2A12铝合金粉末热等静压成形的性能研究

通过热等静压工艺,采用方形包套制备了2A12铝合金粉末试样,研究了包套的变形情况、2A12铝合金粉末试样的力学性能和断口形貌。结果表明:2A12铝合金粉末试样的力学性能低于锻件,断裂方式为脆性断裂;粉末表面的氧化物抑制了其扩散连接,从而粉末界面连接强度较低,试样从界面连接处断裂。     

粉末粒度对热等静压法制备2A12铝合金组织与性能的影响

分别用3种不同粒度的氮气雾化2A12铝合金粉末为原料,采用热等静压法制备2A12铝合金,研究粉末粒度对合金组织与力学性能的影响。结果表明:热等静压可实现2A12铝合金粉末的近全致密化,粉末粒径越小,粒径分布范围越广,则致密化程度越高,同时几何尺寸收缩较大,压坯的相对密度最高达到97.6%;粒度较大的粉末经过热等静压后,颗粒边界趋于平直,边界与边界的夹角趋于均匀的120°,而粒度较小的粉末原始边界严重变形,部分小颗粒甚至融合在一起;随粉末粒度减小及粒径分布范围增大,Al和Cu等合金元素的析出相由点状连续分布变为集中分布在粉末颗粒的三向交叉处,微观组织更致密均匀,颗粒边界细小,颗粒之间的扩散连接加强。粒度最小的2A12铝合金粉末经热等静压后,析出的合金元素第二相对合金有强化作用,抗拉强度和伸长率都提高,分别达到306 MPa和10.5%。     

FeAl金属间化合物粉末注射成形工艺研究

通过机械合金化制备Fe-48at%Al金属间化合物粉末,分别按照33%、40%和50%的粉末装载量(体积分数)进行注射成形,成形坯经溶剂脱脂和热脱脂以及1 200℃真空烧结,得到FeAl金属间化合物.重点研究粉末装载量对喂料混炼、注射成形温度及压力、脱脂率及烧结组织和力学性能的影响.结果表明,机械合金化FeAl粉末由于具有不规则形状和层片结构,其注射成形喂料流动性较差;在使用高粉末装载量时应提高注射温度和压力,且溶剂脱脂率较低(7 h后为94.3%),需进一步延长脱脂时间;FeAl金属间化合物烧结试样的相对密度和抗弯强度均随粉末装载量增大而提高,当粉末装载最为50%,注射温度和注射压力分别为154℃和4.0 MPa时,材料的相对密度为92%,抗弯强度达587 MPa.     

YG8硬质合金的粉末注射成形技术

研究了WC-8％Co硬质合金的粉末注射成形工艺。结果表明:溶剂脱脂+75％N_2/25％H_2混合气体热脱脂工艺,不仅能大幅度提高脱脂速率,而且有利于合金碳含量的控制;提高预成形坯固体粉末体积含量有利于提高制品密度和尺寸精度。在1460℃烧结,保温2 h,PIM硬质合金试样的抗弯强度、硬度、密度分别达到2480MPa,HRA90和14.72 g·cm~(-3);烧结后制品保形性良好,尺寸偏差达到±0.02mm;经金相检查没有发现明显缺陷、石墨夹杂和第三相,合金组织均匀,平均晶粒度为2μm,孔隙度为A02B00。     

2024/7075异质铝合金电弧增材成形界面的组织性能

采用电弧增材制造技术在7075铝合金基材上成形2024铝合金试样，研究了不同工艺参数下异质铝合金界面的成形工艺性，以及热处理前后2024/7075异质铝合金电弧增材成形界面的显微组织和力学性能。结果表明，电弧增材成形过程的热输入增加，则2024/7075异质铝合金之间的铺展效果更好；2024/7075异质铝合金电弧增材界面区域内Mg、Zn、Cu元素含量较高，沉积态界面组织第二相沿结合界面连续分布，热处理态界面组织第二相粒子呈现点状、棒状、块状弥散分布；热处理后2024/7075异质铝合金界面的抗拉强度为388MPa，与沉积态相比力学性能显著提高。     

