放电等离子烧结双相AlCrCoFeNi2.1 高熵合金的微观组织、耐腐蚀性能和力学性能

采用放电等离子烧结法在不同温度下制备AlCrCoFeNi_2.1高熵合金（HEA）,并对其微观组织、耐腐蚀性能和力学性能进行了研究。结果表明,烧结后的AlCrCoFeNi_2.1 HEA最大相对密度可达99.18%;该HEA主要由体心立方（bcc）相和面心立方（fcc）相组成,其比例分别为20.6%和79.4%。与fcc相相比,AlCrCoFeNi_2.1 HEA中bcc相的再结晶组织和变形组织更多,且bcc相在3.5%（质量分数）NaCl溶液中更容易被腐蚀。随着应变速率的增加,bcc相和fcc相的压力恢复速率降低,硬化效果增强。在1050 ℃下烧结的AlCrCoFeNi_2.1 HEA具有较高的极限抗拉伸强度,这主要归因于晶界强化、固溶强化和合金粒子之间良好的界面结合。该HEA的断裂形式包括bcc相的脆性断裂和fcc相的韧性断裂。     

等离子烧结Al35Ti15Cr20Mn20Cu10/6061Al复合材料的组织与性能

采用机械合金化与放电等离子烧结工艺制备了体积分数为5%的Al35Ti15Cr20Mn20Cu10增强6061Al复合材料,重点研究了烧结温度对轻质高熵合金增强铝基复合材料微观组织及力学性能的影响。当烧结温度为540℃时,复合材料的致密度最大为98.6%。此时复合材料基体与增强体之间产生明显过渡层,界面结合以扩散结合为主。随着烧结温度升高,复合材料的屈服强度出现先上升后下降的趋势。当烧结温度为540℃时,复合材料的屈服强度达到186MPa,相比基体的屈服强度提升了约75%,复合材料的屈服强度接近Iso-strain模型的计算值。     

等离子烧结温度对CoCrCuFeNi高熵合金组织及性能影响

本文通过氩气雾化制备CoCrCuFeNi球形粉末,随后在900℃、1000℃、1100℃、1150℃温度下通过放电等离子活化烧结(Spark plasma sintering,SPS),成功制备CoCrCuFeNi高熵合金块体。结果表明：随着烧结温度的升高,材料室温抗拉强度先降低后升高,均匀却延伸率先大幅度提高,随后降低;当烧结温度为1100℃时,材料屈服强度和抗拉强度分别达到379.3MPa和655.6MPa,断后延伸率达21.9%;当烧结温度超过1100℃时,开始出现局部熔化现象,材料内部出现元素明显偏析现象。烧结温度为900℃时,拉伸断口沿球形粉末表面脆性断裂,随着烧结温度提高,断口转变为包含韧窝的韧性断裂。由于高温烧结过程中基体内发生渗碳现象,透射电镜结果表明碳与基体发生反应,形成第二相碳化物。     

放电等离子烧结WMoNbTaV-Al2O3 高熵合金组织及磨损性能

以金属粉末为原料,采用放电等离子烧结技术制备新型含α-Al₂O₃的WMoNbTaV难熔高熵合金,研究了烧结温度对合金致密化行为、相结构、显微组织和耐磨性能的影响。结果表明：在1800~1900 ℃烧结时,WMoNbTaV-Al₂O₃高熵合金基体具有单一bcc相结构,Al₂O₃的平均晶粒尺寸为1.15 μm。随着烧结温度升高,合金的晶粒尺寸增大,致密度和显微硬度也在不断增高,在1900 ℃烧结时硬度达到7967.4 MPa。1900 ℃烧结得到的合金具有优异的耐磨性,磨损量仅为1800 ℃烧结合金的一半。且WMoNbTaV-Al₂O₃高熵合金的耐磨性远高于纯W材料。当磨料粒度为37.5 μm时,1900 ℃烧结的合金磨损量为0.9 mg,磨损性能是纯W材料的83倍。     

