纳米级90W-7Ni-3Fe复合粉末的烧结特性

以喷雾干燥-H2还原法制备的纳米级90W-7Ni-3Fe复合粉末为原料,采用模压成型并在800℃保温120min的条件下对试样进行预烧,研究了试样在不同烧结温度和不同烧结时间下的烧结特性,采用高倍SEM和光学金相分别对断口进行了形貌观察和钨晶粒测试;对烧结样的相对密度、抗拉强度、延伸率等性能进行了测定与分析.结果表明:保温时间为120 min时,随着烧结温度的提高,试样的性能有显著的变化,当烧结温度为1 390℃时,试样的抗拉强度和延伸率都达到一个极大值,分别为900 MPa和13%,此时试样的相对密度为99.0%;当烧结温度为1 390℃时,随着烧结时间的延长,试样的性能也有显著的变化,试样的抗拉强度、延伸率和相对密度都达到一个极大值;平均钨晶粒度为15～20 μm,钨晶粒呈球形或近球形;复合粉末烧结活性高,比传统烧结温度降低80～120℃;试样中出现了W30.73Ni40.21Fe29.06过渡相.     

稀土钇对纳米粉90W-7Ni-3Fe合金烧结特性的影响

以喷雾干燥-H2还原法制备的纳米级90W-7Ni-3Fe复合粉末为原料，研究了不同稀土Y含量对试样烧结特性的影响，采用扫描电镜和金相仪器分别对断口进行了形貌观察和W晶粒粒度测试；并对烧结样的相对密度、抗拉强度、延伸率等性能进行了测定与分析。研究结果表明：不添加稀土Y时，试样在液相烧结时容易出现孔洞和气泡，导致试样力学性能偏低；当添加稀土Y后，烧结样中没有孔洞和气泡，添加0.4％～0．6％稀土Y(质量百分数)时，合金相对密度、抗拉强度和延伸率分别为99．6％、1080MPa和17．6％；添加0．4％Y后，W晶粒从原来的20～25μm减小到10～12／2m，W晶粒由不加稀土时的球形变为近球形或多边形，且随稀土含量的增加其影响作用更明显；在相界或晶界上形成了W13．07，Ni22296Fe1.52Y23.65Ox(摩尔比)的中间相，阻止了W原子在粘结相中的扩散及W晶粒的长大。建立了合金中W颗粒的三层微观结构模型。     

纳米级90W-7Ni-3Fe复合粉末的低温烧结机制

采用DTA研究了喷雾干燥-H2还原法制备的纳米级90W-7Ni-3Fe复合粉末随温度升高时熔点和相的变化,依此为根据研究了试样在不同烧结温度和不同烧结时间下的烧结特性.采用扫描电子显微镜和金相仪分别对试样断口进行了形貌观察和W晶粒测试,并对烧结样的性能进行了测定与分析.研究结果表明:保温时间为120 min时,随着烧结温度的提高,试样的性能有显著的变化,当烧结温度为1390℃时,试样的抗拉强度、延伸率和相对密度都达到一个极大值,分别为888.3 MPa,12.9%和99.0%;当烧结温度为1390℃时,随烧结时间的延长,试样的性能也有显著的变化,试样的抗拉强度、延伸率和相对密度在保温120 min时都达到一个极大值;平均W晶粒度为20 μm,W晶粒呈球形或近球形;复合粉末烧结活性高,比传统烧结温度降低80℃;粉末中高的氧含量和在干氢中的烧结,使得试样在液相烧结时容易出现孔洞和气泡,W晶粒和粘结相分布不均匀,致使试样力学性能偏低.     

