Co对熔渗法制备金刚石/Cu复合材料性能的影响

采用熔渗法制备金刚石/Cu复合材料,研究了采用15μm和50μm金刚石颗粒进行组合,体积分数为60%时基体中添加Co对复合材料的致密度、导热率、热膨胀系数及抗弯强度的影响。结果表明,随着Cu中Co含量的增加,复合材料达到熔渗致密时的温度也逐渐增加。采用同一合金成分,过高的熔渗温度会造成复合材料致密度的降低;当Cu中Co含量为2%时,复合材料的导热率提高了57%,达到347 W/(m·K),Co含量超过2%后复合材料的导热率开始降低;而Co含量的增加对降低复合材料的热膨胀系数、提高抗弯强度是有利的,这主要归因于铜中加入Co后对金刚石与Cu的界面改善作用。     

高速压制技术(HVC)在制备W-15Cu合金中的应用

在熔渗法制备W/Cu合金的过程中,采用细钨粉(1.85μm)制备的钨铜合金与采用粗粒度钨粉制备的钨铜合金相比组织更均匀,产品性能也更好.但以细钨粉为原料,采用传统压制工艺很难得到相对密度达到72.40%的W85骨架,因而得不到成分为W-15Cu的合金.本试验采用高速压制技术(HVC)成功获得相对密度达到72.40%的细粉W85骨架,然后在氢气炉中,1 400℃高温熔渗制备得到W85/Cu合金.采用扫描电镜(SEM)对钨铜复合材料的组织和成分进行观察与分析,并测定材料的密度、气密性、热导率和热膨胀系数.结果表明:采用高速压制技术结合熔渗工艺制备的W-15Cu材料相对密度达到99.5%;热导率为177W/(m·K),气密性(He吸附)为1.0×10-9Pa·m3·s-1和热膨胀系数(150℃)为6.9×10-6/K,各项性能指标均达到相应热沉材料的要求.     

多孔金刚石坯体熔渗铜工艺

金刚石/Cu具有优异的热物理性能,采用熔渗法可以实现金刚石/Cu的近净成形,本文对多孔金刚石坯体熔渗铜的相关工艺及影响因素进行了较深入的研究。研究结果表明,在多孔坯体上下方都放置铜块时对熔渗过程比较有利;熔渗温度达到1 200℃、压力为20 MPa、保温30 min时复合材料致密度达到99.8%,接近全致密,热导率可以达到587 W/(m.K),进一步提高熔渗温度和延长保温时间时,该复合材料的致密度没有显著变化,热导率下降,这主要与界面结构变化引起的界面热阻变化有关。熔渗过程存在孕育期,熔渗温度低于1 200℃或压力低于20 MPa时,复合材料的致密度较低,甚至不能完成熔渗。     

熔渗法制备高导热金刚石/Cu复合材料

利用真空热压熔渗技术制备金刚石/Cu复合材料。研究熔渗工艺、金刚石表面镀覆条件等对制备出的金刚石/Cu复合材料的热物理性能的影响。通过理论分析和试验数据可以发现:利用熔渗工艺制备出的金刚石/Cu复合材料中增强体金刚石的石墨化程度非常低,对复合材料的热性能影响很小;提高复合材料的致密度以及降低复合材料的界面热阻是提高复合材料热导率的主要方法,通过改变工艺参数和在金刚石表面镀覆金属层等方法可以提高复合材料的致密度并降低材料的界面热阻;采用180~210μm粒径镀Cr金刚石制备的金刚石体积分数为60%、相对密度为99.1%的复合材料热导率达到462 W·m-1·K-1。     

反应熔渗法制备C/C-ZrC-Cu复合材料的组织结构与力学性能

用多孔C/C复合材料作骨架,以Zr-Cu混合粉末作为熔渗剂,通过反应熔渗制备C/C-ZrC-Cu复合材料。利用X射线衍射仪、扫描电镜及能谱分析等分析材料的组织结构,采用三点抗弯试验测定材料的弯曲性能,并研究Zr-Cu熔渗剂中的Zr含量对C/C-ZrC-Cu复合材料组织与力学性能以及断裂行为的影响。结果表明:C/C-ZrC-Cu复合材料的物相组成为ZrC,Cu,Zr和C相,其中ZrC和Cu相在材料中连续分布,炭纤维周围包裹ZrC层;随Zr-Cu熔渗剂中Zr含量增加,复合材料中ZrC的含量先增加后减少,而Cu的含量一直降低;熔渗剂组成为Cu-50%Zr时,材料具有最高的弯曲模量和韧性因子,采用Cu-60%Zr熔渗剂时,材料具有最高的硬度(HV)和抗弯强度,分别为169.4和267.4 MPa;C/C-ZrC-Cu复合材料的断裂方式为假塑性断裂,断裂机理与ZrC相、富Cu相的含量和分布以及材料的致密度有关。     

