面应力对共烧结致密化的影响.通过两种材料自由烧结数据,进行材料参数拟合;通过拟合得到的材料参数进行共烧结致密化模型模拟.结果表明共烧结会使得试样中存在密度梯度,并且可能加大或者缩小界面处密度差异,对共烧结后界面结合强度造成影响.采用不同孔隙率的铜粉共烧结进行验证,实验测得共烧结试样密度梯度分布以及界面处密度差异变化和模型预测结果一致.     

不锈钢金属多孔材料固相烧结热变形特性研究

烧结工艺对多孔材料性能有很大的影响,为了获得最佳的力学性能和需要的零件形状,有必要对烧结的热变形过程进行研究。基于SVOS粘塑性本构模型,采用热力耦合计算不锈钢多孔材料在烧结过程中宏观变形。通过自由烧结实验和弯曲实验,使用4阶Gauss函数对烧结应力、体积和剪切粘度等模型参数进行了拟合。讨论了相对密度、线性收缩率等随烧结时间和温度的变化规律。结果表明：模拟过程与实验符合得较好,验证了模型的合理性。不同升温速率下,材料的线性收缩曲线变化不大,因此,升温速率对烧结过程影响较小。升温速率对计算时间影响比较大,升温速率很慢或很快时,计算不容易收敛,计算时间比较长。对模压生坯零件的烧结模拟结果表明,由于初始密度分布不均匀性导致最终密度分布的不均匀,但是密度变化范围不大。     

Ti6Al4V钛合金粉末烧结体镦粗过程致密化规律研究

利用Deform-3D软件对Ti6Al4V粉末烧结体镦粗变形过程进行了热力耦合模拟,分析了不同变形参数下粉末烧结体镦粗变形的致密化行为及规律。结果表明:粉末烧结体在镦粗过程中,各区域密度、应力、应变分布不均匀;致密过程中密度分布与应变分布一一对应,且密度应变与体积应变成线性关系;致密过程受变形程度、变形温度、初始相对密度及变形速度等因素的影响。     

纳米微乳液法制备球形氧化锆粉体及其致密化行为

以水／环己烷／曲拉通-100／正己醇四元油包水微乳体系中的微乳液滴为纳米微反应器，通过分别增溶在微反应器中的氧氯化锆和沉淀剂(氨水)发生反应，可以制备出粒径分布均匀、球形度较好的纳米级超细氧化锆粉体。实验中采用粒度分析仪，XRD，SEM，TEM，比表面仪等对获得的粉体进行了表征，利用高温综合热分析仪分析了粉体的致密化行为，发现在烧结致密化过程中，无定型态的粉体于475℃左右结晶成为四方相的氧化锆，在1080℃～1280℃范围内完成致密化收缩。干压成型的坯体在1400℃，2h下烧结相对密度达98％以上，烧结体晶相为100％的四方相。     

粉末冶金法制备铝合金块体材料的研究

用粉末冶金法制备了Al-Si合金块体材料，研究了粉坯压制力、烧结过程及冷锻工艺对块体材料相对密度的影响规律。研究表明：压制力的提高引起粉坯密度的提高，烧结过程难以使烧结坯致密化，而冷锻能够大幅度提高块体材料的密度，其相对密度达到97．5％。     

SINTERING KINETICS OF NANOCRYSTALINE α-Al_2O_3 POWDER

采用等速升温烧结及常规烧结方法对平均粒径约１０ｎｍ的α－Ａｌ２Ｏ３纳米粉的烧结动力学进行了研究。等速升温烧结实验表明,坯体致密化主要发生在１２００－１４５０℃范围内,粉体经１４００℃,２ｊ的常规烧结后,相对密度达到９８．８５％,理论分析表明,提高生坯密度,改善其显微结构均匀性有可能大幅度降低该粉体的烧结致密化温度。     

93W-5.6Ni-1.4Fe高比重合金放电等离子主烧结曲线的建立

将主烧结曲线(MSC)理论应用于93W-5.6Ni-1.4Fe高比重合金的放电等离子烧结(SPS).以加热速率100℃/min为临界点,建立了2个不同加热速率阶段合金的主烧结曲线.在2个不同加热速率阶段,93W-5.6Ni-1.4Fe高比重合金的放电等离子烧结MSC曲线均可有效预测合金烧结全过程的致密化行为,以及粉末压坯的收缩量和合金的最终烧结密度.计算了93W-5.6Ni-1.4Fe高比重合金放电等离子烧结过程中的致密化函数c,定量地证明了当加热速率大于100℃/min时,随着温度升高,合金的SPS致密化过程显著加快.此外,主烧结曲线理论计算得到的表观致密化激活能与采用Arrhenius公式计算所得到的致密化激活能基本一致.     

