真空烧结制备电触头Cu-W/Al2O3合金组织和侵蚀性能分析北大核心CSCD

选择真空烧结方法制得组成为Cu-33.6W/Al2O3与Cu-26.8W/Al2O3的两种合金,并对电导率、组织致密度以及表面硬度进行分析,表征了经过电弧侵蚀得到的微观形貌及其熔焊性能。研究结果表明:以真空烧结方式制得的Cu-W/Al2O3触头达到了高于97%的致密度,随着W含量的提高,试样电阻率减小,硬度增加。在铜基体中出现了弥散态的Al2O3颗粒,实现弥散增强效果,显著提升合金耐高温能力。对阳极与阴极触头进行每次电接触测试时都发生了质量减小。采用DC(30 V,30 A)参数对触头阳极与阴极进行侵蚀,形成了长条状、液滴形以及凹凸变化的微观侵蚀形貌。施加10 A电流时,在最初测试阶段形成了大幅波动的熔焊力,随着合金内的W比例从26.8%提高到33.6%的过程中,材料获得了更强的抗熔焊性能。     

W80/Cu-Al_2O_3复合材料的耐电弧侵蚀性能

采用粉末冶金和熔渗法制备W80/Cu-Al_2O_3复合材料,测试其密度、硬度和导电率,探究Al_2O_3对W80/Cu复合材料耐电弧侵蚀性能的影响。结果表明,添加Al_2O_3对复合材料的致密度和导电率影响不大,硬度有所增加;W80/Cu和W80/Cu-Al_2O_3复合材料在不同电流条件下燃弧时间和燃弧能量基本相同,但W80/Cu-Al_2O_3复合材料的稳定性更高;在30 V、30 A条件下,W80/Cu复合材料在电弧侵蚀过程中发生材料从阴极向阳极转移,加入Al_2O_3增强相后,材料的转移方向为阳极向阴极转移,且材料损耗量降低,喷溅现象减少,电弧侵蚀后触头表面更加平整。     

Al_2O_3/TiC-Al_2O_3/TiC/CaF_2自润滑叠层陶瓷的机械和摩擦磨损性能EI北大核心CSCD

采用真空热压烧结制备了Al_2O_3/TiC Al_2O_3/TiC/CaF_2自润滑叠层陶瓷材料,其平均维氏硬度为20.7GPa,断裂韧性为4.5 MPa·m^(1/2),在垂直于叠层方向和平行于叠层方向上的抗弯强度差别不大,分别为323 MPa和353 MPa。在环盘式摩擦磨损试验机上进行摩擦磨损实验,研究了该材料在干摩擦条件下与淬火45#钢配副时的摩擦磨损规律。用扫描电镜(SEM)及能量弥散X射线谱(EDS)观察了材料磨损前后的微观形貌并分析其成分组成及其磨损机理。结果表明:Al_2O_3/TiCAl_2O_3/TiC/CaF_2自润滑叠层陶瓷材料磨擦系数和磨损率均随着转速和载荷的升高而下降;具有自润滑特性;Al_2O_3/TiCAl_2O_3/TiC/CaF_2复合叠层陶瓷材料的磨损机理主要是磨粒磨损和黏着磨损。     

微波和真空烧结制备La2O3掺杂Al2O3透明陶瓷

通过共沉淀法制备La2O3掺杂Al_2O_3纳米粉,粉体经压制后分别采用微波和真空烧结制备Al_2O_3透明陶瓷。结果表明:Al_2O_3粉末颗粒大小均匀,近似球形,为40~60nm;两种烧结方式制备的试样XRD图中均为α-Al_2O_3,未检测到其它相。La2O3掺杂量为1%时,随烧结温度升高,两种烧结方法得到的Al_2O_3陶瓷的相对密度和抗弯强度均呈上升趋势,且微波烧结陶瓷的相对密度和抗弯强度明显高于真空烧结。1500℃烧结时,随La2O3掺杂量的增加,Al_2O_3陶瓷的相对密度均先增大后减小,当La2O3掺杂量为1%时,Al_2O_3陶瓷的相对密度和抗弯强度均最大。微波烧结陶瓷的透光率明显高于真空烧结,且其断口晶粒比真空烧结明显细少。     

