TiC_(0.7)N_(0.3)增强ZrO_2基复合材料的微观结构及力学性能

为提高ZrO2基复合材料硬度,采用热压烧结法制备了TiC0.7N0.3/ZrO2复合材料,并研究了TiC0.7N0.3颗粒增强相对复合材料的物相组成、微观结构和力学性能的影响。结果表明:TiC0.7N0.3的添加具有稳定四方相ZrO2(t-ZrO2)的作用,能增加TiC0.7N0.3/ZrO2复合材料中t-ZrO2的含量,提高断裂韧性。随着热压烧结温度的升高和TiC0.7N0.3含量的增加,复合材料的硬度升高。1 400℃下热压烧结时,TiC0.7N0.3发生部分分解,分解的N与被还原的ZrO2反应生成ZrN,提高了复合材料的硬度。1 400℃下热压烧结后的35wt%TiC0.7N0.3/ZrO2复合材料的相对密度达99.9%,维氏硬度达17 GPa。而1 300℃下热压烧结后,复合材料断裂韧性较高,为6.48 MPa·m1/2。研究结果为TiC0.7N0.3/ZrO2复合材料的组织控制及性能改进提供了参考。     

Li对7075铝合金钻杆材料微观组织与摩擦磨损行为的影响

采用热压烧结制备7075-(0%,0.5%,1%,2%,质量分数，下同)Li合金，研究Li对7075铝合金微观组织及摩擦磨损性能的影响。结果表明：7075-0.5Li合金在60 kN烧结压力下致密度可达到99%以上。铝合金由α-Al相、η相和S′相组成；随着Li含量增加至2%,η相减少，δ′相、δ相增多，但α-Al仍为主相。铝合金的硬度和磨损率分别为71.25HV和3.50×10^-3 mm³·N^-1·m^-1,随Li含量增加，铝锂合金硬度降低，磨损率升高，但7075-0.5Li比铝合金的硬度更高，磨损率更低。7075-Li合金均发生了氧化磨损，同时还发生了黏着磨损。铝锂合金随Li含量增加，η相减少，硬度降低，Al₂O₃脆性大从而与基体结合较弱，微观组织枝晶间距增大，导致合金由磨粒磨损逐渐转变为黏着磨损，耐磨性能逐渐降低。与铝合金相比，热压烧结制备的7075-0.5Li合金显示了更好的耐磨性能。     

放电等离子烧结技术制备Fe78Si13B9块体非晶纳米晶磁性材料

通过高能球磨技术制备了Fe₇₈Si₁₃B₉磁性非晶合金粉体,采用XRD和DSC分析了Fe₇₈Si₁₃B₉非晶合金粉体的相组成、玻璃转变温度T_g、开始晶化温度 T_x 和晶化峰温度T_p;利用放电等离子烧结（SPS）技术在不同烧结温度下制备了块体磁性非晶纳米晶合金试样,利用XRD、SEM、Gleeble3500、VSM等分析了不同烧结温度下烧结块体试样的相转变特性、微观形貌、力学性能和磁学性能。结果表明,在500 MPa的烧结压力下,随着烧结温度的升高,烧结试样中的非晶相开始逐渐晶化,烧结试样的致密度、抗压强度、微观硬度、饱和磁化强度均显著提高;在500 MPa的烧结压力和823.15 K的烧结温度下,获得了密度为6.6 g/cm³,抗压强度为1500 MPa,饱和磁化强度为1.3864 T的非晶纳米晶磁性材料。     

高强韧中锰钢在模拟黄河水沙冲刷下的磨蚀机理

通过MCF-30试验机模拟黄河水沙冲刷，研究高强韧复相中锰钢磨蚀失效机理及不同水泵材料的耐磨蚀性能与力学性能之间的关系。结果表明：微裂纹初期多在奥氏体/马氏体相界萌生，扩展后产生空蚀坑，在水沙冲刷下进一步破坏而形成更大尺寸的凹坑。同时相界面的增多导致耐磨蚀性能下降。随着温度的升高，中锰钢的奥氏体体积分数从16.4%上升到22.9%,质量损失速率从2.6 g·m^-2·h^-1增加至7.8 g·m^-2·h^-1。此外，研究对比中锰钢和现役抽黄泵叶轮材料的力学性能和磨蚀质量损失之间的关系，发现在不发生脆性断裂时，材料硬度越高，磨蚀质量损失越低；而当材料在水沙冲刷下发生塑性变形时，抗拉强度越高的材料抗磨蚀性能也越好；硬度相近时，改善材料的塑性、韧性，也有助于改善抗磨蚀性能。与现有叶轮材料相比，中锰钢在抗拉强度、加工硬化能力、硬度和韧性等各方面的综合性能更佳，因此有望在延长抽黄泵叶轮材料使用寿命方面具有较好的应用前景。     