体积分数和烧结温度对(AlSiTiCrNiCu)p/6061Al复合材料的热导率的影响

高熵合金具有高硬度、高强度、耐磨、耐腐蚀、高温热稳定等优异性能,源于金属-金属间天然的界面结合特性,高熵合金与铝合金有良好的界面润湿性。本文采用AlSiTiCrNiCu高熵合金颗粒作为增强相增强铝合金,研究高熵合金体积分数与烧结温度对复合材料导热性能的影响。结果表明,(AlSiTiCrNiCu)p/6061Al复合材料的导热率随着AlSiTiCrNiCu颗粒体积分数的增大而降低,20 vol.% (AlSiTiCrNiCu)p/6061Al复合材料的导热率为61.59 W/(m?K),相比于基体6061Al合金降低了52 %。当体积分数为10%时,随着烧结温度的升高,复合材料的导热率降低,烧结温度为540℃时,复合材料的导热率为65.80 W/(m?K)。TEM分析,高熵合金与铝合金的界面为扩散性界面,没有发生界面发应,有助于导热率的降低。     

烧结方式对TiB2/Cu复合材料组织和性能的影响

采用微波烧结和真空烧结制备了Cu及不同TiB2含量的TiB2/Cu复合材料。测试了试样的密度、硬度、电导率,并对不同烧结法方式制备的Cu及TiB2/Cu复合材料的组织和性能进行了分析。结果表明,微波烧结技术可以在较短的时间和较低的能耗下完成烧结,且烧结体的性能要明显优于真空烧结的。但微波烧结试样的组织比较粗大,有孪晶存在,并且孪晶数量随TiB2含量的增加而减少。     

放电等离子烧结法制备Cu/金刚石复合材料的性能与显微组织

由于具备较高的热导率,铜/金刚石复合材料已成为应用于电子封装领域的新一代热管理材料。采用放电等离子烧结工艺（SPS）成功制备含不同金刚石体积分数的Cu/金刚石复合材料,研究复合材料的相对密度、微观结构均匀性和热导率（TC）随金刚石体积分数（50%、60%和70%）和烧结温度的变化规律。结果表明：随着金刚石体积分数的降低,复合材料的相对密度、微观结构均匀性和热导率均升高;随着烧结温度的提高,复合材料的相对密度和热导率不断提高。复合材料的热导率受到金刚石体积分数、微观结构均匀性和复合材料相对密度的综合影响。     

放电等离子烧结温度对超细晶W-40Cu复合材料的影响

采用高能球磨法制备了W-40Cu超细晶复合粉体,继而进行了放电等离子烧结(SPS),获得了致密的超细晶W-40Cu块体复合材料,着重研究了烧结温度对复合材料组织和性能的影响.结果表明,随着烧结温度升高,材料的致密度、硬度和电导率也随之升高;在950℃烧结5 min的W-40Cu复合材料,W颗粒尺寸约300～500 nm,相对致密度达98％,显微硬度HV为287,电导率为17.9 MS/m.     

烧结工艺对纳米WC/MgO复合材料性能的影响

利用高能球磨法和放电等离子烧结技术制备了纳米WC/MgO复合材料,研究了烧结温度和烧结压力对WC-8wt%MgO复合材料密度、硬度和断裂韧性的影响.结果表明,烧结温度过低,试样的致密度差;烧结温度过高,晶粒快速长大,使得复合材料性能降低;烧结压力越大,复合材料的致密度越高,硬度和断裂韧性越好.最佳烧结工艺是烧结温度1650℃,烧结压力70 MPa,获得了该复合块体材料的最佳性能组合.     

放电等离子法制备SiC/Cu复合材料及其性能研究

以Cu、SiC粉末为原料,用放电等离子法制备SiC/Cu复合材料;利用X射线衍射仪分析不同球磨时间的混合粉末物相;用扫描电镜观察粉末的形貌,并进行粒度分析.研究了不同压力下SiC/Cu复合材料的致密度和显微硬度,研究了SiC含量对该复合材料硬度、密度和摩擦磨损性能的影响,并讨论了其磨损机制.结果表明:在50 MPa的烧结压力下,该复合材料的致密度和硬度最优异,SiC含量为10％时,该复合材料的摩擦磨损性能最好,其磨损机制主要是黏着磨损和磨料磨损.     

