混粉工艺对Cu基金刚石锯片胎体组织与硬度的影响

以Cu为基体,加入Co,Fe,Cr,Sn粉末,采用不同的工艺进行混合,经模压成形与热压,制备Sn含量(质量分数)分别为4%和6%的2种超薄Cu基金刚石切锯片胎体材料,用显微硬度仪、金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)仪等表征该胎体材料的显微硬度、组织和成分,研究混粉工艺对胎体组织和硬度的影响。结果表明:将采用所有原料粉末进行混合球磨的混粉工艺时,所得胎体材料含有更多的铜锡固溶体,胎体平均硬度(HV0.1)比未经球磨混粉的分别提高186.20 MPa(含4%Sn)和215.30 MPa(含6%Sn);与之相比,采用将Cu粉和Sn粉混合球磨后再加入其他粉末的混粉工艺制备的胎体,平均硬度略有提高;球磨后Sn粉附着在Cu粉上,更易形成铜锡固溶体,并且金属粉末大量变形,发生严重的加工硬化,从而影响冷压成形率;随胎体中Sn含量从4%增加到6%,铜锡固溶体增加,胎体的平均硬度(HV0.1)分别从709.91、884.25和896.11 MPa提高到883.18、986.22和1 098.48 MPa。     

CuSn15和Fe对无压烧结金刚石工具胎体性能的影响

本文将Fe粉,Cu Sn15液相添加到自行制备的超细合金粉A中通过无压烧结制备金刚石工具的胎体试样块,研究了不同含量的Fe粉,Cu Sn15液相对胎体的相对密度、硬度及抗弯强度的影响。结果表明:在烧结温度为875℃、保温时间为60 min的无压烧结工艺下,添加不同含量的Cu Sn15液相及Fe粉对胎体的烧结力学性能有着重要的影响。含Cu液相的最佳添加量为7%(本文所有含量为质量分数,下同),Fe粉的最佳添加量为10%,此时,胎体的相对密度为98.46%,硬度(HRB)为101.5,抗弯强度为1 103.82 MPa。     

合金元素对Fe基金刚石节块胎体组织及性能的影响

选取Fe、Cu、Sn、Ni四种金属粉末作为烧结金刚石节块的胎体材料,设计混料试验预测成分变化对胎体性能的影响规律。结果表明:胎体中主要含α-Fe相、γ（Fe,Ni）相、Cu_13.7Sn固溶体和Cu₃Sn化合物。随Sn质量分数的升高,Cu_13.7Sn固溶体减少,脆性Cu₃Sn相增多,当Sn质量分数增大到一定程度后,组织中Cu_13.7Sn固溶体全部转化成Cu₃Sn脆性相,因此,胎体硬度先增高后趋于稳定;Sn质量分数越高,胎体中脆性相越多,割裂基体,胎体抗弯强度下降。Ni易固溶于Cu、Fe中,产生固溶强化,Ni质量分数升高,胎体硬度和抗弯强度均有一定程度的提高;在Sn质量分数较低时,Cu质量分数越高,Cu_13.7Sn固溶体量越多,胎体硬度下降;在Sn质量分数较高时,Cu质量分数越高,组织中脆性Cu₃Sn相量越多,胎体硬度提高。Cu易与Ni、Fe形成置换式固溶体,产生固溶强化作用,Cu质量分数的升高对胎体抗弯强度有一定程度的提高。     

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%。     

Fe-Cu-Sn烧结体的显微组织与力学性能

分别采用水雾化Fe-30%Cu合金粉末和单质Sn、Fe、Cu元素粉末为原料制备Fe-Cu-Sn合金,研究原料粉末和Sn含量(质量分数)对Fe-Cu-Sn烧结体致密度、冲击韧性、硬度和抗弯强度的影响。结果表明:与采用元素混合粉末相比,采用合金化程度较高的Fe-30%Cu(质量分数,下同)合金粉末为原料能大幅提高850℃烧结的Fe-Cu-5%Sn合金的致密度和力学性能,其致密度由82.8%提高到94.3%,硬度、冲击韧性和抗弯强度分别提高52%、84%和109%;当Sn的质量分数w(Sn)为3%～15%时,随着Sn质量分数增加,合金的硬度增大,冲击韧性和抗弯强度先增加后减小,其中w(Sn)为5%时,其抗弯强度和冲击韧性都较高,分别为977 MPa和11.6 J/cm2。当烧结体为双重结构组织时,其力学性能显著提高。     

