AlCoCrCuFeNi高熵合金激光加工组织及性能研究

目的 针对液压支架立柱表面处理提出了新一代“激光包覆焊”新思路,着重探讨高熵合金AlCoCrCuFeNi作为薄带材料的可行性。方法 采用真空熔炼的方法制备高熵合金AlCoCrCuFeNi的铸锭,用光纤激光器对AlCoCrCuFeNi高熵合金进行单道焊接和连续多道表面重熔。通过金相显微镜观察重熔层的表面形貌、X射线衍射仪进行物相分析、显微硬度计测定硬度,并进行摩擦磨损试验和腐蚀试验来研究重熔层的耐磨性和耐蚀性。结果 高熵合金AlCoCrCuFeNi铸态母材组织为等轴树枝晶,Cu在枝晶间区严重偏析,焊后晶粒更加细化,偏析现象也得到缓解,硬度上升了29.9%,铸态母材与焊缝的物相均为单一的FCC相;经激光重熔后,高熵合金AlCoCrCuFeNi形成了等轴、细小、均匀、致密的晶粒组织,激光重熔层最大硬度为HV669,重熔层摩擦因数和摩擦磨损量均小于铸态母材,激光重熔层和铸态母材均在氯化钠溶液中耐蚀性较强,在盐酸溶液中的耐蚀性较差。结论 高熵合金AlCoCrCuFeNi经激光重熔后,焊后晶粒更加细化,偏析现象也得到缓解,晶粒尺寸在5~8 μm左右。作为薄带的备选材料,高熵合金AlCoCrCuFeNi满足耐磨性高、耐蚀性高（激光重熔后略低于铸态母材）、可焊性好的3个基本要求。     

微波烧结制备WC-TiC-Co硬质合金的组织和性能研究

以WC粉为基体,Co为粘结相,TiC颗粒为抑制剂,通过球磨、压制成型,微波烧结制备WC-TiC-Co硬质合金.结果表明,在1360℃微波烧结为液相烧结,Co与WC会发生反应生成η相(Co3W3C).随TiC含量升高,合金的晶粒逐渐变得均匀细小,合金的相对密度、硬度和抗弯强度均先升高后下降,硬度在0.5％TiC时达到最高值,相对密度和抗弯强度在1.0％TiC时达到最高值.     

放电等离子烧结NdFeB永磁材料的强韧化

分别采用放电等离子烧结技术(Spark Plasma Sintering,简称SPS技术)和传统烧结技术制备了成分为Nd12.2Pr2Dy2FebalAl1Nb0.3Cu0.2B6的烧结NdFeB永磁体.研究了所制备磁体的冲击韧性和抗弯强度,并利用扫描电镜(SEM)观察了磁体的显微组织形貌.结果表明:SPS技术制备的Nd-FeB永磁体的冲击韧性和抗弯强度较传统烧结磁体有显著提高,前者的冲击韧性与抗弯强度分别为Kc=0.955J/m2、σbb=402.25 Mpa,后者仅为Kc=0.709J/m2、σbb=278.97MPa.显微组织观察发现,SPS NdFeB永磁体的主相晶粒细小均匀、富钕相细小弥散且彼此隔断;断12表现为较明显的解理断裂特征;而传统烧结磁体主相晶粒较粗大、富稀土相粗大且彼此连接,断口呈明显的沿晶断裂特征.     

晶粒长大抑制剂VC对原位生成WCoB-TiC-Co复相金属陶瓷的影响

为细化WCoB-TiC-Co复相金属陶瓷晶粒,改善其组织,提高其力学性能,以WC、TiB_2和Co粉末为主要原材料,采用真空液相原位反应烧结工艺,在1 400℃真空烧结炉中制备了WCoB-TiC-Co复相金属陶瓷.利用FE-SEM、EDS和XRD等技术,研究了不同含量的晶粒长大抑制剂VC对WCoB-TiC-Co复相金属陶瓷组织、物相构成、硬度、密度、耐磨性及抗弯强度和断口形貌等性能的影响.结果表明:添加适量的VC能有效细化WCoB-TiC-Co复相金属陶瓷晶粒,使得材料获得更均匀细小的微观组织,增加材料韧性和断口不平整性,增强材料抗弯强度,并且提高硬度、密度和耐磨性;当VC的质量分数增加到0.9%时,金属陶瓷的晶粒平均尺寸可细化到约1.3μm,硬度随之升高到91.5 HRA,抗弯强度达到794 MPa;但VC的质量分数继续增加到1.2%、1.5%时,其硬度、密度、耐磨性及抗弯强度均会有所降低.     

