添加剂CeO2对WC-Al2O3复合材料微观组织和力学性能的影响

为了进一步提高WC-Al2O3复合材料的力学性能,研究少量添加剂CeO2对热压烧结WC-Al2O3复合材料的影响。研究结果表明,在WC-Al2O3复合材料中添加0.1%CeO2后,与不含添加剂相比,组织细化且力学性能有所提高;少量添加剂CeO2具有抑制WC氧化脱碳、细化晶粒、改善基体WC和第二相Al2O3颗粒之间界面结合状况的作用。WC-Al2O3-0.1%CeO2复合材料的致密度达到98.82%,维氏硬度、断裂韧性和抗弯强度分别达到16.89GPa、9.85MPa·m1/2和1024.05MPa。     

放电等离子烧结制备超细晶WC-3Co硬质合金的组织和性能

采用高能球磨制备纳米WC-3Co粉末,再通过放电等离子烧结(spark plasma sintering,SPS)制备超细晶WC-3Co硬质合金。研究SPS工艺参数对合金致密度、显微组织和力学性能的影响,并对SPS和热压工艺(hotpressing,HP)进行对比。结果表明:SPS可实现WC-3Co粉末的低温快速致密化。升高温度或提高压力都使得合金的致密度提高,同时导致WC晶粒长大。SPS较HP升温速率快且烧结时间更短,合金组织更加均匀,在1 300℃保温5 min、烧结压力为40 MPa的条件下所制备的合金具有最佳综合性能,其平均晶粒度为0.32μm,相对密度、硬度、抗弯强度、断裂韧性分别为99.3%、2257 HV30、1 906 MPa、10.36 MPa.m1/2。而在1 450℃、压力为50 MPa、保压5 min条件下,热压合金的致密度、硬度和断裂韧性分别为99.6%、2 264 HV30和11.01 MPa.m1/2,但抗弯强度只有1 301 MPa,平均晶粒度为0.47μm。     

热压法制备Mo_5Si_3-Al_2O_3复合材料及力学性能研究

以MoO_3粉、Mo粉、Si粉和Al粉为原料,采用机械合金化结合热压烧结法制备了Mo5Si3-Al_2O_3复合材料,研究了Al_2O_3含量对Mo5Si3-Al_2O_3复合材料微观结构和力学性能的影响。结果表明:复合材料的主要物相组成为Mo5Si3、Al_2O_3和Mo3Si,其平均晶粒尺寸在51~99 nm之间,具有纳米晶结构。Al_2O_3的引入细化了晶粒,提高了复合材料的致密度和力学性能。Mo5Si3-30%Al_2O_3复合材料的致密度、硬度、抗弯强度和断裂韧性分别为99.6%、13.2 GPa、322 MPa和6.43 MPa·m1/2。     

无压烧结制备透辉石增韧补强氧化铝基结构陶瓷材料

采用温度梯度无压烧结工艺制备了透辉石增韧补强Al2O3基结构陶瓷材料,探讨了其烧结致密化特性,对无压烧结后材料的硬度、断裂韧度和抗弯强度进行了测试和分析;分析了复合材料力学性能随透辉石含量变化的关系;探讨了复合材料断面断裂方式的变化对其力学性能的影响.与纯Al2O3相比,透辉石/ Al2O3复合材料的力学性能得到明显提高,其中AD3[97% Al2O3 + 3%(体积分数)透辉石]综合力学性能较好,其硬度、抗弯强度和断裂韧度分别为15.57 GPa、417 MPa和5.2 MPa·m1/2.力学性能提高的主要原因是添加相与Al2O3基体之间界面反应的发生以及透辉石对复合材料的晶粒细化效应.     

制粉工艺对超细硬质合金力学性能的影响

系统研究了机械球磨、分散剂分散和超声震荡三种原始粉末混合方法对WC基硬质合金烧结试样力学性能的影响。结果表明,PEG分散法制备的硬质合金致密度最低,超声震荡法制备的合金致密度最高且力学性能最好:致密度97.8%、维氏硬度21.47 GPa、断裂韧性11.2 MPa·m~(1/2)、抗弯强度1 123.6 MPa、晶粒尺寸258 nm。     

(SiCp+C)/MoSi2复合材料的组织结构及力学性能

通过热压烧结工艺制得了(SiCp+C)/MoSi2复合材料,测试分析了材料的组织结构、室温和高温力学性能.结果表明:(SiCp+C)/MoSi2复合材料主要由MoSi2(大量),α-SiCp(大量),Mo5 Si3(多量)和β-SiC(少量)组成,密度为5.12g/cm3,相对密度为91%;增强相的粒径＜30μm,体积分数为39%.其室温硬度、抗弯强度和断裂韧性分别为12.2 GPa,530MPa和7.2MPa·m1/2;材料在800℃的维氏硬度为8.0 GPa,1 200和1400℃的抗压强度分别为560MPa和160MPa.与非增强MoSi2相比,材料的各种力学性能都有大幅度的提高.     