90W-7Ni-3Fe纳米晶粉末的瞬时液相强化烧结特征

采用机械合金化(MA)制备了晶粒尺寸为8～18 nm的90W-7Ni-3Fe纳米晶粉末(MA粉末).将粉末注射成形,在1 480～1 500℃经3～5 min瞬时液相烧结.结果表明,采用瞬时液相强化烧结可以得到W晶粒为3～8 μm近全致密的细晶钨合金,显微组织为细小的球形W晶粒均匀地连续分布在纤维状粘结相中,烧结坯具有好的拉抻性能.长时间的传统液相烧结使球状W晶粒迅速粗化,而且密度和强度下降,但延伸率反而增加.在MA粉末中添加微量Y2O3后采用瞬时液相烧结,可以使合金抗拉强度提高到1 055 MPa,延伸率提高到16.5%.     

放电等离子烧结时间对高密度W-7Ni-3Fe合金组织性能的影响

利用放电等离子烧结技术制备高密度W-7Ni-3Fe合金,研究了烧结保温时间对合金致密度、物相、显微组织以及力学性能的影响。结果表明,在1200℃烧结5~14 min后,合金均能实现充分致密化,保温时间对相对密度影响较小。合金中的W晶粒随保温时间的延长开始尺寸变化不大,烧结11 min以上才明显长大,但大多数W晶粒尺寸仍小于5μm。烧结时间超过8min,合金中新出现一种灰色的富W组织。随保温时间延长,合金的洛氏硬度下降不大,然而抗弯强度却明显上升。合金弯曲断口形貌在较短保温时间以沿晶断裂为主,粘结相的延性撕裂和W晶粒的解理断裂随烧结时间延长逐渐增多。     

选区激光熔化成形316L表面质量及工艺试验研究

目的提高选区激光熔化成形316L不锈钢的成形表面质量,达到高质高效成形效果。方法采用380W功率的激光进行SLM成形,对比160μm大层厚和1000 mm/s以上高速率两种工艺组合,对表面及截面缺陷形成机理进行试验研究,检测其表面形貌、致密度、微观组织、力学性能等,探索316L高质高效打印成形的工艺方法。结果选区激光熔化成形316L不锈钢主要有球化、搭接、熔池间未熔合的表面缺陷,截面具有气孔、球化、熔池间未熔合的缺陷。曝光时间对于大层厚成形截面质量影响最大,增加曝光时间会提高成形致密度;而较小的曝光时间和点距以及线间距更有利于高速率成形。在1000 mm/s高速率试验条件下,即曝光时间、点距、线间距分别为30μs、30μm、90μm时,试件致密度达到99.99%。结论高速率成形的截面质量通过工艺优化组合可达到高致密度,且通过表面重熔工艺改善表面效果明显,整体性能最优。大层厚参数打印成形虽可达到高致密度,但在表面质量方面与高速率成形参数存在较大差距。综合比较,高速率成形在保证较好表面质量的前提下可以达到高致密度。     

AlSi7Mg合金选区激光熔化工艺及性能研究

为了研究Al Si7Mg合金选区激光熔化成形工艺及性能,通过改变激光功率和扫描速度,得到不同工艺参数对成形试样性能的影响规律。结果表明:试样的相对密度随激光功率和扫描速度的增大均呈先上升后下降的趋势,试样的相对密度最高可达99.95%;随激光功率的增加,试样的拉伸性能先上升后下降;激光功率为350 W、扫描速度1 400 mm/s时,试样抗拉强度为423 MPa,屈服强度为293 MPa。     

表面活性剂添加对超细98W-1Ni-1Fe粉末注射成形喂料流变行为的影响(英文)

研究超细98W-1Ni-1Fe粉末的注射成形。系统研究球磨和硬脂酸(SA)添加对粉末特性以及喂料流变行为的影响。结果表明:球磨和SA添加均有效提高喂料的装载量。SA添加可以避免喂料制备过程中粉末与粘结剂间的表面反应,从而缩短混炼时间。SA添加可以降低喂料的粘度,但这种效果随温度升高而逐渐消失,在125℃以上时变为一种不利的效果。SA添加可以降低注射所需的温度。添加SA的粉末喂料在115℃时具有最低的粘度及剪切敏感性,而未加SA的粉末喂料在135℃时才具有最低的粘度及剪切敏感性。同时,添加SA的粉末喂料相比未添加SA的粉末喂料具有较低的温度敏感性及较佳的综合流变性能,因此,更适合于超细98W-1Ni-1Fe粉末的注射成形。     

