SPS制备致密碳化硼陶瓷的结构及性能

以富硼碳化硼粉体为原料,采用放电等离子烧结(SPS)制备致密碳化硼陶瓷体,研究了SPS工艺对碳化硼陶瓷结构和性能的影响.结果表明,SPS烧结工艺可以低温快速烧结得到致密度达到99.7%的碳化硼陶瓷体,烧结温度和烧结时间对碳化硼的致密度和晶粒尺寸都有影响.烧结过程中样品晶粒表面产生玻璃相,玻璃相的存在使碳化硼断裂机制由穿晶断裂过渡为沿晶断裂,有助于提高材料断裂强度和断裂韧性.SPS制备的致密碳化硅陶瓷材料具有良好的力学性能,其中致密度达到99.6%,抗弯强度达到550.1 MPa,硬度39.52 GPa.     

掺碳碳化硼活化烧结及其动力学

研究了在中位径为０．４２μｍ的碳化硼微粉中添加１％～４％碳为活化剂的烧结过程。研究了烧结坯的密度、抗弯强度、晶粒度与掺碳量、烧结温度、保温时间的关系。在一定烧结温度以上,少量碳的掺入明显提高了烧结活性,烧结坯密度明显提高,在本实验条件下最佳掺碳量为１％～２％,最佳烧结温度为２１６０～２２００℃。研究了掺碳碳化硼烧结动力学,得出其物质迁移机制主要为晶界扩攻。最后研究了其相组成,掺入的碳除溶解于碳化硼     

钌粉在不同温度下双向真空热压后的显微结构和晶体学演变（英文）

在温度为1050℃至1450℃、时间为2 h的条件下对钌粉进行了双向真空热压烧结。采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对烧结样品进行了分析。在1250℃烧结时,真空热压样品的相对密度达到理论密度的99.7%;当温度进一步升高,密度出现下降。在不同的烧结温度可以看到不同的晶粒和孔洞形貌。XRD数据表明在烧结过程中获得了(002)择优取向。随着烧结温度的增加残余应力有所减小。     

钌粉在不同温度下双向真空热压后的显微结构和晶体学演变

在温度为1050°C至1450°C、时间为2 h的条件下对钌粉进行了双向真空热压烧结。采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对烧结样品进行了分析。在1250°C烧结时,真空热压样品的相对密度达到理论密度的99.7%;当温度进一步升高,密度出现下降。在不同的烧结温度可以看到不同的晶粒和孔洞形貌。XRD数据表明在烧结过程中获得了(002)择优取向。随着烧结温度的增加残余应力有所减小。     

压制模具温度对粉末冶金成型铝硅电子封装材料组织和性能的影响

采用纯铝包套热压成型后真空烧结的方法制备了成分为Al-60wt.%Si的电子封装材料。研究了压制模具温度对材料显微组织、致密度、热导率以及热膨胀系数的影响。结果表明:压制模具温度为300℃时,烧结后铝基体形成半连续网格结构,合金内部孔洞较少;压制模具温度为350～450℃时,烧结后铝基体形成连续网格结构,合金内部孔洞逐渐增多,尺寸增大。当模具温度为350℃时,烧结后的合金物理性能较佳,烧结后合金的致密度和热导率分别为98.8%和115W/(m·K),室温～100℃、室温～150℃时的平均热膨胀系数分别为10.3×10-6℃-1和10.8×10-6℃-1。     

用掺碳活化烧结技术制取碳化硼材料

研究了 3种烧结活化剂 (葡萄糖、酚醛树脂和硬脂酸 )和不同的掺碳量对碳化硼烧结的影响。发现活化剂葡萄糖优于其它两种活化剂 ,以葡萄糖为活化剂 ,掺碳 3%,在 2 2 70℃氢气中常压烧结 1h获得的碳化硼材料密度为 2 .0 6 g/cm3 (相对密度 82 %) ,这一密度高于文献中报道的采用相同粒度粉末制得的结果。     

放电等离子烧结制备WC-Co硬质合金温度分布的数值模拟

以WC-Co复合粉末为烧结原料,在实验测定石墨模具和试样的物性参数的基础上,采用有限元法对硬质合金SPS过程中烧结系统的温度分布进行研究。结果表明：试样烧结过程中,烧结系统内的温度分布不均匀,烧结温度较低时,高温区域位于硬质合金试样内,随着烧结温度的升高,高温区域向压头转移,热量由试样和压头向模具传递;试样中心温度高于模具中心的测定温度,它们之间的差值与试样加热速率变化趋势一致。模具中心温度的模拟预测结果与实验测定结果基本吻合。     

