造孔剂用量对新型医用多孔Ti-Mo-Ta-Nb-Zr合金组织与性能的影响

采用添加造孔剂的粉末冶金方法制备新型医用多孔Ti-Mo-Ta-Nb-Zr合金,研究造孔剂用量对多孔材料组织形貌及压缩力学性能的影响。结果表明,多孔Ti-Mo-Ta-Nb-Zr合金孔隙率与造孔剂用量呈线性关系,P=1.9 Wt+3.8(P为孔隙率,Wt为造孔剂用量)。当造孔剂用量达到15%时,孔隙率超过32%,并开始出现有利于体液传输的通孔结构,同时发现造孔剂用量不影响其所造孔隙大小形状。多孔Ti-Mo-Ta-Nb-Zr合金的相结构主要为β相和少量的α相。随着造孔剂用量增加β相分数有所减少,当造孔剂用量达到20%时,多孔钛合金中出现未知相。多孔Ti-Mo-Ta-Nb-Zr合金的压缩强度和压缩弹性模量均随造孔剂用量的增加而降低,造孔剂用量为15%~20%制备的多孔合金压缩强度为104~254 MPa,压缩弹性模量为2.33~6.14 GPa,与人体骨骼相接近,最适用作人体植入材料。     

造孔剂含量对新型医用多孔Ti-Mo-Ta-Nb-Zr合金组织性能的影响

采用添加造孔剂的粉末冶金方法制备新型医用多孔Ti-Mo-Ta-Nb-Zr合金,研究造孔剂含量对多孔材料组织形貌及压缩力学性能的影响。结果表明多孔Ti-Mo-Ta-Nb-Zr合金孔隙率与造孔剂含量呈线性关系,其表达式是：P=1.9.Wt 3.8(P为孔隙率,Wt为造孔剂含量),当造孔剂含量达到15%时,孔隙率超过32%,并开始出现有利于体液的传输的通孔结构,同时发现造孔剂含量不影响其所造孔隙大小形状;多孔Ti-Mo-Ta-Nb-Zr合金的相结构主要为β相和少量的α相,并且随着造孔剂含量增加β相分数有所减少,当造孔剂含量达到20%时,多孔钛合金中出现了未知相;多孔Ti-Mo-Ta-Nb-Zr合金的压缩强度和压缩弹性模量均随造孔剂含量的增加而降低,造孔剂含量为15～20%制备得到的多孔合金压缩强度为104～254MPa,压缩弹性模量为2.33～6.14GPa,与人体骨骼相接近,最适用作人体植入材料。     

Ti含量对Nb-Si-Mo-Ti系合金组织性能影响的研究

研究Ti含量对Nb-Si系合金组织及性能的影响。以机械球磨和SPS烧结技术结合的方法对Nb-16Si-10Mo-xTi（x=0,2,4,6,8,10）合金进行制备,并对x不同时的合金在室温、1200℃时的组织及力学性能进行探究。结果表明：Ti含量增多,Tiss韧性相逐渐增多并聚集,组成相包括Nbss、Nb5Si3和Tiss相,室温下,合金弯曲强度,断裂韧性等有所提高,硬度下降,抗压强度先降后增,x=0时,抗压强度最高为2300MPa ,而Nb-Si-Mo-Ti系合金抗压强度最高为2200Mpa,且断裂方式由脆性断裂转变为复合断裂;1200℃下,抗压强度先降后增,x=0时,最高为605MPa,随Ti含量增加,Nb-Si-Mo-Ti系合金抗压强度最高可达470MPa,同时有较好塑韧性。1200℃压缩后,组织细化,韧性相沿垂直于压缩方向拉长,硬脆相则被挤压到韧性相内部或表面分布。     

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。     

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。     

新型轻质高阻尼Mn-27Cu多孔合金的制备及其性能研究

采用粉末冶金法制备了Mn-27Cu(原子百分比,下同)二元多孔合金,通过扫描电子显微镜(SEM)观察,Mn-27Cu二元多孔合金中亚微米或毫米量级的孔分布均匀。与相同组分的致密Mn-Cu合金相比,多孔材料的密度大幅下降,当孔隙率为71.5%时,密度为2.3g/cm~3,约是致密Mn-Cu合金密度的1/3;在微应变振幅(10~(-6))下,Mn-27Cu二元多孔合金的阻尼性能最高可达0.012,属于微振动敏感型高阻尼材料范畴;其最大抗压强度约为41.2MPa,但其压缩坍塌过程却表明该Mn-Cu多孔合金属于脆性材料。     