选区激光熔化TC4合金高温力学性能及腐蚀行为研究

采用选区激光熔化技术(selectivelasermelting,SLM)制备了TC4合金,利用光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、万能材料试验机以及电化学测试等技术研究其热处理后的组织、高温力学性能及腐蚀行为,并与铸造TC4合金做了对比。结果表明,SLM与铸造TC4合金物相组成相同,SLM TC4合金组织主要为片层状(α+β)相,平均晶粒面积约为2μm²,而铸造TC4合金表现出典型的魏氏组织,平均晶粒面积约为276μm²。相对于铸造TC4合金,SLM TC4合金的室温及高温力学性能均较优异,且表面形成的钝化膜保护性能更好,腐蚀速率更低。     

选区激光熔化Al-Si合金组织特征及腐蚀行为研究进展

选区激光熔化(selective laser melting, SLM)制备的Al-Si合金在航空航天材料定制化和轻量化的发展中有着巨大潜力。然而,影响SLM成形件寿命的腐蚀行为尚未引起广泛关注。本文结合当前文献报道,根据SLM过程中的凝固特征分析了冶金缺陷和微观组织的形成原因,结合传统铸造Al-Si合金在含氯化合物中的腐蚀机理,进一步论述了SLM制备的Al-Si合金的腐蚀机理,归纳总结了冶金缺陷、微观组织和热处理工艺对于腐蚀行为的影响。发现试样的致密度,表面状态(粗糙度)和共晶Si的含量、形态及分布对腐蚀性能有重要影响。在此基础上,指出了目前SLM工艺下Al-Si合金腐蚀研究中存在的工艺参数不够系统,忽视Mg,Fe等元素的作用,研究手段和范围不够完善等不足以及未来进一步发展的方向。     

Densification,microstructural evolutions of 90W-7Ni-3Fe tungsten heavy alloys during laser melting deposition process

Thin walled 90W-7Ni-3Fe tungsten heavy alloys (WHAs) have been prepared by a laser melting deposition (LMD) additive manufacturing technique using different input laser volume energy densities. Detailed investigations on densification and microstructural evolutions of the LMD process have been carried out. The result shows that the sample density increases with increasing input energy density by elimination of “lack of fusion” defects. However, some gas delivered with powders gets trapped in the molten pool due to the fast cooling rate and complex shapes of W particles, resulting in a prevalence of small round pore defects even under high input energy densities. Near full density can be obtained when the energy density reaches 74 J/mm³. The LMD WHAs have two phase microstructures consisting of polygonal or dendritic W particles embedded in a nickel‑iron matrix, which has large sized columnar grains due to epitaxial growth. The polygonal particles are partially dissolved/melted W powder particles. The dendritic particles are newly formed grains due to the reprecipitation of supersaturated W in the nickel‑iron matrix during solidification. The proportion of dendritic particles increases with the increasing input energy density. A microstructure evolution process adapted from traditional liquid phase sintering process containing three stages of rearrangement, solution-reprecipitation, and solid state is proposed for the LMD process.     

