热压烧结AlN-SiC复相陶瓷的致密化

研究热压烧结AlN-SiC复相陶瓷的致密化行为,探讨SiC含量及热压温度、保温时间等工艺参数对复相陶瓷致密化的影响.结果表明,当SiC含量不超过70%时,在1900℃,保温1h,压力为30MPa,氮气气氛下可以制备出致密的AlN-SiC复相陶瓷,相对密度达到了99%以上.     

高能球磨-快速热压烧结工艺制备纳米晶粒WC-Co 硬质合金

采用高能球磨-快速热压烧结工艺制备了纳米晶粒WC-Co 硬质合金块体, 并对合金的物理、力学性能及微观组织进行了分析测试。研究结果表明:高能球磨合成的纳米WC-Co 复合粉末通过快速热压烧结, 可在较低的烧结温度(1 300 ℃), 较短的保温时间(15 min), 较快的升温速率(120 ℃/min), 不太高的压力(35 MPa)下获得高致密的纳米硬质合金块体;通过添加0.8%的VC 和0.2%的Cr₃C₂ 作为晶粒生长抑制剂, 并采用低温、短时、快速、加压烧结的快速热压烧结工艺, 在一定程度上控制了纳米WC 晶粒的快速长大, 制备出了平均晶粒尺寸约为200 nm 且综合性能较高的纳米WC-Co 硬质合金块体。     

大尺寸ITO靶材的制备及其密度影响因素的研究

为制备大尺寸高密度ITO靶材,采用冷等静压及常压高温烧结的方法,制备了尺寸为1500 mm的ITO靶材,同时研究了ITO粉末的松装密度、冷等静压压力、烧结温度和保温时间等因素对靶材密度的影响。结果表明：当ITO粉末松装密度较大及粉体颗粒较小时,所制备的靶材相对密度更高;在冷等静压压力300 MPa、烧结温度1580 ℃、保温时间20 h的条件下,制备靶材的相对密度可达99.71%。表明上述工艺可以实现尺寸为1500 mm的大尺寸ITO靶材的制备,并且靶材相对密度较高。     

以煤矸石为原料制备堇青石-莫来石复合材料

以煤矸石、菱镁矿、高岭土为原料,采用原位反应烧结法制备堇青石-莫来石复合材料,研究烧结温度和保温时间对堇青石-莫来石复合材料的物相组成、显微结构、物理性能的影响。结果表明,适当提高烧结温度和延长保温时间,可促进堇青石和莫来石晶体的合成,使试样显气孔率下降,致密度提高,耐压强度增大,但温度过高或保温时间过长不利于堇青石相的生成,使试样体积密度和耐压强度均有所降低。烧结温度为1 350℃,保温时间为2 h时,试样内部堇青石晶体和莫来石晶体发育良好,显气孔率为33.61%,体积密度为1.795 g/cm3,耐压强度为63.12 MPa,性能最优。     

微波烧结镀铬金刚石-铜复合材料的致密度研究

采用微波加热方法在人造金刚石表面镀铬,并采用微波加热烧结制备高导热金刚石/铜复合材料。探讨了金刚石表面镀铬对金刚石与铜之间浸润性的影响。探讨了微波烧结金刚石/铜复合材料在不同生坯压力和不同金刚石体积分数下的致密度。结果表明,微波烧结过程中金刚石与铜基体能够实现较为紧密的结合。随着金刚石体积分数的增加,致密度逐渐减少。随着生坯压力的增加,金刚石/铜复合材料的致密度逐渐增加。分析了微波强化烧结对金刚石/铜复合材料致密度的影响。     

钛粉烧结工艺参数控制研究

为得到适宜的钛粉烧结工艺参数,从而制备出全致密高性能的钛粉末冶金件,研究了烧结温度、保温时间和升温速率对烧结坯收缩率和相对密度的影响。结果表明:烧结试样的收缩率及相对密度随烧结温度、保温时间升高而增大,随升温速率减小而增大。提高烧结温度可以降低烧结坯孔隙率、减少残余孔隙尺寸,但可能导致材料力学性能下降; 保温时间达到4 h后,孔隙逐步扩散、长大和湮灭,大孔隙消失; 较低升温速率有利于组织内部缺陷消失、内应力释放和气孔消除。综合考虑烧结效率、烧结炉温度极限、烧结组织控制、烧结试样收缩率、烧结试样相对密度和节约能源等因素,选择烧结温度1200 ℃、保温时间4 h、升温速率5 ℃/min。     