(CoCrFeNi)100-xCux中间层对WC-10%Co硬质合金与42CrMo钢快速扩散连接的影响

本文将不同Cu含量的(CoCrFeNi)_100-xCu_x高熵合金(x=10、20、30、40、50)作为中间层,利用放电等离子烧结对WC-10%Co(质量分数)硬质合金和42CrMo钢进行固相扩散焊,探究了高熵合金中间层成分对焊接接头界面组织特征、元素扩散行为及最终力学性能的影响。结果显示,各成分下硬质合金与高熵合金界面均无明显微孔和微裂纹,但高熵合金中间层与42CrMo钢界面普遍存在少量微孔,且低Cu含量(CoCrFeNi)90Cu10与42CrMo钢界面存在大量微孔和微裂纹。扩散焊后中间层出现了富Cu相和富Cr相,其中富Cu相在Cu的原子数分数减小到10%后基本消失,而富Cr相主要分布在界面附近,且Cu的原子数分数增加到50%时主要分布在贫Cu相边缘及内部。中间层元素(Co、Cr、Fe、Ni)在硬质合金中的扩散距离比硬质合金中W元素在中间层的扩散距离要远。相较而言,高熵合金中间层各元素与42CrMo钢之间的元素扩散距离基本相同。另外,在使用(CoCrFeNi)_100-xCu_x高熵合金作为中间层时...     

SPS烧结温度对ACNs/Ti复合材料组织结构与力学性能的影响

通过放电等离子烧结（SPS）制备ACNs（无定形碳纳米颗粒）/Ti复合材料,并采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、光学显微镜以及电子万能试验机对不同烧结温度下ACNs/Ti复合材料的显微组织、相组成及力学性能进行表征。结果表明,较低烧结温度（800℃）下,未反应的ACNs虽然会对复合材料的强度有所贡献,但其与基体的界面结合较弱,会导致复合材料塑性严重下降。较高烧结温度（1000℃）下,与基体充分反应的TiC颗粒过度生长后尺寸较大,这一现象会造成材料强度下降。当烧结温度为900℃时,ACNs与Ti基体完全反应生成TiC颗粒,这种细小弥散的TiC沿着基体颗粒周围分布形成了准连续网状结构,此时ACNs/Ti复合材料具有最佳的强塑性匹配,其抗拉强度、屈服强度、延伸率分别为648.19 MPa、551.02 MPa、36.19%。     

真空热压烧结对Cu/WC复合材料性能的影响

采用粉末冶金真空热压烧结法制备Cu/WC复合材料,研究了WC含量及材料烧结时间对硬度及导电等件能的影响.结果表明,真空热压烧结可明显改善WC颗粒度分布,提高复合材料的致密度、硬度和导电性;v(WC)=1.5%、烧结时间为3 h时,材料的综合性能最好.     

烧结温度对M3∶2高速钢SPS烧结组织和性能的影响

采用放电等离子烧结技术(SPS)制备了M3∶2粉末冶金高速钢,研究了SPS烧结M3∶2粉末冶金高速钢最佳烧结温度、显微组织与性能.通过实验得到以10℃/min的速率升到1200℃时高速钢的连续升温烧结曲线,分析在此烧结实验下的烧结过程,进而确定烧结温度范围.在此范围内的不同温度下烧结试样,根据试样密度、硬度、相对密度和显微组织确定M3∶2粉末高速钢最佳烧结温度.结果表明:在烧结温度900℃、保温时间10min、压力30 MPa工艺下,SPS烧结的M3∶2粉末冶金高速钢,其显微组织均匀、晶粒细小、无碳化物偏析,相对密度达98.17％,硬度达63.37 HRC.     

TiB_2/Cu复合材料微波烧结制备工艺探讨

以TiB2/Cu复合粉末压坯为研究对象,应用微波烧结炉对其进行烧结。探讨了微波烧结制备TiB2/Cu复合材料的几种基本的工艺因素。结果表明,在微波烧结条件下,以SiC粉末作为辅助加热,可以得到较快的升温速率,并且温度易于控制;将试样放置于SiC粉末上,可以较好地进行温度测量,试样烧结外观较好;随着烧结温度和时间的增大,试样致密度有所提高。在1 000℃烧结10min得到的致密度最高。     