放电等离子烧结对TiB_2/AlCoCrFeNi复合材料组织与性能的影响

采用放电等离子烧结方法(SPS),制备体积分数5%TiB_2的等摩尔AlCoCrFeNi高熵合金基复合材料。通过密度测试、X射线衍射、扫描电镜及力学性能测试等方法,研究SPS烧结温度及烧结压力对复合材料的微结构演变与力学性能影响。结果表明:随着SPS烧结温度及烧结压力的增加,复合材料的硬度及抗压强度得到明显提高。在1200℃/30MPa进行SPS烧结后,复合材料的致密度达99.6%,抗压强度达2416MPa,屈服强度达1474MPa,硬度超过470HB。烧结过程中,复合材料的基体高熵合金发生相变,1200℃及30~45MPa烧结时,复合材料由BCC,B_2,FCC,σ及TiB_2相组成。     

铌酸锂增韧碳纳米管/羟基磷灰石生物复合材料的低温烧结和力学性能研究

以铌酸锂(LiNbO₃)作为压电增韧相, 碳纳米管(CNTs)/羟基磷灰石(HAp)复合粉料作为基体, 通过热压烧结在较低的温度下制得一种力学性能优良的骨组织替代材料. 主要研究了不同烧结温度下LiNbO₃的加入对复合材料的物相组成、微观结构和力学性能的影响. 结果表明: 在热压烧结过程中, LiNbO₃部分与HAp发生反应生成新相CaNb₂O₆. 当烧结温度为900℃时, 加入48.5wt% LiNbO₃的复合材料的抗弯强度和断裂韧性分别达到135MPa和1.71 MPa^.m^1/2, 相比基体材料分别提高了55%和109%.     

石墨烯取向影响石墨烯/硝酸盐复合材料传热性能的分子动力学模拟

采用非平衡分子动力学（NEMD）方法,以二元硝酸盐Solar salt（NaNO3和KNO3质量比为6∶4）为基体,石墨烯为填料,研究了石墨烯取向对石墨烯/硝酸盐复合材料界面热导的影响。研究发现,随着石墨烯平面与热流方向夹角的减小,体系热流密度升高、温差下降,界面热导从46.36 MW·m^-2·K^-1提升至80.03 MW·m^-2·K^-1。对复合材料中的原子振动态密度和微观结构进行表征,结果发现,随着石墨烯与热流夹角减小,界面处的热流从跨石墨烯平面运输转变为沿石墨烯平面的高效率运输,且加入石墨烯后硝酸盐会形成密度较大的致密层结构。同时,采用有效介质理论拟合了微观尺寸的石墨烯/硝酸盐复合材料热导率,结果表明,石墨烯平行于热流方向时复合材料热导率最高,且增加石墨烯体积分数及长度均有助于复合材料热导率的增强。     

WC-40%Al2O3复合粉末二步热压烧结

以高能球磨机械合金化制得的WC-40%Al₂O₃复合粉末为原料,采用二步热压烧结法制备复合块体。首先将粉末坯体在压力条件下加热到较高的温度 T₁,获得相对致密的坯体结构,此时存在临界的可收缩气孔,然后将其保温在一个相对较低的温度 T₂,通过低温保温实现致密化。由于烧结过程温度相对较低,晶粒长大被有效抑制。采用XRD、SEM、扫描探针（SPM）对复合材料的物相、微观结构进行表征,并进行正交实验分析第二步烧结温度以及保温时间对复合块体微观组织和力学性能影响。结果表明：当 T₁=1600 ℃、T₂=1450 ℃保温6 h时,WC-40%Al₂O₃复合材料成形致密度达到99.03%,维氏硬度和断裂韧性分别为18.36 GPa和10.4 MPa·m^1/2,抗弯强度为1162.1 MPa.     

烧结温度对Cf/SiC复合材料结构及性能的影响

以碳纤维为增强体, 热压烧结制备了C_f/SiC复合材料, 研究了烧结温度对C_f/SiC复合材料密度、结构及性能的影响. 研究发现: 提高烧结温度能够促进C_f/SiC复合材料的致密度; 当烧结温度低于1850℃时, 升高烧结温度, 复合材料的强度和断裂韧性也随之提高. 当烧结温度为1850℃时, 复合材料的性能最优, 弯曲强度达500.1MPa, 断裂韧性为16.9MPa·m ^1/2. 当烧结温度达到1880℃时, 复合材料性能反而下降.     