烧结温度对粉末冶金法制备Co-Cr-W合金性能的影响

采用粉末冶金法在真空条件下制备Co-CrW硬质合金,研究了不同烧结温度(1 250,1 300,1 350,1 400,1 450,1 500和1 550℃)90 min保温时间对合金的微观结构、硬度和抗弯强度的影响,分析其致密化行为变化规律。结果表明,烧结温度在1 250~1 450℃范围内,随着温度的升高,材料的孔隙不断减少并球化,材料的密度、硬度和抗弯强度不断增加,在1 450℃密度达到最大值(8.75g/cm3),硬度和抗弯强度同时达到最佳状态,分别为63.1HRC和382 MPa。当烧结温度超过1 450℃时晶粒粗化,出现过烧现象,材料的性能开始下降。当烧结温度达到1 550℃时合金试样发生严重变形。     

高纯多晶LaB6纳米块体阴极材料的制备及表征

采用放电等离子烧结技术, 以氢直流电弧法制备的La-LaH₂纳米粉末为原料, 制备了高纯LaB₆多晶纳米块体热阴极材料. 系统研究了LaH₂的脱氢反应、SPS合成LaB₆的烧结反应式, 并用XRD、SEM、TEM和AFM对LaB₆烧结块体的相与结构进行了表征. 实验结果表明, LaH2在796.4℃时发生脱氢反应; SPS制备得到了单相LaB₆纳米多晶块体, 纯度达到99.867%, 相对密度达到99.2%, 和其他烧结方法相比, 样品显微硬度及抗弯强度等性能显著提高. 晶体为大小均匀, 形态规则完整的等轴晶, 50MPa, 烧结温度1250～1350℃范围内平均晶粒尺寸为120nm, 随烧结温度的升高, 晶粒尺寸逐渐增大.     

放电等离子烧结W-Ni-Fe合金的显微组织与性能研究

采用高能球磨机制备了不同球磨时间的W-Ni-Fe高比重合金粉,采用XRD分析了粉末相的变化.应用放电等离子烧结技术制备了W-Ni-Fe合金.采用SEM和EDX对烧结合金的形貌、断口和成分进行了分析,并且用维氏硬度计测量了样品的硬度.结果表明,球磨20h的SPS W-Ni-Fe合金具有较好的显微组织,断裂方式表现为W晶粒的穿晶解理断裂和粘结相的穿晶延性断裂特征,并且具有较高的硬度.     

微波和常规烧结制备纳米Al_2O_3/3Y-TZP陶瓷

采用共沉淀法制备Al2O3/3Y-TZP纳米粉体,粉体压制后通过微波和常规烧结制备Al2O3/3Y-TZP陶瓷,并研究两种烧结方法对Al2O3/3Y-TZP陶瓷相对密度、抗弯强度、断裂韧性和断口形貌等的影响。结果表明,共沉淀法制得的Al2O3/3Y-TZP纳米粉体晶粒细小、均匀,近似球形,尺寸为40~60nm;随烧结温度的升高,两种烧结方法制备的陶瓷试样相对密度、抗弯强度和断裂韧性均先升高后降低;与常规烧结相比,Al2O3/3Y-TZP陶瓷的微波烧结温度明显降低,时间显著缩短,且晶粒更细小,相对密度、抗弯强度和断裂韧性显著提高。     

放电等离子烧结制备AlCoCrFeNi高熵合金的组织演变与力学性能

采用放电等离子烧结方法(SPS)制备了AlCoCrFeNi高熵合金。通过差热分析、密度测试、X射线衍射、扫描电镜及力学性能测试,研究了SPS烧结温度对AlCoCrFeNi高熵合金的致密化行为、组织演变及力学性能影响。结果表明,随着SPS烧结温度的升高,材料的致密度与抗压缩强度明显提高。1200℃烧结后,AlCoCrFeNi高熵合金的致密度达到99.6%,抗压缩强度达到2195MPa,屈服强度达到1506MPa。在SPS烧结过程中,高熵合金从双相结构(BCC+B2)转变为三相结构(BCC+B2+FCC)。     

