合金元素对机械合金化和放电等离子烧结Ti-Nb基合金显微组织的影响

β-Ti型结构的钛基材料在生物材料领域具有广泛的应用前景。本文采用机械合金化法和放电等离子烧结制备β-Ti型Ti-Nb基合金,研究不同Nb,Fe含量对合金显微组织及力学性能的影响。利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和透射电镜(TEM)等手段分析合金的显微组织变化情况。结果表明:机械合金化过程中,粉末的平均粒度减小,当球磨时间超过60 h时粉末易发生团聚。当球磨转速为300 r/min,球料比为12:1,Ti和Nb的质量分数分别为64%和24%时,球磨100 h后制备的粉体材料中具有一定体积的非晶相。该粉末在1 000℃下通过放电等离子烧结(SPS)制备具有均匀细小的球状晶粒组织的Ti-Nb合金,其强度、伸长率和弹性模量分别为2 180MPa,6.7%和55 GPa。通过控制Nb,Fe的含量,可以促进β-Ti相形成,获得高强度和低杨氏模量的Ti-Nb合金。     

机械合金化与放电等离子烧结制备WC颗粒增强Fe基合金的组织与力学性能

将Fe粉、Cu粉、Ni粉、Mo粉、C粉和WC粉混合,球磨40h后进行放电等离子烧结,制备WC颗粒增强Fe基合金,研究WC颗粒对球磨后粉末的形貌、相组成,以及WC颗粒含量(质量分数)对烧结合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:WC颗粒在球磨过程中起加强研磨的作用,经过40 h球磨后,Cu、Ni、Mo和C等合金元素完全固溶于Fe基体中。WC颗粒的添加有助于得到组织均匀、细小的Fe基合金,合金的微观组织以粒状珠光体为主,含有一定量的残余奥氏体、渗碳体/碳化物及WC颗粒;不含WC颗粒的合金和含10%WC颗粒的合金密度分别为7.79 g/cm3和8.09 g/cm3,均接近全致密。添加10%WC颗粒的合金具有较好的综合力学性能,硬度和抗弯强度分别达到54 HRC和2 780 MPa,比不含WC颗粒的合金硬度和抗弯强度分别提高6 HRC和488 MPa。但过多的WC颗粒反而使合金的抗弯强度下降。     

放电等离子烧结制备的细晶铁基材料及其力学性能

采用高能球磨和放电等离子烧结,制备细晶Fe-2Cu-2Ni-1Mo-1C块体材料,在不同温度下对烧结试样进行回火处理,研究烧结温度和回火温度对该合金组织、硬度和横向断裂强度的影响。结果表明:烧结温度对合金密度和硬度影响不大,经650～800℃烧结可得到近乎全致密的铁基合金,相对密度达98%～99%,组织为马氏体、贝氏体、珠光体和残余奥氏体的混合组织,硬度为59～61 HRC。在650℃下烧结时横向断裂强度为2 260 MPa;烧结试样在400～600℃回火4 h,随着回火温度升高,初始烧结组织逐渐向球状珠光体转变,使得合金的硬度逐渐降低,横向断裂强度逐渐升高。经650℃放电等离子烧结和500℃回火热处理后的铁基合金的横向断裂强度最高达3 325 MPa,硬度大于51 HRC。     

放电等离子烧结高合金工具钢的组织与性能

本文研究了放电等离子烧结(SPS)参数对HGSF01高合金工具钢致密度、硬度的影响规律,以及烧结态HGSF01高合金工具的显微组织、抗弯强度和摩擦磨损性能。结果表明:材料的致密度随烧结温度的升高和保温时间的延长呈上升趋势,而硬度则是先升高后降低;经SPS得到的材料晶粒细小,晶粒尺寸约为5μm,碳化物颗粒细小、均匀、弥散分布在基体上;烧结态材料的抗弯强度比电渣重熔态材料提高了一倍,耐磨性比电渣重熔态材料略有提高。     

放电等离子烧结原位制备MoSi_2陶瓷的显微组织与力学性能

以Mo、Si混合粉末为原料,采用放电等离子烧结技术原位制备MoSi_2陶瓷。利用X射线衍射仪、扫描电镜、维氏硬度计、电子万能材料试验机等,研究1 300,1 400和1 500℃下烧结的MoSi_2陶瓷物相组成、微观结构及力学性能。结果表明:MoSi_2陶瓷由MoSi_2和少量Mo_5Si_3/Mo_(4.8)Si_3C_(0.6)及SiO_2组成;随烧结温度升高,第二相Mo_5Si_3/Mo_(4.8)Si_3C_(0.6)含量增多,并发生Mo_5Si_3向Mo_(4.8)Si_3C_(0.6)的相转变;第二相Mo_5Si_3/Mo_(4.8)Si_3C_(0.6)含量增多可细化基体组织,材料沿晶断裂的比例增加,具有一定的强韧化作用;1 500℃烧结的MoSi_2陶瓷综合性能最佳,其致密度为99.5%,维氏硬度为9.8 GPa,抗弯强度和断裂韧性分别为313 MPa和2.9 MPa·m~(1/2)。     