基于压力烧结法的小尺寸人工冰样制备工艺研究

小尺寸人工冰样主要用于冰的力学特性研究,具有制备程序简单、周期短、成本低、不受季节和地域限制等优点。本文在-3.5~-17.3℃温度和10~100 MPa压力条件下开展了雪压力烧结实验研究,采用压力烧结法制备了小尺寸人工冰样,其结果揭示了烧结应力和烧结时间对雪压力烧结过程中的密度演化和冰样最终烧结密度的影响,得出使用压力烧结法来制备冰样时可以选择长时间、低应力、近融点温度或短时间、高应力、低温度的条件,来制备密度为0.917 g/cm^(3)的人工冰样。实验结果验证了压力烧结法制备人工冰样的的可靠性和可重复性,为冰力学特性实验提供了一套切实可行的小尺寸人工冰样制备工艺。     

金属熔丝熔融成型制备Ni60合金工艺参数的优化研究

以Ni60合金为原料,采用金属熔丝熔融成型方法制备Ni60工件,研究了打印参数(重叠率、挤出比、分层厚度)以及烧结参数(保温时间)对制备Ni60性能的影响。结果表明,打印参数重叠率15%、挤出比120%、分层厚度100 μm时,生坯相对密度92.6%;在烧结过程中坯体保温时间越长,试样越致密,保温时间180 min时,相对密度即致密度达到95.68%;但保温时间过长,铬碳化物和铬硼化物等硬质相析出数量更多,晶粒组织更粗大,硬度反而下降。     

CaO掺杂Cu/(NiFe2O4-10NiO)金属陶瓷致密化及力学性能

采用冷压-烧结技术制备了CaO掺杂的Cu／（NiFe2O4-10NiO）金属陶瓷,研究了掺杂CaO的不同金属相cu含量的Cu／（NiFe2O4-10NiO）金属陶瓷相对密度及力学性能。试验结果表明：在1200％的烧结温度下,金属相含量为5％、10％和17％的2％CaO掺杂样品的相对密度分别为97．63％、96．10％和95．05％,比未掺杂CaO材料的相对密度提高约15％,且与未掺杂CaO材料在1250℃烧结时所获试样致密度相接近。当材料致密度一致时,掺杂2％CaO对Cu／（NiFe2O4-10NiO）金属陶瓷的抗弯强度及抗热震性能的影响较小。     

利用固废煤矸石制备陶粒支撑剂的研究

为了降低支撑剂的生产成本,利用煤矸石制备出莫来石基陶瓷支撑剂。实验主要涉及强力混合机内支撑剂的成球造粒工艺和后续不同温度下的烧结过程。通过研究所制备陶粒支撑剂的物相组成、微观结构、密度及破碎率发现:随着烧结温度的升高,支撑剂主要物相转变为棒状莫来石,并形成交联穿插结构,有助于提高支撑剂的致密度,从而造成在35 MPa闭合压力下支撑剂的破碎率呈下降趋势,当温度为1 450℃时,破碎率达到最低值6.76%。由于制备工艺简单,设计可行,支撑剂性能良好,因此,合理开发利用固废煤矸石制备陶粒支撑剂具有较好的应用前景。     

激光烧结原位合成钨精原矿粉/Al-Cu复合材料组织结构及致密性

利用激光束高能量为燃烧热源,引发体系Al热反应与钨精原矿粉中WO₃进行置换,原位自生增强相,制备钨精原矿粉/Al-Cu复合材料。利用OM、SEM、XRD、TEM等研究了激光工艺参数、成分配比和压制压力对复合材料微观结构和致密性的影响规律。结果表明：复合材料由α-Al,α-(Al, W)和中间相构成的多相结构为基体,纳米晶颗粒Al₂O₃为增强相的复杂复合组织构成;随着功率的增加及作用时间的延长,烧结产物组织均匀细化程度明显提高。当激光功率为1 000 W,持续作用时间为30 s时,试样组织晶粒最均匀细小;激光的工艺参数、原始压坯相对密度和成分配比影响烧结产物的致密性。当工艺参数激光功率为1 000 W,持续作用时间为30 s,压坯相对密度为85%,Al/Cu的成分配比为66.8∶33.2时,产物的孔隙率最低为3.67%,合成密度最大为3.58 g/cm³,致密化程度最高。     

