TiB_2/Cu复合材料微波烧结制备工艺探讨

以TiB2/Cu复合粉末压坯为研究对象,应用微波烧结炉对其进行烧结。探讨了微波烧结制备TiB2/Cu复合材料的几种基本的工艺因素。结果表明,在微波烧结条件下,以SiC粉末作为辅助加热,可以得到较快的升温速率,并且温度易于控制;将试样放置于SiC粉末上,可以较好地进行温度测量,试样烧结外观较好;随着烧结温度和时间的增大,试样致密度有所提高。在1 000℃烧结10min得到的致密度最高。     

TiB_2颗粒混杂对TiB_2/Cu复合材料微观组织和性能的影响

采用粉末冶金工艺,分别制备了单一粒径TiB_2颗粒和混杂粒径TiB_2颗粒的TiB_2/Cu复合材料,研究了TiB_2颗粒混杂(2μm+50μm)增强对TiB_2/Cu复合材料微观组织和性能的影响。结果表明:在TiB_2颗粒总含量一定的条件下,与单一粒径TiB_2颗粒增强TiB_2/Cu复合材料相比,TiB_2颗粒混杂增强TiB_2/Cu复合材料的综合性能明显提高;当2μm与50μm TiB_2颗粒混杂配比为1∶2时,TiB_2/Cu复合材料综合性能最佳,硬度和导电率分别为69 HB和85.3%·IACS,相对于2μm单一粒径TiB_2颗粒增强TiB_2/Cu复合材料的硬度和导电率分别提高了12.2%和4.8%;TiB_2颗粒混杂粒径TiB_2/Cu复合材料的增强作用来源于获得了均匀致密的微观组织,不同粒径TiB_2颗粒在铜基体中更加弥散分布,使得混杂粒径的TiB_2颗粒协同增强铜基体作用更加明显,综合性能明显提高。     

放电等离子烧结制备TiB_2/Cu复合材料的组织和性能

采用放电等离子烧结法(SPS法)制备了不同TiB_2体积分数的TiB_2/Cu复合材料,测试其密度、硬度和导电率,观察其微观组织;利用JF04C型电接触材料性能测试系统探究TiB_2含量和电流对复合材料耐电弧烧蚀性能的影响。结果表明:加入TiB_2增强相后,复合材料中Cu晶粒得到细化;当TiB_2体积分数增至5%时,相比纯Cu,TiB_2/Cu复合材料硬度增加了28%、导电率降低了16%;在电接触试验中,随着TiB_2体积分数增加,触头材料总质量损耗减少;当电流为10 A时,5%TiB_2/Cu触头材料无明显材料转移,当电流大于15 A时,材料明显从阳极向阴极转移,且随电流增大转移量随之增加。     

电铸制备TiB_2/Cu复合材料的性能

使用粒度约为3μm的导电陶瓷TiB_2颗粒作为铜基复合材料的增强相,在酸性硫酸铜溶液中用电铸方法制备TiB_2/Cu电火花加工用工具电极。用扫描电镜和金相显微镜观察其组织结构,用维氏硬度计测量硬度,用中性盐雾试验测量其耐腐蚀性,用电火花加工脆硬材料衡量其抗电蚀性。结果表明:电铸Cu与TiB_2/Cu晶粒平均直径分别为30,10μm,硬度分别为984,1235 MPa,腐蚀失重分别为47.8,40.3 mg;TiB_2颗粒的加入可显著细化晶粒,提高硬度、耐腐蚀性和抗电蚀性。     

TiB_2含量对弥散强化TiB_2/Cu复合材料抗电蚀性能的影响

用粉末冶金法制备了TiB2/Cu复合材料,研究了TiB2含量对TiB2/Cu复合材料硬度、导电性能及抗电蚀性能的影响。结果表明,在试验范围内,随TiB2含量的增加,硬度先升高后降低,电导率逐渐降低,燃弧能量逐渐降低,熔焊力先降低后升高。TiB2体积分数为5%时,电弧侵蚀面积最小,材料抗电蚀性最好。     

微波烧结镀铜TiB_2增强铜基复合材料的膨胀性能

应用化学镀铜方法对TiB2颗粒进行表面镀铜,采用微波烧结技术制备了含TiB2体积分数不同的TiB2/Cu复合材料,测试了试样在50~300℃区间的膨胀系数,探讨了TiB2含量及其表面改性对TiB2/Cu复合材料热膨胀系数的影响。结果表明:随着TiB2含量的增加,复合材料的膨胀系数降低;TiB2颗粒表面镀铜后,在TiB2相同含量条件下,TiB2/Cu复合材料的膨胀系数进一步降低;理论模型计算结果表明,TiB2未镀铜的TiB2/Cu复合材料的膨胀系数与ROM模型计算值相符合,而TiB2镀铜的TiB2/Cu复合材料的膨胀系数与Kerner模型计算值相符合,反映了TiB2颗粒镀铜后能很好地改善颗粒与基体的结合。     