放电等离子烧结的超细纯碳化钨的组织与性能

利用放电等离子烧结技术得到了近全致密的无粘结相超细纯碳化钨材料。烧结前后平均粒径达200nm的超细组织基本维持不变。该材料的硬度明显超过了常规的碳化钨基硬质合金，可以用作优异的硬质材料。     

放电等离子烧结Fe-2Cu-2Ni-1Mo-1C合金的疲劳性能研究

本文采用放电等离子烧结技术制备了Fe-2Cu-2Ni-1Mo-1C铁基合金材料,研究了不同烧结温度对材料性能及组织的影响,结果表明:820℃烧结制备的试样组织细小均匀,具有良好的横向断裂强度和硬度,分别为2 430 MPa和42HRC;在超声对称弯曲106循环周次下,其条件疲劳强度为694 MPa;断口形貌分析显示,疲...     

碳化硅陶瓷的放电等离子烧结

采用添加了Al₂O₃和Y₂O₃助烧剂的碳化硅微粉为原料,通过放电等离子烧结(SPS)技术快速制备了碳化硅陶瓷.分析了材料致密化过程,并重点研究了烧结工艺参数对材料致密度和力学性能的影响规律.结果表明,当SPS工艺参数的烧结温度和压力分别为1600℃和50MPa时,经过5min的烧结,碳化硅陶瓷的致密度可达到99.1%,硬度为HV2550,断裂韧性达8.34MPa·m^1/2,弯曲强度达684MPa.     

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     

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.     

烧结方法对MoSi2显微组织和力学性能的影响

以MoSi2为试验对象，详细研究了等离子火花放电烧结法（SPS）和热压烧结法（HP）对其显微组织和力学性能的影响。结果表明，在相同的烧结温度下，SPS烧结制备的MoSi2材料，其显微组织比热压烧结要细小得多，且SiO2含量较少，纯度较高，致密度比热压烧结提高7％，显微硬度提高3倍以上，抗压强度提高2倍左右，但断裂韧性比后者稍低。     

发动机用石墨烯增强TC11合金放电等离子烧结制备参数优化及力学性能研究

通过添加石墨烯提高了放电等离子烧结（spark plasma sintering, SPS）制备发动机用耐高温TC11合金的力学性能,研究了不同烧结参数下TC11合金的密度,并观察了合金显微组织,分析了合金力学性能的影响因素。研究结果表明:随着烧结温度增加,试样密度先增加后平稳;提高烧结压力后,试样密度发生了略微上升。随着烧结温度的上升,更多α相转变成了高温β相,形成了相对稳定的β相比例。随着烧结时间的增加,合金室温压缩强度表现为升高的趋势。提高烧结压力后,TC11合金获得了更高的室温与高温力学强度。通过实验最终确定烧结时间5 min、温度900 ℃与压力50 MPa时制备的TC11合金具有最优力学性能。     

原料粒径与烧结温度对放电等离子烧结Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr合金组织和性能的影响

利用放电等离子烧结技术(SPS)制备生物医用Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr合金,研究原料粒径与烧结温度对合金显微组织和力学性能的综合影响。结果表明:烧结合金组织由β-Ti相基体及少量未熔化金属颗粒和残留α-Ti相组成,烧结温度的升高会减少未熔化金属颗粒和残留α-Ti相;在相同烧结温度下,Nb、Ta、Zr金属颗粒粒径的减小,会促使烧结合金中的β-Ti相组织更为均匀并使未熔化金属颗粒明显减少,从而降低合金的压缩弹性模量和提高合金的抗压强度与致密度;在Nb、Ta、Zr金属颗粒粒径为10.5μm和烧结温度为1 200℃时,合金获得了压缩弹性模量为46 GPa、抗压强度为1 550 MPa的最佳综合力学性能。     

显微组织对TiAl基合金室温断裂韧性的影响

研究了相同晶粒尺寸的不同类型显微组织，以及全层片状组织的晶粒尺寸等因素对Ｔｉ－３３Ａｌ－３Ｃｒ－０．５Ｍｏ（×１００~（－２））合金的室温断裂韧性的影响，结果表明：在晶粒尺寸相当的条件下，随着显微组织中层片状晶团的体积百分数及尺寸的增大，ＴｉＡｌ基合金的室温断裂韧性提高。使用扫描电子显微镜观察了不同显微组织试样的裂纹扩展动态过程。     

