微波快速熔渗制备钼铜复合材料

通过微波快速熔渗制备钼铜复合材料,探究预烧结骨架、熔渗起始位置及熔渗温度对熔渗效果的影响.结果表明,100 MPa压制生坯在1 400 ℃下常规烧结1.5 h具有理想孔隙率.当有氢氩气氛保护的情况下,底部渗铜可以使铜相分布更加均匀.在1 250 ℃下保温1 h微波熔渗后的钼铜复合材料即具有较优良的综合性能,和较均匀的显微结构.微波熔渗极大地缩短熔渗时间,可以节约生产能源和成本,是一种很好的加工方式.      

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。     

冷等静压法制备Mo-30Cu合金的组织与轧制性能

采用冷等静压法(cool isostatic pressing,CIP)制得大尺寸钼骨架,对骨架进行渗铜制备Mo-30Cu合金,并在350℃进行温轧,研究CIP压力及熔渗温度和熔渗时间对合金致密度的影响以及合金的轧制性能。结果表明:采用冷等静压法在120~180 MPa压力下可制备孔隙分布均匀,无分层等缺陷的钼骨架,熔渗后坯料的线收缩率随CIP压力增加而逐渐降低,最佳CIP压力为160 MPa;在一定范围内升高熔渗温度与延长保温时间均有助于提高合金致密度;冷等静压–溶渗法制备的高致密Mo-30Cu合金具有较好的温轧性能,有效提高了大尺寸试样的加工性能。CIP压力为160 MPa压制的骨架在1 350℃渗铜6 h后相对密度达到99%以上,合金的温轧变形量可达到65%。     

显微组织对WCu触头材料电弧特性及抗烧蚀性能的影响

采用两种不同的真空熔渗工艺制备了W80Cu20触头材料,分析了两种合金的显微组织,测定了两种合金的成分、密度、电导率、硬度和抗弯强度。对两种合金进行了真空电弧击穿试验和SF6断路器型式试验,测量其真空击穿时的截流值和击穿场强,分析了触头材料电弧烧蚀后的表面形貌,比较了两种合金的抗电弧烧蚀能力。结果表明,两步法烧骨架熔渗工艺制备的WCu合金显微组织均匀,铜相平均尺寸为4~6μm;一步法熔渗工艺制备的WCu合金中的铜相大小不一致,存在带状铜相聚集体,其最大尺寸可达80~100μm。两步法工艺制备的WCu合金的硬度、抗弯强度高于一步法制备的合金,真空击穿场强及截流值稳定,其耐电弧烧蚀能力明显高于一步法制备的合金。     

铁基烧结材料的离子氮碳共渗处理

对不同化学成分的铁基烧结零件材料进行了离子氮碳共渗处理，观察工艺参数和合金元素对共渗层相组成、渗层深度、硬度的影响。试验结果表明：共渗温度、时间、气 氛等工艺参数以及在Fe-C烧结材料中添加Mo、Cu等合金元素，明显影响渗层深度和表面硬度。对铁基烧结零件材料进行了离子氮碳共渗处理，当保温时间为2－3h，C3H6O（丙酮）输入量为保护气氛总体积的7％（体积分数，下同）时：材料密度为6．7g/cm^3的Fe-C材料，在560－620℃，可获得530－770HV0.1的表面硬度，渗层深度为0．15－0．65mm，其中化合物层厚度为12－23μm；Fe-C-Cu材料，在560－580℃，可获得640－650HV0.1的表面硬度，渗层深度为0．23－0．38mm，其中化合物层厚度为8－12μm，FC-C-Cu-Mo材料，在560－580℃，要获得760－880HV0．1的表面硬度，渗层深度为0．17－0．25mm，其中化合物层厚度为8－17μm。     

Mo-15Cu制备过程分析与控制

对钼铜金属基复合材料的熔渗机理、熔渗过程进行了详细的分析,并以制造Mo-15Cu复合材料为例,对其制备方法的选择及关键工艺参数的优化进行了试验。试验表明:在还原性气氛下,采用粉末预处理、高压压制钼骨架、熔渗烧结等工艺流程是制备高致密度的低膨胀、高导热钼铜金属基复合材料的有效可行的途径。笔者还就各工艺参数对材料性能的影响进行了探讨。     

