SiC_p/Al超声振动辅助磨削砂轮选择方法研究

使用电镀金刚石砂轮、钎焊金刚石砂轮、陶瓷结合剂烧结金刚石砂轮和树脂结合剂烧结金刚石砂轮超声振动辅助磨削铝基碳化硅(SiC_p/Al),将砂轮磨损、材料去除、磨削表面形貌进行了对比分析,给出SiC_p/Al超声振动辅助磨削砂轮的选择方法。结果表明,陶瓷结合剂烧结金刚石砂轮在超声振动辅助磨削SiC_p/Al的过程中具有磨削过程平稳、材料去除均匀、工件表面质量好、砂轮磨损小的特点,是磨削SiC_p/Al的理想砂轮。本文的研究工作作为SiC_p/Al磨削工艺研究领域的一个方面,对SiC_p/Al磨削过程中砂轮的选择研究具有一定的指导意义。     

喷雾干燥法金刚石-陶瓷结合剂复合烧结体的制备及表征

以金刚石和无机溶胶为原料,采用喷雾干燥法制备金刚石-陶瓷结合剂复合粉体,将粉体压制、烧结,获得金刚石-陶瓷结合剂烧结体。采用扫描电镜和激光粒度分析仪对复合粉体的形貌和粒径分布进行表征,借助综合热分析仪选取复合体的烧结温度,利用抗折试验机、扫描电镜和X射线衍射分别对喷雾干燥法和熔融法所制烧结试样的抗弯强度、断面形貌及物相进行分析。结果表明:经喷雾干燥的复合粉体为球形,易于成型,且复合粉体尺寸分布范围较宽,利于提高坯体致密度;选取金刚石-陶瓷结合剂复合体的烧结温度为820℃,在此温度下结合剂可实现对金刚石的黏结和包裹;烧结后,随陶瓷结合剂含量增加,两种工艺所制试样的抗弯强度均有提高,气孔率都相应降低;当结合剂含量为32%(质量分数)时,喷雾干燥法所制烧结试样的微观结构均匀,易析晶,抗弯强度和气孔率分别为99.46MPa和38.55%;熔融法所制试样的抗弯强度和气孔率分别为72.42MPa和39.89%。     

连铸烧成铝锆碳质滑板磨削用Fe-Cu-Sn-Ni基结合剂金刚石工具的性能

烧成刚玉-氧化锆-碳质滑板(铝锆碳质滑板)用于炼钢连铸过程钢水控流,其滑动面表面不平整易造成漏钢等安全隐患,针对滑板磨削加工用金刚石工具的研究非常重要,但相关报道较少.本工作采用热压烧结法制备Fe-Cu-Sn-Ni基胎体、金刚石节块及金刚石工具,并研究了Ni质量分数对它们性能的影响;通过SEM对胎体的断口微观形貌和金刚石工具表面磨损形貌进行分析;通过XRD对胎体的物相进行分析.结果表明,随着Ni质量分数的提高,胎体的硬度和抗弯强度持续上升,胎体的断裂韧窝数目逐渐增多,胎体的断裂方式得到了改善,胎体中γ(Fe,Ni)固溶体含量持续增加;金刚石节块的抗弯强度和把持力系数先增大后减小,均在Ni质量分数为12％时达到最大值;金刚石工具中金刚石的出刃高度逐渐增加,金刚石工具的磨削比先增大后减小,当Ni质量分数为12％时,磨削比达到最大值,为200.8.     

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.     

MgO和烧结温度对Al_2O_3透明陶瓷显微结构和性能的影响

采用高纯Al2O3粉末为原料,在氢气气氛中烧结了氧化铝透明陶瓷。研究了添加剂MgO和烧结温度对Al2O3透明陶瓷致密化过程、显微结构和性能的影响。实验结果表明,适量掺杂MgO能够抑制晶粒生长,改善烧结性能,提高致密度,0.05%(质量分数)是MgO最佳含量;随着烧结温度的升高,晶粒发育完全,透光率增加,1850℃为最佳烧结温度;在最佳条件下获得的氧化铝透明陶瓷,相对密度为99.72%,平均晶粒尺寸约20μm,总透光率达到93%,显微硬度(HV5)为20.75GPa,抗弯强度达到320MPa。     

以Al-B-C为烧结助剂的SiC陶瓷热压烧结工艺

以SiC超细粉末为原料,Al粉、B粉和碳黑为烧结助剂,采用热压烧结工艺制备了SiC陶瓷,重点研究了烧结助剂含量(4～13 wt％)对SiC陶瓷物相组成、致密度、断面结构及力学性能的影响.除SiC主晶相外,X射线衍射图还显示了Al8B4C7相的存在;当烧结助剂的含量从4 wt％增至13 wt％时,扫描电镜照片显示陶瓷断面形貌从疏松结构变成致密结构,存在晶粒拔出现象;陶瓷力学性能随着烧结助剂含量的增加先升高后降低.当烧结助剂含量为10 wt％时,SiC陶瓷的力学性能达到最高,抗弯强度为518.1 MPa,断裂韧性为4.98 MPa·m1/2.Al、B和C烧结助剂在1850℃烧结温度下形成的Al8B4C7液相促进晶粒间的重排和传质,并填充晶粒间的气孔,提高了陶瓷致密度.     