B4C-SiC复合陶瓷的制备及其物理力学性能研究

为提升B₄C基陶瓷的力学性能,利用热压烧结工艺在不同压力(30,35,40 MPa)下制备了B₄C-20%SiC(质量分数)复合陶瓷试样,并对其物理力学性能进行了研究。利用阿基米德排水法、压痕法、三点弯曲法、单边切口梁法测定复合陶瓷的密度、气孔率、维氏硬度、弯曲强度以及断裂韧性,同时利用扫描电子显微镜和X射线衍射仪分析并表征复合陶瓷的微观组织、物相组成、断口形貌等。研究结果表明,B₄C-SiC复合陶瓷主要由B₄C和SiC两相组成,其微观组织随着烧结压力的增大而变得更加致密;当烧结压力由30增至40 MPa时,B₄C-SiC复合陶瓷的密度由2.22增至2.64 g·cm^-3,气孔率由1.47%降至1.02%,维氏硬度由17.0升至32.6 GPa,弯曲强度由312.7提升至447.6 MPa,断裂韧性由4.79增至7.21 MPa·m^1/2。当烧结压力达到40 MPa时,复合陶瓷断裂过程中,发生裂纹偏转,这种现象与致密的微观组织以及B<...     

无压烧结制备高致密度AlN-BN复合陶瓷

以低温燃烧合成前驱物制备的比表面积为17.4m²/g的AlN粉末和市售BN粉末为原料, 利用无压烧结工艺制备AlN-15BN复合陶瓷, 研究了复合陶瓷的烧结行为以及制备材料的性能, 结果表明: 由于AlN粉末的烧结活性好, 复合材料的烧结致密化温度主要集中在1500～1650℃之间, 在1650℃烧结后, AlN-15BN复合陶瓷的相对密度可达95.6%. 继续升高烧结温度, 材料的致密度变化不大, 热导率继续增加. 在1850℃烧结3h后, 可以制备出相对密度为96.1%, 热导率为132.6W·m^-1·K^-1, 硬度为HRA64.2的AlN-15BN复合陶瓷. 提出了高比表面积的AlN粉末促进复合陶瓷烧结的机理, 利用XRD, SEM等手段对烧结体进行了表征.     

活化元素Co对Mo-Cu合金组织和性能的影响

采用机械合金化制备Mo-18Cu复合材料,利用SEM、XRD和万能试验机研究了Co含量对Mo-18Cu合金的相对密度、力学性能、断口形貌组织、导热和导电性能的影响。试验结果表明,活化元素Co的添加降低了Mo-18Cu合金的烧结致密化温度100℃,增加了合金的相对密度、抗弯强度及硬度,但导电和导热性能降低。含Co 2.0wt%Mo-18Cu合金在1250℃烧结2h获得较好的综合性能,合金的相对密度、抗弯强度、硬度、电阻率和热导率分别为99.1%,960 MPa,69 HRA,2.06×10-7Ωm和142 W.m-1.K-1。显微组织为均匀细小的网络结构。     

微波烧结SiC颗粒增强铝基复合材料

采用微波烧结的方法,在烧结温度分别为680℃,710℃,740℃,770℃,800℃制备了15％的SiCp／Al复合材料。探讨温度对材料的致密度和力学性能的影响。结果表明：致密度和材料硬度及冲击韧性随温度变化呈马鞍形,在770℃样品的密度和硬度及冲击韧性达到最佳值,分别为2．62g／cm3,42．6MPa,40J／cm2。结论：用微波烧结SiCp／Al复合材料可在短时间内使样品达到烧结致密化,缩短烧结时间,节约能源。     

基于SLS的高强度低密石墨陶瓷复合隔热材料快速制备

本文率先利用选择性激光烧结技术快速制备了高强度石墨陶瓷复合隔热材料,重点研究了二次固化、真空压力浸渍、碳化和高温烧结等后处理工艺以及材料配方组成对其密度、抗压强度和导热系数的影响。研究发现加入适量的硅粉和可膨胀石墨可以对石墨陶瓷复合隔热材料的密度、抗压强度和导热系数进行调控,采取合适后处理工艺路线可以改变石墨陶瓷复合隔热材料的综合性能。最终实现了低密度(<1.2 g/cm^3)、高抗压强度(>10 MPa)、低的导热系数(<2 W/(m·K))和耐高温(>1650℃)等多个性能指标的统一,满足了工业应用需求。     

Ultrafine-grained W–25 wt-%Cu composite with superior high-temperature characteristics

