Cu-Ti-B-Diamond体系自蔓延高温烧结研究

采用Ti/Cu/B/Diamond粉体为原料,通过自蔓延高温反应技术,制备了Cu-TiB2结合剂金刚石复合材料。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)结合能谱仪(EDS)等技术表征和分析试样。研究结果表明:原料经自蔓延高温烧结后,产物主相为Cu、TiB2和金刚石。当TiB2(20%)质量分数较低时,反应后在金刚石表面形成极少量的颗粒附着物;TiB2质量分数较高时(30%~60%),在金刚石表面会形成富Cu-B相与B4C相,这些相在金刚石表面呈现出独特的凹凸不平的圆球状镀覆状态。     

自蔓延烧结法制备Al_4C_3涂覆金刚石复合材料

采用Ti/Al/石墨/金刚石粉体为原料,通过自蔓延高温烧结技术制备铝-碳化钛基结合金刚石复合材料,制备了Al-TiC结合剂金刚石复合材料,在金刚石表面合成了碳化铝涂层。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)结合能谱仪(EDS)分析试样。研究结果表明:各种原料经自蔓延高温烧结后,产物主相为Al、TiC和金刚石。同时,在金刚石表面形成了致密的Al4C3涂层,当Al质量分数较高时(80%),Al4C3涂层组织细小,约为1~5μm;随着Al质量分数减少至60%,Al4C3涂层组织粒度逐渐变大,同时析出较多5~20μm的花蕾状析出物。但是当Al质量分数较少(40%)时,金刚石易发生碎裂现象。     

微波诱发热爆法制备钛铝碳结合剂金刚石复合材料

采用Ti、Al、石墨和金刚石粉体为原料,通过微波诱发热爆法制备钛铝碳结合剂/金刚石复合材料,研究金刚石质量分数和颗粒平均尺寸对复合材料物相组成、显微形貌及磨耗比的影响.结果表明:在N2气氛下,原料粉末发生热爆反应,可生成Ti2AlC、Ti3AlC2、TiC、TiN、AlN和Al3Ti相.当采用较低的金刚石质量分数或较大...     

自蔓延法在金刚石表面形成碳硼化铝涂层的研究

采用Ti/Al/B/金刚石粉体为原料,通过自蔓延高温反应技术,制备了Al-TiB2结合剂金刚石复合材料,在金刚石表面合成了碳硼化铝涂层。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)结合能谱仪(EDS)分析试样。研究结果表明:各种原料经自蔓延高温烧结后,产物的主相为Al、TiB2和金刚石。同时当Al质量分数较高时(60%~80%),在金刚石表面形成了致密的碳硼化铝涂层,呈薄片状,金刚石附近也生长出许多碳硼化铝晶粒,尺寸可达到几十微米。但是当Al质量分数较低(40%和50%)时,金刚石会发生严重的碎裂。     

自蔓延高温法在金刚石表面涂覆钛铝涂层的研究

采用Ti/Al/金刚石粉体为原料,通过自蔓延高温反应技术,制备了钛铝化合物结合剂金刚石复合材料。研究了不同原料配比和引燃温度对结合剂与金刚石结合状态的影响。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)分析试样。研究结果表明:经700℃温度引燃,试样会发生自蔓延反应,生成钛铝化合物,并在金刚石表面形成涂层。当试样中金刚石的质量分数较低(25%),n(Ti)∶n(Al)=3∶1时,试样得到的涂层更致密,钛铝组织发育更好。     

自蔓延高温合成（SHS）金刚石——一种新的生产方法

自蔓延高温合成（ＳＨＳ）金刚石──一种新的生产方法为了发展和改进金属切削刀具、岩石钻探工具以及石材锯切工具，有必要探索一些新的方法用来生产大规格尺寸的金刚石制品。采用超高压高温技术（如常规的金刚石合成方法）很难生产出直径大于４０ｍｍ的产品。采用低共熔...     

金刚石粒度和含量对自蔓延高温合成NiAl结合金刚石复合材料性能的影响

以Ni粉、Al粉、金刚石为原料,采用自蔓延高温合成法制备了NiAl结合金刚石复合材料,研究了金刚石的粒度和含量对Ni-Al体系燃烧温度和燃烧波蔓延速度的影响以及对复合材料性能的影响。结果表明：金刚石降低了Ni-Al体系的燃烧温度和燃烧波蔓延速度,并提高NiAl基体的抗压强度和维氏硬度。但随着金刚石含量的增加,复合材料的力学性能有所下降,NiAl峰升高,Ni₃Al峰下降。随着金刚石的粒度降低,Ni-Al体系的燃烧温度先降低后升高,燃烧波蔓延速度则是先增大后减小,复合材料的抗压强度先升高后降低,维氏硬度降低,Ni₃Al峰先升高后降低,NiAl和Ni峰则是先降低后升高。当金刚石含量为10 mass%、粒度为150～180μm时,复合材料的综合性能最佳,体积密度为3.28 g/cm³,抗压强度为92.0 MPa,维氏硬度为122.06 HV,Ni₃Al峰达到最高。     