SiC含量对机械合金化-热压制备B4C-SiC复合陶瓷的影响

以B₄C、SiC粗粉为原料, 采用机械合金化辅助热压烧结工艺, 在不添加任何助烧剂的情况下于1950℃制备出致密的B₄C-SiC复合陶瓷。通过对烧结样品进行相对密度、维氏硬度、抗弯强度和断裂韧性测试, 研究SiC含量对复合陶瓷力学性能的影响; 结合XRD、SEM和TEM对样品进行组分和微观结构分析, 研究其微观结构与力学性能之间的关系。结果表明: 复合陶瓷的相对密度和断裂韧性随SiC含量的增加而增大, 当SiC含量为50wt%时获得最大值为96.1%和4.6 MPa•m^1/2; 复合陶瓷的硬度和抗弯强度随SiC含量的增加呈先增大后减小的趋势, 在SiC含量为20wt%时获得最大值25.5 GPa和480 MPa。SiC相均匀分布在B₄C基体中使得复合陶瓷具有较高的强度; B₄C与SiC之间好的界面相容性以及SiC的高断裂韧性是该B₄C基复合陶瓷韧性得到显著提高的原因。     

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.     

无压烧结Ti3SiC2/铝基复合材料组织与性能

MAX相具有独特的层状晶体结构,不但具备常用铝基复合材料外加陶瓷颗粒的性能特征,同时具有可与石墨媲美的摩擦性能.本文以Al粉、Si粉和典型MAX相Ti_3SiC_2为原料,采用冷压成型-无压烧结方法制备了Ti_3SiC_2/Al-Si复合材料,并通过金相显微镜、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)等分析手段,研究了烧结温度、Si元素含量对复合材料组织与性能的影响.研究表明:随着烧结温度从500℃提高到700℃,复合材料致密度先上升后下降,摩擦系数先降低后上升,硬度逐渐增大至最大值并基本保持稳定;随着Si质量分数从0增加到20.7%,复合材料的致密度逐渐降低,硬度逐渐增大,摩擦系数先降低后增大,晶粒尺寸随之下降,12.5%Si晶粒最为细小;烧结温度为650℃,Si元素质量分数为12.5%的铝基复合材料具有最低的摩擦系数0.18,相应的硬度为62 HV,致密度为92.12%.XRD物相和扫描电镜组织分析表明,复合材料的主要相组成为Al、Ti_3SiC_2,及由界面反应产生的Al_4C_3和Al的氧化产物Al_2O_3.     

热压铸成型3Y-PSZ氧化锆陶瓷的性能研究

用无机胶化法制备3Y-PSZ粉末,其D50在0.5～0.8 μm之间,BET为3.1～3.3 m2/g,粒度分布均匀、狭窄;用该粉末通过热压铸制备陶瓷件,研究其烧结体的部分力学性能.结果表明:在较低的温度下烧结粉末,其四方相只有82%左右;用此粉未烧结后得到陶瓷体的四方相含量大于96%;陶瓷体的烧结密度大于理论密度的98%,抗弯强度为667 MPa,维氏硬度为1 100 MPa.热压铸成型与模压和等静压成型方法相比,烧结密度差异不明显,但强度、硬度和显微结构差异较大.热压铸陶瓷体内部有明显的气孔洞,结构不紧密,晶粒粗且晶界明显,而等静压陶瓷体晶粒联系紧密,均匀性好.     

活化元素Co对Mo-Cu合金组织和性能的影响

采用机械合金化制备Mo-18Cu复合材料,利用SEM、XRD和万能试验机研究了Co含量对Mo-18Cu合金的相对密度、力学性能、断口形貌组织、导热和导电性能的影响。试验结果表明,活化元素Co的添加降低了Mo-18Cu合金的烧结致密化温度100℃,增加了合金的相对密度、抗弯强度及硬度,但导电和导热性能降低。含Co 2.0wt%Mo-18Cu合金在1250℃烧结2h获得较好的综合性能,合金的相对密度、抗弯强度、硬度、电阻率和热导率分别为99.1%,960 MPa,69 HRA,2.06×10-7Ωm和142 W.m-1.K-1。显微组织为均匀细小的网络结构。     

机械合金化与放电等离子烧结制备Fe-Fe3Al材料

为开发新型金属材料,采用机械合金化与放电等离子烧结的方法制备Fe-Fe3Al合金.根据Fe-Al二元相图与研究经验,对成分及工艺进行优化设计.用X射线衍射仪(XRD)对成分进行了定性分析,用扫描电子显微镜(SEM)观察了样品的表面与断口形貌,进行了能谱分析,并测试了致密度、显微硬度(HV)及抗弯强度、抗拉强度等力学性能.结果表明:对粉末进行预球磨,并在球磨前后对粉末进行搅拌混合处理,能更好地促使Fe与Al在高能球磨的过程中反应;经放电等离子烧结能够制备出Fe3Al/Fe两相材料,相对密度为99%以上,硬度为HV561,抗弯强度1426 MPa,抗拉强度640 MPa,力学性能优于文献报道的值.     