粉末冶金结合热轧制备高硼铝合金组织与性能研究

采用粉末冶金结合热轧成形工艺制备含硼质量分数为7%与12%的中子屏蔽用高硼铝合金（Al-7% B与Al-12% B），并对不同工艺条件下铝硼合金的组织与性能进行研究。结果表明:在机械球磨5 min+放电等离子烧结条件下，Al-7% B合金中AlB₂体积分数高于Al-12% B合金，且分布更加均匀。放电等离子烧结后进行热轧有利于提高试样的相对密度，减少硼粉团聚。在450℃固溶处理2 h，Al-7% B合金试样的拉伸强度和屈服强度达到峰值，分别为145.7 MPa和99.4 MPa。由10B面密度理论计算结果可知，厚度相近时，热轧后高硼铝合金10B面密度均可达到BoralTM水平。     

背压对非致密纯相粉末等径角挤压致密固结的影响

以非致密纯钼粉末为例,采用离散元模拟软件PFC-2D对钼粉在有背压和无背压两种情况下的等径角挤压(ECAP)过程进行模拟。获得了两种情况下的颗粒流动规律、载荷变化曲线和相对密度分布。实验获得的一道次等径角挤压试样形状和显微硬度分布与模拟结果具有较好的一致性。实验及模拟结果表明:非致密粉末等径角挤压过程中施加背压可有效控制粉末颗粒流动,提高粉末材料塑性变形能力,增加粉末材料变形量和变形均匀性,提高粉末材料致密固结效果。     

注射成形含氮无镍不锈钢的研究

为了扩大不锈钢的应用范围与节省较昂贵的镍资源,笔者以粒径<38.5μm含氮不锈钢粉末和多组元粘结剂(PW,HDPE,SA)为原料,采用粉末注射成形工艺制备了0Cr17Mn12Mo2N含氮无镍奥氏体不锈钢材料,并对其表面状态与显微组织、拉伸断口形貌以及力学性能、耐蚀性能进行了分析与测试.结果表明:使用上述粘结剂能够成功地实现含氮不锈钢粉末的注射成形;在流动N2气氛中,0.1MPa,1340℃下烧结120min,再经热处理后,注射成形0Cr17Mn12Mo2N不锈钢烧结体的相对密度可达到97.6%,含氮量达到0.83%(质量分数).该含氮无镍不锈钢具有良好的强度和塑性:抗拉强度σb=910MPa,屈服强度σ0.2=560MPa,伸长率δ5=46%,断面收缩率Ф=39.5%,硬度(HRB)为91.7,各项性能指标均优异于MIM 316L不锈钢.     

添加球磨铁碳粉对Fe-2Cu-0.8C材料性能的影响

本文采用不同工艺制备球磨铁碳粉,并以球磨铁碳粉替代石墨粉与铁粉、铜粉混合,配制Fe-2Cu-0.8C材料,研究添加球磨粉的球磨时间和球磨粉成分对材料性能的影响,并与元素粉配料的Fe-2Cu-0.8C材料进行对比。结果表明,与添加其他球磨时间粉末的材料相比,添加球磨12 h粉末配制的材料,粉末的流动性好,试样的密度、强度和硬度相对较高。添加不同碳含量球磨粉末的材料,粉末的流动性和试样的密度与添加的球磨粉碳含量关系不大,试样的强度和硬度随碳含量增加有所降低。与元素粉配料的材料相比,添加球磨12 h粉末配制的材料强度和硬度提高近30%。     

钨铜粉末轧制的有限元模拟研究

选用Drucker-Prager/Cap模型来描述钨铜粉末的轧制变形行为,建立钨铜粉末轧制有限元模拟模型。利用Abaqus有限元分析软件研究钨铜粉末轧制成形过程中轧辊辊缝、轧制速度和轧制温度等工艺参数对板材相对密度的影响,并将模拟结果与粉末轧制实验结果进行对比。结果表明:钨铜合金粉末轧制过程中,轧辊辊缝越大,轧制所得板材的相对密度越小,密度分布越均匀;轧制速度越快,板材的相对密度越小,边缘低密度区域越小,密度分布越均匀;轧制温度越高,板材的相对密度越大,粉末流动性越好。将模拟结果和实验结果对比,两者基本一致,最大误差为4.1%,表明有限元模型的可靠性。     

稀土元素Y对粉末冶金2A12铝合金组织和力学性能的影响

在铝合金粉末中添加质量分数为0、0.2%、0.4%及0.6%的稀土元素Y, 利用粉末冶金法制备2A12铝合金。通过金相组织观察、X射线衍射分析、扫描电子显微形貌表征、能谱分析及力学性能测试等手段, 研究了稀土元素Y对粉末冶金2A12铝合金组织和性能的影响, 总结了Y在铝合金中的分布特征。结果表明, 当稀土元素Y的质量分数为0.2%时, 2A12铝合金抗拉强度最高, 塑性最好; 添加Y可以抑制铝合金晶粒在烧结过程中的长大; 稀土元素Y主要以YAl相、Cu₂Y相和YAl₂相的形式分布在基体晶界处, 少量Y固溶在铝基体中。     

