粉末冶金法制备SiCp/Cu复合材料及组织性能研究

以高纯SiC粉、Cu粉为原料,通过机械球磨、真空热压烧结制备SiC颗粒弥散强化铜基(SiCp/Cu)复合材料。采用SEM、XRD等方法,研究了球磨粉末形貌、粒度及成分均匀性的变化规律,同时研究了真空热压烧结SiCp/Cu复合材料微观组织、力学性能和物理性能。结果表明:球磨转速为250 r/min、球料比为10:1(质量比)时,球磨10 h获得的SiC/Cu复合粉末成分均匀,无团聚现象;真空热压烧结复合材料的相对密度达到92%以上,SiC颗粒均匀弥散分布,具有很好的力学性能和导热导电性能;其中,烧结温度850℃、保温1 h制备的材料综合性能更佳,致密度达到96.2%,热导率为221.346 W/(m·K),电导率为65.3%IACS,抗压强度为467.46 MPa,断裂应变可达20.87%。     

粉末锻造Fe–Ni–Cu–C–Mo齿轮材料热处理及性能研究

对Fe–Ni–Cu–C–Mo粉末锻造材料的锻后热处理工艺进行了研究,通过动态连续冷却转变试验绘制出该材料的连续冷却转变（continuous cooling transformation,CCT）曲线,指导材料锻后冷却工艺的选取。对Fe–Ni–Cu–C–Mo淬火试样进行不同温度的低温回火试验,探究不同回火温度对该材料微观组织与力学性能的影响。结果表明,当锻后冷却速率大于7.0 ℃·s?1时,Fe–Ni–Cu–C–Mo粉锻材料组织全为马氏体,硬度趋于稳定;在150 ℃和175 ℃回火,碳化物均匀地分布在马氏体板条内部,起到析出强化的作用,材料表现出优异的抗拉性能。     

轧膜成形制备石墨/Cu复合材料及其性能研究

以电解Cu粉和鳞片状石墨粉为原料,聚乙烯缩丁醛(PVB)为粘结剂,环己酮为增塑剂,通过有机基轧膜成形法制备出石墨/铜(C/Cu)复合生坯;随后在H_2气氛中烧结,制备出C/Cu复合材料,考察了粘结剂含量、烧结温度等对所制备复合材料组织和性能的影响。结果表明:轧膜成形可以制备厚度0.4~1.0 mm的薄片状C/Cu复合材料;粘结剂含量对C/Cu轧膜生坯和最终复合材料的组织性能有显著影响;随着烧结温度的升高,C/Cu复合材料的性能提高,4.0%粘结剂含量的C/Cu生坯经970℃烧结后的相对密度达91.4%、电导率为44.4%IACS、维氏硬度为72.2 HV。     

W–Re/石墨复合材料的制备、微观组织及性能

以W–Re片和石墨块为原料,Mo/Zr混合粉为焊料,在1850 ℃和30 MPa的条件下通过真空热压烧结制备了W–Re/石墨复合材料,对复合材料的微观组织、剪切断口及室温剪切性能进行了分析。研究结果表明,在热压烧结复合材料的Mo/Zr焊料层中发生了明显的分层现象,靠近石墨区域的物相组成是ZrC和Mo₂Zr,靠近W–Re区域的物相组成是Mo₂Zr和锆基固溶体（Zrss）。复合材料的断裂主要发生在焊料与石墨界面上,焊料并未明显渗透到石墨中,未能形成钉扎作用,试样的室温剪切强度约5 MPa。     

粉末冶金法制备石墨烯/2024Al复合材料的组织及性能研究

本文以石墨烯纳米片和2024Al合金粉末为原材料,利用冷等静压+真空烧结+热挤压的方法制备了不同质量分数的石墨烯/2024Al复合材料,通过对复合材料进行SEM表征、能谱分析以及力学性能测试,研究了不同质量分数石墨烯/2024Al复合材料微观组织和宏观性能。结果表明：经过冷等静压+烧结后的石墨烯/2024Al复合材料中石墨烯呈现随机分布,此时致密度较低。通过热挤压后,能够使石墨烯呈定向排列,且显著提高复合材料的致密度。0.5%和1%挤压态石墨烯/2024Al复合材料的抗拉强度可分别达到290.6 MPa和321.1 MPa,相比基体分别提高了48.8%和64.4%,表明石墨烯的引入以及质量分数的增加能显著提高复合材料的抗拉强度。     

