烧结温度与时效工艺对Cu@Fe复合粉末制备Cu-Fe合金组织与性能的影响

采用化学镀铜法制备Cu包覆Fe的50Cu@50Fe复合粉末,粉末经过模压成形和850～1 050℃氢气气氛烧结,得到50Cu-50Fe合金,然后对合金进行冷轧变形和固溶及时效热处理,研究烧结温度以及时效温度和时效时间对50Cu-50Fe合金组织、抗拉强度及电导率的影响。结果表明,用50Cu@50Fe复合粉末制备的Cu-Fe合金组织均匀,合金的相对密度和抗拉强度随烧结温度升高而提高。在1 050℃烧结1 h的50Cu-50Fe合金相对密度达到95.5%,抗拉强度为392 MPa。烧结态合金经冷轧变形和固溶处理,相对密度提升到99.4%,抗拉强度为422MPa,电导率为18.11IACS%。再经过450℃时效4h后,Cu基体中析出大量弥散分布的球形富Fe相颗粒,合金的抗拉强度达到492 MPa,电导率为39.11IACS%。当时效温度高于450℃时,富Fe相颗粒在Cu基体的晶界处聚集长大,导致50Cu-50Fe合金力学性能降低。经过550℃/4 h时效后,50Cu-50Fe合金的抗拉强度为422 MPa,电导率为45.22 IACS%。     

温度对纯铁与低活性铁素体钢扩散连接界面行为的影响

以Fe-50Cu合金粉末为中间层,对纯铁与低活性铁素体钢进行真空压力烧结扩散连接,采用扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)对中间层的显微组织、连接界面的元素分布和拉伸断口形貌进行观察与分析,并对连接件进行抗拉强度测试,研究连接温度对纯铁与低活性铁素体钢烧结扩散连接界面行为的影响。结果表明:在700~800℃温度范围内,随连接温度升高,中间层的孔隙减少、致密度提高;且随连接温度升高,中间层与母材界面的元素互扩散加强,连接界面逐渐模糊,形成较强的冶金结合,从而使连接界面的抗拉强度提高。连接温度为800℃时,连接件的界面抗拉强度达到251.19 MPa,连接强度大于母材纯铁的强度,断裂发生于纯铁中。     

粉末温轧工艺对W-20Cu合金密度和显微组织的影响

在W-Cu混合粉末中加入0.1%~2.0%(质量分数)的有机添加剂,在60~150℃温度下温轧成生板坯,然后进行液相烧结,获得W-20Cu合金板材。通过正交试验研究粉末轧制速度、轧制温度与添加剂含量对生板坯密度的影响,并对烧结板材的密度和显微组织进行分析与表征。结果表明,轧制温度与添加剂含量对粉末轧制板坯密度有显著影响,二轧制速度对生板坯密度的影响较小。随轧制温度升高,W-20Cu生板坯的密度增大,烧结板材的孔隙尺寸逐渐减小,孔隙率逐渐降低,烧结密度相应提高;随添加剂含量增加,板坯密度先升高后降低。在轧制温度为150℃,添加剂含量为0.3%时,生板坯的相对密度达到最大值85.38%,液相烧结后获得相对密度为99.65%的W-20Cu合金板材,金属Cu元素在钨基体中均匀、弥散分布。     

90W-Ni-Mn合金的制备与性能研究

采用液相烧结工艺制备90W-Ni-Mn合金,研究锰含量对合金相对密度和抗拉强度的影响,并通过扫描电镜(SEM)观察试样断口形貌,利用金相显微镜观察样品显微组织.结果表明,随着锰含量增加,合金的相对密度和抗拉强度均降低,在1280℃保温2 h得到的90W-8Ni-2Mn合金相对密度达97.32%,抗拉强度为702.50 MPa;合金的整体密度和抗拉强度较低,主要是由于锰的化学活性很高,烧结过程中在相界面上易生成Mn的氧化物中间相,导致合金的孔隙度较大,从而降低合金的密度和抗拉强度.     