高纯多晶LaB6纳米块体阴极材料的制备及表征

采用放电等离子烧结技术, 以氢直流电弧法制备的La-LaH₂纳米粉末为原料, 制备了高纯LaB₆多晶纳米块体热阴极材料. 系统研究了LaH₂的脱氢反应、SPS合成LaB₆的烧结反应式, 并用XRD、SEM、TEM和AFM对LaB₆烧结块体的相与结构进行了表征. 实验结果表明, LaH2在796.4℃时发生脱氢反应; SPS制备得到了单相LaB₆纳米多晶块体, 纯度达到99.867%, 相对密度达到99.2%, 和其他烧结方法相比, 样品显微硬度及抗弯强度等性能显著提高. 晶体为大小均匀, 形态规则完整的等轴晶, 50MPa, 烧结温度1250～1350℃范围内平均晶粒尺寸为120nm, 随烧结温度的升高, 晶粒尺寸逐渐增大.     

热压与放电等离子体烧结两种工艺制备Al2O3/Cu复合材料

由机械合金化法(MA)制得纳米级Al₂O₃颗粒弥散镶嵌于微米级Cu颗粒表面的复合粉末, 利用球形化工艺改善所制得复合粉的形貌及粒度范围, 分别采用热压法(HP)和放电等离子体烧结(SPS)法制备Al₂O₃/Cu复合材料。通过测试密度、 电导率、 抗弯强度及SEM复合粉形貌和烧结体断口分析、 微区成分分析, 对比研究了Al₂O₃质量分数分别为0%、 0.5%、 1.0%、 1.5%时Al₂O₃/Cu复合材料的物理、 力学和电学性能。结果表明: 不同制备工艺下随着Al₂O₃含量增加, 材料的抗弯强度先增后降, 电导率除受杂质影响外, 还受材料缺陷的影响, 故变化规律不明显, 对于Al₂O₃含量相同的Al₂O₃/Cu复合材料, 采用SPS法制备的复合材料的致密度、 抗弯强度及电导率均高于HP法; 在弯曲应力下两种制备方法所得复合材料均发生延性断裂。      

粉末冶金制备工艺对TiC增强高铬铸铁基复合材料性能的影响EI北大核心CSCD

采用高能球磨和真空烧结的方法制备TiC增强高铬铸铁(HCCI)基复合材料。利用SEM,DSC等方法对不同球磨时间的粉末进行分析,研究不同烧结温度对高铬铸铁基复合材料的显微组织、硬度及密度的影响,比较相同工艺下复合材料与高铬铸铁材料的耐磨性。结果表明:球磨12 h后的粉末颗粒大小趋于稳定,粉末活性提高,烧结性能改善,烧结试样中TiC均匀地分布在基体中。随着烧结温度的升高,复合材料内部晶粒逐渐长大,密度和硬度逐渐提高。在1280℃超固相线液相烧结的条件下烧结2 h后,致密度达94.17%,硬度和抗弯强度分别为49.2HRC和980 MPa。在销盘磨损实验中复合材料的耐磨性为单一高铬铸铁材料的1.52倍,磨损机制为磨粒磨损+轻微氧化磨损。     

Effects of sintering conditions on the microstructure and mechanical properties of SiC prepared using powders recovered from kerf loss sludge

The effects of sintering conditions on the microstructure and mechanical properties of the sintered SiC prepared using the SiC powder recovered from the kerf loss sludge were investigated. The recovered SiC powders were consolidated by spark plasma sintering (SPS) and conventional sintering methods. The effects of sintering temperature, time and methods (SPS and conventional sintering) on the phase, grain size and density of SiC were systematically studied. The Vickers hardness of spark plasma-sintered (SPSed) samples was higher than that of conventional sintered samples due to small grain size. When holding time was increased from 10 to 30 min, the grain size and relative density of SPSed samples were also increased, which lead to the almost constant Vickers hardness by competing effects of grain size and relative density. When holding time was over 30 min, no appreciable change of the relative density and grain size were observed, which can lead to similar values of Vickers hardness. SPS process can be used to make SiC with high density and hardness at relatively low temperature compared with the conventional sintering process.     