Cu元素对TiB_2/Al-Cu复合材料中TiB_2形貌的影响（英文）

为了探究Cu元素对原位自生TiB_2颗粒形貌演变的影响,通过混合盐铸造技术制备10%(质量分数)TiB_2增强Al-5%Cu(质量分数)复合材料。采用多尺度显微组织表征及统计方法研究Cu元素引起的TiB_2增强相的形貌表征及演变。在控制铸造下,当添加质量分数为5%的Cu元素时,TiB_2形貌颗粒由具有尖角的六方片状演变成具有倒角的六方或四方棱柱状,同时在颗粒表面和侧面均存在明显的生长台阶。TiB_2颗粒在Al-Cu基体中生长遵循以下规律:纳米尺度的球形晶核—多面体晶核—具有倒棱角的六方棱柱—六方片状—具有明显生长台阶的颗粒。通过计算Cu在TiB_2不同晶面上的吸附能揭示其影响机理,计算结果表明Cu优先吸附在(1011)_(TiB_2)晶面上,促使最终生成的TiB_2具有较小的径厚比。     

金刚石化学镀铜包覆及其对铜/金刚石复合材料性能的影响

采用化学镀铜法对金刚石进行表面包覆,得到了不同铜和金刚石质量比的复合粉末,再通过进行放电等离子烧结(SPS),最终得到高金刚石体积百分含量(70vol％)的铜/金刚石复合材料.结果表明:化学镀铜包覆能明显改善所得烧结体中金刚石的分布情况;该复合材料的致密度有所提高,当金刚石体积分数达到70％时,其致密度在97.5％左右,并最终使其热导率上升,最高热导率为404 W/m·K.     

真空热压烧结对Cu/WC复合材料性能的影响

采用粉末冶金真空热压烧结法制备Cu/WC复合材料,研究了WC含量及材料烧结时间对硬度及导电等件能的影响.结果表明,真空热压烧结可明显改善WC颗粒度分布,提高复合材料的致密度、硬度和导电性;v(WC)=1.5%、烧结时间为3 h时,材料的综合性能最好.     

微波烧结温度对TiB_2钢结硬质合金组织及性能的影响

利用热力学分析Fe-Ti-B体系反应生成TiB_2的可能性,运用DSC曲线确定原位反应温度,并采用微波烧结技术原位合成TiB_2钢结硬质合金。通过光学显微镜、扫描电镜、能谱分析仪分析微波烧结温度对原位合成TiB_2钢结硬质合金组织的影响,采用显微硬度计和万能试验机对TiB_2钢结硬质合金的显微硬度及抗弯强度进行检测分析。结果表明:Fe-Ti-B体系在637.8℃即可发生原位反应,体系中反应生成物相主要为TiB_2和Fe_2B相。随着烧结温度的升高,硬质合金的密度、显微硬度和抗弯强度均先升高后降低,在1100℃时达到最大值,即相对密度、显微硬度和抗弯强度分别为97.5%、418 HV0.1和647 MPa。     

烧结工艺对ZrO2/Cu纳米复合材料性能及组织的影响

采用原位化学工艺制备了ZrO2/Cu纳米复合粉末,并用粉末冶金法制备了ZrO2/Cu纳米复合材料。研究了烧结温度、烧结时间对纳米复合材料性能的影响。结果表明,随着烧结温度的升高,复合材料的体积收缩率增大,同时电导率、显微硬度也增大;随着烧结时间的延长,体积收缩率增大,显微硬度增大到一定程度后减小。当烧结温度为975℃,时间为90min时,得到的ZrO2/Cu纳米复合材料性能较佳(122HV,93.4IASC%)。     

TiB2含量对微波烧结TiB2/Cu复合材料组织和磨损性能的影响

为考察TiB2含量对微波烧结TiB2/Cu复合材料组织和磨损性能的影响,采用微波烧结技术制备了含TiB2体积分数不同的TiB2/Cu复合材料.测试了试样的密度和显微硬度,分析了试样的组织.应用摩擦磨损试验机测试了试样在不同载荷下的磨损性能,并应用扫描电镜(配能谱仪)观察和分析了试样磨损面形貌和成分.结果表明:随TiB2含量增加,试样中孪晶数量减少;晶粒反而随TiB2含量增加而增大,其长大方式是晶界绕过团聚颗粒后进行合并而长大;试样的耐磨性能随TiB2含量增加而显著提高,其主要的磨损机制也由粘着磨损逐渐向磨粒磨损转变.     