工艺参数对Nd:YAG烧结致密化的影响

以高纯Y_2O_3、Al_2O_3和Nd_2O_3粉体为原料,少量纳米SiO_2为烧结助剂,采用真空烧结方法制备致密的Nd:Y_2Al_5O_(12)(Nd:YAG)陶瓷,并研究球磨处理原料粉体、Y_2O_3原料颗粒度和烧结气氛对Nd:YAG烧结致密化的影响.结果表明,机械合金化氧化物混合粉体,可明显细化氧化物颗粒,促进Nd:YAG的烧结.在1600℃保温8h,对球磨20h的粉体压坯真空烧结得到的Nd:YAG块体相对密度达99%,晶粒大小约为10μm;采用纳米Y_2O_3,粉体作真空烧结原料,可提高烧结活性,获得细晶和高致密度的Nd:YAG陶瓷,对混合粉体球磨20h压坯烧结可得到晶粒大小为2μm、相对密度为98.5%的Nd:YAG块体;在氩气保护下常压烧结,得到的Nd:YAG块体组织难以辨认,而且残留许多孔隙.     

粉末烧结体镦粗致密与成形的有限元分析

选择典型的镦粗工艺对粉末烧结坯的致密与成形行为和规律进行了研究，提出了多孔材料的致密模型并简要介绍了多孔材料的塑性理论。然后，采用有限元法模拟了不同镦粗压下量的烧结坯的致密与成形过程。密度与等效应变分布的一致性表明，烧结坯的致密强烈依赖于材料的塑性变形。     

纳米级ITO粉体对烧结法制备靶材的影响

采用化学共沉淀法制备ITO前驱物,分别于600及1000℃下热处理前驱物,得到两种ITO粉体.粉体模压成型得到素坯,在400～1550℃内采用烧结法、氧气氛下烧结素坯制备出ITO靶材.对粉体及靶材进行表征和分析,研究了烧结过程中晶粒生长情况、靶材微结构与温度之间关系及靶材的失氧现象.得出600℃粉体为单相ITO固溶体、粒径为15 nm,1000℃粉体有少量SnO2析出、粒径为28 nm且其分散性和晶化程度优于600℃的粉体.两种粉体烧结制备靶材过程符合Coble固相烧结理论,1550℃时晶体出现类似二维成核生长方式的生长台阶.靶材密度随温度升高而增加,1550℃时随保温时间延长而增加.靶材致密化过程由团聚程度及团聚体大小决定,1000℃粉体制备的靶材密度高于600℃粉体所制靶材.两类靶材含氧量均低于理论值,1000℃粉体所制靶材含氧量高于600℃的含氧量.     

用超细氧化铝粉体制备氧化铝陶瓷的烧结工艺研究

以超细氧化铝粉体为原料,采用常压烧结工艺制备了氧化铝陶瓷.通过对烧结体断面显微结构的分析,以及对烧结体的线收缩率、密度和残余气孔率的测定,研究了烧结温度对坯体烧结致密化性能的影响和分散剂种类对烧结体残余气孔率的影响.结果表明,分散剂的种类对烧结体的残余气孔率影响较大,其效果由大到小依次为PAA-NH4,和阿拉伯树胶>PAA-NH4>硅溶胶和PAA-NH4>硅溶胶>阿拉伯树胶;超细氧化铝粉体的致密化转变温度为1400℃左右,最终烧结温度为1550℃左右.     

