钼/铜复合材料快速成型制备工艺研究

提出一种基于快速成型技术的制备钼/铜复合材料的新方法.采用包覆树脂膜低温粉碎研磨制粉的方法,得到了适于选择性激光烧结快速成型用覆膜钼粉;进行了选择性激光烧结成型实验研究,获得优化的工艺参数;开发了高温烧结钼骨架结合渗铜的成型件后处理工艺,得到钼/铜复合材料样件.用扫描电镜(SEM)观察发现,材料中条形钼相组织主要是由多边形的晶粒结合体构成,铜已经与钼紧密结合在一起,形成钼/铜复合材料,其中只有微量孔隙.对材料进行了主要的力学、热学性能测试计算,分别为:常温抗拉强度470 MPa,弹性模量267.8 GPa,延伸率15%,线膨胀系数5.5× 10-6/K.钼/铜复合材料快速制备工艺可应用于兵器弹箭、航空武器等装备的高温零部件和电子工业高电导散热元件的制造.     

电热冲击对多物理场耦合烧结收缩致密化的影响

多物理场耦合烧结是一种粉末材料低温烧结快速致密化的新方法,为研究快速升温过程中的电热冲击对多物理场耦合烧结收缩及致密化的影响,以纯Fe粉为研究对象,利用Gleeble-1500D热模拟机,将Fe粉压坯以50℃/s的升温速度快速加热至825℃,不保温,然后冷却至400℃,随后分别以相同的升温速度和冷却速度在400℃至825℃的范围内共进行5次电热冲击,并与传统真空烧结法进行了烧结致密化对比。研究发现,多物理场耦合烧结时在快速升温的电热冲击过程中压坯在较低温度时即出现急剧收缩,在825℃的最高温度下经过2分钟的电热冲击循环,粉末压坯即实现了烧结致密化,烧结体的相对密度为97.55%;而传统真空烧结时,在1125℃的烧结温度保温60分钟,烧结体的相对密度为85.70%。结果表明,与传统的高温长时间的烧结保温方式相比,多物理场耦合烧结的电热冲击方式是实现粉末材料快速烧结致密化的一条新途径。     

掺杂稀土氧化物的钼阴极次级发射性能的研究

为研制和开发一种理想的阴极材料,替代现有的应用于磁控管的Ba-W阴极和Th-W阴极,用粉末冶金方法制备了掺杂不同比例的一元、二元稀土氧化物的钼基体阴极材料,测试了各种材料的次级发射系数. 结果表明,掺杂后的阴极材料的次级发射性能大大提高, 掺杂复合稀土氧化物的次级发射体的发射性能优于掺杂单元稀土氧化物的次级发射体的发射性能. 同时,应用扫描电镜(SEM)和俄歇电子能谱仪(AES)研究了稀土元素在钼烧结体断口和表面的分布. 分析结果表明,稀土元素易于在晶界处偏聚,且稀土元素在试样表面的质量分数明显高于其在基体内部的质量分数.     

TiAl／B4C复合陶瓷烧结工艺参数的确定

利用Ti粉、Al粉和B4C粉制备复合材料.先将球磨的TiAl粉在气氛保护下进行热处理,与B4C粉混合后进行真空热压烧结,通过对最高烧结温度和保温时间等工艺参数的控制制备高强轻质的复合材料.结果表明:不同的最高烧结温度对材料的性能和最终相组成有很大影响,同时探讨了材料中不同的物相和含量对性能的影响.     

利用粉煤灰与工业氧化铝合成莫来石的研究

将处理过的粉煤灰与工业氧化铝粉按不同比例配料,经湿法磨细、加压成型后,分别在二硅化钼高温电炉及高温隧道窑内进行烧结合成莫来石的试验,获得了Ｍ７０,Ｍ６０,Ｍ５０三个系列的品种,并利用部分合成产品进行了制砖试验．结果表明：当配料中Ａｌ２Ｏ３含量为６０％左右,烧结温度为１５５０～１６００℃时,莫来石晶体的生成量最高;Ｍ７０与Ｍ６０的理化性能达到国家一级莫来石标准,可代替商业莫来石用于工业生产;Ｍ５０的性能基本相当于国内外同类产品     

原位合成方镁石-铁铝尖晶石材料的烧结工艺及性能研究

以镁砂细粉、Fe粉、Fe2O3粉和α-Al2O3粉为原料,采用原位合成法制备方镁石-铁铝尖晶石材料。不同气氛下烧成试验显示N2气氛是合成铁铝尖晶石的最佳气氛。通过XRD和SEM分析在N2气氛中不同热处理温度制备铁铝尖晶石材料的相组成及其显微结构,研究了烧结温度和铁加入量对试样烧结性能的影响。结果表明,试样在N2气氛中于1450、1500、1550℃下保温3h处理后都能原位合成出方镁石-铁铝尖晶石材料;烧结温度的提高有利于铁铝尖晶石的发育和试样烧结性能的提高;铁加入量为10％时烧结性能最佳。     