锆合金热挤压用防护润滑剂的试制与性能

为满足锆合金热挤压时的润滑与防护需求,试制了一种锆合金热挤压用防护润滑剂,主要成分包括有机硅树脂、低软化点玻璃粉、氧化铝粉、二硫化钼、石墨粉、滑石粉、云母粉等。实验温度为700～800 ℃时,采用圆环压缩法测得涂覆有润滑剂的Zr-4合金摩擦因子为0.19～0.25,润滑效果良好。将有润滑剂防护的锆合金分别加热至700、800和900 ℃并保温1 h,未发生明显氧化,热防护性能良好。测定了有、无润滑剂条件下Zr-4合金和H13模具钢的界面接触温度随接触时间的变化曲线。当Zr-4合金和H13钢的初始界面温度分别约为700 ℃和350 ℃时,无润滑剂时Zr-4合金表面温度达到稳定的时间为7.7 s,界面换热系数由250 W·m?2·℃?1增大至2700 W·m?2·℃?1;有润滑剂时Zr-4合金表面温度达到稳定的时间延长至12 s,界面换热系数由131 W·m?2·℃?1增大至1900 W·m?2·℃?1。这表明该润滑剂具有较好的高温热障性能。      

装甲车用7A52铝合金焊接性研究

针对兵器工业用7A52铝合金,从焊接工艺参数、焊后无损检测,以及破坏性实验力学性能、弯曲性能、宏观检测、焊接接头显微硬度等方面进行试验研究。结果表明,7A52铝合金焊接性能良好,接头拉伸、弯曲性能较好,抗拉强度达到274.8MPa,接头硬度曲线分布表明强度最低区域为焊缝。     

The fabrication and failure of laminar ceramic composites

Rather than using fibres or other dense inclusions as a means of introducing weak interfaces to deflect cracks, a much simpler route has been developed where composite elements, in this case sheets, are made from silicon carbide powder. After coating, these sheets are stacked, compacted together and sintered without any pressure. It is shown that the graphite layers will deflect cracks preventing catastrophic failure whilst raising the apparent fracture toughness from 3.6 MPa✓m to 17.7 MPa✓m and the work required to break the sample from 28 J m⁻². Further crack growth through the sample occurs when the unbroken part reaches is failure strees as determined from an unnothched beam. This allows the apparent fracture toughness to be simply related to the failure stress and this has been confirmed by experiments where the strength of the beam has been controlled by adding artificial flaws. Crack growth is not much affected by the thickness of the interface except at low thicknesses where small gaps in the interface are more likely to occur, allowing the delamination crack to kink out of the interface and cross the next lamina. The thermal stability of the laminate up to 1500°C in air is limited only by the oxidation resistance of the graphite. The potential for the process is also discussed.     

惰气熔融-红外吸收法测定铬铝、钼铝中间合金粉中氧

铬铝(铝铬)、钼铝(铝钼)中间合金是重要的钛合金用新型合金剂,准确测定其中的氧含量有利于从源头上指导钛合金的质量控制。称取(100±50)mg样品采用锡囊包裹,设定分析功率为5.0~5.5kW,采用钢铁标准样品校准仪器(分析功率4.0kW),使用石墨套坩埚进行测定,建立了脉冲加热-惰气熔融-红外吸收法测定铬铝、钼铝中间合金粉中氧含量的方法。对样品量、分析功率进行了优化,并重点探讨了锡囊、镍箔、镍篮为助熔剂对氧量测定的影响。结果表明,助熔剂对氧含量的释放有较大的影响;部分程度上,镍箔、镍篮或会抑制或阻碍氧化铝中氧的释放,造成铬铝、钼铝中间合金中氧的释放率和测定结果存在显著偏低及不稳定的质量风险。在选定的实验条件下,方法检出限、定量限分别为0.004%、0.012%,定量范围为0.012%~0.58%。按实验方法分析铬铝、钼铝合金粉状样品,结果的相对标准偏差(RSD,n=6)不大于6%,极差显著小于参考YS/T 1075.7—2015《钒铝、钼铝中间合金化学分析方法 第7部分:氧量的测定 惰气熔融-红外法》计算的临界差(1.4倍重复性限)。采用加入氧化铝粉的方法合成加标样品,氧化铝中氧的回收率为90%~109%。方法可适用于铬铝、钼铝中间合金粉中氧含量的测定,并有望在以铬、钼为合金元素的钛合金用新型铝基中间合金(如铝钼铬、钼钒铝、钒铝锡铬)中得到推广和应用。     