氧化锆微注射成形工艺参数

采用微注射成形工艺制备3Y-TZP陶瓷材料,借助正交实验法,以烧结后试样的抗弯强度作为目标值,研究注射温度、注射速度、塑化压力及保压速度等工艺参数的影响。检测烧结试样的维氏硬度、断裂韧性等力学性能以及收缩率、晶粒大小和相对密度,并且分别使用X射线衍射、扫描电镜及能谱仪分析和观察烧结后的显微组织、晶粒形态及成分分布。最后通过变异数分析,找出最佳注射工艺参数,进行实验验证。结果显示:在160℃注射温度、200 mm/s注射速度、12 MPa塑化压力及20 mm/s保压速度下进行氧化锆粉末的微注射成形,烧结试样具有最佳综合性能:抗弯强度为1 003 MPa,硬度1300 HV,相对密度为98.8%,断裂韧性为4 MPa-m1/2,烧结收缩率为24%,平均晶粒尺寸约0.45 um,所得组织为四方晶(t-ZrO2)及单斜晶(m-ZrO2)2种构成相。     

碳对二硅化钼复合材料性能的影响

采用热压烧结工艺制得了2％C/MoSi_2(质量分数)复合材料,并测定了材料的显微组织和结构、室温和高温力学性能、耐磨性能以及电阻率。结果表明:C/MoSi_2复合材料由大量的MoSi_2,Mo_5Si_3和少量的β-SiC组成;其维氏硬度为1 060,抗弯强度为470 MPa,断裂韧性为5.12 MPa·m~(1/2);800℃的维氏硬度为750 Hv,1200℃的抗压强度为450MPa,1400℃的抗压强度为142MPa;在Al_2O_3和SiC磨盘上表现出优异的耐磨性能,材料的电阻率为34.9 μΩ·cm。与纯MoSi_2相比,C/MoSi_2复合材料在硬度、抗弯强度、断裂韧性、高温抗压强度、弹性模量和耐磨性能等方面都有较大的提高。     

碳辅助氢还原/碳化法制备纳米WC粉的烧结工艺研究

以碳辅助氢还原/碳化法制备的纳米WC粉为原料,采用低压烧结工艺制备超细晶WC-6Co硬质合金。采用XRD和SEM表征了烧结工艺对WC-Co烧结体的物相组成和显微形貌的影响,并测试了烧结体的力学性能。结果表明,随着烧结温度升高和时间延长,烧结体的致密度增加,晶粒尺寸增大,硬度和抗弯强度随着致密度增加而提高,但烧结温度过高或时间过长,会降低烧结体的性能。最佳烧结工艺为,烧结温度1 360°C,保温时间60 min,所得WC-6Co硬质合金的平均晶粒尺寸为305 nm,洛氏硬度和抗弯强度分别达到94.6 HRA和4 450 MPa。     

烧结工艺对Ti/Al2O3复合材料性能的影响

本文利用放电等离子烧结技术探讨了烧结温度和保温时间对40%Ti(体积分数)/Al2O3(体积分数)复合材料性能的影响.实验结果表明复合材料的性能受烧结温度的影响最为显著,过度的延长保温时间会使晶粒发生异常长大,使得复合材料性能降低.烧结温度1 300℃,保温8 min,制备的复合材料力学性能最佳,其弯曲强度、断裂韧性、显微硬度和相对密度分别为1002.22 MPa、19.73 MPa*m1/2、18.14 GPa和99.74%.     