一种新型钴基高温合金在900℃熔融NaCl中的热腐蚀行为

采用浸盐法研究一种新型钴基高温合金在900℃熔融NaCl中的热腐蚀行为。结果表明:腐蚀初期合金发生选择性氧化,在表面生成Al_2O_3,Cr_2O_3和少量的TiO_2。随着腐蚀时间的延长,熔融NaCl开始侵蚀表面保护性Cr_2O_3和Al_2O_3,使腐蚀性介质与基体逐渐接触,加速合金腐蚀。随着腐蚀的进行,合金内腐蚀层生成棒状Al_2O_3。由于基体中Al的消耗,棒状Al_2O_3周围易生成Co3W。Co3W与棒状Al_2O_3的相界面形成氧扩散的快速通道,导致80h后合金热腐蚀加剧。     

粉末增塑挤压制备Al2O3/430L复合型蜂窝材料的组织与性能

为制备性能优良的Al_2O_3/430L复合型蜂窝载体材料,本文以430L不锈钢合金粉末、Al_2O_3粉末、粘结剂为原料,采用粉末增塑挤压技术挤压成形,并在1 100℃真空中烧结2 h获得Al_2O_3/430L复合型蜂窝材料.借助SEM、XRD及万能试验机,研究了添加Al_2O_3对Al_2O_3/430L复合型蜂窝材料的组织与性能的影响.研究表明:金属粉末颗粒在烧结过程中结合形成的基体组织为α-Fe(Cr),在基体晶粒间孔隙处和表面弥散分布着Al_2O_3颗粒.添加少量的Al_2O_3可提高烧结密度,制件表面光滑.随着Al_2O_3添加量增加,蜂窝材料表面负载催化涂层的能力增强;抗压强度随Al_2O_3添加量的增加先升高后降低,在Al_2O_3含量为2.5wt.%时,最大抗压强度达27 MPa.添加2.5wt.%Al_2O_3所制备的Al_2O_3/430L复合型蜂窝材料力学性能最佳、表面负载催化涂层的能力优良.     

Al_2O_3纳米线的电化学法制备及形成机理分析

通过对纯铝板电化学阳极氧化及腐蚀液处理,在一定的条件下制备出了排布有序的Al_2O_3纳米线,采用SEM、EDS、IR手段对纳米线微观形貌和组成进行了表征.实验结果表明:多孔Al_2O_3薄膜经腐蚀后形成纳米线,在铝基板上呈六角形排布,组成为纯Al_2O_3,直径随电氧化温度、槽电压的升高和腐蚀处理时间的延长减小,直径范围为16～60nm,长径比较大.在实验的基础上,提出了有序排布Al_2O_3纳米线的形成机理.     

新型AgSnO2触头材料的制备和电弧侵蚀特性

用高能球磨技术和热压烧结方法制备出新型AgSnO2触头，XRD、光学显微镜和TEM分析表明，在该合金的微观组织中纳米Sn02弥散分布于Ag晶粒内，与常规AgSn02 In2O2触头相比，AgSn02触头的表面没有明显的液体喷溅和燃弧裂纹，呈现出比较好的耐电弧侵蚀特性．     

制备工艺对原位合成(Al_2O_3+Si)_p/Al复合材料显微组织影响及体系分析

以Al-SiO_2为反应体系,通过烧结反应原位合成了(Al_2O_3+Si)_p/Al复合材料。研究了第二相含量、烧结时间以及热锻压等工艺对(Al_2O_3+Si)_p/Al复合材料的第二相形貌、尺寸及分布的影响,探讨了原位合成(Al_2O_3+Si)_p/Al复合材料的生成机制。研究表明,Si相含量随着第二相含量的增多而增多且与Al和Al_2O_3相界限相对明显;随着烧结时间的延长,Si相面积相对减小,Al_2O_3相的数量相对增加;锻压后,Si相和Al_2O_3分布更加均匀且尺寸减小。复合材料在液相烧结的过程中,高温下的液相粘性流动以及在原位反应时发生的颗粒重排与固相的溶解和沉淀对材料的致密化产生了较大的作用,当烧结温度达到1000℃时,Al_2O_3颗粒数量、分布情况都得到明显地改善。     