轧制制备Ti/Ni/Ti和Ni/Ti/Ni复合材料的组织和性能研究

通过室温复合轧制技术成功获得了Ti/Ni/Ti和Ni/Ti/Ni复合材料,利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、万能试验机等设备对复合材料的界面和显微组织进行观察,并对其力学性能进行测试分析。研究了Ti/Ni/Ti和Ni/Ti/Ni层状复合材料的不同组合方式对界面结合、显微组织和力学性能的影响。研究结果表明:在轧制复合过程中,因组元层的叠层顺序不同,导致其变形行为、组元层厚度和显微组织不同,界面结合形貌不同,力学性能差异较大。通过对比,Ti/Ni/Ti结构的复合材料界面结合状况和力学性能均优于Ni/Ti/Ni。经过90%变形量后,Ti/Ni/Ti的抗拉强度和延伸率分别为:627.67 MPa和12.3%;Ni/Ti/Ni的抗拉强度和延伸率分别为:735.60 MPa和4.8%。     

粉末冶金CNTs/Cu复合材料的显微组织与力学性能

对碳纳米管(carbon nanotubes,CNTs)进行化学镀铜,然后采用粉末冶金法制备CNTs含量(质量分数,下同)为0~4%的CNTs增强铜基复合材料(CNTs/Cu)。研究CNTs含量、成形压力以及后续处理工艺对CNTs/Cu复合材料组织及力学性能的影响。结果表明:化学镀铜后的CNTs,CNTs与铜界面结合良好;与Cu粉混合球磨后,镀铜的CNTs嵌入铜基体中,其管状结构没有遭到明显破坏;随CNTs含量增加,CNTs/Cu复合材料的硬度提高,抗拉强度先增大后减小,CNTs的最佳含量(质量分数)为1%;复合粉体的最佳成形压力为1 400 MPa;异步冷轧比复压更有利于提高复合材料的抗拉强度与显微硬度;经过异步冷轧处理的1%CNTs/Cu复合材料的抗拉强度达350.05 MPa,比纯铜提高1倍,显微硬度HV为196.2,比纯铜提高32.03%。     

Cu/Mo/Cu平面层状复合材料的研究进展

总结了Cu/Mo/Cu平面层状复合材料的特点和应用,通过平面层状结构设计,可以实现其在平面(x,y)方向更低的热膨胀系数和更高的热导率,其中热导率最高可达370W·m-1·K-1;介绍了其研究现状和制备方法,并通过对制备工艺的对比分析,指出热压复合和轧制复合是Cu/Mo/Cu层状复合材料生产工艺的发展趋势及方向.     

粉末冶金法制备WC-Ni3Al复合材料的组织与性能

在WC粉末中直接添加Ni、Al元素粉末,通过在液相烧结过程中反应合成Ni3Al来制备WC-Ni3Al复合材料,对该材料进行组织结构观察及力学性能测定,分析铝含量对合金致密化和镍铝相形成种类的影响,并对材料的抗氧化性能进行测试。结果表明,制备的WC-Ni3Al复合材料具有圆钝的WC晶粒形貌,粘结相中除Ni3Al相外还有少量的NiAl和Ni相;铝含量对WC-Ni3Al材料致密度的影响主要与高熔点的NiAl的形成量有关。与普通WC-15Ni硬质合金的抗弯强度(1 900 MPa)和硬度(82.6 HRA)相比,WC-15Ni3Al复合材料具有低的室温抗弯强度和高的硬度,分别为1 170 MPa和86.5 HRA。随Ni3Al含量(质量分数)从15%增加到30%,WC-30Ni3Al复合材料的室温抗弯强度增加,而硬度降低,分别为1 660 MPa和81.7 HRA,其高温抗氧化性能比WC-30(Co-Ni-Cr)硬质合金提高1个数量级。     

热压烧结法制备石墨/铜铬自润滑复合材料的组织性能

将机械合金化所制得的铜铬合金粉末,采用热压烧结法制备成石墨/铜铬复合材料,并着重分析了其组织性能。结果表明,随着铬含量的增加,复合材料的相对密度和电导率逐渐降低,硬度逐渐升高,抗弯强度先升后降且于铬含量为1%时达到最大。其中含1%Cr和2%C复合材料的相对密度为99.82%,电导率为85.57%IACS,硬度为HBS 69.34,抗弯强度为330MPa。与常规冷压烧结法相比,热压烧结法所制备复合材料的晶粒更加细小,增强相分布更加均匀,故其综合性能更加优异。     