以单质Si、C原料制备反应烧结碳化硅的研究

以 C- Si坯体融渗 Si的方法制备反应烧结碳化硅 ,研究了坯体中 Si含量对素坯结构、物相组成以及材料性能的影响。 C转化为 Si C时的体积效应是引起坯体毛细管阻塞的主要原因。 Si粉的掺入提供了精细地调整坯体结构的手段 ,使 Si C的转化率得以提高。烧结过程研究表明 ,预掺 Si使部分 Si C的合成反应提前进行 ,反应发热得以减缓。当调整坯体中 C含量为 0 .84 g/ cm3时 ,制得了密度与断裂强度分别为 3.0 9g· cm- 3和 5 5 0± 2 5 MPa的反应烧结碳化硅材料     

碳化硼的显微组织研究

采用直接合成法合成碳化硼粉,并用合成的碳化硼粉进行热压烧结.采用金相显微和扫描电子显微镜(SEM)对碳化硼烧结体的显微组织进行了研究.     

钨镍铜粉体分形维数对烧结密度的影响

钨镍铜复合粉体作为破甲弹药型罩新材料,其烧结密度是影响性能稳定性的关键因素之一。本文通过对还原粉及不同球磨时间的超细粉进行粒度分布测量,分析了体分形维数应用的适用性;通过对还原粉和不同粒度分布的超细粉按质量比75∶25混合后进行烧结及其粒度分布测量,压坯烧结后进行密度测量,探究体分形维数对烧结密度的影响。结果表明:球磨4h以上的超细粉不适合用分形维数表征,钨镍铜粉的粒度分布对其烧结度有一定影响;还原粉与6h球磨粉按75∶25的比例混合时,钨镍铜混粉的烧结密度最高,为17.431g/cm~3,此时混粉的特征粒径为25.689μm,体分形维数为2.339。定量分析粒度分布对烧结密度的影响,得到在现有实验条件下最大烧结密度时的工艺参数,对进一步研究药型罩原料制备,提高破甲弹性能具有一定的参考作用。     

包钢烧结优化配矿的基础研究

采用微型烧结试验装置,对包钢常用铁矿粉进行了烧结基础特性的试验研究.结果表明,不同铁矿粉的烧结基础特性差别较大.铁矿粉CaF2,FeO,MgO,SiO2和结晶水含量是影响其烧结基础特性的主要因素.铁矿石烧结基础特性的研究对实现烧结优化配矿,乃至优化烧结过程均具有重要的现实意义.     

高致密氧化镁陶瓷的凝胶注模成型

探讨了高致密氧化镁陶瓷水基凝胶注模成型工艺,研究了预烧处理温度对原料的水化活性、粒度及比表面积的影响;同时研究了预烧处理温度、分散剂及固含量等对MgO陶瓷浆料流变学性能的影响。通过DSC-60A热分析仪对MgO陶瓷素坯进行热分析,制定了合适的烧结制度;用SSX-550观察了烧结体的微观形貌。结果表明,MgO粉体随着预烧处理温度的升高,水化活性降低,粒度增大,比表面积降低。在1 350℃处理后的MgO粉活性最低,当分散剂的加入量为3%时,可制备出固含量为54%、黏度低于200mPa.s的流动性良好的稳定浆料。MgO烧结体的密度可达到理论密度的98.32%,且烧结体宏观无缺陷,微观结构均匀致密。     

原料粉末对碳化硼烧结性能的影响

研究了原料粉末对碳化硼陶瓷常压烧结性能的影响，试验表明增加原料粉末的比表面积和纯度能显著地促进烧结过程，且提高其烧结的质量密度，当比表面积大于16m^2/g时，可使烧结体的相对密度达到98.7%以上，抗弯强度达到456MPa，硬度HV达到为2790。制品的性能接近热压制品的水平。     

粉末烧结材料屈服条件研究和进展

介绍了粉末烧结材料屈服条件研究现状和粉末烧结材料屈服条件基本形式，分析了几种典型的粉末烧结材料屈服条件，从临界弹性变形比能的角度说明了粉末烧结材料屈服的物理意义。基于粉末烧结材料屈服和变形的物理性质，揭示了粉末烧结材料后继屈服与应力球量、应力偏量、基体材料性质、粉末烧结材料初始相对密度、变形中的相对密度以及加工硬化之间的关系，进而建立了粉末烧结材料屈服条件和后继屈服务件的统一表达式。介绍了粉末烧结材料屈服条件的简化和应用，指出熔铸致密材料屈服条件是粉末烧结材料屈服务件的特例。通过算例求解了粉末烧结材料等静压变形力和纯剪变形力。结合烧结铜屈服、变形计算，将粉末烧结材料屈服务件外推到了松装粉末状态和全致密状态时，仍然符合实际情况。     