Al_2O_3基复合金属陶瓷在某Cu合金挤压模具中的应用研究

Al_2O_3基复合金属陶瓷是一种以Al_2O_3为主,添加W或Ti、Cr等合金元素,通常采用热压烧结法、微波烧结法等方法烧结成型的一种新型材料,相较于传统的金属材料而言,该材料硬度大、耐磨损、熔点高,特别适合于热成型挤压模具成型。通过研究,对某Cu合金挤压模具口模选择材料为Al_2O_3基复合金属陶瓷,并对该口模采用冷等静压成型的方式进行制备。对该材料的力学性能测试显示其力学性能较为优异,因此对这类新材料的研究具有很高的研究意义和实用价值。     

烧结助剂对Nd∶YAG透明陶瓷微观结构和激光性能的影响

通过烧结Y_2O_3,Al_2O_3和Nd_2O_3粉体注浆的陶瓷胚体制备了Nd∶Y_3Al_5O_(12)(Nd∶YAG)透明陶瓷,研究了MgO和TEOS烧结助剂对陶瓷微观结构的影响和助烧结机理,分析了微观结构对陶瓷激光性能的影响。研究结果表明不加入烧结助剂,烧结后的样品晶界处存在大量的气孔,加入0.1%的MgO后,气孔数量减少,晶粒粒径变小,能够抑制晶界出现杂相,TEOS在陶瓷烧结过程形成的液相有助于气孔的排除。通过调节烧结助剂和烧结时间,制备出透光性达到83.1%的Nd∶YAG透明陶瓷,实现了1.4 W的激光输出。     

ZnO含量对AgCuOIn2O3SnO2ZnO材料电接触性能的影响

实验采用原位反应合成法制备了4种ZnO含量不同的AgCuO(10)In₂O₃(2)SnO₂(2)ZnO(x),(x=0.5、1、1.5、1.8)电接触材料并制成电触头铆钉，通过XRD、SEM、JR04C触点测试机等测试手段，分析了ZnO含量对材料电接触性能的影响。结果表明：电流电压的同时增大，材料电弧侵蚀现象更为明显；ZnO含量对接触电阻、熔焊力、阳极损耗及材料转移有着不同规律的影响，ZnO含量为1.8%(质量分数)的触头具有相对稳定且较低的接触电阻，当ZnO含量为1.0%(质量分数)时平均熔焊力最低，随着ZnO含量的增大，阳极损耗及质量转移质量呈现先减小后增大的趋势，但ZnO含量对于燃弧能量的影响不明显；电弧侵蚀后的阳极表面形成凹坑，阴极表面形成凸峰，ZnO含量的不同，阳极表面侵蚀面积及侵蚀形貌略有不同。对比发现，添加一定含量的ZnO对于AgCuO(10)In₂O₃(2)SnO₂(2)材料的电接触性能有所提升。     