难熔金属浸渗复合材料力学性能和抗烧蚀性能研究

采用熔渗法制备了两种难熔金属浸渗复合材料,分别为钨渗铜复合材料和钼渗铜复合材料,牌号为W-7Cu和Mo-10Cu。对两种材料进行了物理力学性能,如:室温抗拉强度、高温(800℃、1 200℃、1 600℃)抗拉强度、室温断裂韧度、室温弹性模量以及抗烧蚀性能的对比研究。结果表明:W-7Cu材料具有更好的力学性能和抗烧蚀性能,室温抗拉强度为728 MPa,1 600℃抗拉强度达到86 MPa;电弧风洞试验2 500 K温度下,线烧蚀速率为0.231 mm/s。Mo-10Cu材料具有更好的韧性,室温断裂韧度为41 MPa·m~(1/2)。     

洁净燃料发动机粉末冶金阀座熔渗烧结工艺研究

采用正交试验优化了洁净燃料发动机粉末冶金阀座熔渗烧结工艺参数,分析了熔渗烧结工艺参数对阀座密度和上下面硬度等性能的影响。结果表明:随着渗铜量的增加,阀座材料密度迅速增加,上下表面硬度差距缩小。熔渗烧结温度对阀座材料密度影响不大。当熔渗烧结温度从1130℃升高到1165℃,材料硬度逐渐提高;当温度达到1200℃后,Co–Cr–Mo硬质颗粒中合金元素向基体中发生明显扩散,导致阀座硬度下降。熔渗烧结时间对材料密度影响不大,缩短时间有利于缩小上下面硬度差距。当渗铜质量分数达到20%,渗铜温度1165℃,渗铜时间40 min,阀座力学性能最佳。熔渗烧结后密度为8.15 g·cm~(-3),上下表面硬度分别为HRC 30.4和HRC 30.1,基体材料与Fe–Mo、Co–Cr–Mo硬质颗粒均有一定的冶金结合。     

多孔金刚石坯体熔渗铜工艺

金刚石/Cu具有优异的热物理性能,采用熔渗法可以实现金刚石/Cu的近净成形,本文对多孔金刚石坯体熔渗铜的相关工艺及影响因素进行了较深入的研究。研究结果表明,在多孔坯体上下方都放置铜块时对熔渗过程比较有利;熔渗温度达到1 200℃、压力为20 MPa、保温30 min时复合材料致密度达到99.8%,接近全致密,热导率可以达到587 W/(m.K),进一步提高熔渗温度和延长保温时间时,该复合材料的致密度没有显著变化,热导率下降,这主要与界面结构变化引起的界面热阻变化有关。熔渗过程存在孕育期,熔渗温度低于1 200℃或压力低于20 MPa时,复合材料的致密度较低,甚至不能完成熔渗。     

钨铜合金棒材的旋锻加工性能研究

液相烧结和熔渗是制备钨铜合金的两种主要工艺,采用旋锻对钨铜合金进行压力加工是进一步提高材料致密度、物理及力学性能,以及制备大长径比棒材的重要方法.对采用熔渗法与钨铜复合粉末液相烧结制备的W-10％Cu原料坯条进行旋锻试验,并通过烧结机理、室温拉伸测试与拉力测试断口检测等方式对旋锻加工中发现的差异问题进行系统分析,以此得出熔渗与钨铜复合粉末液相烧结这两种方法制备的钨铜合金坯料不同旋锻加工性能的原因分析及各自适用场合的相关结论.通过本次研究,我们了解到钨铜合金加工性能和制备工艺的关联性,以后就可以根据钨铜合金用途来设计制备方式和制备工艺.     

流延成形-熔渗烧结制备WCu20合金薄板

采用热化学镀技术制备的铜含量为11%(质量分数)、平均粒度为5~10μm的铜包钨复合粉末为原料,经过胶体的流延成形、500℃脱胶、1 200℃预烧、600 MPa预压和1 300℃熔渗烧结,制备出厚度为0.2 mm、相对密度达98.8%的WCu20合金薄板;其组织呈现Cu相均匀填充在W颗粒周围的网络状分布,电导率达到36%IACS、热导率达到210 W/(m·K)、硬度达到280 HV,均高于相应的国家标准。WCu20合金板材的断裂方式由铜相的韧性断裂和钨相的穿晶断裂组成,包覆铜有利于合金韧性的提高。     