In the present work, several ultrafine-grained W–Cu composites with bi-continuous microstructure have been prepared through combined processes of high-energy ball-milling, liquid-phase sintering and infiltration. The microstructure, relative density, hardness and electrical conductivity of the W–Cu composites with copper content ranging from 20 to 35?wt-% were investigated to determine the optimal composition. Then, the high-temperature characteristics such as thermo-mechanical stability, high-temperature compressive performance and high-temperature wear behaviour of the optimal W–25?wt-%Cu composite were systematically assessed in comparison with those of the micron-sized W–25?wt-%Cu composite. The results showed that the ultrafine-grained W–Cu composite exhibited distinctly superior thermo-mechanical stability, as well as high-temperature compressive and wear-resistant properties, indicating its great potential in enduring repeated contact-loading at high temperature.     

AlN-BN复相陶瓷的热等静压制备与性能研究

以氮化铝(AlN)和氮化硼(BN)为原料, 无烧结助剂、热等静压烧结制备了AlN-BN复相陶瓷, 研究了热等静压温度和压强对两种不同原料配比(摩尔比)烧结试样的微观结构和性能的影响。结果表明: 增加BN的添加量对复相陶瓷的烧结致密化影响较小, 但逐渐降低硬度和热导率、增大体积电阻率。相同原料配比下, 复相陶瓷的密度越高, 其热导率、体积电阻率、硬度越高。热导率和体积电阻率的实测值与两相复合模型方程较为符合。当n_AlN:n_BN=75:25时, 在温度为1600℃、压强为90 MPa、保温3 h的热等静压工艺下可以制备出相对密度达98.03%、热导率为77.29 W/(m·K)、体积电阻率为1.35×10¹⁵ Ω·cm的复相陶瓷。     

石墨烯增强铝基复合材料导电性能的研究

采用粉末冶金法,制备了石墨烯增强铝基复合材料,研究了石墨烯含量及烧结温度对复合材料组织及力学性能、导电性能的影响.结果表明,当石墨烯添加量为0.3％(质量分数)、在580 ℃烧结1h时,所得复合材料晶粒较细小,分布较均匀,致密度最大,为90.14％,电导率最高,为25.54 MS/m,硬度最大,为HB23.35.     

无压浸渗制备SiC/Al电子封装材料的结构与性能

将粒度为F280的SiC颗粒振实后直接无压浸渗液态AlSi12Mg8铝合金,制备出高SiC含量的铝基复合材料,并对其结构和性能进行了研究。结果表明:采用该方法制备的SiC/A1复合材料内部组织结构均匀致密,无明显气孔等缺陷,界面产物主要为Mg₂Si,MgO,MgAl₂O₄;平均密度为2.93 g·cm^-3,抗弯强度在320 MPa以上,热膨胀系数为6.14×10^-6～9.24×10^-6 K^-1,导热系数为173 W·m^-1·K^-1,均满足电子封装材料要求。     

Mo-8wt%Cu纳米复合粉末的制备和烧结

采用机械合金化法制备出Mo-8wt%Cu超细复合粉末,并对由该复合粉末所制得的压坯进行了液相烧结,利用SEM、XRD等分析手段对复合粉末的特性和烧结体的组织进行了表征和观察,实验结果表明,该方法制备的Mo-8wt%Cu超细复合粉末颗粒细小,平均粒径在300nm左右,高能球磨后的复合粉末由Mo-Cu过饱和固溶体相和Cu相组成,而且两相的晶粒度达到纳米级,其中Mo-Cu过饱和固溶体相的晶粒约为106nm,复合粉末具有很高的烧结特性,经高温烧结后合金致密度达到98.5%以上,而且金相组织分布均匀。     

Effects of Sintering Process on Microstructure and Properties of Flake Graphite-Diamond/Copper Composites

Flake graphite-diamond/Cu–Cr–Zr composites with good two-dimensional thermophysical properties were prepared by vacuum hot-pressing technology. The influence and working mechanism of the hot-pressing temperature on the relative density and thermal conductivity of the composites were studied to obtain the optimum sintering process. The results showed that with a pressing pressure of 10 ～ 20 MPa, the relative density and thermal conductivity of the composite materials increased as the sintering temperature increased from 950 to 1010°C. When the temperature rose to 1010 ～ 1040°C, a near fully dense composite material was obtained and thermal conductivity reached maxima of 410 and 119 W/m K parallel and perpendicular to the graphite planes, respectively, both of which are close to the theoretical value. However, relative density and thermal conductivity drastically decreased as the temperature continued to increase beyond 1070°C. This is attributed to the combined effect of sintering temperature and wettability between the matrix and the reinforcements.