Mn含量对梯度多孔Mg-Mn合金组织与性能的影响

主要研究了Mn含量对梯度多孔Mg-Mn合金显微组织、物相组成、抗压强度、显微硬度以及耐腐蚀性能的影响。研究结果表明随着Mn含量的增加,梯度多孔Mg-Mn合金孔壁处晶粒烧结的致密化程度提高,晶粒细化,当Mn含量超过2%(质量分数)时,孔壁晶粒烧结的致密化程度略有降低。结合X射线衍射(XRD)仪和能谱(EDS)分析表明当Mn含量为2%时,梯度多孔Mg-Mn合金由单相α-Mg固溶体组成;当Mn含量为3%时,梯度多孔Mg-Mn合金由α-Mg和α-Mn两相组成。随着Mn含量的增加,梯度多孔Mg-Mn合金的抗压强度先增加而后降低,显微硬度持续增加;当Mn含量为2%时,烧结产物的抗压强度为34.1 MPa,显微硬度为HV48.5,分别比梯度多孔Mg合金提高52.2%和36.2%。耐腐蚀性分析表明,添加Mn元素后梯度多孔Mg-Mn合金的腐蚀速率降低,这表明梯度多孔Mg-Mn合金的耐腐蚀性增加。当Mn含量为2%时,梯度多孔Mg-Mn合金试样的腐蚀速率最低,耐腐蚀性能最佳。     

添加W/Cr和WC/Cr3C2对铁基金刚石锯片性能的影响

以Fe-30%Cu(质量分数)合金粉末、单质Sn粉和Cu粉的混合粉末为基体,分别用W/Cr/Ni混合粉末和WC/Cr3C2/Ni混合粉末作为添加剂,制备金刚石锯片胎体材料,并利用加压烧结方法制备金刚石锯片。分析胎体材料的致密度、组织结构和力学性能以及金刚石锯片的切割性能。结果表明:胎体中添加Ni-W/Cr或Ni-WC/Cr3C2后,硬度、冲击韧性和抗弯强度最大增幅分别达到19.2%、11.7%和6.9%,致密度由96.50%降至93.1%～94.8%;胎体材料中添加2.44%W和2.44%Cr(体积分数)的金刚石锯片具有最优的干切性能,磨耗比和切割速率分别达到105.3 m/mm和1.66 m/min;添加4.36%WC和0.67%Cr3C2(体积分数)的金刚石锯片具有最优的湿切性能,磨耗比和切割速度分别达到109.6 m/mm和2.17 m/min。     

铜锡合金激光选区熔化非平衡凝固组织与性能

对具有重要工程应用价值的Cu?5%Sn合金进行激光选区熔化（SLM）成形,在激光功率160 W、扫描速度300 mm·s?1、扫描间距0.07 mm条件下,合金样品相对密度可达99.2%,熔池层与层堆积密实,表面质量良好。研究发现所获合金具有非平衡凝固组织特征,其中以α-Cu(Sn)固溶体相为主,且涉及具有超结构的γ相、δ相。显微形貌主要由柱状晶与富锡网状组织构成,伴随有不同尺度界面Sn元素偏析及晶界、晶内纳米尺寸超结构合金相颗粒析出。所获合金的力学性能与同成分铸态合金或较低Sn含量SLM合金相比得到显著强化,表面硬度可达HV 133.83,屈服强度326 MPa,抗拉强度387 MPa及断裂总延伸率22.7%。      