CaO掺杂对10NiO-NiFe2O4复合陶瓷烧结致密化的影响

采用冷压烧结技术制备了CaO掺杂的10NiO-NiFe2O4复合陶瓷,研究了CaO掺杂量及烧结温度对10NiO-NiFe2O4复合陶瓷物相组成、显微结构及致密度的影响。结果表明:当CaO掺杂量为0~4%(质量分数)时,烧结样品中主要含有NiO和NiFe2O4两种,CaO与10NiO-NiFe2O4陶瓷组分反应并形成低熔点相,且Ca2 离子固溶到基体组分中,促进致密化烧结,降低了烧结温度;当CaO掺杂量为4%时,过剩的CaO存在于陶瓷颗粒间,抑制了致密化过程的进行;于1 200℃烧结时,2?O掺杂样品的相对密度最大,达到98.75%,比未掺杂样品的相对密度提高近24%;当烧结温度从1 200当升高到1 400℃时,CaO掺杂量为0、0.5%和1.0%的样品相对密度提高20%以上,但当CaO掺杂量为2%和4%时,陶瓷样品相对密度反而下降,且晶粒明显长大。     

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。     

放电等离子烧结制备B_4C/CeB_6复合材料

以稀土氧化物CeO_2为烧结助剂,采用放电等离子(SPS)烧结工艺制备了B_4C基复相陶瓷。研究了CeO_2添加量(质量分数,%)对B_4C基体的致密化和烧结体硬度的影响,并与纯B_4C样品进行对比。借助X射线衍射和扫描电镜分析了复合材料的物相组成和微观结构。结果表明,CeO_2粉体的添加可以显著提高SPS条件下碳化硼的烧结性能。生成相CeB_6填充在B_4C晶粒之间,提高了制品的相对密度。当CeO_2添加量为4%时,在烧结压力35 MPa和1750℃下烧结,样品的相对密度最高(96.7%),其洛氏硬度可达到89.6(HRA)。     

放电等离子烧结Nd—Fe—B过程特征

研究了不同烧结温度下,放电等离子烧结的Nd-Fe-B永磁体在烧结过程中样品收缩量随温度的变化,讨论了提高样品密度的措施.放电等离子烧结的Nd-Fe-B永磁体晶粒细小且均匀,晶粒平均尺寸为3.8 μm,为一般传统粉末烧结制备Nd-Fe-B磁体晶粒尺寸的1/4.     

等离子烧结态TC4钛合金热变形行为及本构模型研究

在Gleeble-1500D热模拟机上对等离子烧结态TC4钛合金开展单向热压缩实验,研究该合金在应变速率为10-3～5 s~(-1)、变形温度为850～1050℃条件下的热变形行为。根据Arrheniu方程构建符合等离子烧结态TC4钛合金高温塑性变形的本构方程。结果表明:在初始变形阶段,由于加工硬化的作用,等离子烧结态TC4钛合金流变应力值随应变的增加迅速达到峰值应力,而后应力值开始减小并趋于稳定,表明该合金变形行为符合稳态流变特征;采用所建立的等离子烧结态TC4钛合金的Arrhenius双曲正弦本构方程能够较好地预测TC4钛合金的峰值应力,且预测值与实测值之间的平均相对误差为6. 73%。在950℃和0. 1 s~(-1)以及1050℃和5 s~(-1)条件下,模型平均相对误差绝对值分别为2. 03%和4. 67%。等离子烧结态TC4钛合金的平均变形激活能为411 k J·mol~(-1),平均应变速率敏感指数为0. 21。     

W-Ni-Fe高密度合金的微波烧结

研究90W-7Ni-3Fe高密度合金的微波烧结工艺,探讨烧结温度和烧结时间等工艺参数对合金密度和力学性能的影响,并对W晶粒的生长规律进行分析.结果表明:该合金的微波烧结升温速度快,烧结周期短;微波烧结促进合金固结,在1 480 ℃,5 min条件下,获得相对密度为99.24%、拉伸强度为925 MPa和伸长率为23.64%的样品;在短时间内烧结时,微波烧结样品的W晶粒尺寸小于常规烧结的,但微波烧结样品的生长速率更快,微波烧结不宜过度延长烧结时间.     

放电等离子技术快速烧结纳米WC-10％Co-0．8％VC硬质合金

研究了放电等离子烧结(SPS)纳米WC-10%Co-0.8%VC硬质合金的致密化机理,并与真空烧结的制品显微组织及性能进行对比。SPS特殊的直流脉冲电压使烧结中蒸发-凝固、塑性流动、表面扩散等过程得到加强,使制品在低温下快速致密,有效抑制了晶粒的长大,如在1200℃烧结5min的制品平均晶粒尺寸<100nm。与真空烧结相比,SPS可以使制品在低温、短时间内获得高密度、高硬度,如1300℃烧结3min,制品相对密度达97.7%,HV30比相同烧结温度下真空烧结30min的相对密度92.8%的制品高近16.4%。SPS烧结温度降低至1200℃,虽然密度有所降低,但HV30和KIC分别提高了15.4%和12.2%。     

金属注射成形Ti-6Al-4V烧结坯的力学性能与烧结时间关系

研究了在1260℃烧结时,烧结时间对Ti-6Al-4V烧结坯力学性能的影响.结果表明平均晶粒尺寸为45 μm的氢化-脱氢粉末样品在1 260C烧结3 h～6 h,其相对密度为95.6%～96.7%、拉伸强度648 MPa～686 MPa、屈服强度526 MPa～615 MPa,但延伸率仅小于4%.90%气雾化(晶粒尺寸为32.5 μm)和10%氢化-脱氢混合粉末样品在1 260℃烧结2 h～6 h,其相对密度大于95%、拉伸强度800 MPa～848 MPa、屈服强度712 MPa～762 MPa、延伸率7.4%～9.5%.混合粉末样品的力学性能几乎达到美国ASTM粉末冶金的标准.     