Ni-Al辅助微波自蔓延烧结制备Ti3SiC2基金刚石复合材料工艺研究

为降低金刚石磨削工具的制造成本和能耗,探寻一种在低能耗下实现高性能陶瓷结合剂金刚石磨具的制备工艺,同时研究助燃剂Si和金刚石粒度等因素对样品物相组成、显微形貌和磨削性能的影响。采用Ti、Si、石墨粉和金刚石磨料作为原料,经冷压成型至生胚,通过Ni-Al辅助在微波场加热诱发Ti-Si-C体系发生自蔓延高温合成(SHS)反应以制备Ti₃SiC₂基金刚石复合材料。结果表明,高热值Ni-Al合金辅助可以缩短样品的烧结时间,还可以将诱发SHS反应的温度点控制在金刚石石墨化温度以下。在Ar保护气氛下,Ti-Si-C体系发生SHS反应,可生成Ti₃SiC₂、TiC和Ti₅Si₃等3种物相。随Si含量升高,Ti₃SiC₂相先增多后减少,当n (Ti):n (Si):n (C)=3∶1.1∶2时,复合材料的磨削性能最佳,磨耗比最高可达286.53。分析不同原料配比下的试样磨耗比差异的产生机制,认为基体组织中存在微小且分布均匀的气孔...     

自蔓延高温合成法制备金刚石工具材料研究现状

金刚石工具多采用热压烧结法制备,但此方法存在能耗高、结合剂对金刚石的把持力弱、石墨模具污染环境等缺点。自蔓延高温合成法(SHS)不仅具有高效、节能的优点,而且反应过程中产生的瞬时高温有助于金刚石表面形成碳化物,能使结合剂与金刚石形成化学冶金结合。因此,SHS制备金刚石工具受到广泛关注。本文首先基于相关体系的热力学参数(绝热温度),分析了SHS制备金刚石工具的可行性;综述了原料配比、稀释剂、金刚石浓度及排布方式、引燃方式及碳化物的形成等因素对Ni-Al、Ti-Al及Fe-Al体系SHS制备金刚石工具材料的影响;然后,对比了所制得的金刚石工具材料的性能。最后,展望了SHS制备金刚石工具材料潜在的研究方向,提出了抑制SHS反应过程中金刚石石墨化的方法。     

金刚石对Ni-Al自蔓延反应过程的影响

本研究主要针对Ni-Al自蔓延反应燃烧过程和加入金刚石磨料后的变化,其反应产物的微观形貌,以及SHS反应后金刚石的表面特征及强度的变化进行的探讨。结果表明:添加含量大于15%的金刚石时,Ni-Al体系的燃烧波速度和燃烧温度均随金刚石含量的增大而降低,呈现出振荡燃烧模式。添加含量小于15%的金刚石时,Ni-Al体系燃烧波速度和燃烧温度影响不大,呈现出稳态燃烧模式。添加20%金刚石Ni-Al体系的SHS反应产物主要有NiAl、Ni2Al3、Ni3Al和NiAl3。SHS反应的瞬时高温使一部分金刚石表面由黄色变成了褐色或黑色,且在金刚石表面产生了较多蚀坑,而蚀坑表面由很多球状颗粒。金刚石的平均抗压强度比SHS反应前降低了23%。     

Ti2SnC质量分数对铜基复合材料显微组织及性能的影响

为了制备强度高导电性能优异的铜基复合材料,以三元层状导电陶瓷Ti2SnC作为增强相,通过直热法粉末烧结技术制备Ti2SnC/Cu复合材料。研究了在烧结温度800℃、成型压力45MPa、保温时间30min、真空度50Pa的成型条件下,质量分数分别为0、5%、8%、10%的Ti2SnC增强相对复合材料的显微结构、硬度、抗拉强度、抗冲击韧性和导电率等性能的影响。结果表明:Ti2SnC的质量分数为5%时,综合性能最优,致密度和导电率分别达到94%、39%IACS,抗拉强度248MPa,硬度为88.7HBS,可适用于受电弓滑板。     