CeO_2对铁基金刚石工具胎体性能的影响

在铁基预合金粉中加入不同含量的CeO_2粉末,采用热压烧结法制备金刚石工具胎体,对烧结胎体试样的微观组织和机械性能进行表征与检测。结果表明:相同工艺条件下,胎体硬度、抗弯强度与其致密度相关性很高,当CeO_2的质量分数为0.5%时,烧结胎体出现了CuNi_2Sn相,此时综合力学性能最好,致密度达到最高0.958 4,硬度达到最高值320.75HV0.3,比未添加CeO_2的增加了16.83%,抗弯强度此时也达到最高值1 515 MPa,胎体断口韧窝变深,晶界明显,断裂方式以沿晶断裂为主,晶内和晶界处分布着CeO_2颗粒,胎体内部的空隙球化、圆化明显,对胎体合金起到弥散强化作用。     

超细W-25Cu粉末在金刚石工具中的应用研究

采用粉料混合、制粒、冷压成形和真空热压烧结法制备样品.利用SEM观察了添加超细W-25Cu合金粉末和W、Cu单质粉末的刀头断口金刚石形貌并进行了EDS分析,研究了烧结温度对添加超细W-25Cu合金粉和添加W、Cu单质粉末的胎体硬度、烧结密度、抗弯强度的影响,并利用SEM、金相和面扫描手段分析了断口形貌、显微组织和主要元素分布.结果表明:添加超细W-25Cu合金粉末的刀头中,金刚石表面形成了含W元素较多的“岛状”晶体物质并形成网状结构,提高了胎体对金刚石的把持力;在试验温度范围内,添加超细W-25Cu合金粉能显著提高胎体的硬度、致密度和元素分布的弥散性,但降低抗弯强度.锯片切割实验表明:添加超细W-25Cu合金粉比添加W、Cu单质粉可提高工具使用寿命约40％,可见添加超细W-25Cu合金粉末确实有利于胎体耐磨性的增加和胎体对金刚石把持力的提高.     

碳化硼的低温热压

研究了B₄C的热压工艺及Al₂O₃对热压B₄C烧结性能的影响。结果表明,采用1.0μm左右的B₄C粉,添加Al₂O₃作为烧结助剂,在1750℃、35MPa热压条件下可获得烧结致密体。而制造纯B₄C材料的热压温度需高于2100℃,才能使坯体致密。添加5%~30%Al₂O₃可明显降低B₄C材料的热压温度,但随Al₂O₃含量的增加,这种作用不很明显,反而使材料的硬度降低。当Al₂O₃含量为5%~10%(Wt)时,材料的硬度(HRA96.5)与纯B₄C热压材料的硬度(HRA97.0)接近。     

纳米AlN粉末的低温热压

研究了纳米AlN陶瓷在1 500~1 700℃的低温热压行为和力学性能.热压温度为1 600℃时,产物是β-AlN和β-Al2O3两相共存;当温度提高至1 700℃后,热压过程中出现由β-AlN到α-AlN相的转变.随着热压温度的提高,断裂形式由沿晶断裂逐渐向穿晶断裂转变,致密度逐渐提高,晶粒尺寸长大;当热压温度达到1 700℃时,相对密度为97.3%,晶粒平均直径为850nm,硬度值为15.54GPa,断裂韧度为3.5 MPa·m1/2.     

固溶处理对热等静压SAF3207的组织与性能影响

采用热等静压方法对特超级双相不锈钢SAF3207粉末致密化,然后对致密体进行了固溶处理,研究了固溶温度对致密体的显微组织及力学性能的影响。结果表明:随着固溶温度从1120℃到1180℃,σ相消失,铁素体含量增加,奥氏体含量减少;强度和硬度均表现出先降低后升高的趋势;延伸率和冲击韧性表现出先升高后降低的趋势。1150℃固溶处理时,可使两相比例接近1:1,抗拉强度为861.9 MPa,硬度为HRC 27.7,延伸率高达43.0%,冲击功为23.2 J。     

新型Cu/Cr2Nb真空断路器触头材料的制备与性能研究

以Cu粉和Cr2Nb粉为原材料,分别采用真空烧结和真空热压工艺制备新型Cu/Cr2Nb触头材料.研究了制备工艺、材料成分对Cu/Cr2Nb触头材料的组织和性能的影响规律.结果表明,采用一般烧结工艺难以制备出致密度高的Cu/Cr2Nb材料,而采用热压工艺不仅可制备出致密度高的Cu/Cr2Nb材料,而且与CuCr50触头材料相比,在硬度相当的前提下,Cu/Cr2Nb材料的导电性能显著提高.     