热压工艺参数对纳米SiC-Al2O3/TiC新型陶瓷刀具材料力学性能的影响

研究了压力、热压温度和保温时间等工艺因素对纳米SiC Al2 O3/TiC系新型陶瓷刀具材料的抗弯强度、断裂韧性和硬度的影响。结果表明 ,对于纳米SiC Al2 O3/TiC系陶瓷复合材料 ,在压力为 30MPa ,热压温度为 170 0℃ ,保温时间为 60min时 ,材料的性能最好     

WC/MgO/CeO_2复合材料的组织结构与力学性能研究

在真空热压烧结制备硬质合金WC/MgO的基础上,添加适量稀土添加剂CeO_2,并改变烧结参数,获得WC/MgO/CeO_2复合材料,对其物相组成、显微组织的致密化过程、力学性能进行研究。结果表明:随着烧结温度的升高,晶粒不断长大,1 650℃下WC平均晶粒尺寸为1.674μm,晶粒边缘圆润,致密度96.979%,维氏硬度16.251 GPa、断裂韧性10.326 MPa·m~(1/2)。当温度升至1 720℃时,部分WC晶粒异常长大,边缘多含棱角,致密度仍在增加但变化不大,而力学性能显著下降。根据在不同烧结温度下保温不同时长统计的WC平均晶粒尺寸数据,计算出WC/MgO/CeO_2复合材料在热压烧结保温过程中晶粒生长所需的摩尔激活能为459.13 kJ/mol,相较于WC/MgO复合材料,晶粒生长激活能有提高的趋势,这归因于CeO_2降低了WC晶粒表面能或晶粒间的界面能。     

MnO2与TiO2对8YSZ低温烧结及性能的影响

以MnO2、TiO2为烧结助剂,研究了其不同用量和配比及烧结温度对8YSZ(8%Y2O3-ZrO2)烧结致密度和力学性能的影响。结果表明:加入MnO2和(或)TiO2均有利于8YSZ的烧结致密化,MnO2的助烧结作用明显强于TiO2;MnO2和(或)TiO2在1 300℃的烧结温度下进入ZrO2晶格中,其添加可提高8YSZ烧结体的硬度、抗弯强度、断裂韧性和四方相含量;8YSZ的致密度和力学性能均随烧结温度的提高而提高;当TiO2添加量由0增加到3%及MnO2添加量由3%减少到0时,8YSZ的致密度、维氏硬度和抗弯强度均逐渐降低。     

成型压力对Ti(C,N)基金属陶瓷微观组织结构和力学性能的影响

以Ti(C,N)为基体硬质相,Ni和Co为金属黏结相,WC、Mo₂C和TaC为第二相碳化物,借助真空热压烧结技术制备了Ti(C,N)基金属陶瓷,探究了成型压力对金属陶瓷物相组成、微观形貌和成分、相对致密度、显微硬度、断裂韧性和抗弯强度的影响.研究结果表明：成型压力并未改变金属陶瓷的物相组成,所有试样均展现出典型的芯-环结构;无压成型烧结制备出的金属陶瓷不仅具有典型的黑芯-灰白双环结构,还呈现另一种白芯灰环结构.同时,金属陶瓷的晶粒度得到了细化.力学性能测试结果表明：成型压力达到8 MPa,金属陶瓷的相对致密度、显微硬度、断裂韧性和抗弯强度达到最大值,分别为99.1%,19.39 GPa, 7.84 MPa·m^1/2和1 488 MPa.金属陶瓷的断裂模式主要为沿晶断裂,并呈现较多的韧窝和撕裂棱.     

氧化钇弥散强化钨基复合材料的制备及其性能评价

采用高能球磨、通氢烧结和后期热轧处理制备了W-0.5%Y2O3-1%Ti复合材料,对加工变形处理前后的W-0.5%Y2O3-1%Ti的显微组织结构和室温力学性能进行了研究。研究分析表明,采用高能球磨,可使Y2O3和Ti固溶到W中,在高温烧结的过程中,Y2O3和Ti以Y-Ti-O化合物和Ti的形式从钨基体中析出来,弥散分布在钨晶粒的晶界及其晶内。经在1 500℃左右热加工变形处理后,W-0.5%Y2O3-1%Ti的致密度显著提高,与此同时大量体积分数的穿晶断裂赋予了W-0.5%Y2O3-1%Ti复合材料较高的力学性能。实验结果表明经热轧后W-0.5%Y2O3-1%Ti的致密度、抗弯强度、维氏硬度分别可达96.7%,788.0 MPa和HV432.8。     