渗Ti法制备TiB2-TiC复合材料的研究

采用渗Ti法制备出相对密度较高的TiB_2-TiC复合材料,并讨论了熔渗温度对TiB_2-TiC复合材料物相、显微组织、致密度和维氏硬度的影响.结果表明:TiB_2-TiC复合材料的相组成为TiB_2、TiC、Ti_3B_4、TiB、Ti_3AlC和TiO相.随着熔渗温度的增加,复合材料中TiB_2含量降低,反应生成Ti_3B_4和TiB相区域的尺寸和数量有所增加;复合材料的维氏硬度整体呈降低趋势.当熔渗温度为1 650℃时,TiB_2-TiC复合材料性能最佳,对应复合材料的维氏硬度、开口气孔率、体积密度和相对密度分别为21 GPa、0.34%、4.46 g/cm~3和96.2%.     

粉末熔渗制备C/C-ZrC-Cu复合材料的组织结构

以Cu-Zr混合粉末为熔渗剂,密度为1.4 g/cm3的多孔C/C复合材料为坯体,采用反应熔渗法制备C/C-ZrC-Cu复合材料,研究了复合材料的组织结构及物相组成,并对复合材料组织结构的形成机理进行了分析。结果表明:熔渗剂中Zr含量不同时,制备的复合材料均主要由C,ZrC和Cu相组成。随熔渗剂中Zr含量由50%增加到70%(质量分数),制备的复合材料中Cu含量逐渐降低,熔渗剂中Zr含量为60%时复合材料中ZrC含量最高(43.2%)。C/C复合坯体内的孔隙被反应生成的ZrC相及残余Cu相充分填充,炭纤维周围存在一层较致密的ZrC层,在远离炭纤维处,ZrC颗粒与Cu相呈混合分布状态。ZrC与C和Cu均有良好的界面结合状态,在ZrC颗粒长大和粗化过程中,形成了部分含内嵌Cu晶粒的较大ZrC颗粒。     

Tokamak第一壁上W/Cu材料的连接和界面应力的研究

重点讨论了适合于磁约束核聚变实验装置（Tokamak）第一壁上W／Cu复合材料连接的几种方法：电子束焊、钎焊、热等静压连接、烧结熔渗法、等离子体喷涂法，并列举了第一壁材料与热沉材料成功连接时电子束辐照热负荷实验的情况。探讨了在此连接方式下复合材料热负荷实验时应力求解方法和应力分布情况。     

W-15Cu合金制备中钨骨架孔隙控制的研究

钨铜复合材料是由高温烧结钨骨架经渗铜制成的两相假合金,钨骨架中的孔隙形态和大小将直接影响材料的性能.本文分别以添加硬脂酸和诱导铜的方法对钨粉进行处理,W-15Cu骨架孔隙在压制成形过程中得到了精确控制,钨骨架经熔渗后制成W-15Cu合金.用扫描电镜观察材料的显微结构,并测出材料的密度、气密性,研究了钨粉成形性与钨铜合金密度的关系.结果表明,添加硬脂酸和诱导铜不会带入杂质,能改善钨粉的成形性能,可以获得组织均匀、致密度高的W-15Cu复合材料.     

洁净燃料发动机粉末冶金阀座熔渗烧结工艺研究

采用正交试验优化了洁净燃料发动机粉末冶金阀座熔渗烧结工艺参数,分析了熔渗烧结工艺参数对阀座密度和上下面硬度等性能的影响。结果表明:随着渗铜量的增加,阀座材料密度迅速增加,上下表面硬度差距缩小。熔渗烧结温度对阀座材料密度影响不大。当熔渗烧结温度从1130℃升高到1165℃,材料硬度逐渐提高;当温度达到1200℃后,Co–Cr–Mo硬质颗粒中合金元素向基体中发生明显扩散,导致阀座硬度下降。熔渗烧结时间对材料密度影响不大,缩短时间有利于缩小上下面硬度差距。当渗铜质量分数达到20%,渗铜温度1165℃,渗铜时间40 min,阀座力学性能最佳。熔渗烧结后密度为8.15 g·cm~(-3),上下表面硬度分别为HRC 30.4和HRC 30.1,基体材料与Fe–Mo、Co–Cr–Mo硬质颗粒均有一定的冶金结合。