铁尾矿与碱渣基核壳高强陶粒的制备与性能研究

碱渣和细铁尾矿属污染性大宗固体废弃物，为了确定以它们为主要原料制备高强环保陶粒的可能性，进行了核壳结构烧结陶粒的制备工艺条件研究，并对主要工艺条件下烧结陶粒的矿物成分进行了分析。结果表明：①铁尾矿和碱渣用量增大，煅烧温度升高，煅烧时间延长，核壳结构烧结陶粒的吸水率、膨胀率均升高，筒压强度和堆积密度总体均降低，只是在较低煅烧温度、较短煅烧时间情况下核壳结构烧结陶粒的筒压强度均较低。②铁尾矿用量为70%，碱渣用量为6%，煅烧温度为1 140 ℃，煅烧时间为90 min情况下，核壳结构烧结陶粒的吸水率为1.25%、膨胀率为1.24%、堆积密度为870.3 kg/m3、筒压强度为10.67 MPa，符合国家标准中高强陶粒的要求（吸水率＜10%、堆积密度等级＜900 kg/m³、筒压强度等级＞6.50 MPa）。③该陶粒碎磨产品（0.075~0 mm）氯离子渗出率为0.000 1%，远低于标准中I类砂≤0.01%的要求。④核壳结构烧结陶粒核芯配合料中的碱渣是促进蓝晶石形成的重要原料，蓝晶石是影响该陶粒强度的关键性矿物，升高煅烧温度和延长煅烧时间均能促进陶粒中含氯化合物的形成，防止掺加碱渣的陶粒中氯离子的渗出。     

铁尾矿与碱渣基核壳高强陶粒的制备与性能研究

碱渣和细铁尾矿属污染性大宗固体废弃物，为了确定以它们为主要原料制备高强环保陶粒的可能性，进行了核壳结构烧结陶粒的制备工艺条件研究，并对主要工艺条件下烧结陶粒的矿物成分进行了分析。结果表明：①铁尾矿和碱渣用量增大，煅烧温度升高，煅烧时间延长，核壳结构烧结陶粒的吸水率、膨胀率均升高，筒压强度和堆积密度总体均降低，只是在较低煅烧温度、较短煅烧时间情况下核壳结构烧结陶粒的筒压强度均较低。②铁尾矿用量为70%，碱渣用量为6%，煅烧温度为1 140 ℃，煅烧时间为90 min情况下，核壳结构烧结陶粒的吸水率为1.25%、膨胀率为1.24%、堆积密度为870.3 kg/m3、筒压强度为10.67 MPa，符合国家标准中高强陶粒的要求（吸水率＜10%、堆积密度等级＜900 kg/m³、筒压强度等级＞6.50 MPa）。③该陶粒碎磨产品（0.075~0 mm）氯离子渗出率为0.000 1%，远低于标准中I类砂≤0.01%的要求。④核壳结构烧结陶粒核芯配合料中的碱渣是促进蓝晶石形成的重要原料，蓝晶石是影响该陶粒强度的关键性矿物，升高煅烧温度和延长煅烧时间均能促进陶粒中含氯化合物的形成，防止掺加碱渣的陶粒中氯离子的渗出。     

加Ni 的FeAl/TiC 复合材料的制备与性能研究

采用元素粉反应热压工艺制备了FeAl/ TiC 复合材料。研究了Ni 合金化对材料致密化和力学性能的影响。结果表明, 复合材料的密度随TiC 体积分数的增加而减小, Ni 的加入促进了FeAl 相中的物质迁移, 从而显著改善了致密化过程。材料的力学性能随Ni 的加入而大幅改善, 这一方面是因为Ni 的加入提高了材料的致密度, 此外Ni 的加入还通过固溶强化粘结相、增强FeAl-TiC 界面强度、增加FeAl 相的延性断裂、减小FeAl 相的烧结膨胀等作用改善了材料的力学性能。     

不同制坯工艺对轧制钼铜板材的组织及性能影响

利用金相光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜（SEM）、能谱（EDS）分析、电导率、热导率及热膨胀系数测试和拉伸实验等,对比分析了熔渗法和高温液相烧结两种方法对Mo30Cu轧制钼铜板材的组织及性能影响。结果表明,在300 MPa等静压成型条件下,混料工艺制备钼铜合金烧结收缩率明显大于渗铜工艺,但渗铜工艺烧结坯致密度更高,可达到理论密度的99%;从金相组织可以看出,烧结状态时熔渗法制备的钼铜合金中铜相分布的均匀性明显优于混料烧结,但经过压力加工之后,两组样品的铜相均明显拉长,组织差异性减小;熔渗法制备的轧制钼铜板材在热性能和电性能均略优于混料法;两组钼铜板材的断裂机制均为铜相上的韧性断裂,但混料法制备的钼铜板才具有更高的抗拉强度和较小的延伸率。     