粉末冶金Fe-Ni-Mo低合金钢的烧结硬化性能

以Fe-1.75％Ni-0.5％Mo雾化低合金钢粉为基础粉末,加入2％Cu和0.6％C,在600MPa压力下模压成形,在1120℃烧结30 min,制备Fe-Ni-Mo低合金钢材料,测试和分析该合金钢的硬度和抗拉强度以及显微组织；并利用热模拟实验机研究冷却速率(0.5、1.0、2.5、5和10℃/s)对该合金组织和性能...     

硼镁石矿真空热还原试验研究

为使辽宁省宽甸地区具有代表性的高镁低硅型硼镁石矿得到科学、合理的利用,本试验首次利用真空热还原法来分离这种矿,分别采用铝粉和硅铝合金粉为还原剂,运用正交法,研究在不同的还原温度、时间和制团压力等条件下镁的还原率.结果表明,以硅铝合金粉为还原剂,在还原温度为1 453 K、还原时间为2 h、制团压力为35 MPa、还原剂过量系数为 5%时,金属镁的还原率可达43%,纯度达到98%.另外,经分析试验余料可以用做生产无碱玻璃纤维的原料.     

Determination of interface heat transfer coefficient between aluminum casting and graphite mold

To produce castings of titanium, nickel, copper, aluminum, and zinc alloys, graphite molds can be used, which makes it possible to provide a high cooling rate. No die coating and lubricant are required in this case. Computer simulation of casting into graphite molds requires knowledge of the thermal properties of the poured alloy and graphite. In addition, in order to attain adequate simulation results, a series of boundary conditions such as heat transfer coefficients should be determined. The most important ones are the interface heat transfer coefficient between the casting and the mold, the heat transfer coefficient between the mold parts, and the interface heat transfer coefficient into the environment. In this study, the interface heat transfer coefficient h between the cylindrical aluminum (99.99%) casting and the mold made of block graphite of the GMZ (low ash graphite) grade was determined. The mold was produced by milling using a CNC milling machine. The interface heat transfer coefficient was found by minimizing the error function reflecting the difference between the experimental and simulated temperatures in a mold and in a casting during pouring, solidification, and cooling of the casting. The dependences of the interface heat transfer coefficient between aluminum and graphite on the casting surface temperature and time passed from the beginning of pouring are obtained. It is established that, at temperatures of the metal surface contacting with a mold of 1000, 660, 619, and 190°C, the h is 1100, 4700, 700, and 100 W/(m² K), respectively; i.e., when cooling the melt from 1000°C (pouring temperature) to 660°C (aluminum melting point), the h rises from 1100 to 4700 W/(m² K), and after forming the metal solid skin on the mold surface and decreasing its temperature, the h decreases. In our opinion, a decrease in the interface heat transfer coefficient at casting surface temperatures lower than 660°C is associated with the air gap formation between the surfaces of the mold and the casting because of the linear shrinkage of the latter. The heat transfer coefficient between mold parts (graphite–graphite) is constant, being 1000 W/(m² K). The heat transfer coefficient of graphite into air is 12 W/(m² K) at a mold surface temperature up to 600°C.     

微波烧结粗晶低钴YG硬质合金存在的脱碳问题及其改进

采用常规微波烧结法制备WC-Co硬质合金时,表层区域出现严重的脱碳现象,导致表层和中心区域的组织显著不同,即产生核壳结构,对合金的力学性能造成不利影响。本文作者以WC粉和Co粉为原料粉末,采用微波烧结法制备88%WC-12%Co(YG12)和94%WC-6%Co(YG6)硬质合金,在混料时添加炭黑,避免合金中脱碳相的生成。检验表明:当炭黑添加量(质量分数)接近0.2%时,YG12和YG6的抗弯强度(TRS)分别达到3 109和2 642 MPa;硬度(HRA)分别为88.7和89.8。此时,合金表面和中心区域具有一致的显微组织结构,没有发现脱碳相η(W3Co3C)。但当炭黑添加量超过0.2%时,大量析出的石墨相对合金的力学性能,尤其对硬度产生不利影响,当炭黑添加量为0.4%时,YG12和YG6的抗弯强度分别只有2 465 MPa和2 213 MPa。