SiCp/Cu复合材料的SPS烧结及组织性能

以化学镀Cu包覆SiC粉末和高压氢还原法制备的Ni包SiC复合粉末为原料,用放电等离子体烧结法制备了SiCp/Cu复合材料.分析了增强相含量和烧结温度对致密化的影响,比较了非包覆粉末和包覆粉末制备的复合材料的界面结合状况.然后对SiCp/Cu复合材料的热膨胀行为和力学性能进行了研究.结果表明:包覆粉末能够促进材料的致密化并且能获得良好的界面结合,所得SiCp/Cu复合材料的致密度达96.7%,抗压强度达1061 MPa.SiCp/Cu复合材料的热膨胀系数介于7.5×10-6～11.4×10-6·K-1之间,并且随SiC体积分数的增加而降低.材料在热循环过程中出现热滞现象,热滞现象受增强相的含量及界面结合状况的影响.     

由粉末冶金Fe(Cr,Mo)钢制备的同步器齿毂的力学性能

试验测定零件本身的强度性能是困难的,因此通常不采用此类数据.本文介绍了一种用于直接测定零件本身强度性能的方法,即用水射流切割零件,随后进行磨加工制备小型矩形试棒(约40mm×5mm×5mm)测定数据.采用典型粉末冶金零件——粉末冶金高合金化Fe(Cr,Mo)钢同步器齿毂制备的小型试棒测定抗拉强度、冲击强度及3点弯曲横向断裂强度,并和常规拉伸试样(DIN EN ISO 2740)的强度与冲击性能进行了对比.结果表明,由同步器齿毂与常规试样测定的数据都在试验误差范围之内,完全一致.为了证实对比的有效性,还用全面的化学与显微组织分析证明了2种试样的相似性.最后,建立了小型拉伸试棒的横向断裂强度与抗拉强度之间的相关性.     

预扩散处理对原位生成TiC_p/Fe基粉末冶金复合材料组织与性能的影响

将水雾化Fe粉与Ni粉、Mo粉、Ti粉混合均匀,然后在800℃、50%H2+50%Ar(体积分数)气氛保护下进行预扩散处理,将预扩散粉与电解Cu粉和石墨粉混合,通过压制与烧结,制备Ti C颗粒增强Fe基复合材料。通过X射线衍射分析、扫描电镜及能谱分析和力学性能测试等手段,研究预扩散处理对原位生成Ti Cp/Fe基粉末冶金材料组织与性能的影响。结果表明:Fe-Ni-Mo-Ti混合粉在800℃下预扩散处理后形成表面粗糙的团球状预扩散粉末颗粒,但合金元素在Fe粉颗粒内分布不均匀。与用混合粉制成的Ti Cp/Fe基复合材料相比,用预扩散粉制备的材料孔隙率略有增加。随预扩散时间延长,材料中富Ti区的尺寸减小,组织明显细化,珠光体分布更均匀,同时形成大量弥散分布的粒径在0.1~0.5μm的Ti C颗粒。材料的硬度和抗弯强度都随原料粉预扩散时间延长而提高,用60 min预扩散粉制成的Ti Cp/Fe基复合材料的硬度HRB和抗弯强度分别达到63.6和613.7 MPa,比用混合粉制成的Ti Cp/Fe基复合材料分别提高11.8%和38.3%。用预扩散粉末制备的Fe基复合材料的断裂形式为具有一定韧性断裂特征的脆性断裂。     

放电等离子烧结制备非连续石墨纤维/Cu复合材料

以磨碎中间相沥青基石墨纤维和铜粉为原料,通过放电等离子烧结(spark plasma sintering,SPS)制备非连续石墨纤维/Cu复合材料,对石墨纤维表面进行镀钛金属化处理,以改善材料的界面结合状况.研究SPS工艺参数、铜粉粒度搭配、石墨纤维表面镀钛以及石墨纤维含量对石墨纤维/Cu复合材料致密度及热导率的影响.结果表明,将平均粒度为12和80 μm的铜粉按1∶2的质量比搭配,再与表面镀钛石墨纤维按1∶1的体积比混合,采用35 MPa先加压后送热的加压方式,于895℃下进行放电等离子烧结,可获得致密度达99.6％、热导率为364 W/(m·K)的石墨纤维/Cu复合材料,是1种很有潜力的电子封装材料.石墨纤维表面镀覆的极薄Ti镀层,可使复合材料在二维平面方向上的热导率从196 W/(m·K)提高到364 W/(m·K).     

