规则多孔Cu-Cr合金的制备及其压缩特性

采用金属-气体共晶定向凝固技术,在氢气压力为0.6 MPa,保温温度为1250℃的条件下制备出了直径为Ф100 mm,高度为170 mm的规则多孔Cu-xCr(x=0,0.3,0.8,1.3(%,质量分数))合金试样。结果表明,凝固高度对气孔率没有影响,但是随着凝固高度的增加,试样的平均气孔直径不断变大,这是因为随着固/液界面逐渐远离水冷结晶器,导致凝固界面的移动速率变慢。随着Cr含量的增加,试样的气孔率增大,而平均气孔直径先增大后减小,其原因是Cr的加入改变了凝固界面处固液二相区的宽度,导致基体与气孔的协同生长行为发生了相应的变化。规则多孔纯Cu及Cu-Cr合金的应力-应变曲线均由弹性变形阶段、屈服平台阶段以及密实化阶段3部分组成,由于Cr的加入能够显著提高金属基体强度,使得规则多孔Cu-Cr合金的压缩性能明显优于多孔纯Cu。与规则多孔纯Cu相比,多孔Cu-Cr合金的应力-应变曲线向上发生了偏移,且偏移量随着Cr含量的增加而增大,但是Cr的加入会使应力-应变曲线的密实化开始应变值变小,应力平台阶段的长度变短,从而导致多孔材料的吸收能降低。     

干压成型工艺对石英基多孔材料的性能影响研究

本文以长江沿岸低品位石英砂为主要原料采用常压烧结研究干压成型工艺对石英基多孔材料性能的影响,为新型保温材料的开发提供参考。结果表明:随着成型压力的增加,石英基多孔材料气孔率降低。30 mm及50 mm多孔材料的气孔率均随保压时间的增加而降低,但是30 mm比50 mm降低速率慢。在成型压强及保压时间相同的条件下,50 mm多孔材料的气孔率均高于30 mm多孔材料的气孔率。通过条件优化,得到50 mm、5 MPa、5 min成型,烧结后的多孔材料性能较佳,气孔率为54.52%,孔结构较好。     

外形尺寸对石英质多孔材料的性能影响研究

以长江沿岸低品位石英砂为主要原料,采用真空烧结制备石英质多孔材料,为新型保温材料的开发提供参考.通过实验分析,结果表明:石英质多孔材料气孔率随着烧结温度的升高而升高,随着保温时间的延长,多孔材料的气孔率降低,线收缩率小幅度上升时,抗压强度明显降低.以75％石英砂,20％高岭土,4％烧结助剂为配科比的配方,在l 100℃温度烧结1h,可以制备得到性能较佳的石英质多孔材料.其中φ80样品的气孔率为54.4％,线收缩率为10.7％,抗压强度为5.3 MPa.     

自蔓延高温合成多孔陶瓷(Al2O3-TiB2)的研究

本文分析了Al2O3-TiB2体系舢粉粒度、添加剂和成形压力对产物性能的影响，以及燃烧过程、相组成。并测试了样品性能。通过研究，了解到SHS技术制备的多孔陶瓷，其显气孔率与孔径无明显的依赖关系，前者主要取决于生坯密度，而后者取决于原材料Al粉的粒度及添加剂等。同时提出了可控孔隙结构的制备工艺，能够制备出显气孔率为40％～75％、孔径为1-500μm的管状、杯状、圆片状和柱状的多孔陶瓷试样。     

金属Cr粉末对镁砂-铬矿间反应与烧结的影响

以高纯镁砂、西藏铬矿细粉为原料,分别添加0%,2%,4%,6%(质量分数)的金属Cr粉末,在200 MPa下制成50 mm×20 mm的试样,然后在1 600 ℃,空气气氛下保温8 h烧成.对烧成后的试样进行性能检测以及XRD分析.结果表明,添加金属Cr粉末有利于MgCr2O4尖晶石相的生成.试样的显气孔率、体积变化随着金属Cr添加量的增加而增大,常温耐压强度随着添加量的增加出现明显下降.     

