基于氢化脱氢钛粉制备低成本高性能钛合金

粉末冶金是短流程制备低成本、高性能钛及钛合金的有效方法之一。采用氢化脱氢(HDH)制粉—冷等静压成形—真空烧结致密化的技术路线制备了间隙原子含量低(O <0. 16%、N <0. 05%、H <0. 015%,质量分数)、具有均匀细小近等轴α组织且室温拉伸性能(R_m为840～950 MPa、R_(P0. 2)为770～900 MPa、A为12%～16%)良好的Ti-6Al-4V合金烧结坯,证明了HDH工艺制备低间隙原子含量钛粉的可行性,而间隙原子含量的增加主要源于粉末及压坯的操作、转移和储存过程。由于粉末冶金钛合金具有细晶和近净成形的特点,无需开坯锻造,并且近净成形的烧结坯能够提高材料利用率,减少后续热加工变形量及加工道次。因此,以粉末钛合金烧结坯替代锻坯进行后续的塑性加工能够大幅度降低钛合金构件及型材的成本。     

粉末注射成形无镍高氮不锈钢工艺

采用粉末注射成形工艺制备了无镍高氮奥氏体不锈钢(0Cr17Mn11Mo3N),研究了喂料的流变行为,注射工艺及烧结工艺.结果表明:64 vol%气雾化0Cr17Mn11Mo3粉末与适量的粘结剂(65 wt%石蜡+30 wt%高密度聚乙烯+5 wt%硬脂酸)混合后的喂料具有较好的流变性能;最佳注射工艺参数为注射压力75～95 MPa,相应的注射温度为160～170℃;提高烧结温度有利于提高烧结体的密度,但是对提高氮含量不利,而增加烧结氮气氛压力可以获得较高的氮含量,但是不利于提高烧结体密度,最佳的烧结工艺为0.1 MPa氮气压力下1300℃烧结2 h,此时烧结体相对密度町以达到99%,氮含量可达到0.78%.     

粉末粒度对注射成形Fe-50%Ni合金显微组织和力学性能的影响

采用高能球磨法将羰基铁粉和羰基镍粉混合,研究了球磨时间对Fe-50%Ni合金粉末粒度分布、相组成的影响。研究了粉末粒度对粉末注射成形Fe-50%Ni烧结件显微组织和力学性能的影响。结果表明:球磨40h的Fe-50%Ni合金粉末适合于注射成形,球磨后注射成形的粉末装载量由52%提高到58%,球磨后烧结件的孔隙减少,在1350℃保温2h,真空烧结得到的烧结件具有最好的力学性能,抗拉强度为574MPa,密度8.06g/cm3。     

SiC_P/Cu复合材料粉末注射成形

采用粉末注射成形技术制备出SiC颗粒增强Cu基复合材料,研究了注射成形工艺参数对注射件和烧结件性能的影响。结果表明,通过优化整个工艺参数,可以避免试样缺陷的形成。当注射压力为120 MPa、注射温度为180℃、注射速度为40 m/s时,试样成形性能良好;提高溶剂脱脂温度有利于提高脱脂率;采用较低的升温速率脱脂和烧结时,能避免产生气泡和变形等缺陷。     

粉末注射成形铜的烧结工艺研究

采用粉末注射成形技术制备铜制件,研究粉末注射成形中烧结工艺参数对烧结效果的影响,以获得理想的注射成形工艺及烧结工艺参数.通过采用真空烧结和氢气气氛烧结、改变烧结升温速率和烧结温度,对比了烧结件的烧结质量和烧结收缩等情况.结果表明,铜粉末注射成形坯的烧结必须在氢气气氛保护下进行;烧结升温速率不宜过快或过慢,本研究采用5℃/min的升温速率效果较好;烧结温度低于且接近铜的熔点温度,烧结温度高,烧结件收缩率大但致密度也大.     