具有优良隔热和力学性能的低热导率W/Al_2O_3纳米多层功能膜的构建

本研究以高纯W与Al_2O_3为靶材,在常温下采用磁控溅射法在钠钙硅玻璃表面交替镀制了W及Al_2O_3纳米多层膜。在多层膜总厚度相同的条件下,研究了不同W/Al_2O_3周期厚度对隔热性能的影响。采用台阶仪、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、场发射透射电镜(TEM)等对多层膜的形貌及结构进行了表征。采用瞬态热反射法(TTR)、纳米压痕仪分别分析了多层膜的隔热性能和力学性能。结果表明,实验沉积的多层膜中各单层均匀连续,不存在断层现象,且层间界面清晰。Al_2O_3膜层呈非晶形态,W膜层具有亚稳态β-W(210)的择优取向,并在周期厚度为5 nm时呈现明显的非晶态。随着膜层界面密度的增大,多层膜的热阻增大,热导率减小,硬度增大。周期厚度为5 nm、膜层数为41层的W/Al_2O_3多层膜具有较为优异的隔热性能与力学性能,其热阻为3. 14×10-7m~2·K·W~(-1),有效热导率为0. 36 W·m-1·K-1,硬度为8. 53 GPa,膜/基结合力为42. 20m N。所制备的多层膜在室温到500℃之间具有良好的热稳定性。     

激光引燃合成Fe-Al掺杂Cr粉合金的组织及性能

采用激光引燃自蔓延高温合成的方法,在Fe70Al30粉末中分别添加质量分数为0%、5%、10%、15%和20%的Cr粉,压制成坯,制备出Fe-Al复合材料。利用X射线衍射仪、金相显微镜等表征手段及孔隙率、硬度、磨损和腐蚀性能等性能测试方法,得到了不同Cr含量对烧结合金显微组织及性能的影响规律。结果表明:烧结合金主要物相为Fe_3Al、FeAl、AlCrFe_2、Al_8Cr_5、Al_2O_3和Cr_2O_3。随着Cr含量增加,合金的孔隙率先减小再增大,最小值为12.58%。当Cr含量为10%时,合金显微硬度最高,达到876.4HV,磨损率最低为0.65g/mm~2,自腐蚀电流密度最小为20.32mA/cm~2,耐腐蚀性能最好。     

烧结助剂(Y~(3+)、La~(3+)和Mg~(2+))对半透明氧化铝陶瓷的透光率的影响（英文）

通过化学沉淀法引入烧结助剂Y~(3+)、La~(3+)和Mg~(2+),采用真空烧结工艺制备了半透明Al_2O_3陶瓷,并研究了烧结助剂对烧结材料的微观结构、相对密度和透光率的影响。结果表明:引入的烧结助剂能均匀分散在合成的半透明Al_2O_3陶瓷中。烧结助剂的最佳引入量为Mg~(2+)(0.15wt%)、Y~(3+)(0.05wt%)和La~(3+)(0.05wt%),对应的试样在350~800 nm的波长范围内显示出的最高的总透光率(TFT)高于80%。此外,Y~(3+)的掺杂可以促进晶粒生长,降低孔隙率,从而提高半透明Al_2O_3陶瓷的透光率。     

纳米材料对TIG焊Q235接头组织及性能的影响

目的研究添加不同纳米材料对TIG焊缝组织及性能的影响。方法在试验板材表面钻一定深度小孔并在表面涂覆不同纳米材料,在TIG熔焊后对添加不同种纳米材料后焊接接头的微观组织、力学性能、断口形貌进行分析,并与未添加纳米材料的TIG焊缝进行比较分析。结果添加纳米TiC和Al_2O_3焊缝晶粒得到细化,硬度和耐磨性都有一定提高,而添加纳米SiO_2焊缝晶粒尺寸无明显变化,并且硬度与耐磨性能都有少量降低。结论在低碳钢的TIG焊结过程中添加纳米TiC和Al_2O_3能够提高焊接接头的力学及耐磨性能,而添加纳米SiO_2不利于接头性能的提高。     