金属铬粉对镁铬耐火材料理化性能的影响

为了研究金属铬粉对镁铬耐火材料各理化性能的影响,以镁砂、铬铁矿、金属铬粉为原料,羧甲基纤维素钠为结合剂,经压制并在1 600 ℃下保温3 h烧制成镁铬耐火试样,系统研究金属铬粉的添加量(加入量分别为0 %、0.3 %、0.5 %、1 %、1.5 %)对镁铬耐火材料气孔率、抗折强度、耐压强度和抗热震性的影响.结果表明,添加0.3 %的金属铬粉可明显降低试样的气孔率,使试样致密烧结,强度也显著提高,但对抗热震性影响不明显;随着金属铬粉添加量的增多,各理化性能逐渐恶化,添加1.5 %金属铬粉的试样强度明显降低,气孔率升高且气孔孔径明显变大,这是因为金属铬粉发生氧化反应产生严重的膨胀.为了提高镁铬耐火材料的理化性能,金属铬粉的添加量应在0.3 %左右.      

凝胶注模工艺制备闭孔多孔Al_2O_3基陶瓷

以亚微米Al_2O_3粉末为原料,Mg O为掺杂剂,Si C为高温发泡剂,利用Al_2O_3基陶瓷在高温下具有超塑性变形能力的特点,采用凝胶注模工艺制备了闭孔多孔Al_2O_3基陶瓷.研究了不同Si C含量对Al_2O_3基陶瓷烧结密度、开口气孔率、闭口气孔率及微观结构的影响,考察了Al_2O_3基陶瓷的物相组成及气孔孔径的分布和大小,并且与传统的球磨混合工艺进行了对比.研究结果表明,坯体中Mg O与Al_2O_3反应完全,多孔陶瓷的物相组成为Al_2O_3和Mg Al2O4,并伴有少量的SiO_2晶相存在.随着Si C含量的增加,其烧结密度和开口气孔率逐渐降低,闭口气孔率逐渐增加.与球磨混合工艺相比,凝胶注模工艺制备的Al_2O_3基陶瓷中闭口气孔的孔径大小和分布更加均匀.     

SrO对镁铝尖晶石烧结性能的影响

以Al₂O₃、Mg(OH)₂和SrO为原料,引入质量分数分别为0、0.25%、0.5%、0.75%、1%的SrO制备镁铝尖晶石。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、显气孔率、体积密度测定仪和图像处理软件,对烧结后的试样进行分析。结果表明：不同烧结温度煅烧后,随SrO含量逐渐增加,试样烧结后线收缩率和体积密度先增大后减小,显气孔率先减小后增大,当SrO添加量为0.5%时,线变化率和体积密度最大,显气孔率最小。试样在1 600℃下保温3 h时,未添加SrO制备的镁铝尖晶石烧结后线变化率为4.9%,显气孔率为50.1%,体积密度为1.64 g/cm³;而添加了0.5%SrO制备的镁铝尖晶石线变化率为5.4%,显气孔率为44.3%,体积密度为1.89 g/cm³。     

粉末冶金发泡法制备泡沫铝工艺研究

泡沫金属是近年来发展起来的一种新型结构功能材料.采用粉末冶金发泡法制备出孔隙率为45%-85%、平均孔径＜5mm的多孔泡沫铝合金试样,并用极差分析法讨论了发泡温度、保温时间和发泡剂的状态对泡沫铝合金的孔隙率的影响,得到了最佳制备工艺条件.     

多孔镍毛细芯的制备及其力学性能

以羰基镍粉为原料,选用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)作为造孔剂,采用粉末冶金方法制备孔结构和孔隙可控的多孔镍毛细芯。采用X射线衍射仪、扫描电镜和力学性能测试等检测手段对多孔镍的物相组成、孔隙特征和力学性能进行检测和分析。研究烧结温度、造孔剂PMMA含量和粒径对多孔镍的孔结构和力学性能的影响。结果表明,随烧结温度升高,多孔镍孔隙率减小,孔径变小,力学性能升高;随造孔剂PMMA含量和粉末粒径增大,孔隙率增加,孔径增大,力学性能下降。在烧结温度为800℃,PMMA体积分数为80%、粉末粒径为5μm条件下制备的多孔镍综合性能最佳,孔隙率为71.9%,平均孔径为2.37μm,抗弯强度和抗压强度分别为25.3 MPa和8.7 MPa。     