稀土对TiB_2/7055复合材料组织及性能的影响

采用K2TiF6和KBF4混合盐原位反应法制备TiB2/7055复合材料,研究了稀土对复合材料铸态组织和力学性能的影响。结果表明：添加0.3%稀土可以显著细化复合材料的铸态组织,晶粒尺寸从200μm减小到40μm左右。同时,TiB2颗粒得到细化,其平均尺寸约为100 nm;TiB2颗粒在基体上的分布也更加均匀。经过480℃固溶60 min、120℃时效24 h后复合材料抗拉强度达到690 MPa,伸长率达到5.5%。     

烧结方式对TiB2/Cu复合材料组织和性能的影响

采用微波烧结和真空烧结制备了Cu及不同TiB2含量的TiB2/Cu复合材料。测试了试样的密度、硬度、电导率,并对不同烧结法方式制备的Cu及TiB2/Cu复合材料的组织和性能进行了分析。结果表明,微波烧结技术可以在较短的时间和较低的能耗下完成烧结,且烧结体的性能要明显优于真空烧结的。但微波烧结试样的组织比较粗大,有孪晶存在,并且孪晶数量随TiB2含量的增加而减少。     

烧结温度对MAX/Cu复合材料的组织及性能影响

以一种典型的MAX相材料Ti₃AlC₂为原料,采用粉末冶金无压烧结的方式,压坯压力选用500 MPa,烧结时间为1 h,分别选用800、900、1 000、1 100、1 200℃5个烧结温度制备了MAX/Cu复合材料。通过对样品的金相、电导率与显微硬度等测试,探讨了不同烧结温度下MAX/Cu复合材料的组织及其性能变化。结果表明,无压烧结最佳烧结温度为1 100℃,可以得到综合性能最佳的复合材料,硬度、致密度和导电率分别达到330 HV、99.5%以上和4.6 m S/m。     

烧结工艺对微波烧结TiC/2024复合材料组织和性能的影响

为了获得微波烧结TiC/2024铝基复合材料较为理想的组织与性能,本文对高Ti C添加量的2024铝合金进行烧结,运用扫描电子显微镜,对热处理前后试样进行金相显微组织的观察,并对烧结后的试样进行显微硬度测试。结果表明,经过540℃固溶保温1.5 h,160℃时效保温8 h工艺处理的材料有较好的综合力学性能。     

TiB_2/Cu涂层抗烧蚀性能研究

应用500WYAG固体激光器在纯铜表面成功地原位合成了TiB2/Cu复合涂层,采用自制设备对复合涂层进行抗电弧烧蚀性研究。结果表明,相对于纯铜,TiB2/Cu复合涂层的电弧烧蚀性显著降低,抗电弧烧蚀性能明显提高,熔覆层存在少量烧蚀区裂纹和孔洞。     

TiB_2含量对TiB_2/Al-3.8Zn-1.85Mg-1.32Cu复合材料微观组织与力学性能的影响

利用高能球磨结合放电等离子体烧结和热挤压工艺,制备出TiB_2/Al-3.8Zn-1.85Mg-1.32Cu复合材料。通过X射线衍射、扫描电镜和透射电镜表征以及拉伸力学性能测试,研究TiB_2颗粒添加量对复合材料微观组织和力学性能的影响。结果表明:高能球磨诱导TiB_2陶瓷颗粒形貌从多边形转变为近球形;随着TiB_2含量从2%增加到10%(体积分数),铝基体晶粒逐渐细化,析出相含量减少,复合材料抗拉强度、屈服强度和弹性模量分别由381MPa、231 MPa和78 GPa增加到679 MPa、645 MPa和96 GPa,伸长率从5.2%下降到1.0%;细晶强化和弥散颗粒强化为复合材料的主要强化机制。     

机械合金化对Ti-Zr-B粉末烧结制备TiB_2-ZrB_2复合材料的影响

通过X射线衍射(XRD)、扫面电镜(SEM)、透射电镜(TEM)及差示扫描量热(DSC)技术分析了机械合金化对Ti-Zr-B粉末烧结制备TiB_2-ZrB_2的影响。试验表明:机械合金化能有效细化Ti-Zr-B粉末并使其趋于均匀化分布,增加彼此间的接触面,使得反应路径得到改善;机械合金化后Ti-Zr-B粉末发生非晶化转变,使球磨后的Ti-Zr-B处于一个内能较高的状态,球磨后的Ti-Zr-B粉末能在相对较低的温度(1230℃)反应合成TiB_2-ZrB_2。     

TiB2含量对TiB2/Cu复合材料性能的影响

研究了TiB2含量对原位生成TiB2／Cu复合材料性能的影响。结果表明：TiB2／Cu复合材料的硬度、强度随TiB2含量的增加有所提高，但强度在TiB2的含量超过2．0％后有所下降，导电率随TiB2含量的增加有所下降，软化温度基本保持在900℃左右。