粉末锻造过程中Al-Si合金块体材料的微观结构变化

用粉末冶金法制备Al-Si共晶合金块体材料,研究烧结过程及冷锻工艺对块体材料显微形貌和抗压强度的影响.结果表明,合金颗粒在烧结过程中发生局部熔化,烧结坯的显微形貌呈现出带有较多孔隙网状结构,锻造坯的粉末颗粒在压力作用下彼此啮合,孔隙大大减少,成为更为致密的连续体,相对密度达到了97%.烧结和冷锻都能大幅度的提高材料的抗压强度,由于锻造坯的孔隙度远远小于烧结坯,锻造坯具有更好的塑性和更高的相对密度.     

Cu含量对Mo_5Si_3-Cu复合材料显微组织和力学性能的影响

以Mo粉、Si粉和Cu粉为原料,采用机械合金化/热压烧结法制备Mo_5Si_3-Cu复合材料,研究了Cu含量对Mo_5Si_3-Cu复合材料显微组织和力学性能的影响。结果表明,Mo_5Si_3-Cu复合材料由基体相Mo_5Si_3和晶界相Cu组成,组织均匀细小,晶粒尺寸为3~5μm;随着Cu含量的增加,复合材料的烧结致密度、弯曲强度和断裂韧性逐渐升高,而硬度呈先升高后降低的趋势;Cu含量为10%时,复合材料的致密度、硬度、弯曲强度和断裂韧性分别为98.2%、793 HV0.5、551 MPa和8.47 MPa·m1/2。     

低温热压+高温无压烧结制备W-Ni-Cu支撑杆材料的组织与性能

采用低温热压+高温无压烧结和冷压烧结工艺,以钨、镍和铜粉末为原料,制备用于硬质合金刀具的W-Ni-Cu支撑杆合金试样,用SEM、XRD、布氏硬度计和万能力学试验机对比分析硬质合金的组织、相组成、抗弯强度和布氏硬度。结果表明,与冷压烧结工艺相比,低温热压+高温无压烧结制备W-Ni-Cu合金的组织较致密、晶粒细小。冷压烧结W-Ni-Cu合金组织中的脆性相、孔隙与脆性界面相使其发生沿晶断裂,抗弯强度较低而布氏硬度较高。低温热压+高温无压烧结制备W-Ni-Cu合金组织中的韧性相、韧性界面相、细小晶粒与低孔隙率均提高其抗弯强度并降低布氏硬度,主要发生穿晶断裂。     

机械合金化制备Mo-Cu复合材料的研究

采用机械合金化制备致密的Mo-18%Cu复合材料, 利用粒度分析仪、XRD和SEM研究了不同球磨时间对Mo-Cu复合材料的粉末粒度、形貌、力学性能和断裂形貌的影响。试验结果表明, 随着球磨时间的增加, 粉末的晶粒尺寸不断减小, 烧结后样品的相对密度不断提高。球磨60 h的混合粉末在1 350 ℃下烧结2 h后的相对密度可达98.6%, 硬度达63.9HRC。     

SPS制备致密Ti_3SiC_2/Al复合材料的组织及性能研究

采用脉冲放电等离子烧结(SPS)方法制备了Ti_3SiC_2/Al基复合材料,研究了烧结温度和时间对复合材料组织及性能的影响。结果表明,Ti_3SiC_2颗粒在SPS制备过程中未发生显著分解,复合材料在制备过程中也未发生明显的界面反应,外加增强体颗粒形状完整,均匀分布于基体晶粒的晶界处。随着烧结温度的升高,复合材料的致密度和硬度逐渐增大,摩擦系数和磨损量逐渐减小。随着烧结时间的延长,致密度和硬度先增大后减小,摩擦系数和磨损量先降低后增加。当烧结温度为600℃、烧结时间为10 min时,复合材料致密度达96.6%,显微硬度达38 HV0.2,稳定干摩擦系数约为0.3,磨损量0.32!10-2g。