赤泥低温烧结制备长石—刚玉质复相陶瓷

以拜耳法赤泥为主要原料,添加铝矾土熟料、锂瓷石在低温条件下制备长石-刚玉质复相陶瓷。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)对陶瓷的物相组成和形貌进行分析。研究了赤泥的含量、烧结温度等对陶瓷的体积密度、收缩率、吸水率、孔隙率、抗压强度的影响。研究结果表明:当赤泥在原料中的质量分数为60%、烧结温度为1 050 ℃时,制得复相陶瓷的性能最优,其物相组成为钙长石、刚玉、赤铁矿、石英、玻璃相以及少量的莫来石相,体积密度为1.85 g/cm3,收缩率为7.34%,吸水率为19.87%,抗压强度为79.48 MPa,其有害组分的溶出试验进一步表明钠、钾、钙等有害元素均稳定固化在产物中,产品在墙体装饰、陶瓷和耐火材料等领域具有广泛的应用前景。      

粉煤灰粒径对地质聚合物孔结构及性能的影响

对原状粉煤灰进行分级处理,获得3种不同粒径特征(D50=5.02μm、D50=15.74μm、D50=35.32μm)的粉煤灰颗粒,并利用其制备地质聚合物,研究粉煤灰颗粒粒径对地质聚合物孔隙率、孔径分布、显微结构、抗压强度的影响,探讨了影响抗压强度的关键因素,建立了该体系抗压强度与孔隙率的关系式。结果表明:细化粉煤灰粒径可制备具有高强度、低孔隙率地质聚合物。利用粉煤灰细灰取代粗灰,促进了致密凝胶相的产生,凝胶孔孔隙率明显减小,试样总孔隙率由18.72%降至11.04%;细灰颗粒与铝硅酸盐凝胶结合良好,试样早期强度基本无变化,28 d强度提升明显,达到62.6 MPa。地质聚合物的抗压强度与孔隙率符合y=80.53e~(-2.32x)的指数关系。     

β型γ-TiAl合金的制备及其反常屈服行为研究

β型γ-TiAl合金具有良好的高温变形能力,为TiAl合金的发展开辟了新的发展方向.采用水冷铜坩埚真空感应熔炼技术制备了β型γ-TiAl合金,即Ti-45Al-9(V,Nb,Y)合金,研究了该合金的铸态组织、相组成及力学性能.结果表明,Ti-45Al-9(V,Nb,Y)合金的铸态组织为近层片组织结构,主要由γ-TiAl相、α2-Ti3Al相及β(B2)相组成.室温条件下,该合金的屈服强度为393MPa,700℃时合金的屈服强度为562MPa,当测试温度升高到800℃时,合金的屈服强度为420MPa.该合金表现出了明显的反常屈服行为.     

激光引燃自蔓延烧结AlCrFeNiSix多孔高熵合金材料组织及性能研究

为探究Si含量的变化对AlCrFeNiSi系高熵合金组织及性能的影响规律,采用激光诱导自蔓延烧结制备AlCrFeNiSi_x(x=0.2,0.4,0.6,0.8,1.0)多孔高熵合金。利用金相光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射(XRD)、硬度测试等表征分析了不同Si含量的AlCrFeNiSi_x多孔高熵合金材料显微组织、物相结构、合金密度和孔隙率、维氏硬度及耐磨性能。结果表明,合金组织内部均匀分布微观孔隙,x=0.4时,合金孔隙分布最为均匀。x≤0.4时,合金由BCC相构成,x超过0.6时,合金在BCC相结构的基础上出现FCC相。AlCrFeNiSi0.6高熵合金硬度最大,为522.3 HV0.5;磨损率最小,为73.41mg/cm2;密度最大,为4.354g/cm3;孔隙率最低,为17.1%。x=0.2时,合金孔隙率最大,为39.92%。     