Mo-Cu合金熔渗工艺影响因素研究

本文研究了熔渗工艺制备Mo-Cu合金的影响因素。结论指出:钼铜熔渗开始之前,将铜板放置在钼骨架下方熔渗效果更佳;熔渗时,温度应控制在1 200～1 350℃、时间控制在60～120 min较为适宜;升温速率控制在1. 5～2. 5℃/min,而降温时应选择快速降温。H_2气氛和真空气氛熔渗对Mo-Cu合金最终性能影响不同,各有优劣势。选用石墨坩埚较氧化铝坩埚性价比更高。     

反应熔渗法制备C/C-ZrC复合材料的微观结构及烧蚀性能

采用反应熔渗法(reactive melt infiltration,RMI)制备ZrC改性多孔C/C复合材料,研究不同孔隙度的C/C多孔体在熔渗过程中的增密行为和渗Zr后的相组成及微观形貌,探寻具有最佳熔渗效果的C/C多孔体,并研究所得C/C-ZrC复合材料在不同温度下的氧乙炔焰烧蚀行为。结果表明,随C/C多孔体密度增加,C/C-ZrC复合材料的密度降低;其中密度为1.40 g/cm3的多孔体熔渗效果最佳,开孔隙率由熔渗前的28.2%降低到6.6%。;熔渗的Zr液易与网胎层处的炭纤维和基体炭反应,生成的ZrC陶瓷相主要分布在原网胎层位置。择取原始密度为1.40 g/cm3的C/C多孔体熔渗后进行60 s的氧乙炔焰烧蚀实验,在3 000℃下的线烧蚀率和质量烧蚀率分别为0.003 3 mm/s和0.004 2 g/s,在2 500℃下的线烧蚀率和质量烧蚀率分别为0.008 0 mm/s和0.009 0 g/s,C/C-ZrC复合材料在3 000℃下的抗烧蚀性能明显优于2 500℃下的抗烧蚀性能。     

高速压制技术(HVC)在制备W-15Cu合金中的应用

在熔渗法制备W/Cu合金的过程中,采用细钨粉(1.85μm)制备的钨铜合金与采用粗粒度钨粉制备的钨铜合金相比组织更均匀,产品性能也更好.但以细钨粉为原料,采用传统压制工艺很难得到相对密度达到72.40%的W85骨架,因而得不到成分为W-15Cu的合金.本试验采用高速压制技术(HVC)成功获得相对密度达到72.40%的细粉W85骨架,然后在氢气炉中,1 400℃高温熔渗制备得到W85/Cu合金.采用扫描电镜(SEM)对钨铜复合材料的组织和成分进行观察与分析,并测定材料的密度、气密性、热导率和热膨胀系数.结果表明:采用高速压制技术结合熔渗工艺制备的W-15Cu材料相对密度达到99.5%;热导率为177W/(m·K),气密性(He吸附)为1.0×10-9Pa·m3·s-1和热膨胀系数(150℃)为6.9×10-6/K,各项性能指标均达到相应热沉材料的要求.     

水平连铸复合成形铜铝层状复合材料的组织与性能

提出了一种可以制备冶金结合界面双金属复合板带的水平连铸复合成形新工艺,其具有短流程、高效的特点。采用该工艺制备了截面尺寸为70 mm×24 mm（宽度×厚度）的铜铝复合板,获得了可行的制备参数,研究了所制备板坯的组织形貌和性能。结果表明,铜铝复合板制备成形过程中,会形成由金属间化合物和共晶相组成的复合界面层。铝液和铜板表面接触,发生固液转变形成（II）层:θ相。随着铜原子不断的向铝液中扩散,当铜原子含量达到一定程度,θ相发生固相转变形成（I）层:γ相。达到共晶温度时,发生共晶转变形成（III）层:α+θ共晶组织。其中I层和II层均为铜铝金属间化合物,是裂纹产生和扩展的主要区域,因此界面层厚度是决定结合强度的重要因素。通过调整工艺参数可以优化凝固过程中铜铝复合板内的温度场分布,进而控制复合界面层的形成过程,因此工艺参数之间的合理匹配是改善复合层组织结构和增大板坯结合强度的关键。      

