铜粉和镍粉反应的试验研究

研究了铜粉和镍粉反应形成单相Cu-Ni固溶体组织的过程和机理及其结构特征。研究发现，在反应过程中，只有镍粉颗粒扩散进入铜粉颗粒，在原铜粉颗粒内部反应形成单相α固溶体组织。铜和镍混合粉在100kN预压、300kN温压，800℃烧结、保温15h工艺条件下反应，全部形成了单相Cu-Ni 固溶体组织。当不同比例的铜粉和镍粉反应形成连续固溶体时，固溶体的点阵常数与成分近似成直线关系。     

二次温压对铜粉和镍粉反应的影响

研究了铜和镍混合粉经冷压和一次冷压、二次温压两种压制方法成型后的烧结体的显微组织以及密度和硬度。结果发现，在铜粉和镍粉反应过程中，二次温压对烧结体显微组织、密度和硬度有重要的影响。二次温压较冷压有利于Cu-Ni单相固溶体的形成，可以提高铜粉和镍粉烧结体的密度和硬度。     

影响铜粉和镍粉界面过程的因素

研究了在铜粉和镍粉反应形成固溶体组织的过程中，影响铜粉和镍粉界面扩散和迁移的因素。结果表明，粉末颗粒均匀、1：1质量配比、采用机械混料、二次温压和快速加压、提高压制压力和烧结温度以及延长保温时间都可以促进反应过程中的界面扩散和迁移。     

TiC/Fe-Ni金属陶瓷复合涂层反应等离子喷涂研究

以钛铁粉、镍粉、铁粉和碳的前驱体(蔗糖)为原料采用前驱体碳化复合技术制备了Ti-Fe-Ni-C系反应热喷涂粉末,并通过等离子喷涂(RPS)技术原位合成并沉积了TiC/Fee-Ni金属陶瓷复合涂层.采用XRD、SEM和EDS对喷涂粉末和涂层的成分、组织结构进行了分析.研究表明该反应喷涂粉末粒度均匀、无有害相生成;所得涂层由不同TiC颗粒含量的TiC/Fe-Ni复合片层组成;TiC颗粒大致呈球形,粒度呈纳米级;所获涂层在相同条件下耐磨性是Ni60涂层的7倍.     

反应等离子喷涂TiC陶瓷增强金属复合涂层组织性能

采用前驱体碳化复合技术利用钛铁粉为原料制备Ti-Fe-Ni-C和Ti-Fe-C系粉末,并通过反应等离子喷涂技术(RPs)原位合成并沉积了Tic/Fe-Ni和TiC/Fe金属陶瓷复合涂层.利用XRD、SEM和EDS研究了复合粉末和不同基体涂层的成分、组织结构,测量了2种涂层的显微硬度和磨损量.结果表明:采用前驱体碳化复合技术制备的反应喷涂复合粉末粒度均匀、无有害相生成;制备的复合涂层由不同TiC颗粒含量的片层组织叠加而成;TiC颗粒大致呈球形,基体主要为Fe及Fe、Ni固溶体.Tic/Fe-Ni涂层较TiC/Fe涂层组织更加均匀、致密,且具有较高的显微硬度和较好的耐磨性.     

反应爆炸喷涂制备TiC／Fe-Ni金属陶瓷复合涂层

以钛铁粉、羰基镍粉和碳的前驱体(蔗糖)为原料,通过前驱体碳化复合技术制备Ti-Fe-Ni-C系反应热喷涂粉末,并通过爆炸喷涂技术原位合成并沉积TiC/Fe-Ni金属陶瓷复合涂层;利用XRD、SEM和EDS研究喷涂复合粉末和涂层的相组成、显微结构.结果表明:采用前驱体碳化复合技术制备的Ti-Fe-Ni-C反应喷涂复合粉末粒度均匀;所制备的TiC/Fe-Ni复合涂层由不同含量TiC颗粒分布于金属基体内部而形成的复合片层叠加而成,基体主要是(Fe,Ni)固溶体;TiC颗粒大致呈球形,粒度为纳米级;复合涂层的平均显微硬度HV0.2为18.9 GPa.     