放电等离子反应液相烧结制备CeB6阴极与性能研究

以氢直流电弧法制备CeH_x纳米粉末, 再采用放电等离子（SPS）反应液相烧结纳米CeH_x和微米B的混合粉末, 制备了高性能CeB₆多晶块体热阴极材料. 研究了SPS制备CeB₆的烧结反应式及反应液相烧结机制, 确定SPS烧结CeB₆的最佳工艺为： 压力50MPa, 烧结温度1500℃, 保温时间5min. 实验结果表明, SPS制备得到了高纯单相CeB6多晶块体, 纯度达到99.89％, 相对密度达到99.61％, 维氏硬度达到2051kg/mm², 抗弯强度达到254.2MPa. 样品在1600℃温度下拐点发射电流密度达到20.38A/cm², 功函数为2.42eV. 与传统制备法相比, SPS制备显著降低了CeB₆的烧结温度, 缩短了烧结时间, 提高了力学和发射性能.     

hBN表面镀Ni对Ni-20Cr/hBN自润滑材料性能的影响

以六方BN（hBN）、NiCl_2和NaCO_3为原料,采用沉淀法制备镀镍hBN粉末,并采用粉末冶金法制备Ni-20Cr/hBN自润滑复合材料。研究了镀镍hBN粉末对Ni-20Cr/hBN复合材料密度、孔隙率、硬度、抗弯强度以及摩擦磨损性能的影响。结果表明：固体润滑剂hBN表面镀Ni可提高Ni-20Cr/hBN复合材料...     

Spark plasma sintering behaviour of commercially pure titanium micro-alloyed with Ta-Ru

ABSTRACT

Spark plasma sintering (SPS) technology was used to consolidate Ti-Ta-Ru powders and the effects of sintering parameters on the densification, corrosion and wear performance of the sintered compacts were investigated. Results showed that addition of Ta with small amount of Ru had significant influence on densification, hardness and corrosion behavior of the sintered alloy. When 9 vol.% and 1 vol.% Ru were added, the sintered density and hardness were 92.07% and 330 HV_0.1 respectively. Furthermore, the addition of tantalum and ruthenium improve the corrosion and wear behaviours of Ti with a significant effect on the corrosion potential, E_corr, and corrosion current density, I_corr, in 1?M HCl solution. The COF trend decreases upon the addition of Ta-Ru with relative improvement in wear resistance in Ti-10Ta and Ti-9Ta-1Ru as compared with commercially pure Ti. This decrease in COF is more gradual which may be attributed to the solid solution hardening offered by Ta and Ru in the matrix.     

Characteristics evaluation of SiC/Si nanocomposites produced by spark plasma sintering

SiC–Si composites are widely used either as a bulk material or as a matrix for fibre reinforced ceramics. In the current research, nanocomposites of SiC–Si with different volume fractions of Si were sintered by spark plasma sintering (SPS) for the first time. The effect of Si content and different sintering parameters on relative density, microstructure, hardness and fracture toughness of the sintered materials have been investigated. The relative density increased from about 83 to 99% by increasing the sintering temperature to 1700°C, sintering time to 10?min, and pressure to 70?MPa for composites containing >20?vol.-% Si. The results revealed that the full dense SiC–20?vol.-%Si composite can be obtained by SPS at 1700°C, 10?min and 70?MPa. Moreover, in this condition, the hardness and toughness of the composites reached the optimum values.     

粉末表面涂层陶瓷的硬质合金刀具材料

使用溶胶－凝胶法在硬质合金粉末表面涂覆了一层氧化铝陶瓷,涂层粉末经热压烧结后,制得一种新型的涂层刀具材料,这民具材料的耐磨性与陶陶瓷材料接近,并且具有较高的强度和韧性,在切削高硬度材料时表出良好性能,具有广阔的应用前景。     

烧结温度对WZV材料力学性能和显微结构的影响

为了开发一种新型刀具材料,以WC、ZrO2和VC为原料,利用热压烧结工艺,分别在1500、1550、1600℃和1650℃烧结温度下制备了4种相同成分的WC/ZrO2/VC(WZV)复合材料.分析了烧结温度与刀具材料相对密度、硬度、抗弯强度和断裂韧性之间的关系,研究了烧结温度对刀具材料力学性能和显微结构的影响,确定了该材料合理的烧结温度为1550℃.试验结果表明,ZrO2质量分数为10%的WZV复合粉末经过48 h的高能球磨,在1550℃、30 MPa的热压烧结条件下,可获得相对密度为99.2%,维氏硬度为17.6 GPa,抗弯强度为786 MPa,断裂韧性为11.51 MPa.m1/2的优异性能.此外,通过对材料显微结构和断裂方式的分析,发现烧结温度对材料的断裂方式具有重要影响.