不同结合剂原料放电等离子烧结制备TiC/Ti3SiC2复合结合剂金刚石复合材料

分别以Ti/Si/2TiC混合粉体和Ti₃SiC₂单相粉体作为结合剂原料,采用放电等离子体烧结技术合成了TiC/Ti₃SiC₂结合剂金刚石复合材料,探讨不同的结合剂原料和保温时间对TiC/Ti₃SiC₂结合剂金刚石复合材料的物相构成、微观形貌以及磨削性能的影响。结果表明:采用Ti/Si/2TiC为结合剂原料,保温1 min时,会形成较多量的Ti₃SiC₂,Ti₃SiC₂基体与金刚石结合良好,二者之间没有孔隙;当保温5 min时,Ti₃SiC₂发生分解,基体主相转变为TiC,同时有一定量的Si,金刚石表面被侵蚀,形成凹凸不平的表面。采用Ti₃SiC₂为结合剂原料时,Ti₃SiC₂基体发生严重的分解,生成TiC和Si;金刚石与基体间存在一个过渡层,厚度约15 μm。Ti/Si/2TiC为结合剂原料保温1 min时试样的磨耗比值最大,为1 128。单相Ti₃SiC₂为结合剂的2个试样的磨耗比值约为100左右。      

Ti2SnC颗粒增强铜基复合材料的力学性能

用粉末冶金方法制备了一种以三元层状陶瓷Ti2SnC为增强相的Cu/Ti2SnC复合材料，研究了增强相的含量对复合材料的显微结构和硬度、拉伸强度等力学性能的影响。结果表明，Ti2SnC对于铜是一种有效的增强相，当Ti2SnC的体积含量为20％（体积分数，下同）时增强效果最佳，屈服强度和拉伸强度分别达到319MPa和440MPa，是相同工艺条件下制备的纯铜的屈服强度和拉伸强度的4倍和2倍，并保持12％的延伸率。强化是由于铜基体晶粒的细化和位错塞积引起的。     

烧结温度对Ti_3AlC_2/ZA27复合材料性能的影响

以Ti_3AlC_2粉和锌铝合金ZA27粉作为原料,采用行星球磨混料和气氛保护烧结工艺制备了Ti_3AlC_2颗粒增强ZA27复合材料,重点研究了烧结温度对复合材料的相组成、力学性能和显微组织的影响。结果表明,随烧结温度的升高,复合材料的相对密度、维氏硬度、抗弯强度和抗拉强度都增大,且在870℃时抗弯强度和抗拉强度都达到最大值,分别为592和324 MPa。该温度下Ti_3AlC_2与ZA27之间发生了微弱的化学反应,有利于改善基体与颗粒增强相之间的界面结合效果。     

Fabrication of high temperature oxides dispersion strengthened tungsten composites by spark plasma sintering process

The paper describes the fabrication process of high temperature oxides, such as Y₂O₃, HfO₂ and La₂O₃, dispersed tungsten composites by spark plasma sintering. The oxide contents varied from 0 to 5 wt% and sintering was conducted for 3 min at 1700 °C. Among three kinds of oxides, Y₂O₃ is the most efficient element to consolidate W powder. As dispersed up to 5 wt% Y₂O₃ into the matrix, the relative density of the W composite is increased up to nearly 100% of theoretical value. In order to analyze the effect of Y₂O₃ particles on the densification of W powders, the microstructure of W–Y₂O₃ composite is observed using the transmission electron microscopy. By this experiment, it is found that dark phases, which had been known as Y₂O₃ phase, are composed of W, Y and O. Therefore, during sintering, W atoms move through Y₂O₃ phases as well as W grain boundaries, thereby W and Y₂O₃ are soluble, and so sinterability of W is enhanced. The hardness of the composite is increased from 350 to 510 kg/mm² with increasing Y₂O₃ contents since the relative density is increased and the grain size is reduced from 20 to 4 μm. However, in case of HfO₂ and La₂O₃, the hardness of the composites is decreased even though the grain size is reduced because of their lower relative densities.     

Fe-C-S系金刚石单晶的高温高压合成

在Fe-C体系中加入单质硫(S)作为添加剂,采用高温高压法合成金刚石单晶.研究表明:S在高温高压下与Fe发生了相互作用,影响了Fe的催化性能,进而对金刚石的自发成核产生抑制作用.S的添加能使纯Fe触媒合成六八面体晶体的温度区间变宽,从而提高合成六八面体的可控性;在显微镜下观察金刚石晶体形貌颜色为深黄,晶体完整,包裹体较...     

Fabrication of finegrained Al2O3 ceramic at low sintering temperature

A research on fabrication of finegrained Al2O3 ceramic at lower sintering temperature was carried out.Al2O3 powder with 50 nm in diameter is compounded with 11.24%Al and 4.75% Fe(mass fraction) by high-energy ball-milling. AI is got from Al powder which is a component of the materials being milled and Fe from steel milling balls and milling jar during the milling. In this way, nearly no impurity is brought into the composite powder during milling. With hot pressing of the composite powder and pure Al2O3 powder, it is proved that Al2O3 powder can be densified at lower sintering temperature when the powder is compounded in this way. Al2OC and AlFe form during sintering process of the composite powder. With the reactive sintering and multiphase sintering mechanisms, finegrained Al2O3 ceramic is fabricated at low sintering temperature.