低成本高性能粉末冶金钛合金

粉末冶金是短流程制备低成本、高性能钛及钛合金的有效方法。低成本氢化脱氢（HDH）钛粉可用于制备粉末冶金钛合金制件,但由于受间隙原子含量高、烧结致密度低和微观组织粗大等因素影响,使粉末冶金钛制品的组织性能优势得不到发挥。实验采用氢化脱氢钛粉—冷等静压—真空烧结的技术路线制备了Ti-6Al-4V烧结坯,间隙原子含量低（O<0.16 wt.%, N<0.05 wt.%, H<0.015 wt.%）,具有均匀细小的近等轴?组织,良好的室温拉伸性能（UTS>930 MPa, YS>870 MPa, El>14%）。实验同时表明了HDH工艺制备低间隙原子含量钛粉的可行性,间隙原子含量的增加主要源于粉末及压坯的操作、转移和储存过程。得益于粉末冶金钛合金的细晶和近终成形特点,它无需通过开坯锻造,并且近成型的烧结坯能够提高材料利用率,减少后续热加工变形量及加工道次。因此,以粉末钛合金烧结坯替代锻坯进行后续的塑性加工能够大幅度降低钛合金构件及型材的成本。     

烧结方法对CP-Ti粉末烧结块显微组织和力学性能的影响(英文)

研究不同烧结方法,包括放电等离子体烧结(SPS)、热压(HP)和电阻烧结(ERS),对商用纯钛(CP-Ti)粉末固结后显微组织和力学性能的影响。选用的粉末粒度分别为<147μm,<74μm和<43μm,粉末粒度越小,其致密化过程越快。在850°C、30 MPa条件下进行SPS和HP,获得烧结体的相对密度高达99%。而通过ERS,则在950°C、30 MPa条件下才发生CP-Ti粉末的致密化。在850~950°C获得烧结钛的显微组织由等轴晶构成。对于粒度<43μm粉末,在850°C、30 MPa条件下通过SPS制备烧结体,其屈服强度为868 MPa。随着小尺寸颗粒含量的升高,通过SPS和HP制备烧结体的屈服强度得到提高。然而在950°C、30MPa条件下,通过ERS制备样品的最高屈服强度仅为441 MPa,比SPS和HP样品的低。与SPS和HP相比,ERS需要较短的烧结时间,但较高的烧结温度导致材料的脆性断裂,使其强度和伸长率降低。     

放电烧结多孔和表面多孔Ti-6Al-4V植入材料的力学性能

多孔包覆的钛和Ti-6Al—4V合金可以增加表面积,改进植入件与人体骨组织的结合能力。通常多孔包覆的钛基植入件可通过室温粉末模压及高温烧结而成。多孔和表面多孔的钛植入件的制备,是将钛粉在氧化铝坩埚中1000℃真空烧结24h得到,但其平均压缩强度仅为184±34MPa;而芯部致密的多孔件则是在钛粉中插入实心棒后烧结而成,依实心棒的尺寸不同,其强度在218～237MPa之间。     

钛及钛合金粉末的注射成形

介绍了钛及钛合金粉末注射成形技术的发展、应用现状及制备工艺。指出了钛及钛合金粉末注射成形技术研究方向和扩大应用的途径是：①使用价格低廉的氢化脱氢粉和气体雾化粉混合得到的钛及钛合金粉作为注射成形的原料粉末；②开发新型高效的钛及钛合金粉末注射成形用的粘结剂体系；③优化混炼工艺；④优化注射条件参数以消除注射缺陷；⑤开发先进的脱脂工艺，使脱脂时间进一步缩短并减少脱脂缺陷，以降低成本；⑥研究钛及钛合金烧结工艺以及超小型零件的注射成形工艺，控制产品尺寸精度，提高产品性能。扩大产品的尺寸。     

低压压制和真空烧结制备银-石墨烯复合材料的致密化行为

为阐明低压压制成形和真空烧结制备的银-石墨烯复合材料的致密化行为,通过24 h机械球磨制得石墨烯含量0.5wt.%至2.0wt.%的银-石墨烯复合粉末,随后进行低压双向压制和真空烧结。通过测量复合材料压制后和烧结后的密度,研究了不同成形压力和不同烧结温度工艺条件下复合材料的成形能力和烧结能力。试验结果表明：银-石墨烯粉末的压制数据符合川北公夫方程。致密化系数(K)值随石墨烯含量的增加而增大,表明复合粉末抗塑性变形能力增大。银-0.5wt.%石墨烯复合材料具有最佳的烧结性能。石墨烯含量1.5wt.%的复合材料具有较好增强效果的力学性能,其抗拉强度达到252 MPa。     