稀土镧对ZM5铸造镁合金显微组织和性能的影响

利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、拉伸测试等手段研究了稀土镧对ZM5镁合金铸态显微组织、相组成及力学性能的影响。结果表明,ZM5合金中加入稀土镧后,组织中析出了稀土相Al_(11)La_3和Al_8LaMn_4,同时网状分布的β-Mg_(17)Al_(12)相转变为弥散化分布;随稀土镧含量的增加,ZM5合金力学性能得到改善,其原因与稀土第二相强化及镧对β相形貌、数量及分布的改善作用有关。ZM5-0.78La合金的室温拉伸性能最佳,其抗拉强度和断裂延伸率分别达到221 MPa和4.95%。     

利用红砂岩和粉煤灰制备烧结砖的研究

以红砂岩和粉煤灰为主要原料制备烧结砖,研究红砂岩的物相组成、生产工艺条件以及烧结温度对烧结砖物理性能的影响结果表明:在1080 ℃烧结1.5 h,烧制的砖体物理性能为最佳,表观密度为1520 kg/m3,抗压强度为17.25 MPa,达到烧结普通砖的国家标准     

不同发泡剂对抽采钻孔护孔泡沫混凝土性能的影响研究

为了解决松软煤层内钻孔易塌孔的问题,提出一种钻孔内利用泡沫混凝土支护孔壁,防止钻孔塌孔的新方法。选取铝粉、碳酸氢钠和双氧水为试验发泡剂制备了不同的样品,然后从孔隙率、抗压强度和发热量3个角度考察样品的适用性。结果表明:以铝粉为发泡剂制备的样品孔隙率达47.84%,以双氧水为发泡剂制备的样品孔隙率达43.27%,以碳酸氢钠为发泡剂制备的样品孔隙率达17.36%;以碳酸氢钠为发泡剂制备的样品抗压强度最高,达到2.41 MPa,以双氧水为发泡剂制备的样品的3 d抗压强度为1.98 MPa,以铝粉为发泡剂制备的样品的3 d抗压强度为1.47 MPa,3种样品3 d的抗压强度均超过1 MPa,基本满足钻孔内支护孔壁的需求;铝粉发泡过程中,浆液温度从19.3℃上升到36.4℃,不能满足井下使用要求;双氧水最适宜作为钻孔护孔泡沫混凝土发泡剂的使用。     

添加V对Zr-1Nb-0.1Fe合金力学性能以及高温水蒸汽腐蚀性能的影响

使用真空自耗电弧熔炼的方法制备了名义成分为Zr-1Nb-0.1Fe-0.05V和Zr-1Nb-0.1Fe(质量分数,%)的两种合金并制备成板材样品。采用拉伸试验及静态高压釜腐蚀试验方法研究了合金板材样品在室温、高温(380℃)条件下沿轧向和横向的拉伸性能及在500℃水蒸汽和400℃/10.3 MPa水蒸汽中耐腐蚀性能。利用扫描电子显微镜(SEM)观察了合金的第二相粒子、拉伸断口形貌,结果显示:添加0.05wt%的V对力学性能改善不明显,略微提高了Zr-1Nb-0.1Fe合金室温、高温(380℃)抗拉强度,断口形貌均为韧窝,断裂机理为微孔聚集型断裂;V的添加细化了组织晶粒及第二相粒子,提高了合金在500℃水蒸汽及400℃/10.3MPa高温水蒸汽中的耐腐蚀性能。     

激光引燃自蔓延烧结AlCrFeNiSi_x多孔高熵合金组织及性能

为探究Si含量的变化对AlCrFeNiSi系高熵合金组织及性能的影响规律,采用激光诱导自蔓延烧结制备AlCrFeNiSi_x(x=0.2,0.4,0.6,0.8,1.0)多孔高熵合金。利用金相光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射(XRD)、硬度测试等表征分析了不同Si含量的AlCrFeNiSi_x多孔高熵合金材料显微组织、物相结构、合金密度和孔隙率、维氏硬度及耐磨性能。结果表明,合金组织内部均匀分布微观孔隙,x=0.4时,合金孔隙分布最为均匀。x≤0.4时,合金由BCC相构成,x超过0.6时,合金在BCC相结构的基础上出现FCC相。AlCrFeNiSi0.6高熵合金硬度最大,为522.3 HV0.5;磨损率最小,为73.41mg/cm2;密度最大,为4.354g/cm3;孔隙率最低,为17.1%。x=0.2时,合金孔隙率最大,为39.92%。     