固相量和冷冻温度对冷冻浇注SiC多孔陶瓷结构和性能的影响

多孔陶瓷是一种具有高比表面积、高渗透、耐腐蚀和生物相容性等优良性能的新型功能材料,在过滤分离、催化剂载体、多孔电极以及生物工程等领域具有广阔的应用前景。相较于传统的多孔陶瓷制备方法,冷冻浇注法具有工艺简单、环境友好以及材料适应强等优点,可以得到形状复杂且具有独特孔隙结构的多孔陶瓷部件。以叔丁醇为模板,通过冷冻浇注法制备了具有六方孔道结构的高气孔率碳化硅多孔陶瓷。利用扫描电子显微镜(SEM)分析了多孔陶瓷的孔结构特征,研究了固相量和冷冻温度对碳化硅多孔陶瓷显气孔率和强度的影响。结果表明:采用冷冻浇注工艺制备的SiC多孔陶瓷显气孔率均在65%以上,随着固相量的增加,多孔陶瓷的孔径与显气孔率减小,孔道数量增加,耐压强度增加;冷冻温度的降低造成多孔陶瓷的孔径尺寸减小,孔道数量增加,但显气孔率差别不大。当冷冻温度为-65℃时,多孔陶瓷沿着冷冻方向上形成较为明显的梯度孔分布。     

石英孔梯度陶瓷材料的孔结构控制工艺研究

以长江沿岸低品位石英砂为主要原料,采用真空烧结制备石英孔梯度多孔陶瓷材料,为新型保温材料的开发提供参考。结果表明:当水料比为1.0时,石英孔梯度陶瓷坯体的成形性及气孔分布较好;石英孔梯度陶瓷的气孔率随烧结温度的升高而先变大后变小,其最佳烧结温度为1 100℃;烧结材料的密度为1.343 g/cm3,气孔率为48.7%,抗压强度为7.071MPa,孔梯度结构过渡均匀。     

真空烧结Fe-Al多孔材料的元素挥发及其对孔结构的影响

以Fe、Al元素混合粉末为原料,采用粉末冶金法,通过偏扩散/反应合成—烧结,制备Fe-Al金属间化合物多孔材料。根据烧结前后多孔试样的质量变化,并结合XRD、SEM、EDS等测试手段,对烧结过程中多孔试样基础元素挥发行为及孔结构变化进行研究。结果表明,真空烧结元素粉末制备Fe-Al多孔材料过程中,最终烧结温度为1 000℃、保温4 h时,Fe-Al多孔试样质量损失率为0.05%,而最终烧结温度为1300℃时质量损失率达到10.53%;随着最终烧结温度升高,合金元素沿孔壁表面挥发程度增大,导致Fe-Al多孔试样的孔径、开孔隙率和透气度变大。采用MIEDEMA模型和LANGMUIR方程,对真空烧结过程中的质量损失原因进行理论分析,表明Al的挥发是导致多孔试样的质量和孔结构变化的主要原因。     

Ni-Cr-Co-W-Mo-Al-Ti合金制备多孔材料的组织与性能研究

用粉末烧结法制备了孔结构为球形中空孔和线型中空孔的镍基多孔高温合金材料.对试样进行显微组织观察和力学性能测试.结果表明:制备的多孔高温合金材料的孔隙分布均匀,孔径大小一致.通过高温烧结,多孔合金骨架处的金属颗粒之间形成了烧结颈,发生了烧结结合.生成孔的孔隙度随造孔剂(尿素)的添加量增加而增加,当造孔剂的质量分数为40%时,可得到孔隙度为81.62%的球形多孔材料.多孔材料具有优良的能量吸收性能,其压缩性能随孔隙度和孔径的增加而下降.     

前驱体合金化方式对粉末冶金泡沫铝孔结构的影响

以Al Si11合金为对象,选取了预合金化的粉末和元素混合粉末作为前驱体的原料,以Ti H2粉末为发泡剂,采用粉末冷等静压、真空热除气、热挤压成形等工艺制备前驱体、再次加热发泡成型的方法制备了不同时间状态的一系列泡沫铝试样;对系列试样的孔隙率、孔径及其分布、孔形貌等参数的演变规律进行了对比研究;对孔壁微观组织进行了金相表征。结果表明,预合金粉前驱体制备的泡沫铝试样的最大孔隙率为72%,平均孔径为0.59~3.38 mm,孔径分布不均匀;气孔演化过程经历了气孔形核、气孔长大和快速合并阶段,发泡后期出现严重排液现象。元素混合粉前驱体制备的泡沫铝试样的最大孔隙率为84%,平均孔径为0.58~1.99 mm,孔径分布较为均匀;气孔经历了形核、快速合并长大和气孔缓速合并3个阶段。二者相比,元素混合粉前驱体的可发泡性更好、气孔稳定性更好;结合组织分析可知,前驱体中AlSi组织特征(尤其是界面形态)的差异从本质上决定了合金的熔化和凝固行为,进而对气孔形核和演化产生了较大的影响。     