制备工艺对B4C/TiC/Mo陶瓷复合材料力学性能的影响

采用热压法制备了10%(质量分数)TiC/4.7%(质量分数)Mo增强B4C基陶瓷,分析了烧结温度、保温时间和烧结压力对力学性能的影响.烧结温度由1 800℃提高到1 900℃时,复合材料的抗弯强度由590MPa提高到705MPa;当烧结温度升至1 950℃,强度反而下降;硬度和韧度随烧结温度升高而提高.在烧结温度为1 900℃压力为35MPa保温时间由15min提高到45min时,抗弯强度由600MPa提高到705MPa;进一步增加保温时间,抗弯强度随保温时间的增加而下降;硬度和韧度随保温时间延长而提高.烧结压力对复合材料力学性能的影响较小.当烧结参数为1 900℃、45min、35MPa,B4C/TiC/Mo陶瓷复合材料抗弯强度、硬度、断裂韧度、相对密度分别为705MPa、20.6GPa、3.82MPa·m1/2、98.2%.     

WC-Fe-Ni-Co硬质合金真空烧结工艺研究

用真空烧结的方法成功制备了具有优异性能的WC-Fe-Ni-Co硬质合金,研究了烧结温度和烧结时间对硬质合金组织和性能的影响。结果表明:随着烧结温度的升高和烧结时间的延长,合金的晶粒尺寸逐渐增大,矫顽磁力逐渐降低。在较低的烧结温度下合金中存在大量的孔隙,并且有不均匀粘结相分布,当烧结温度升高到1380℃,合金具有最小的孔隙度和最高的硬度、抗弯强度和断裂韧性。随着烧结温度的继续升高,合金的孔隙稍微变大,力学性能稍微减小。合金在1380℃下烧结30 min基本达到致密,但有部分粘结相聚集出现,随着烧结时间的延长硬度逐渐降低断裂韧性和抗弯强度逐渐升高。当烧结时间为60 min时,合金均匀性最好,具有最高的抗弯强度,继续增加烧结时间抗弯强度稍有降低。WC-Fe-Ni-Co硬质合金在1380℃下烧结60 min具有最佳的力学性能,其硬度、断裂韧性和抗弯强度分别为935 MPa,22.47MPa·m1/2和2896 MPa。     

MoSi2-SiC原位复合材料的制备及其性能研究

本文以Mo2C和Si粉为原料,利用真空热压烧结,研究了原位SiC颗粒增强MoSi2基复合材料的制备及其性能,结果表明Mo2CSiMoSi2按质量百分比10.146.981配料,经1500℃×1 h真空热压烧结,可原位合成高强韧性的MoSi2-11%SiC复合材料,其密度为5.33g/cm3,显微硬度为16.9 GPa,断裂韧性KIC为8.1 MPam1/2,抗弯强度为452MPa.KIC和σb比纯MoSi2材料分别提高131.4%和64%.此外,对复合材料的室温增韧机理进行了初步探讨.     

球磨时间及预氧化方式对粉末冶金M3:2高速钢组织及力学性能的影响

采用球磨混合和预氧化活化烧结法制备新型粉末冶金M3:2高速钢,重点研究球磨时间和预氧化方式对其致密度、微观组织和力学性能的影响。利用FEI Quanta 250 FEG型扫描电镜对高速钢组织进行显微分析,同时测试样品硬度、抗弯强度和断裂韧性等力学性能。结果表明,球磨72 h且负压干燥时,M3:2高速钢具有最优的碳含量、致密度和力学性能组合。烧结后的抗弯强度最高为3 092 MPa,热处理后的弯曲强度为4 786 MPa。经过干燥增氧之后,负压干燥粉末具有较低的氧含量,烧结后的氧含量最低可降到17×10-6,表现出更好的致密度和力学性能。     

纳米WC颗粒增强高铬铁基粉末冶金材料的制备

通过高能球磨结合热压烧结技术制备由纳米WC颗粒增强的高性能粉末冶金高铬铁基复合材料。采用XRD、DSC、SEM等测试方法分析球磨粉末颗粒的成分及形貌,研究不同热压烧结温度对高铬铁基复合材料的密度、显微组织和硬度的影响。结果表明:经40 h球磨后的粉末颗粒大小均匀且呈近等轴状,直径约为5μm;当热压烧结温度高于1 000℃时,可以原位合成得到M7C3型碳化物;烧结样品的密度和硬度随烧结温度的升高呈先增后减的变化趋势;球磨40 h的粉末在50 MPa的压力下、1 000℃烧结30 min后,致密度达到99.6%,硬度和抗弯强度则分别达47.7 HRC和1952 MPa。