金属注射成形Ti-6Al-4V烧结坯的力学性能与烧结时间关系

研究了在1260℃烧结时,烧结时间对Ti-6Al-4V烧结坯力学性能的影响.结果表明平均晶粒尺寸为45 μm的氢化-脱氢粉末样品在1 260C烧结3 h～6 h,其相对密度为95.6%～96.7%、拉伸强度648 MPa～686 MPa、屈服强度526 MPa～615 MPa,但延伸率仅小于4%.90%气雾化(晶粒尺寸为32.5 μm)和10%氢化-脱氢混合粉末样品在1 260℃烧结2 h～6 h,其相对密度大于95%、拉伸强度800 MPa～848 MPa、屈服强度712 MPa～762 MPa、延伸率7.4%～9.5%.混合粉末样品的力学性能几乎达到美国ASTM粉末冶金的标准.     

Y2O3含量和烧结温度对ODS镍基合金性能的影响

采用粉末冶金技术,以不同质量分数(0%～10%)Y2O3为弥散相,用不同的烧结工艺制备出ODS(oxide dispersion strengthened)镍基高温合金,借助XRD,OM,SEM,EDAX研究了氧化物含量和烧结温度对ODS镍基高温合金性能的影响。结果表明:含1.5%Y2O3经1260℃保温2h真空烧结的试样具有较佳的综合性能,相对密度为90.9%,抗拉强度为669MPa。对用不同球磨工艺制备的合金粉末进行XRD物相分析,并从试样断口显微组织、微区成分上分析氧化物含量和烧结工艺对合金力学性能产生影响的机制。     

Experimental and Numerical Analysis of Injection Molding of Ti-6Al-4V Powders for High-Performance Titanium Parts

Both experimental and numerical analysis of powder injection molding (PIM) of Ti-6Al-4V alloy were performed to prepare a defect-free high-performance Ti-6Al-4V part with low carbon/oxygen contents. The prepared feedstock was characterized with specific experiments to identify its viscosity, pressure–volume–temperature and thermal properties to simulate its injection molding process. A finite-element-based numerical scheme was employed to simulate the thermomechanical process during the injection molding. In addition, the injection molding, debinding, sintering and hot isostatic pressing processes were performed in sequence to prepare the PIMed parts. With optimized processing conditions, the PIMed Ti-6Al-4V part exhibits excellent physical and mechanical properties, showing a final density of 99.8%, tensile strength of 973 MPa and elongation of 16%.     

Inconel718合金金属注射成形制备过程及力学性能

以Inconel718气雾化预合金粉末为原料,采用金属注射成形(MIM)工艺制备Inconel718合金材料.研究Inconel718合金烧结、热等静压(HIP)、热处理对合金显微组织、密度和力学性能的影响.结果表明:经1275 ℃烧结后,烧结体的相对密度达到98%.烧结体经HIP处理后,达到全致密.经烧结+HIP+热处理后,组织弥散析出了大量的γ″相和γ′相,其室温抗拉强度为1250 MPa,延伸率为21.7%;650 ℃抗拉强度为1177 MPa,延伸率为16.6%,其达到或超过了同牌号锻造合金的性能.     

Ti2SnC质量分数对铜基复合材料显微组织及性能的影响

为了制备强度高导电性能优异的铜基复合材料,以三元层状导电陶瓷Ti2SnC作为增强相,通过直热法粉末烧结技术制备Ti2SnC/Cu复合材料。研究了在烧结温度800℃、成型压力45MPa、保温时间30min、真空度50Pa的成型条件下,质量分数分别为0、5%、8%、10%的Ti2SnC增强相对复合材料的显微结构、硬度、抗拉强度、抗冲击韧性和导电率等性能的影响。结果表明:Ti2SnC的质量分数为5%时,综合性能最优,致密度和导电率分别达到94%、39%IACS,抗拉强度248MPa,硬度为88.7HBS,可适用于受电弓滑板。     