放电等离子烧结制备Al-Zn-Mg-Cu纳米晶合金的组织

利用低温液氮球磨和放电等离子烧结工艺制备了块体纳米晶Al-Zn-Mg-Cu合金.采用X射线衍射(XRD)技术分析了材料的晶粒尺寸和微观应变,利用透射电镜(TEM)研究了合金微观组织的演变.结果表明:采用放电等离子烧结法制备的7000系纳米铝合金具有两种不同的纳米晶结构,以晶粒尺寸50~100nm的等轴晶为主,少量200~400nm的大晶粒为辅;烧结过程中发生再结晶及第二相析出,析出的第二相以η(MgZn₂)为主,θ(Al₂Cu)以及S(Al₂CuMg)为辅.     

TiAl基合金显微组织与室温断裂韧性关系的研究

分别测试了具有不同显微组织的Ｔｉ３３Ａｌ３Ｃｒ０．５Ｍｏ（ｗｔ％）合金的室温断裂韧性，发现在晶粒尺寸相当的条件下，全层片组织合金试样的断裂韧性最高，双态组织最低。这主要归因于全层片组织能够较好地调节应变不协调性，从而使断裂应变提高，塑性区扩大     

放电等离子烧结制备超细晶WC-3Co硬质合金的组织和性能

采用高能球磨制备纳米WC-3Co粉末,再通过放电等离子烧结(spark plasma sintering,SPS)制备超细晶WC-3Co硬质合金。研究SPS工艺参数对合金致密度、显微组织和力学性能的影响,并对SPS和热压工艺(hotpressing,HP)进行对比。结果表明:SPS可实现WC-3Co粉末的低温快速致密化。升高温度或提高压力都使得合金的致密度提高,同时导致WC晶粒长大。SPS较HP升温速率快且烧结时间更短,合金组织更加均匀,在1 300℃保温5 min、烧结压力为40 MPa的条件下所制备的合金具有最佳综合性能,其平均晶粒度为0.32μm,相对密度、硬度、抗弯强度、断裂韧性分别为99.3%、2257 HV30、1 906 MPa、10.36 MPa.m1/2。而在1 450℃、压力为50 MPa、保压5 min条件下,热压合金的致密度、硬度和断裂韧性分别为99.6%、2 264 HV30和11.01 MPa.m1/2,但抗弯强度只有1 301 MPa,平均晶粒度为0.47μm。     

放电等离子烧结制备W-20%Cu复合材料的组织及性能研究

以水热合成-共还原工艺制备的W-20%Cu(质量分数)复合粉末为原料,用SPS技术成功制备了W-20%Cu复合材料,并对其显微组织和性能进行了分析研究。结果表明:随着烧结温度的升高和保温时间的延长,W、Cu两相微观结构组织分布更为均匀,孔隙也更少,W-20%Cu复合材料的致密度、硬度和电导率也相应提高;在烧结温度950℃、保温时间5min的工艺条件下,W-20%Cu复合材料的致密度、维氏硬度、电导率分别为98.9%、HV222.8、21.7 MS/m。     

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。     

内燃机用粉末烧结Ti-21.5Nb合金组织与力学性能研究

采用放电等离子烧结技术制备内燃机用Ti-21.5Nb-2Zr-1.2Mo-0.1Y钛合金材料(Ti-21.5Nb), 并对其进行固溶和时效处理, 通过扫描电子显微镜、金相显微镜、X射线衍射仪、万能拉伸测试仪等设备分析试样的微观形貌、组织结构、物相组成以及力学性能。结果表明: 采用等离子旋转电极法制备的预合金球形粉末相对密度较高, 并且未形成孔洞; 烧结试样和固溶试样都是由β相与α相组成, 放电等离子烧结Ti-21.5Nb合金和常规铸锭合金具有相同的相结构变化规律; 合金烧结组织由β等轴晶和一些小尺寸α相构成, 其中β等轴晶的粒径介于30~80μm; 在800 ℃下对烧结试样进行固溶时效处理, 得到的固溶组织主要是由β相构成, 同时在β相中还生成了椭球形α弥散组织; 在500 ℃下对Ti-21.5Nb固溶试样进行时效处理, 在合金基体中析出ω相, 而原先的α相全部消失; 在380 ℃时效处理时, 组织中只存在α相, ω相完全消失; 在800 ℃对Ti-21.5Nb合金进行固溶时效处理可以获得力学性能更优的钛合金材料。