反应等离子喷涂TiC/Fe-Ni金属陶瓷复合涂层的显微组织

采用前驱体碳化复合技术制备Ti-Fe-Ni-C系粉末,并通过反应等离子喷涂技术（RPS）原位合成并沉积了TiC/Fe-Ni基金属陶瓷复合涂层。利用XRD、SEM和EDS研究复合粉末和涂层的成分、组织结构,考察复合粉末的TiC含量及复合粉末粒度对涂层组织结构的影响。结果表明：采用前驱体碳化复合技术制备的反应喷涂复合粉末粒度均匀、无有害相生成;TiC/Fe-Ni复合涂层由不同含量TiC颗粒分布于晶粒内部而形成的晶内型复合强化片层叠加而成,基体主要为（Fe、Ni）固溶体,TiC颗粒呈纳米级;涂层TiC含量较高时,纳米级TiC颗粒弥散分布更均匀;喷涂粉末粒度较大时,片层厚度较大,孔隙率较高。     

外加ZTA颗粒增强高锰钢表层复合材料的界面研究

采用粉末冶金与铸造烧结技术相结合,以铁粉、镍粉、高碳锰铁粉、ZTA颗粒等为原料,制备了ZTA颗粒增强高锰钢表层复合材料。采用金相显微镜和扫描电镜(SEM)对复合材料的微观组织进行分析。结果表明,表面复合层基体组织明显优于高锰钢,热处理工艺使表面复合层与陶瓷颗粒结合处发生了界面反应,元素分布发生了改变,表面复合层基体与高锰钢结合良好。     

原位反应合成TiC/Cr18Ni8不锈钢钢结硬质合金组织结构

以铁粉、钛铁粉、铬铁粉、胶体石墨和镍粉等为原料,原位反应合成了TiC/ Cr18Ni8不锈钢钢结硬质合金,并用SEM、XRD、显微硬度计等对烧结试样进行显微组织和显微硬度分析.结果表明,钢结硬质合金主要组成相为TiC和Fe-Cr-Ni固溶体,硬质相TiC颗粒细小,形状规则,大部分在1 μm以下;随烧结温度的升高,钢结硬质合金的孔隙度减小,密度和硬度升高,但TiC颗粒略有长大.在相同烧结条件下,C/Ti成分克原子比为0.9的钢结硬质合金的密度和硬度比C/Ti成分克原子比为1.0的钢结硬质合金高,所合成的TiC颗粒更细小,分布更均匀.     

Ni基自熔合金涂层与钢基材的界面形态及基作用

对采用氧-乙炔火焰喷焊，等离子喷涂后氧-乙炔火焰重熔与等离子喷涂后炉内重熔三种工艺制备的WC增强WC增强Ni基自熔合金涂层与38CrMoAl钢基材的结合界面形态的研究表明，在涂层熔化过程中，涂层与基材之间发生成分的互扩散，以基材中的元素Fe向熔融涂层中的扩散为主，其扩散程度对涂层与基材能否形成良好的冶金结合具有决定性的影响，当结合界面处的基材表层温度足够高时，基材中的元素Fe向涂层中的扩散量较大，扩散距离较大，在界面处就能够形成致密完整的Fe-Ni单相固溶体组织白亮层，使涂层与基材获得很高的结合强度。     

机械合金化制备Fe-10%Ni合金研究

采用纯Fe粉和Ni粉利用高能卧式搅拌球磨机制备了Fe-10%Ni(质量分数,下同)合金,利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、差热分析(DTA)研究了球磨粉末的相组成、形貌和热稳定性,并对其热压烧结的块材进行了组织分析与性能测试。结果表明,在球磨机转速400 r/min,球料比20:1条件下,球磨8 h后,Ni原子完全固溶在Fe原子晶格中,形成体心立方结构Fe(Ni)过饱和固溶体,延长时间到16 h,球磨粉末颗粒尺寸更均匀细小,但仍为体心立方Fe(Ni)固溶体。对球磨16 h的合金粉末在500~800℃进行退火处理,发现粉末结构稳定,仍为体心立方Fe(Ni)固溶体。对球磨16 h的合金粉末进行热压烧结,发现950℃下烧结块材中出现少量fcc结构的Fe(Ni)固溶体相,而继续在970℃复烧后则完全转变为面心立方结构的Fe(Ni),但950℃热压烧结块材的强度和延伸率高于970℃复烧的块材,原因在于无压复烧块材中产生氧化物和孔洞。     

镍包铝激光熔覆层的显微组织

以镍包铝粉末为原料,在低碳钢表面利用激光熔覆技术制备了Ni—Al合金覆层。采用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪等试验设备分析了熔覆层的组织结构。结果表明,熔覆层连续、致密,无宏观裂纹、夹杂等缺陷,并能与基体实现良好的冶金结合,但表面平整度稍差。Ni—Al熔覆层主要由树枝状NiAl相和位于枝晶间的γ-Ni固溶体构成。钢基体中的铁元素对Ni-Al熔覆层有较大的稀释作用,NiAl相和γ-Ni固溶体中均固溶有一定量铁元素,树枝晶NiAl和枝晶间γ—Ni固溶体中镍、铝和铁的原子百分数之比Ni：Al：Fe分别为43：32：25和50：18：32。     