热处理工艺对超高强铝合金组织与性能的影响

通过硬度、拉伸性能测试, 金相、扫描电镜、透射电镜观察, X 射线衍射分析, 研究了热处理工艺对新型电磁铸造合金(Al-9.0Zn-2.5～2.8Mg-2.0～2.4Cu-0.1～0.15Zr-0.224Ag)显微组织和性能的影响。结果表明:合金的峰时效制度为120 ℃/24 h。在峰时效条件下, 合金的抗拉强度达到730 MPa, 屈服强度达到705 MPa, 延伸率为8.8 %。合金有显著的时效硬化特性, 其强化机制主要是沉淀强化, 合金的主要强化相为GP 区和η′过渡相。合金的断裂形式为微孔聚集型韧性断裂。     

铸态Ti-20Zr-20Al钛合金动态压缩力学性能与断裂机制研究

采用X射线衍射仪、金相显微镜、分离式霍普金森杆和扫描电镜等手段研究了Ti-20Zr-20Al钛合金在动态压缩条件下的微观结构、力学性能和断裂机制。结果表明,Ti-20Zr-20Al铸态合金由Zr基体相和TiAl/Ti₃Al针状相组成;随着应变率增加,合金的抗压强度增加,失效应变显著增加;Ti-20Zr-20Al合金的断裂机制为解理断裂;随着应变率增加,试验压缩断裂后碎片总数增大,平均粒径减小。采用DID模型模拟的材料碎片尺度与实验结果比较吻合,Grady模型与实验结果的偏差较大。     

粉末冶金工艺参数对新型医用TiMoTaNbZr合金热变形行为的影响

以各合金元素粉末为原料,通过混料、冷等静压及真空烧结制备了新型医用Ti-14Mo-2. 1Ta-0. 9Nb-7Zr合金。通过改变压制压力、烧结保温时间等工艺参数制备合金,然后在变形量为60%、变形温度为900℃、变形速率为0. 01 s-1的条件下对合金进行高温热变形处理。利用X射线衍射(XRD)、光学显微镜(OM)及真应力-真应变曲线,表征分析了粉末冶金制备工艺参数对合金热变形行为的影响。结果表明,合金热变形后组织沿变形方向成纤维状,形成流线;粉末冶金法制备的合金强塑性好,且保温时间越长、制备压力越大,合金强塑性越好;合金在高温变形的条件下,发生动态回复和动态再结晶。动态回复阶段流变应力随着应变量的增加而增加,动态再结晶阶段则相反,再结晶完成后,合金进入稳态流变阶段。     

赤泥掺加量对保温装饰建筑陶瓷性能的影响

利用建筑垃圾、抛光砖废料和黏土为主要原料,通过掺加大量赤泥,制备保温装饰一体化建筑陶瓷材料。研究了赤泥掺加量对保温装饰一体化建筑陶瓷材料的体积密度、孔隙率、抗压强度、导热系数和软化温度的影响。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)对样品物相组成和形貌进行表征。结果表明:当赤泥的掺加量为35%时,制备的样品发泡均匀,气泡大小较一致,体积密度为0.25 kg/m3,孔隙率达到74.58%,抗压强度为9.87 MPa,导热系数为0.059 W/(m·K),软化温度为1170℃,耐燃烧性达到A1级。     

孔隙率对煤矸石混凝土力学特性的影响

探究煤矸石混凝土在不同孔隙率条件下的力学特性,采用EPS颗粒模拟煤矸石混凝土中的孔结构,制作四种不同孔隙率的试件。通过单轴压缩试验、劈裂抗拉试验、静力抗压弹性模量试验测得试件的力学参数,并分析孔隙率对其力学特性的影响。结果表明:孔隙率的大小对煤矸石混凝土的力学特性有明显的影响,随着孔隙率的增加,试件的抗压强度、抗拉强度和弹性模量随之减小。而3种力学参数的减少率随着孔隙率的增加而增加。