烧结气氛与温度对AlCuMgSi合金性能的影响

采用Al-3.8Cu-1.0Mg-0.75Si铝合金粉末,分别在高纯氮气、高纯氩气、高纯氢气和分解氨等4种气氛下烧结,对比研究不同烧结气氛下制备的合金致密度、力学性能、尺寸变化和显微组织等性能。同时研究高纯氮气气氛下烧结温度对合金性能的影响。结果表明,在590℃烧结温度条件下,高纯氮气气氛中烧结的合金性能最佳,密度达2.66 g/cm3、致密度为97.1%,硬度为23 HRB,抗拉强度为205 MPa,尺寸收缩率为1.65%;高纯氢气中烧结的合金密度、硬度及强度都最低,抗拉强度为96 MPa,屈服强度只有74 MPa,合金组织中存在大量孔隙。随烧结温度升高,烧结坯中的液相逐渐增多,使合金烧结密度增大,强度提高,在590℃烧结的合金抗拉强度最高,为205 MPa;610℃烧结时产生过烧现象,元素偏析严重,合金性能下降。     

W-Ni-Mn系合金成分的正交设计研究

采用正交试验设计的方法,对钨基高密度合金中W-Ni-Mn系成分配比进行研究,试图找到最佳的配比.加入Ni、Mn、Cu、Co、Sn等元素以改善钨粉成形和烧结性能,对粉末冶金成形试样进行1 120℃低温烧结,烧结时间为2h,烧结气氛为H2.结果表明,加入Ni、Mn、Cu、Co含量不同,合金的相对密度和布氏硬度发生不同的变化.     

W质量分数对Mo-W合金组织结构与力学性能的影响

采用粉末冶金法制备含不同质量分数W(20%~80%)的Mo-W合金, 研究W含量对Mo-W合金组织结构与力学性能的影响。结果表明: 烧结过程中Mo与W相互扩散形成单相固溶体。W质量分数的增加能显著降低Mo-W合金的晶粒尺寸, 经1990℃烧结的Mo-80W合金晶粒尺寸比Mo-20W合金下降了46.5%。随W质量分数的增加, Mo-W合金的维氏硬度呈“双驼峰”形变化趋势, 在W质量分数为40%与60%处出现峰值。Mo-W合金的相对密度和抗拉强度随W质量分数的增加而下降, 抗拉强度最大值出现在烧结温度为1990℃的Mo-20W合金, 达到514.83 MPa; 随烧结温度的升高, 低W含量的Mo-W合金(W质量分数20%~40%)抗拉强度呈先上升后下降趋势, 而高W含量的Mo-W合金(W质量分数60%~80%)抗拉强度逐渐升高。Mo-W合金断裂方式为沿晶断裂与穿晶断裂相结合的混合模式。     

烧结温度对Ni-Cr-Mo合金性能的影响

Ni-Cr-Mo合金经冷压成型后于真空中以不同温度进行烧结。通过测定其相对密度、线收缩 率、拉伸强度和硬度,研究烧结温度对合金性能的影响。研究结果表明:当烧结温度不超过1330 ℃时,合金的相对密度、收缩率、拉伸强度和硬度随烧结温度的上升而缓慢增加;当温度上升到 1360℃时,合金的这些性能指标急剧增大;当温度上升到1390℃时,烧结后的合金试样外形发生 严重变形。     

Fe-Cu-Mn-C合金的性能与烧结行为

以FeMn合金粉末的形式在铁基合金粉末中添加Mn元素,退火后得到Fe-Cu-Mn部分预合金粉末,采用模壁润滑温压工艺制备Fe-Cu-Mn-C合金,通过对合金密度与硬度的测定以及形貌观察,研究Fe-Cu-Mn-C粉末的压制与烧结行为,以及Mn含量对合金密度和力学性能的影响。结果表明,通过退火处理实现部分预合金扩散而得到的Fe-Cu-Mn粉末具有很好的压制性能,Fe-2Cu-0.5Mn-0.9C压坯密度达到7.37 g/cm3,烧结密度为7.33 g/cm3;添加适量Mn能有效提升铁基合金的力学性能,其中Fe-2Cu-0.5Mn-0.9C合金的性能最佳,抗拉强度达到715 MPa;随Mn含量增加,合金的孔隙增多、密度下降,导致强度和硬度下降。合金的局部氧化对性能产生一定的负面影响。Mn含量对合金组织影响不大,Fe-2Cu-Mn-0.9C合金呈现混合显微组织,由铁素体、珠光体和少量贝氏体构成。Mn的蒸发与凝聚是Fe-Cu-Mn-C的烧结机制。     