粉末烧结溶解法制备多孔镍及其结构特性

为了制备镍多孔过滤材料,本文以镍粉为原料,以K2CO3为造孔剂,采用烧结溶解法制备了不同孔隙率镍多孔试样。本文讨论了造孔剂体积分数、压坯压力、烧结温度对样品孔隙率、孔径和透气度的影响,以及孔隙率与抗压强度的关系。研究表明:当造孔剂添加量在10%～40%时,样品孔隙率θ为27. 8%～52. 4%。当压坯压力在100～400 MPa时,随压力增大样品孔隙率、孔径和透气度均降低;烧结温度在1000～1250℃时,随烧结温度升高,孔径和透气度先增大后缓慢降低,在1150℃出现峰值。当造孔剂体积分数为30%,压制压力200 MPa时,烧结温度为1150℃时,所制备多孔镍孔隙率为40. 56%,最大孔径为26. 7μm,透气度255. 01 m3·(h·kPa·m2)-1,抗压强度为24. 12 MPa。     

FeAl多孔材料制备过程中烧结气氛对Al元素挥发及其抗水腐蚀的影响

以Fe、Al元素粉末为原料,采用粉末冶金法,通过偏扩散/反应合成烧结,制备FeAl金属间化合物多孔材料。通过XRD、SEM、EDS等表征手段,研究多孔试样烧结过程中基础元素的挥发及孔结构变化行为,并进行室温状态下的抗水腐蚀实验。结果表明,在1 000~1 300℃之间,随温度升高,试样在真空烧结过程中的质量损失率升高,在最终烧结温度为1 300℃、保温4 h的条件下,质量损失率为10.5%;而试样在氩气氛烧结过程中,随温度升高试样质量几乎没有变化;氩气氛烧结条件下制备的FeAl多孔材料的抗水腐蚀性能明显优于真空条件下制备的多孔试样。氩气氛条件下烧结制备FeAl金属间化合物多孔材料能够避免真空烧结过程中Al元素的挥发,从而有效提高FeAl金属间化合物多孔材料的抗水腐蚀性能。     

超细多孔钨材料的研制及其去铜工艺的开发

多孔钨材料的孔隙特性和基体材料的机加工性能会影响发射极使用性能和寿命,本研究采用经过分级后的钨粉成功制备了超细多孔钨材料。利用扫描电镜、金相显微镜和超声波无损探伤设备表征了材料的微观组织特性,使用压汞法分析了超细多孔钨材料的孔隙特性,开发了薄片状超细多孔钨试件的去铜工艺。研究表明：分级技术可有效实现对钨粉特性的调控,包括费氏粒度、粒度分布和钨粉微观形貌;使用分级钨粉制备的多孔钨材料空隙特性良好,孔径分布为单峰分布,平均孔径为0.9μm,通孔率为17.1%,闭孔率为1.4%;真空高温物理去铜制备薄片状的多孔钨试件时,使用中部镂空的工装,可以保证试件在去铜完全的同时不发生变形。     

造孔剂法制备多孔镍及其性能

添加氯化钠作为造孔剂,采用粉末冶金方法制备高孔隙率小孔径多孔镍。对多孔镍的孔隙特征、力学性能进行了研究。结果表明：通过调整造孔剂比例、烧结温度及冷却时间工艺参数,可以制备出孔隙率为60.84%～64.92%,平均孔径为0.20～8.80μm,小于20μm孔径占比为92.0%～96.1%,压缩屈服强度为8.9～13.4 MPa的多孔镍;随着烧结后冷却时间的增加,平均孔径减小,压缩强度呈增加趋势。     

热处理制度对SLM成形TA15钛合金组织及性能的影响

实验采用选区激光熔化成形（SLM）技术制备了TA15钛合金试样,研究了热处理制度对TA15钛合金试样微观组织和拉伸及冲击性能的影响。研究结果表明,单重热处理方式下,随保温时间的延长和退火温度的升高,微观组织α’马氏体逐渐分解,次生α相和β相的体积分数则逐渐增加,试样拉伸强度整体呈下降趋势,但断裂韧性呈现先升高后降低的趋势。其中在850℃保温4 h热处理制度下,试样具有较优的综合性能,其抗拉强度为1 033 MPa,冲击功为38 J。双重热处理制度下,显微组织主要是以网篮状为主的α+β两相组织,微观组织均质化程度更高,表现为宏观性能分散性较小,其抗拉强度均值达1 029 MPa,冲击功为40 J。