不同热塑性蜡基粘接剂对316L注射成型件性能的影响

用金属注射成型方法研究三种热塑性蜡基粘接剂(高密度聚乙烯、高密度聚乙烯/聚丙烯、聚丙烯)对316L不锈钢尺寸稳定性及其机械性能的影响,对三种热塑性蜡基粘接剂溶剂脱脂过程进行了分析。实验结果表明用高密度聚乙烯/聚丙烯热塑性蜡基粘接剂得到的316L不锈钢注射成型件尺寸稳定性及机械性能较好,溶剂脱脂时间较短、效果较好,其长、宽、高三维尺寸稳定性比聚丙烯热塑性蜡基粘接剂得到的注射成型件分别高46 %,40 %,20 %,密度、硬度和拉伸强度分别为7.28 g/cm₃、72.3 HRB和579MPa。     

预合金粉对粉末冶金NiFe18.5Al25合金性能的影响

将元素Ni、Fe和Al粉以摩尔比56.5-18.5-25配料,分别按元素粉末高能球磨(300 r/min, 12 h)、元素粉末直接干混、50%元素粉+50%预合金粉末干混3种方式混料;混料在500 MPa的压力下压制成形,1 280 ℃下烧结;对合金烧结态进行相对密度测定、力学性能检测、X射线衍射分析(XRD)和断口形貌观察.结果表明:50%元素粉+50%预合金粉制备的合金性能最好,密度可达到6.61 g/cm3(相对密度94.8%),烧结态抗拉强度可达到868 MPa,说明元素粉末中添加的预合金粉可以控制烧结过程,提高合金的烧结密度,同时增强合金的力学性能.     

Microstructure and properties of Cu−2Cr−1Nb alloy fabricated by spark plasma sintering

Cu?2Cr?1Nb alloy was fabricated by spark plasma sintering (SPS) using close coupled argon-atomized alloy powder as the raw material. The optimal SPS parameters obtained using the L₉(3⁴) orthogonal test were 950 °C, 50 MPa and 15 min, and the relative density of the as-sintered alloy was 99.8%. The rapid densification of SPS effectively inhibited the growth of the Cr₂Nb phase, and the atomized powder microstructure was maintained in the grains of the alloy matrix. Uniformly distributed multi-scale Cr₂Nb phases with grain sizes of 0.10?0.40 μm and 20?100 nm and fine grains of alloy matrix with an average size of 3.79 μm were obtained. After heat treatment at 500 °C for 2 h, the room temperature tensile strength, electrical conductivity, and thermal conductivity of the sintered Cu?2Cr?1Nb alloy were 332 MPa, 86.7% (IACS), and 323.1 W/(m·K), respectively, and the high temperature tensile strength (700 °C) was 76 MPa.     

烧结温度对Ti_3AlC_2/ZA27复合材料性能的影响

以Ti_3AlC_2粉和锌铝合金ZA27粉作为原料,采用行星球磨混料和气氛保护烧结工艺制备了Ti_3AlC_2颗粒增强ZA27复合材料,重点研究了烧结温度对复合材料的相组成、力学性能和显微组织的影响。结果表明,随烧结温度的升高,复合材料的相对密度、维氏硬度、抗弯强度和抗拉强度都增大,且在870℃时抗弯强度和抗拉强度都达到最大值,分别为592和324 MPa。该温度下Ti_3AlC_2与ZA27之间发生了微弱的化学反应,有利于改善基体与颗粒增强相之间的界面结合效果。     

微波烧结工艺对钨基合金挤压棒坯显微组织及力学性能的影响

研究了微波烧结温度和时间对钨基合金挤压棒坯显微组织及力学性能的影响。采用高倍SEM和光学金相显微镜分别对合金断口和显微组织进行了形貌观察;对合金相对密度、抗拉强度、延伸率和硬度进行了测定和分析。结果表明:当微波烧结时间为30min时,随着烧结温度的升高,合金性能呈峰值变化,烧结温度为1550℃时,合金的力学性能达到极大值,相对密度、抗拉强度、延伸率和HRC硬度分别为98.3%、920MPa、9.7%和30.5;当微波烧结温度为1550℃时,随着烧结时间的延长,合金的力学性能先上升后下降;随着微波烧结温度的升高及微波烧结时间的延长,钨晶粒的尺寸逐渐增大。