混粉烧结法制备铜包铬复合粉末的研究

提出了一种新的铜包铬粉制备工艺,采用了混粉烧结法制备电触头材料用的铜包铬粉末。采用扫描电子显微镜、金相显微镜、能谱仪、氧含量测试仪和X射线衍射对粉末的形貌、成分、氧含量、相组成等进行了研究,分析了温度、烧结时间、有无添加粘结剂混粉方式对铜包铬粉性能的影响。实验结果表明:混粉烧结法较佳的工艺条件为温度450～500℃、烧结时间3 h,制备的铜包铬粉包覆层致密,氧含量小于1200×10~(-6),包覆层为铜颗粒烧结成的薄层结构,包覆层厚度为1～5μm;在混粉过程中添加粘结剂环氧树脂,能显著提高铜含量和包覆层厚度,铜含量可达到50%,包覆层由细小的Cu颗粒堆积而成,呈现葡萄状结构,包覆层厚度可达20μm;混粉烧结法制备的铜包铬粉由Cu, Cr两相组成。     

粉末熔渗制备C/C-ZrC-Cu复合材料的组织结构

以Cu-Zr混合粉末为熔渗剂,密度为1.4 g/cm3的多孔C/C复合材料为坯体,采用反应熔渗法制备C/C-ZrC-Cu复合材料,研究了复合材料的组织结构及物相组成,并对复合材料组织结构的形成机理进行了分析。结果表明:熔渗剂中Zr含量不同时,制备的复合材料均主要由C,ZrC和Cu相组成。随熔渗剂中Zr含量由50%增加到70%(质量分数),制备的复合材料中Cu含量逐渐降低,熔渗剂中Zr含量为60%时复合材料中ZrC含量最高(43.2%)。C/C复合坯体内的孔隙被反应生成的ZrC相及残余Cu相充分填充,炭纤维周围存在一层较致密的ZrC层,在远离炭纤维处,ZrC颗粒与Cu相呈混合分布状态。ZrC与C和Cu均有良好的界面结合状态,在ZrC颗粒长大和粗化过程中,形成了部分含内嵌Cu晶粒的较大ZrC颗粒。     

熔渗法制备高导热金刚石/Cu复合材料

利用真空热压熔渗技术制备金刚石/Cu复合材料。研究熔渗工艺、金刚石表面镀覆条件等对制备出的金刚石/Cu复合材料的热物理性能的影响。通过理论分析和试验数据可以发现:利用熔渗工艺制备出的金刚石/Cu复合材料中增强体金刚石的石墨化程度非常低,对复合材料的热性能影响很小;提高复合材料的致密度以及降低复合材料的界面热阻是提高复合材料热导率的主要方法,通过改变工艺参数和在金刚石表面镀覆金属层等方法可以提高复合材料的致密度并降低材料的界面热阻;采用180~210μm粒径镀Cr金刚石制备的金刚石体积分数为60%、相对密度为99.1%的复合材料热导率达到462 W·m-1·K-1。     

钨渗铜复合材料致密化机理研究

以粗细钨粉和铜丝为原料,采用粉末冶金工艺制备钨骨架,随后通过液态熔渗铜的方法制备低铜含量(质量分数低于10%)的钨渗铜复合材料。利用电子天平、金相显微镜和扫描电镜分析材料的致密度及显微组织,对材料在制备过程中的致密化机理进行探讨。结果表明:钨渗铜复合材料熔渗过程的驱动力既有毛细管力又有晶界扩散作用,熔渗路径可用根系模型来阐释;在钨骨架中加入Ni等诱导金属可强化熔渗过程;低铜含量的致密钨渗铜复合材料需制备高致密度且具有联通晶界或孔隙的钨骨架。     

熔渗钼铜合金的制备及热学性能

本文采用多孔钼骨架熔渗铜的方法制备了铜含量在15％-30％（质量分数）的钼铜复合材料。通过SEM对其骨架的微观形貌及金相组织进行了观察,并对其热膨胀系数及热导率进行了测试。结果表明,钼骨架形貌、熔渗温度是影响钼铜合金熔渗的主要因素。添加剂添加会使钼骨架孔隙形貌平滑圆润,有利于熔渗进行。在1350℃下熔渗制备的钼铜合金微观组织均匀,表现出优异的热学性能。