Cu/Fe复合粉的性能及应用研究

选择QWH100．30牌号优质铁粉及含铜物料为主要原料,研制成功SMH100．25～28牌号的Cu／Fe复合粉系列产品。文章详细介绍了工业生产的Cu／Fe复合粉的性能及应用情况。结果表明该Cu／Fe复合粉是生产微型含油轴承、铁基及铜基粉末冶金零件的理想原料,可取代同类进口产品,可代替6-6-3青铜粉使用．     

Ce掺杂BaTiO_3/Fe(CO)_5复合材料的制备及吸波性能研究

采用物理共混法制备铈掺杂钛酸钡/羰基铁复合粉体吸波材料。通过透射电镜(TEM)、红外光谱仪(IR)等测试手段对其组织进行表征,并利用矢量网络分析仪(PNA)分析了复合粉体吸波材料的电磁性能与吸波性能。结果表明,该复合材料共混均匀,且颗粒未出现团聚状态;铈掺杂钛酸钡/羰基铁复合粉体的吸波性能较钛酸钡/羰基铁有了明显提高,当羰基铁粉体的质量分数为65%时,铈掺杂钛酸钡/羰基铁复合粉体材料的吸波性能最佳,最大吸收峰值为-33dB,-10dB频宽在5089.2MHz处。该复合粉体材料的吸波频段明显拓宽。     

Cu/Al2O3复合材料的制备工艺、性能和组织研究

采用快速凝固离心雾化,原位反应和热挤压成形等工艺技术,制备了Cu/Al2O3复合材料,进行了Cu-Al系列合金粉末原位反应的热力学条件分析,确定了反应温度,研究了粉末成型压力与压坯密度,压坯烧结密度与电导率、硬度的关系,电导率、硬度随烧结时间的变化规律,以及材料显微组织随烧结时间的变化等,并与国内外有关行业制备的同类材料进行了综合性能比较.研究结果表明:Cu/Al2O3复合材料具有良好的物理、力学性能和较高的软化温度,为其生产应用提供了新途径.     

粉末冶金制备SiC/6061Al复合材料的显微组织和力学性能研究

采用粉末冶金法制备了体积分数为35%的SiC_p/6061Al基复合材料,研究了复合材料的显微组织和基体与增强体颗粒界面对复合材料力学性能的影响。结果表明:SiC颗粒在基体中分布均匀,基体与增强体之间的界面结合情况较好,复合材料致密度高,抗拉强度较高。     

WC/Cu复合材料组织及烧结过程研究

研究了粉末冶金冷压—烧结法制备的WC/Cu复合材料在不同温度和时间烧结时的组织变化及WC含量对烧结过程的影响,分析了该材料的烧结过程。结果表明,WC颗粒推迟了烧结进程。烧结过程中烧结体无明显收缩,WC颗粒显著阻碍了晶粒长大。WC/Cu复合材料的烧结过程可分为粘结、烧结颈长大、闭孔球化、烧结颈二次长大四个阶段     

Mo–Cu芯材表面状态对多层Cu/MoCu/Cu复合材料界面结合的影响

采用粉末冶金熔渗法制备Mo–30Cu合金板坯,Mo–30Cu板坯和无氧铜板经轧制后在30 MPa、970℃的条件下进行热压复合,制得5层铜/钼铜/铜(Cu/MoCu/Cu,CPC)复合材料。通过金相组织观察、超声波扫描分析、高温热考核、漏气率测试等方法,研究了不同Mo–30Cu芯材表面处理方式对多层CPC复合材料层间结合强度的影响。结果表明,采用拉丝处理的Mo–30Cu芯材制备的多层CPC复合材料经830℃高温烘烤10min热考核后,材料内部无空洞缺陷,漏气率小于5×10^-3 Pa·cm³·s^-1。采用研磨处理的Mo–30Cu芯材所制备的多层CPC复合材料经热考核后,材料出现鼓包现象,内部存在明显空洞缺陷,漏气率大于5×10^-3 Pa·cm³·s^-1。