升温速率对烧结ITO靶材密度和组织的影响

采用化学共沉淀法制备ITO粉体前驱物,在600℃煅烧粉体前驱物4h,得到粒径为20~30nm的ITO粉体。添加1%的聚乙烯醇(PVA)造粒,模压成型制备ITO靶材素坯,设置不同的升温速率,在1550℃氧气氛下烧结素坯,得到ITO靶材。研究了烧结过程升温速率对ITO靶材密度和微观组织的影响。结果表明,在低温阶段(0~500℃)升温速率为3℃/min,高温阶段(500~1550℃)升温速率为8℃/min时,ITO靶材相对密度为99.58%,孔洞极少,近乎完全致密,且靶材宏观上无裂纹。     

纯钼粉末烧结体材料单轴压缩成形的流变应力和致密影响因素

基于单轴压缩试验,研究了不同因素对99.95％钼粉末烧结体材料成形致密的影响规律.结果表明:初始相对密度、温度和应变速率等因素对纯钼粉末烧结材料成形致密的影响很大,其塑性流动应力随应变率的增加而增加,随温度的升高而减小,但高温条件下材料对应变率影响不大;初始相对密度越大,材料屈服强度越低,出现破裂的时间越早.显微观察结果表明,提高变形温度,降低应变率,有利于晶粒细化,提高材料塑性能力.     

粉冶金法制备铝合钎料的研究

采用粉末冶金法制备铝合金钎料,研究了粉坯压制力、烧结过程及热挤压工艺对铝合金钎料相对密度的影响规律.结果表明:提高压制力能使粉坯密度增大,烧结过程难以使粉坯致密化,而热挤压能够大幅度提高材料的密度,其最大相对密度达到96.7％.     

纯钼烧结体弹/塑性力学行为研究

采用真空烧结技术制备了不同密度的钼试样,通过在MTS810试验机上进行室温准静态单向压缩试验,研究了在不同的初始密度下,纯钼烧结体压缩变形流变应力的变化规律。建立了流变应力的数学模型以及弹/塑性参数的计算模型。基于可压缩连续体的屈服准则和塑性本构关系,确定了纯钼烧结材料压缩变形的屈服条件及其弹/塑性本构关系。     

压下量对多孔烧结材料致密化影响的研究

针对多孔疏松材料在SHS烧结后致密化成型过程进行有限元分析,采用有限元软件ANSYS模拟了在主要工艺参数不变时,压坯压下量分别为30％、40％、50％时疏松孔的变形情况.通过研究变形区应力应变分布,孔形状及尺寸变化,材料变形力的变化,得出了存在孔的材料在烧结致密化过程中变形力的变化规律.     

粉体压制过程密度变化机理及影响因素模拟分析

采用MSC.MARC有限元模拟软件对轴套粉体压制成形过程中粉末的位移走向和粉末位移对生坯相对密度的影响进行研究。同时,研究了不同模壁润滑条件以及不同厚度高度比对生坯密度分布的影响。结果表明,粉体成形过程中模壁摩擦导致的位移滞后效应决定了生坯最终的相对密度分布状况;粉末的位移变化规律与生坯的密度分布相似。随着模壁润滑条件的改善和高度厚度比的增加,生坯的密度分布均匀性得到提高;尤其是采用特殊润滑时,生坯密度均匀性得到了明显的改善。这些为研究粉体压制致密化过程提供了理论参考依据。     

锆基吸气合金烧结过程的致密化及相变

用粉末冶金工艺制备了锆基多孔吸气合金,对粉末压坯真空烧结致密化机理及烧结过程中的相变进行了研究.结果表明,提高烧结温度、延长保温时间使单质存在的Zr含量降低,Al3Zr5相含量明显增大,导致吸气合金激活温度升高.烧结温度低于1000℃时以固相烧结为主,压坯体积收缩率小;高于1000℃时出现少量液相,体积收缩率急剧增大,开孔率迅速降低,增大造孔剂的含量可以获得更高的开孔率.另外,得到体积收缩率与时间的经验关系为S=0.02t0.49,烧结时间增长,体积收缩变慢.     

冷压烧结制备高密度粉末冶金零部件的新方法

冷压外加烧结法是获得高密度粉末冶金零部件的一种低成本工艺，工艺研究集中于制备密度尽可能高的粉末冶金部件。为了减小压制过程中模壁与粉体间的摩擦，提高未烧结件的密度和均匀性，传统粉末压制与烧结工艺中元素粉末混合时须添加润滑剂，然而大量残留的润滑剂会限制压制件的致密化．降低湿态强度。因此，烧结初始阶段须去除残留的润滑剂。润滑剂于150℃溶化，600℃左右开始分解。润滑剂的分解会使烧结密度减小。另一方面压坯孔洞内的气体也会降低制件的密度，润滑剂对压制工艺的影响已进行了许多研究，但孔洞内气体对压制工艺的影响尚未见有关报道。