放电等离子烧结下碳化硼对聚丙烯腈基碳纤维石墨化的影响

采用放电等离子烧结(spark plasma sintering,SPS)工艺制备碳纤维增强碳化硼(C_f/B₄C)复合材料,通过X射线衍射和激光拉曼光谱对聚丙烯腈(polyacrylonitrile,PAN)基碳纤维石墨化度进行表征,重点研究烧结温度、烧结压力和保温时间对碳纤维石墨化的影响。结果表明,温度、压力和保温时间均对碳纤维石墨化有影响,其中烧结温度的影响最明显。烧结温度为2 000℃时,碳纤维的(002)晶面间距d(002)和拉曼光谱中D峰强度I_D与G峰强度I_G的比值分别为0.336 nm和0.377,石墨化度达到92.21%。根据XRD所测的石墨化度和拉曼光谱中R^-1的对应关系,拟合得到拉曼光谱表征碳纤维石墨化度的公式。SPS下PAN基碳纤维的低温石墨化是由于SPS综合了温度、压力和电流的影响,以溶解-再析出为主要催化机理,其中界面活化程度或许是产生碳纤维石墨化度差异的根本原因。     

等离子喷涂法制备B4C/Cu梯度材料

以钢为基体,利用大气等离子喷涂技术制备了4种B₄C涂层(纯B₄C涂层和成分分布指数分别为p=0.2,1,2的B₄C/Cu梯度涂层).对这几种涂层的形貌进行了观察;对B₄C/Cu梯度涂层的残余热应力进行了分析:对纯B₄C涂层和B₄C/Cu梯度涂层进行了X射线电子束热冲击测试.结果表明,p=1的B₄C/Cu梯度涂层具有最好的抗热震性.最后对B₄C涂层的化学溅射性能进行了测试.     

放电等离子烧结制备非连续石墨纤维/Cu复合材料

以磨碎中间相沥青基石墨纤维和铜粉为原料,通过放电等离子烧结(spark plasma sintering,SPS)制备非连续石墨纤维/Cu复合材料,对石墨纤维表面进行镀钛金属化处理,以改善材料的界面结合状况.研究SPS工艺参数、铜粉粒度搭配、石墨纤维表面镀钛以及石墨纤维含量对石墨纤维/Cu复合材料致密度及热导率的影响.结果表明,将平均粒度为12和80 μm的铜粉按1∶2的质量比搭配,再与表面镀钛石墨纤维按1∶1的体积比混合,采用35 MPa先加压后送热的加压方式,于895℃下进行放电等离子烧结,可获得致密度达99.6％、热导率为364 W/(m·K)的石墨纤维/Cu复合材料,是1种很有潜力的电子封装材料.石墨纤维表面镀覆的极薄Ti镀层,可使复合材料在二维平面方向上的热导率从196 W/(m·K)提高到364 W/(m·K).     

放电等离子烧结技术

综述了放电等离子烧结(SPS)技术在国内外的发展概况,深入探讨了SPS的烧结机理.介绍了SPS技术在制备纳米材料、梯度功能材料和高致密度、细晶粒陶瓷等方面的研究和应用.展望了SPS技术的发展前景.     

放电等离子烧结材料的最新进展

放电等离子烧结 (SPS)是一种快速烧结新工艺。将瞬间、断续、高能脉冲电流通入装有粉末的模具上 ,在粉末颗粒间即可产生等离子放电 ,导致粉末的净化、活化、均化等效应。本文简要介绍SPS的基本概念、工艺原理和特征 ,较详细叙述利用SPS工艺在研究开发功能梯度材料、电磁材料、精细陶瓷、硬质合金和生物材料等方面的最新进展     

升温速率对放电等离子烧结铁粉致密化的影响

选用球型雾化铁粉为典型材料,在温度1 075℃、压力40 MPa、保温时间5 min和脉冲8:2的条件下,以不同升温速率(10,30,50,70和90 K/min)进行放电等离子烧结,对烧结体的致密度、微观组织以及致密化动力学等进行分析,研究升温速率对SPS铁粉致密化的影响。结果表明:粉末的SPS致密化过程与传统热压类似,烧结初期致密化速率较大;然后随温度升高,致密化速率加快;烧结后期致密度大幅提高,但由扩散蠕变控制的致密化过程受到晶粒长大的影响,最终致密度趋于稳定。由于保温时间较短,材料的致密度随升温速率提高而减小。提高升温速率能有效抑制样品与模具接触而发生的渗碳行为。     

纯钛粉放电等离子烧结致密化的动力学与组织演变行为

放电等离子烧结(spark plasma sintering, SPS)具有快速致密化的显著特点,然而目前对SPS快速致密化的动力学行为缺少深入理解与认识。考虑到纯钛的优异性质及广泛应用,本文以纯钛粉为典型材料,在压强20 MPa、温度为600~875℃条件下,进行纯钛粉的SPS烧结,获得了其在不同温度下的致密化过程与时间的函数关系,揭示了其快速致密化的动力学行为。并深入探讨烧结温度对其微观组织、孔隙度及力学性能的影响。结果表明：在低温阶段(600~725℃),致密化指数为1.5,扩散与高温蠕变共同作用实现样品的致密化;在温度较高时(800~875℃)致密化指数为2,此时主要为高温蠕变导致的致密,随温度升高,样品的维氏硬度增加,且温度越高增加速率越快,样品的力学性能提高。     