内氧化-高速压制法制备Al_2O_3弥散强化铜合金的性能研究

以Cu-0.18%(质量分数)Al合金粉末为原料、Cu2O为氧化剂,采用内氧化法制备Al2O3弥散铜合金粉末,采用高速压制(HVC)对粉末进行成形,经氢气中960~1 080℃烧结制备弥散强化铜合金,研究合金粉末的HVC成形效果和烧结温度对合金致密度、硬度、导电率和压缩强度等性能的影响。结果表明,HVC成形Al2O3弥散铜合金粉能获得良好的成形效果,压坯密度达到8.71 g/cm3(98.4%致密度)。与压坯相比,烧结后合金的致密度并无明显变化,但其导电率显著提升,硬度有所降低,压缩强度升高。随烧结温度的升高,合金的导电率有所升高,硬度略有降低,压缩强度基本保持恒定。经1 040~1 080℃烧结制备合金的导电率、硬度分别达到80%IACS和77 HRB以上,压缩强度达到450 MPa,能基本满足点焊电极的实际应用需求。     

温度和助剂含量对放电等离子烧结SiC陶瓷的影响EI北大核心

采用Al_(2)O_(3)-Y_(2)O_(3)-CaO作为烧结助剂制备SiC陶瓷,通过阿基米德排水法、XRD、SEM、TEM及维氏硬度测试等方法,探究烧结温度及烧结助剂含量对SiC陶瓷相对密度、物相结构、微观形貌和力学性能的影响。结果表明:在1300~1800℃下,SiC陶瓷相对密度、硬度以及断裂韧性都呈现出先增加后降低的趋势,在1700℃达到最大值;1700~1800℃发生了β-SiC向α-SiC的相变;减少烧结助剂含量会增加晶界结合强度,提升硬度,并抑制晶粒生长;在1700℃和7%(质量分数)烧结助剂含量的条件下,获得了最佳的烧结效果,相对密度、硬度和断裂韧度分别为97.9%,23.3 GPa和4.1 MPa·m^(1/2)。     

纳米Al_2O_3-Ni-P化学复合镀层的制备及其摩擦学性能

为了获得摩擦学性能优良的镀层,在20#钢基材上实施了纳米Al_2O_3-Ni-P化学复合镀,采用正交试验法优选了镀液配方,研究了镀液中纳米Al_2O_3含量、镀液温度对复合镀层显微硬度、摩擦和磨损性能的影响,用扫描电子显微镜对复合镀层表面形貌进行观察。结果表明,镀液中纳米Al_2O_3含量是影响复合镀层硬度和耐磨性能最主要因素。纳米Al_2O_3能有效改善Ni-P合金镀层结构,在镀层中分布较均匀,使复合镀层硬度和耐磨性能明显提高。当纳米Al_2O_3含量为6 g/L时,纳米粒子在复合镀层中分布致密、均匀,复合镀层硬度和耐磨性最佳,与基材20#钢结合性较好。镀液温度对复合镀层硬度和耐磨性能有一定影响,最佳镀液温度为85℃,此时复合镀层硬度和耐磨性较好。     

粗晶/细晶CuCr50触头材料的电弧运动行为及其烧蚀特性

将高能球磨和等离子烧结(SPS)技术相结合制备出粗晶和细晶CuCr50电触头材料，对其成分、密度、显微硬度和电导率、放电过程中触头表面阴极斑点的分布、移动速度和触头表面侵蚀的形貌进行表征，研究了粗晶和细晶CuCr材料的电弧侵蚀特性。结果表明，细晶CuCr50触头的硬度(160.29HV)比粗晶CuCr50触头的硬度(104.15HV)高，在50 Hz工频条件下细晶触头阴极斑点的运动速度为16.9 m/s，比粗晶触头的17.78 m/s低4.9%。这表明，粗晶触头表面的阴极斑点运动到触头边缘的速度略比细晶触头的高。与粗晶触头相比，在燃弧过程中细晶触头表面产生的阴极斑点尺寸小、数量多、亮度低且更均匀；在电流幅值相同的条件下，细晶CuCr触头的电弧电压降比粗晶触头的低。电弧烧蚀后细晶CuCr触头的整体形貌平整，没有明显的大烧蚀坑和液滴喷溅。综合研究结果表明，细化第二相Cr相能显著提高CuCr50触头的整体电接触性能，细晶CuCr50触头的抗电弧烧蚀特性比粗晶触头的高。