放电等离子烧结制备低密度AlTiCrNiCu高熵合金及其组织性能研究

采用机械合金化和放电等离子烧结工艺制备了低密度AlTiCrNiCu高熵合金材料,重点研究了球磨时间对各元素粉末的合金化过程及烧结温度(950 ~ 1050 ℃)对高熵合金组织及力学性能的影响。结果表明：高熵合金粉末为单相BCC结构,随着球磨时间的增加,粉末粒径先变大后变小,其最终平均粒径大约为20 μm。高熵合金块体材料的相结构为BCC1(基体相)+BCC2(富Cr相)+FCC(富Cu相),密度为6.22 ~ 6.30 g/cm_³。烧结温度的升高,有利于高熵合金粉末的冶金结合,促进了高熵合金块材料的致密化。当烧结温度为1050 ℃时,AlTiCrNiCu高熵合金具有良好的综合力学性能,其屈服强度、压缩强度、塑性和显微硬度分别为1410 MPa,2000 MPa,9.13%和524 HV。分析认为高的烧结温度为各元素原子间的充分扩散提供了足够的能量。然而,TEM分析表明,高的烧结温度也促进了弥散的FCC富Cu相在晶界的聚集长大。     

热压温度对AlFeCrCoCu/ZL109复合材料的组织与性能的影响

通过粉末冶金法制备了 AlFeCrCoCu/ZL109复合材料,采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、热膨胀仪以及拉伸实验等研究了复合材料在不同热压温度下的组织与性能.结果表明:随着热压温度的升高,复合材料的抗拉强度和硬度先增大后减小;当热压温度为550℃时,复合材料的抗拉强度与显微硬度达到最大,分别为326...     

纳米结构Cu/C复合材料的微观结构及性能

采用新型机械合金化-放电等离子烧结(MA-SPS)技术制备纳米结构Cu/C自润滑复合材料。利用XRD、DSC、TEM分析机械合金化粉末和SPS烧结样品的相组成和微观结构。结果表明,球磨24h后,Cu-C不互溶体系形成了纳米晶铜、非晶碳和纳米结构过饱和固溶体等亚稳相。SPS烧结后,Cu/C复合材料仍保持纳米结构。MA-SPS的双重活化机制,使粉末的烧结活性大大提高,在600℃烧结3min即可获得致密的纳米结构Cu/C复合材料。     

退火温度对HA/Ti-24Nb-4Zr复合材料组织与性能的影响

利用放电等离子烧结(SPS)技术制备了HA/Ti-24Nb-4Zr生物复合材料,研究了不同退火温度对复合材料显微组织和力学性能(抗压强度、屈服强度、屈强比、压缩弹性模量)的影响。结果表明,烧结态复合材料主要由β-Ti相、少量初生α-Ti相及HA相组成;随着退火温度的升高,复合材料基体中β-Ti相含量增多且晶粒逐渐长大,针状次生α-Ti相在晶界处和晶内不断析出,HA相结构和含量变化不大;与烧结态相比,不同退火温度处理后的复合材料强度和弹性模量先略微上升后下降,而塑韧性呈不断提高趋势;复合材料在850 ℃退火处理后,抗压强度、屈服强度、屈强比和压缩弹性模量值分别为1507 MPa、1270 MPa、0.84和42 GPa,塑韧性得到明显改善,作为生物医用植入材料具有潜在的应用前景。     

AlCoCrFeNi2.1高熵合金电子束焊接接头耐蚀性

为明确高熵合金焊接接头耐腐蚀行为,采用电子束方法对共晶双相AlCoCrFeNi_2.1高熵合金进行焊接,并运用电化学腐蚀方法研究了接头耐蚀性.结果表明,焊缝区域(FZ)自腐蚀电位相比母材(BM)提高0.16 V左右,耐蚀性增强,自腐蚀电流减小了一个数量级,腐蚀速率明显降低.焊接接头母材区域腐蚀坑呈纵深扩展趋势,而焊缝区域腐蚀坑呈横向扩展,并表现出明显的相选择性腐蚀现象.焊缝区域的晶粒细化显著,硬度升高,两相分布呈现密集的“网络”状,元素分布更加均匀,大角度晶界增加,这都增强了焊接接头的耐点蚀穿孔的能力.