Influence of tin on the structure and hardness of metallic binders of diamond tools fabricated by composition brazing

The influence of the tin content on the structure and hardness of Sn–Cu–Co and Sn–Cu–Co–W alloys, which are applied as binders of diamond abrasive tools, is investigated. The binders are prepared by compositional brazing: powdered components are mixed with an organic binder and deposited on a steel base. Sintering is performed at 820–1100°C. The structure of metallic binders is investigated by X-ray diffractometry and electron probe microanalysis. In addition, the microhardness of structural components and macrohardness of binders are measured. It is established that the hardness of metallic binders linearly increases with an increase in the tin content due to an increase in the amount of solid intermetallic phases in their structure. The optimal tin content, which provides high hardness (96–98 HRB) and the absence of lowmelting high-tin intermetallic compounds in their structure, is determined for Sn–Cu–Co–W binders.     

Formation and Sintering Behavior of Nanocrystalline Fe-Ni Powder by Mechanical Alloying

Thepotentialapplicationofnanostructuredma terialsusedasnovelstructuralorfunctionalengi neeringmaterialslargelydependsontheconsolida tionofpowdersbywhichthebulknanostructuredsolidsaremade .Theretentionofthemetastablemi crostructureintheconsolidationprocessismandato ryforpreservingthesuperiormechanical,electricalorcatalyticpropertiesofthematerial.Severalau thorsshowedthatthepressure assistedsinteringisadequateforbothreachingfulldensityandprevent inggraingrowth ,besidesthenanostructuredmateri als…     

铜基预合金粉末制备金刚石锯片的性能研究

采用共沉淀法制备了不同铜铁配比（质量比:45:35、50:30、55:25）的铜基预合金粉末,利用真空热压法烧结得到含金刚石的铜基结合剂刀头,通过激光焊接的方法制备出铜基结合剂金刚石锯片,研究了铜基预合金粉末中铜铁含量（质量分数）对金刚石锯片性能的影响。利用扫描电子显微镜观察锯片断面的显微组织形貌,并测量不同铜铁含量锯片的硬度和磨损量。结果表明:在三种配比中,当铜和铁质量比为50:30时,铜基结合剂与金刚石间的结合最佳,锯片性能最好,硬度最高（HRB 118）,锯片的磨损量最少（1.16 g）。     

制备工艺对碳化硼陶瓷性能的影响

以活性炭和碳化硅为烧结助剂,采用真空热压工艺,制备了碳化硼陶瓷材料.研究了真空热压工艺、烧结助剂对碳化硼陶瓷性能及断口的影响,结果表明,以活性炭和碳化硅为烧结助剂的碳化硼陶瓷随热压压力增加,开口孔隙度减小,相对密度和抗弯强度增加.添加活性炭的碳化硼陶瓷在热压压力为35MPa下,开口孔隙度有最小值(1.7%),相对密度(91.7%)和抗弯强度(277.6MPa)达最大值;以碳化硅为烧结助剂的碳化硼陶瓷在热压压力为30MPa下,开口孔隙度有最小值(0.66%),相对密度(91.9%)和抗弯强度(173.6MPa)达最大值.添加活性炭的碳化硼陶瓷随保温时间由30min增加到90min,开口孔隙度逐渐减小而相对密度逐渐增加(90min时分别达到0.19%、99.6%),抗弯强度先增加后减小,在保温时间为60min时抗弯强度达到最大值(351.7MPa).在相同的真空热压工艺下,添加活性炭的碳化硼陶瓷与添加碳化硅的碳化硼陶瓷相比,其开口孔隙度低,抗弯强度高.初步探讨了真空热压工艺以及添加剂促进碳化硼陶瓷烧结的机理.