Microstructure analysis of microwave sintered ferrous PM alloys

The properties and microstructure of microwave and conventional sintered Fe-2Cu-0.6C powder metallurgy (PM) alloys were investigated. The experimental results show that microwave sintered alloy has the better properties (sintered density 7.20 g/cm³, Rockwell hardness 75 HRB, tensile strength 413.90 MPa and elongation 6.0%), compared with the conventional sintered counterpart. Detailed analyses by using optical microscopy and scanning electron microscopy (SEM) reveal that microwave sintered sample has finer microstructure with small, rounded and uniformly distributed pores, and also demonstrate the presence of more flaky and granular pearlite in the microwave sintered body, both of which account for the property improvement. SEM images on the fracture morphology indicate that a mixed mode containing ductile and brittle fracture is presented in microwave sintered alloy, in contrast with the brittle fracture in conventional sintered counterpart. Funded by the National Science and Technology Development Program (No.2004-09ZD)     

The properties of the sintered copper powder liner

In order to study the properties of sintered copper powder shaped charge liner, the copper powder, whose particle size was below 20 μm, was chosen as the main material. The mixed powders were directly pressed into the desired shape of the shaped charge liner by the top direct-pressure way. The microscopic morphology of the spinning shaped charge liner, the sintered and non-sintered powder liners, and the particle properties of the copper powder were studied with scanning electron microscopy. The experimental results showed that the irregular copper powder could get together effectively and sintering could improve the compactness of the powder liner effectively. The wall thickness and density of the non-sintered and sintered liner were also tested, and it shows that sintering causes the wall thickness thinned and the density improved. The penetration depths of non-sintered powder liner, sintered powder liner and the spinning copper plate liner were tested with different standoff respectively, showing that the penetration properties of sintered powder liner are well.     

Rheologic behavior and PIM processing of WC-TiC-Co powder feedstock

An improved wax-based binder was developed for the powder injection molding (PIM) of WC-TiC-Co cemented carbides. The critical powder loading and the rheologic behavior of the feedstock were determined. It was found that the critical powder loading could achieve up to 62.5% (volume fraction) and the feedstock exhibited a pseudo-plastic flow behavior. The injection molding,debinding and sintering processes were studied. The dimension deviation of the sintered samples could be controlled in the range of _ 0.2% with the optimized processing parameters and the mechanical properties were better than or equivalent to those of the same alloy made by conventional press-sintering process.     

Deformation and Densification Laws of Powder Cold Forging

The deformation and densification laws of preform upsetting and closed-die forging were researched based on experimental results of cold forging of deoxidized Fe powder sintering porous material under different initial conditions such as friction factor, ratio between height and diameter and relative density. The fracture limit criteria＂ for powder cold-forging upsetting and the limit strain curve were achieved. The effect of friction facto,, ratlt, between height and diameter and relative density on fracture strain limitation was emphatically analyzed. The limit process parameter curves for the deformation of upsetting were also confirmed. Laws of deformation, densification and density distribution for closed-die forging of powder perform during cold-forging were further analyzed and discussed with the help of experimental phase analysis. As a result, this experiment established theoretical foundations for the design of preform and die as well as optimization of technological process parameters.     

高能球磨时间对钨铜复合材料性能的影响

将W-15wt%Cu粉在行星式高能球磨机中进行球磨,并将球磨粉末加压烧结成型。研究了不同球磨时间对钨铜复合材料性能的影响。采用XRD、SEM对所制备的球磨粉末及烧结合金分别进行物相分析和组织形貌观察,并测定了烧结合金的相对致密度。结果表明,随着球磨时间的增加,钨铜球磨粉末晶粒尺寸得到细化,且有不饱和固溶体产生;烧结合金晶粒尺寸长大,孔洞减少,相对密度增大接近全致密。     

稀土对钼粉还原行为及性能影响

采用热分析、X射线衍射、程序升温还原及光电子能谱等方法研究了稀土元素对钼粉还原行为及性能的影响.实验结果表明,稀土离子与钼离子之间的相互作用使得氧化铝的还原温度降低,且稀土氧化物对钼粉具有明显的细化作用.Mo粉表面的RE_2O_3微粒可以增加光电子的非弹性散射自由程,减小Mo基体的特征能量损失峰,增加Mo3d光电子谱峰强度.     

钨粉粒度对钨铜粉末药型罩破甲性能的影响

为了研究钨粉粒度对钨铜粉末药型罩密度及破甲威力的影响,采用3种实验方案,利用阿基米德原理测得了粉末药型罩的压坯密度和烧结后密度,三者对比,得到钨粉粒度对压坯密度、烧结后密度及烧结前后密度差的影响;对60°药型罩进行静破甲试验后,三者相比,得到钨粉粒度对破甲深度的影响.研究结果表明:钨粉粒度在45～62μm(325～230目)之间时,在保持铜粉质量分数和粒度、工艺过程、装药结构等相同的条件下,钨粉粒度越小,压坯密度和烧结后密度越大,相对密度越大,烧结前后的密度差越小,钨破甲深度越深,破甲效果越好.