BaO掺杂对10NiO-NiFe2O4复合陶瓷烧结致密化的影响

利用冷压一烧结技术制备BaO掺杂的10NiO-NiFe2O4复合陶瓷,研究BaO掺杂量及烧结温度对10NiO-NiFe2O4复合陶瓷物相组成、显微结构及致密度的影响。结果表明：当BaO掺杂量（质量分数）为0,-4％时,烧结样品中主要含NiO和NiFe2O4,BaO与10NiO-NiFe2O4陶瓷组分反应并形成瞬时液相BaFe2O4和Ba2Fe2O5,且Ba2＋固溶到基体中,促进致密化烧结,降低了烧结致密化温度;1250℃烧结时,1％BaO掺杂样品的相对密度最大,达到98．90％,比未掺杂样品的相对密度提高6．27％;但当BaO掺杂量为2％和4％时,陶瓷样品相对密度基本不变。     

金属纤维烧结毡力学本构关系的实验研究

本文实验研究了316L不锈钢纤维烧结毡的变形能,杨氏模量,强度等力学性能与材料相对密度之间的本构关系。研究表明金属纤维烧结毡沿面内方向的拉伸断裂能和压缩变形能与相对密度分别成线性关系和幂大于1的抛物线关系。金属纤维烧结毡沿面内方向拉伸或压缩时的模量和强度与材料相对密度均成线性关系。这反映了金属纤维烧结毡受面内方向应力时结点间纤维骨架以拉伸(压缩)变形为主。     

基于修正Voce模型的2A12铝合金流动应力模型

在温度20～175℃、应变速率0.01～1 s~(-1)、变形量为50%条件下,采用Gleeble-1500 D热模拟试验机对2A12铝合金进行了压缩实验。结果表明:2A12铝合金在该变形条件下有明显软化效应,同一应变速率下,温度由20℃升高到175℃,材料峰值应力平均降低了60 MPa。采用考虑软化系数的Voce模型建立了2A12铝合金的流动应力模型,模拟得到的流动应力值与实验值的相关系数达到0.99。基于构建的流动应力模型,采用有限元模拟软件DEFORM-3D对2A12铝合金试样在温度为20℃、应变速率为0.1 s~(-1)的条件下进行了压缩模拟。通过对比相同变形条件下的实验与有限元模拟得到的行程载荷曲线,平均相对误差为4.78%,验证了所构建的流动应力模型的准确性,为2A12铝合金冷变形加工工艺的制定提供了理论依据。     

热变形条件下V-10Cr-5Ti合金动态再结晶行为的元胞自动机模拟（英文）

通过在Gleeble-1500热模拟压缩机上对V-10Cr-5Ti合金进行温度为950～1350℃、应变速率为0.01～10 s~(-1)的热模拟压缩实验,并基于Arrhenius模型、位错密度模型、形核模型和晶粒长大模型,建立一种元胞自动机(CA)模型来模拟和表征动态再结晶过程中的组织演变。结果表明:流动应力对变形速率和变形温度具有强烈的依赖性,利用Arrhenius模型预测的应力值与实际测量值的误差小于8%。CA模型计算得到的初始平均晶粒尺寸为86.25μm,与试验测量得到的85.63μm相近。模拟表明:初始晶粒尺寸对动态再结晶组织演化影响并不显著,而提高应变速率或降低变形温度均可细化再结晶晶粒。     

基于修正Arrhenius模型和SVR-PSO模型的HNi55-7-4-2合金高温本构模型的对比

采用Gleeble-3500热模拟试验机对HNi55-7-4-2合金进行热压缩实验,研究其高温流变应力行为。通过等温热压缩实验和摩擦修正获得了HNi55-7-4-2合金在温度为600～800℃、应变速率为0.01～10 s~(-1)时的应力-应变曲线。结果表明:HNi55-7-4-2合金的流变应力值与温度、应变速率和变形量之间成非线性关系,流变应力值随着应变率增大而升高,随着变形温度的升高而降低。基于实验数据,分别建立修正Arrhenius本构模型和粒子群算法优化的支持向量机回归模型(SVR-PSO),引入统计学方法对模型的精度进行量化评估:修正Arrhenius模型的平均相对误差和均方根误差分别为6.30%和2.43 MPa,SVR-PSO模型的平均相对误差和均方根误差分别为0.61%和0.28 MPa,SVR-PSO模型预测精度和泛化能力均优于Arrhenius模型。