90W-7Ni-3Fe高比重合金薄板材的流延法制备

本文采用流延成型工艺,通过排胶、烧结得到90W-7Ni-3Fe合金板坯,通过冷轧工艺得到厚度小于0.1 mm的90W-7Ni-3Fe薄板材。通过扫描电子显微镜观察实验制得的素坯,混合金属颗粒均匀的分布在粘结剂中。对制得的流延素坯进行综合热分析,制定90W-7Ni-3Fe流延素坯的排胶方案。通过碳硫分析仪测得排胶烧结后的90W-7Ni-3Fe合金板坯残碳量为0.012-0.018 wt%。对不同烧结温度的90W-7Ni-3Fe板坯的组织形貌、相对密度及硬度分析,烧结温度在1450℃时,致密化程度提高,W颗粒相未过大生长,板型保持较好。对烧结后的90W-7Ni-3Fe板坯进行冷轧处理,W颗粒沿轧制方向被拉长成扁椭球状,Ni-Fe相由于塑性比W颗粒好也被沿轧制方向挤压,消除了部分气孔,有效的提高了板坯的致密度及硬度。     

稀土Y在90W-7Ni-3Fe合金中的存在形态和分布特征

以喷雾干燥法制备的不同稀土Y含量的90W-7Ni-3Fe复合粉末为原料,在不同的烧结温度下制备出不同稀土含量的钨合金,采用XRD、SEM和EDX研究了稀土Y在90W-7Ni-3Fe合金中的存在形态和分布规律。结果表明:稀土Y以Y2O3的形式存在于合金中,且钨颗粒内部未发现稀土Y的存在。Y的添加量为0.4%时,以富Y颗粒的形式分布在钨颗粒与粘结相之间;当添加量为5%时,在粘结相中形成了富Y区域。添加稀土Y可以有效地细化钨颗粒。     

MA制备W-Ni-Fe纳米复合粉末的工艺优化

研究了90W-7Ni-3Fe混合粉末在行星式高能球磨机中的机械合金化(MA)工艺.在一定条件下球磨后,采用XRD分析了粉末相变化、晶块尺寸和晶格畸变,采用SEM对粉末形貌进行了分析.研究了球磨时间、球磨机转速、球料比、球装填系数、不同的表面活性剂等因素对粉末性能的影响.确定了机械合金化制备W-Ni-Fe纳米复合粉末的最优化工艺:球磨转速为200r/min,球装填系数为6%～12%,球料比为10∶1,液体介质比为V液体∶V(球 料)=1.4～2.0.不同种类的过程控制剂对MA粉末分散和粉末的成形性有很大的影响,采用8#过程控制剂能在有效分散MA粉末的同时具有好的成形性.     

90W-7Ni-3Fe合金拉伸力学行为的应变率效应

采用CMT4105拉伸试验机对烧结态90W-7Ni-3Fe(90W)合金进行准静态拉伸试验;在较高应变率条件(1600~2000s-1)下,采用套筒加载直拉式Hopkinson拉杆对90W合金进行动态拉伸试验,研究90W合金在不同加载应变率下的拉伸性能及破坏机制。结果表明,在拉伸加载条件下,90W合金具有明显的应变率效应,随着应变率的增加,强度显著提高,材料断裂时的真实应变下降,断裂前吸收的总能量下降。90W合金的破坏机制由钨-钨界面开裂向钨颗粒解理断裂转变。     

稀土Y对纳米粉90W-Ni-Fe合金性能和微观结构的影响

采用SEM和金相仪器对添加不同Y量的纳米粉90W-7Ni-3Fe合金试样断口进行形貌观察和W晶粒测试：并对烧结态试样的相对密度、抗拉强度、延伸率等性能进行测定与分析。结果表明：当Y量在0．2％～0．6％（质量百分数，下同）时，试样相对密度为99.2％～99．6％，抗拉强度为1000MPa-1100MPa，延伸率为16％-19．5％：添加0．4％Y后，W晶粒从原来的20μm～25μm减小到12μm，W晶粒形状由不加稀土时的球形变为近球形或多边形。添加0．4％Y后，在界面上形成了W13．07Ni2.96Fe1.52Y23．65Ox（摩尔数比）的中间相，其阻止了W原子在粘结相中的扩散，阻止了W晶粒长大，细化了W晶粒，提高了合金的性能。