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.     

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。      

Al_2O_3掺杂对Ce-ZrO_2陶瓷微观结构和性能的影响

在m-ZrO2中添加不同摩尔质量分数的亚微米A l2O3,真空热压烧结成复合陶瓷。通过X-射线衍射和扫描电镜以及能谱对复合陶瓷进行表征,并对材料的密度及力学性能进行了检测和分析。实验结果表明:A l2O3的加入提高了烧结密度,强化了材料的晶界,部分A l2O3颗粒嵌入到ZrO2基体晶粒内,形成"晶内型"结构;复合材料中存在多种增韧机制。相对于无掺杂的ZrO2,添加A l2O3后的材料硬度,抗弯强度和断裂韧性都有所提高。     

Microstructure and property characterization of Al-based composites reinforced with CuZrAl particles fabricated by mechanical alloying and spark plasma sintering

In the present work, CuZrAl metallic glass particles were synthesized by mechanical alloying method. High relative density Al-based composites (ABCs) reinforced with different volume fraction of CuZrAl particles have been fabricated by spark plasma sintering (SPS) technique. The microstructures, mechanical properties and corrosion resistance in seawater solution of the ABCs were investigated. The sintered products are all composed of fcc-Al, Al₃Zr and CuAl₂ phases. For CuZrAl addition, bright and network precipitates are clearly observed in the Al matrix. On account of the interdiffusion of Al and Cu atoms between matrix and reinforcement, the ABCs present the good interfacial bonding. Compared with SPS-ed pure Al bulk, ABCs possess the excellent mechanical properties. It is mainly ascribed to the second phase strengthening, continuously distributed precipitates, high relative density or bonding interface, and grain refinement strengthening. Thereinto, combined with a degree of plastic strain, the composite with 20?vol% CuZrAl reinforcement reveals the best micro-hardness (290?HV), and the highest yield strength and fracture strength of 408 and 459?MPa, respectively. Moreover, the ABCs bear the better pitting resistance with wide passive region in seawater solution.     

挤压铸造TiB2P/Al复合材料室温力学性能

采用挤压铸造法制备不同体积分数的TiB_2P/Al复合材料, 利用扫描电镜、 硬度计、 拉伸试验机等对复合材料的室温力学性能进行了研究, 系统地分析了体积分数和热处理工艺对材料力学性能的影响。结果表明: 挤压铸造TiB_2P/Al复合材料的布氏硬度、 抗弯强度和弹性模量随增强相TiB₂体积分数的增加而提高。45% TiB_2P/Al复合材料T6处理后硬度和抗弯强度分别比退火态时提高了23%和40%, 但热处理状态对弹性模量的影响不大。      

石墨镀Sn调控对石墨/Cu复合材料组织及力学性能的影响

石墨/Cu自润滑复合材料具有良好的摩擦学性能和耐腐蚀性能,在高速铁路领域具有广阔的应用前景.传统石墨/Cu自润滑复合材料中由于石墨与基体不润湿,复合材料界面结合强度低,在材料承受载荷时容易造成石墨相的剥离、脱落,导致复合材料在高载荷服役条件下性能较差.采用化学镀覆工艺在石墨表面镀覆软金属Sn元素调控石墨/Cu复合材料界...     

The effect of copper granules on interfacial bonding and properties of the copper-graphite composite prepared by flake powder metallurgy

The study evaluates the effect of introducing Cu granules and control milling on the microstructure, interfacial bonding and mechanical properties including sintered density, hardness, compressive strength, flexural strength and electrical conductivity of Copper-Graphite (Gr) composite synthesize by flake powder metallurgy (Flake PM). It develops the flake composite particles by control mechanical alloying (MA) which further laminates over the refine granules surface. This encapsulation facilitates the strong interfacial bonding among the composite constituents during sintering. Results highlight that the 10% Cu granules in Cu-10Gr composite exhibit excellent mechanical properties. It increases the relative density, hardness, compressive strength, and flexural strength by 4.19%, 28.23%, 98.31%, and 11.8% respectively. However, the electrical conductivity increases by 6.73% (%IACS) for 15% of Cu granules in the Cu-10Gr composite. The improvements in the results are the synergistic coordination of dispersion homogeneity, surface integrity, work hardening, and the superior interfacial adhesion between composite powder and Cu granules.     

二维编织-树脂传递模塑成型双马来酰亚胺复合材料管的弯曲及轴向压缩性能研究

通过二维编织-树脂传递模塑(RTM)成型方法制备得到了复合材料管,并设计制造特殊夹具,参考GB/T 5350—2005及SY/T 7318.3—2017标准对复合材料管的弯曲及轴向压缩性能进行了研究,并参照实验结果与典型6061铝合金的力学性能进行了对比。结果表明:复合材料管的轴向压缩破坏形式均表现为脆性剪切破坏模式,平均压缩强度为187.6MPa。复合材料管的弯曲破坏形式为脆性破坏,其平均弯曲强度为262.2MPa,弯曲模量为14.0GPa,与6061铝合金管性能相当,而密度仅为其58%,表现出较好的减重潜力。