机械合金化制备TiB2-Ni(Al)复合粉末组织结构研究

目的通过原位合成技术获得TiB_2-Ni(Al)复合粉末。方法采用机械合金化方法在不同球磨时间的条件下,制备不同体积含量的TiB_2陶瓷相增强Ni(Al)基复合粉末,其中Ni粉和Al粉的摩尔比为1:1。采用扫描电子显微镜(SEM)以及X-射线衍射仪(XRD)分析球磨后粉末的显微组织结构及物相,研究不同球磨时间对制备TiB_2-Ni(Al)复合粉末物相演变、组织结构及粒子间界面结合状态的影响。结果在球磨过程中,球磨时间越长,Ni/Al间的塑变有利于原子之间的扩散,TiB_2陶瓷相颗粒逐渐变小。当球磨时间增长到一定程度时,延展性好的Al粉颗粒发生扁平化且其表面积不断增大,使得碎化后的Ni粉颗粒不断嵌入Al粉颗粒中,最终形成Ni(Al)固溶体。同时根据XRD分析发现,随着球磨时间的延长,TiB_2-Ni(Al)复合粉末中的Al峰逐渐减小,说明Al不断固溶到Ni中,形成了一定量的Ni(Al)固溶体。结论通过机械球磨技术在球磨一定时间后可原位合成Ni(Al)固溶体,这说明随着Ni与Al之间的相互扩散有利于形成Ni(Al)固溶体。     

Fe/Ni/Cu/Ag合金粉末的制备研究

本文采用共沉淀方法制备了Fe/Ni/Cu/Ag合金粉的前驱体粉,考察了搅拌强度、滴定终点的pH值、反应时间以及反应温度对前驱体粉回收率的影响,并通过3因素3水平的正交实验,优化了工艺条件;采用氢还原方法制备了Fe/Ni/Cu/Ag合金粉末,考察了还原温度对转化率和颗粒粒径的影响。实验结果表明：滴定终点的pH值对前驱体粉的回收率的影响最大,其次是反应时间、搅拌强度和反应温度。共沉淀法制备前驱体粉的工艺条件为：pH值11,反应时间35 min,搅拌强度2000 rpm,反应温度30℃;氢还原温度越高,转化率随时间的变化越快,金属颗粒的粒径越大。制备合金粉末的工艺条件：还原温度800℃,还原时间23 min。     

自动化等离子堆焊技术在发动机缸体再制造中的应用

在构建自动化粉末等离子堆焊再制造系统的基础上,选择Ni15合金粉末为堆焊材料,通过发动机缸体止推面再制造堆焊试验对再制造系统进行了验证,并对堆焊组织进行了金相及能谱分析,表明堆焊层组织没有任何气孔、裂纹等冶金缺陷.底部能谱分析表明,底部组织由Ni、Fe中固溶Cr形成的奥氏体基体和基体上弥散分布的碳化物硬质相及其共晶组织组成,平面晶区域有明显的溶碳现象.硬度测试表明,堆焊层除熔合区因溶碳硬度较高,达200 HV,其余区域硬度值与基体相当,达130 HV.每再制造一个发动机缸体止推面,约消耗合金粉末40 g,材料成本不到20元,具有显著的节材及经济效益.     

(Ti,Ta,W)(C,N)粉末制备研究

通过碳热还原法采用不同的原料及工艺参数制备了(Ti,Ta,W)(C,N)粉末,研究了其相成分和其N含量的影响因素。发现以TiO2、Ta2O5、WC和C为原料通过适当的成分配比和工艺参数,可以制备出单相的(Ti,Ta,W)(C,N)固溶体粉末;(Ti,W,Ta)(C1-xNx)粉末的N含量即x值随着配碳率的增加而降低,随碳化温度升高、碳化时间延长、N2流量增大均提高。     

PCA对机械合金化纳米粉末的SEM结构与成分分布均匀性的影响

添加过程控制剂(PCA)大大提高了机械合金化粉末中不同元素粉末的成分分布的均匀性，大大改变了粉末形貌特征。PCA种类对机械合金化粉末的SEM形貌特征和成分分布的均匀性有较大的影响。与不添加PCA相比，固体介质PCA对进一步细化粉末粒度、提高成分均匀分布、降低粉末团聚和减少夹杂有一定作用，但效果不如液体介质PCA显著，此时粉末形貌呈等轴状或棒状。采用液体PCA所制备的粉末形貌呈薄片状或针状。     

二元Al基粉末扩散反应的研究

为了研究二元Al基混合粉末的扩散反应，采用粉末冶金方法，利用光镜、扫描电镜和X射线衍射技术研究了Cr-Al、Fe-Al和Cu-Al生坯、烧结体的显微组织和相结构。结果表明，Cr、Fe和Cu粉末与Al粉末经过固相烧结，在粉末颗粒界面处形成扩散反应区域，在扩散反应区域中形成了相应的Cr-Al9、Fe2Al5和Cu9Al4、CuAl金属间化合物，金属间化合物的生成规律与二元扩散偶反应扩散规律密切相关。