金属颗粒初始状态对10NiO-NiFe2O4基金属陶瓷烧结及导电性能的影响

采用Cu、95Cu+5Ni单质混合粉、95Cu-5Ni包覆粉作为金属相加入10NiO-NiFe2O4陶瓷中,研究金属颗粒初始状态对10NiO-NiFe2O4基金属陶瓷烧结及导电性能的影响。研究结果表明:以Cu-Ni包覆粉作金属相可抑制Cu液相迁移,提高样品密度。金属含量为17%(质量分数)、烧结温度为1 300℃时,以95Cu-5Ni包覆粉为金属相的样品相对密度为98.0%,高于以Cu或95Cu+5Ni单质混合粉末为金属相的样品。Cu-Ni/(10NiO-NiFe2O4)金属陶瓷遵循半导体导电机理,其电导率随温度的升高而增大。添加95Cu-5Ni包覆粉末为金属相的样品在960℃下电导率为78 S/cm,比添加95Cu+5Ni单质混合粉的样品提高20%。     

Effect of Additive Cu10Sn Alloy on Sintering Behavior of Elemental Powders in Composition of 465 Stainless Steel

 The addition of Cu 10Sn alloy for developing the high strength 465 maraging stainless steel from elemental powders was studied. The sintering parameters investigated include the sintering temperature, the sintering time, and the mass percent of Cu 10Sn. For vacuum sintering, effective sintering occurs at temperature between 1 250 ℃ and 1 300 ℃. The maximum sintered density was achieved at 1 300 ℃ for 60 min with 3% (in mass percent) Cu 10Sn alloy. More than 3% (in mass percent) Cu 10Sn content and temperature above 1 300 ℃ caused slumping of the samples. A maximum density of 74 g/cm3 was achieved with 3% (in mass percent) Cu 10Sn content at a sintering temperature of 1 300 ℃ for 60 min. A maximum ultimate tensile strength (UTS) of 517 MPa was achieved with 3% (in mass percent) Cu 10Sn content. With content higher than 2% (in mass percent) Cu 10Sn, a maximum increase in the density was observed. The fracture morphologies of the sintered samples are also reported.     

Cu含量对粉末冶金AlCuMgSi合金性能的影响

用金属Al粉、Cu粉、Mg粉和Al-Si粉为原料,采用液相烧结法制备Cu含量(质量分数,下同)为0~6.0%的AlCuMgSi合金,研究Cu含量对AlCuMgSi合金组织与力学性能的影响,采用国外的Al-3.8Cu-1.0Mg-0.75Si粉末为原料,用相同的工艺制备Al-3.8Cu-1.0Mg-0.75Si合金作为性能对比试样。结果表明:在铝合金中添加Cu元素后,组织致密均匀,密度、硬度和抗拉强度等均显著提高。当Cu含量为4.0%时材料的性能最优,密度为2.72g/cm3,致密度达到98.9%,硬度HB为64,抗拉强度为207MPa,伸长率为2.1%,与采用国外的Al-3.8Cu-1.0Mg-0.75Si粉末制备的材料性能相当。     

Al-3Si-0.6Mg-(Cu,Mn)合金薄板的组织性能

采用拉伸试验、金相、扫描电镜、透射电镜高分辨组织分析方法,研究了水冷铜模铸造的扁锭轧制的Al-3.0Si-0.6Mg-0.4Cu-0.6Mn-0.18Fe合金薄板经400℃至540℃不同温度保温30 min水淬、室温停放90 d(自然时效)后的组织和性能.结果表明:在6009合金基础上提高Si的质量分数至3%,有提高其强度的作用;该合金薄板经540℃×30 min固溶处理自然时效后屈服强度为180 MPa、抗拉强度为313 MPa、延伸率接近23%,其组织中存在Si结晶相及含Fe、Mn和少量Cu、Si的结晶相,以及尺寸小于0.5μm的以含Mn为主并含少量Si和Fe的弥散相;提高其固溶处理温度至540℃,合金薄板的强度明显提高,其原因是析出强化产物尺寸增大,密度提高了.     