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。     

放电等离子烧结技术制备HA/Ti生物活性复合材料的研究

利用放电等离子烧结(SPS)技术制备了HA／Ti生物复合材料。研究了烧结温度对烧结成分和微观结构的影响。结果表明，SPS可以大大降低烧结温度。HA／Ti(质量分数比为70％／30％)复合材料在900℃可实现良好的烧结，HA不分解，保持了HA的结构和含量。并实现了Ti合金与Ti粉的良好烧结结合。     

放电等离子烧结技术的发展和应用

放电等离子烧结（SPS）是一种快速，低温，节能，环保的材料制备新技术，本文综述了SPS在国内外的发展和应用，介绍了SPS的原理，特点及在新材料制备加工中的应用。     

B4C增强相颗粒粒度对Al基复合板材强度的影响

在颗粒增强相B4C质量分数相同的情况下,研究颗粒尺寸对B4C/6061Al复合材料轧制板材抗拉强度的影响。利用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射、能谱分析等对B4C/6061Al复合材料板材的组织和断口形貌进行观察和分析。实验结果表明,随B4C颗粒尺寸的减小,板材相对密度降低,抗拉强度提高,当加入颗粒尺寸不一的混合型B4C颗粒时,试件中的缺陷明显减少,相对密度显著提高,抗拉强度相对单一B4C粒度制备的复合材料提高18%;复合材料板材轧制方向和横向方向的试件拉伸试验表明,试样的纵向抗拉强度比横向提高15%。并探讨了B4C颗粒尺寸对复合材料板材强度的影响机理。     

放电等离子体烧结制备AlN/Al复合材料

AlN/Al复合材料是一种高导热复合材料,但现有制备工艺较为复杂.本文采用高能球磨的方式制备混合粉末,随后采用放电等离子烧结方法成功制备出AlN-20%Al材料.测试结果表明:制备的AlN/Al复合材料的相对密度大于97%,热导率为52.8W/m·K,烧结温度与传统的AlN相比降低了约200℃.     

烧结参数对羰基铁粉放电等离子烧结的影响

采用放电等离子烧结技术烧结羰基铁粉,研究烧结温度和保温时间对烧结致密度、硬度及晶粒尺寸的影响.结果表明:当烧结温度为600℃时,烧结体的相对密度达到95%以上;而当烧结温度超过600℃时,烧结体密度几乎不再发生变化.同时发现保温时间对烧结体的相对密度影响不大,但硬度随保温时间的延长而增大.烧结体的晶粒尺寸随烧结温度的升高和保温时间的延长而长大,但是长大的幅度较小,与原始粉末的粒度在同一数量级.     

SPS烧结制备WC-6Co-1.5Al硬质合金的研究

针对WC-6Co-1.5Al球磨粉末,研究SPS烧结工艺对烧结合金密度、组织、力学性能及断口形貌的影响规律.研究结果表明：在脉冲电流基值为360A、峰值为3 000A、频率为50Hz、占空比为50%,恒流电流为1 500A,总烧结时长为6min,烧结压力为30MPa的工艺参数下,利用脉冲电流烧结1min后,继之以恒流电流烧结5min,可获得密度、硬度和弯曲强度分别达14.2g/cm3、94HRA和1 660MPa的超细晶WC-6Co-1.5Al硬质合金块体材料;进一步延长或缩短脉冲电流烧结时间,烧结体的密度、硬度和弯曲强度反而下降.     

B4C/TA19复合材料显微组织和力学性能研究

纳米碳化硼(B4 C)颗粒与TA19钛合金球形粉末经球磨混合后,采用放电等离子烧结技术(SPS)成功制备出增强相呈准连续网状分布的B4 C/TA19复合材料.研究了增强体B4 C对复合材料显微组织和力学性能的影响.结果表明,B4 C颗粒的加入可以明显提高材料的抗拉强度,当B4 C颗粒的添加量为0.5％时,复合材料的抗拉...     

放电等离子烧结金属多孔材料研究现状

金属多孔材料是一种新兴功能材料,具有良好的渗透性、规则的孔道结构、独特的力学、吸附及光电性能等诸多优点。利用放电等离子烧结技术(spark plasma sintering,SPS)制备金属多孔材料具有升温速度快,高效干洁等优点。本文简述了放电等离子烧结技术在材料制备中的应用,讨论了放电等离子烧结参数对金属多孔材料的影响,并对放电等离子烧结制备金属多孔材料的应用现状及前景做出了展望。     

放电等离子烧结法(SPS)制备Co-Mn复合材料的研究

采用SPS烧结法在800℃、45 MPa下烧结32 min制得微观组织理想的Co-Mn复合材料,并结合烧结过程中出现的样品部分熔化及烧结孔缺陷等问题,简要引用分子运动学相关知识,重点探讨并分析SPS烧结理论与实际烧结过程的拟合程度,以达到完善SPS烧结理论在实际生产中应用的目的。     

等离子发生器阴极用Ag基复合材料的SPS制备

采用放电等离子烧结(SPS)方法,制备了Ag-W、Ag-WC、Ag-SiC系阴极材料。对烧结样品的密度、硬度、物相、微观组织等进行了分析,并对Ag-W进行了拉弧试验。结果表明,材料达到了较高的致密度,组织均匀,相组成与原始物料一致,各相之间几乎未发生相互反应。Ag-W-Ni的电子发射能力很强,产生的等离子电弧功率较稳定,温度极高,而且起弧电压和电流稳定。