Mechanical Properties and Fracture Behavior of Cu-Co-Be Alloy after Plastic Deformation and Heat Treatment

Mechanical properties and fracture behavior of Cu-0.84Co-0.23 Be alloy after plastic deformation and heat treatment were comparatively investigated.Severe plastic deformation by hot extrusion and cold drawing was adopted to induce large plastic strain of Cu-0.84Co-0.23 Be alloy.The tensile strength and elongation are up to 476.6 MPa and 18%,respectively.The fractured surface consists of deep dimples and micro-voids.Due to the formation of supersaturated solid solution on the Cu matrix by solution treatment at 950℃for 1h,the tensile strength decreased to271.9 MPa,while the elongation increased to 42%.The fracture morphology is parabolic dimple.Furthermore,the tensile strength increased significantly to 580.2 MPa after aging at 480℃ for 4h.During the aging process,a large number of precipitates formed and distributed on the Cu matrix.The fracture feature of aged specimens with low elongation(4.6%) exhibits an obvious brittle intergranular fracture.It is confirmed that the mechanical properties and fracture behavior are dominated by the microstructure characteristics of Cu-0.84Co-0.23 Be alloy after plastic deformation and heat treatment.In addition,the fracture behavior at 450 ℃ of aged Cu-0.84Co-0.23 Be alloy was also studied.The tensile strength and elongation are 383.6 MPa and 11.2%,respectively.The fractured morphologies are mainly candy-shaped with partial parabolic dimples and equiaxed dimples.The fracture mode is multi-mixed mechanism that brittle intergranular fracture plays a dominant role and ductile fracture is secondary.     

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%。     

镀钨碳纳米管增强铜基复合材料的制备及性能

采用羰基热分解法对多壁碳纳米管表面进行镀钨处理,并以镀钨碳纳米管和电解铜粉为原料,进行机械球磨混粉和放电等离子体烧结,制备了镀钨碳纳米管/铜基复合材料.采用场发射扫描电镜观察了粉体和复合材料的组织形貌,并对复合材料物相进行了X射线衍射分析.探讨了镀钨碳纳米管含量和放电等离子体烧结温度对复合材料致密度、抗拉强度、延伸率和电导率的影响.结果表明,镀钨碳纳米管质量分数为1%和烧结温度为850℃时,复合材料的致密度、抗拉强度和电导率最高.与烧结纯铜相比,复合材料的抗拉强度提高了103.6%,电导率仅降低15.9%.      

Mn含量对粉末冶金铁铜碳低合金钢组织与力学性能的影响

采用铜粉、石墨粉和铁粉为原料,以Fe-74.8Mn-6.9C中间合金粉的形式加入Mn元素,制备粉末冶金Fe-x Mn-(2-x)Cu-0.3C(x=0,0.2,0.4,0.6,0.8,1。质量分数,%)低合金钢,研究Mn含量对该合金组织与力学性能的影响。结果表明,合金组织由铁素体和珠光体构成。加入含Mn中间合金粉对混合原料粉末的压制性能没有明显影响。随Mn含量增加,合金中孔隙的数量增多,尺寸变大;合金密度先升高后降低,Mn含量为0.4%时合金密度最大,达到7.24 g/cm~3;合金硬度先升高后降低,Mn含量为0.6%时硬度最大;合金抗弯强度下降,冲击韧性升高,Mn含量超过0.4%时二者变化均较小。因此Fe-0.6Mn-1.4Cu-0.3C合金具有较好的综合性能,硬度(HRB)和冲击韧性分别达到57.4和8.80 J/cm~2,比Fe-2Cu-0.3C合金分别提高5.3和0.82 J/cm~2,材料呈部分韧性断裂特征。     

液相烧结制备电力开关用W-7Cu-xNi合金微观组织及性能分析

为了提高电力开关用W-7Cu合金的综合性能,通过添加Ni元素方式对其进行加强,以液相烧结、机械球磨方式制备得到包含不同Ni含量的W-Cu合金。通过实验测试手段对其微观组织及物理性能进行了施压测试分析。研究结果表明：逐渐提高Ni含量后,形成了更大尺寸W颗粒,相邻颗粒间距降低。W-Cu-4%Ni合金界面形成更优润湿角,获得具有连续网状分布的Cu相,改善了W-Cu组织的分布均匀性,此时Ni元素已经完全与Cu相相溶。当Ni含量提高后,W-Cu合金获得了更大的硬度与致密度,热导率下降,相对密度增加。当加入4%的Ni时,致密度达到了95.6%,热导率从161 W/(m·K)降低为96.4 W/(m·K),获得了致密度更大合金。