热等静压工艺参数对2A12粉末铝合金性能的影响研究

对2A12铝合金粉末在不同的热等静压工艺参数下压制后的性能进行了初步的研究。结果表明:圆柱形试样的径向尺寸收缩要大于轴向尺寸的收缩;热等静压温度过高,会对零件的性能产生强烈的削弱作用,并且在其后的热处理过程中使微观组织产生裂纹和缺陷;通过调整热等静压工艺参数,可以改善材料的微观组织和力学性能。     

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%。     

2A12铝合金粉末与TC4钛合金热等静压粉-固扩散连接

利用热等静压(Hot Isostatic Pressing,HIP)工艺实现2A12铝合金粉末和Ti-6A1-4V钛合金的HIP粉-固扩散连接,对比研究了Cu作为中间层材料对扩散连接性能的影响.结果表明:对于2A12铝合金粉末和Ti-6A1-4V钛合金直接HIP扩散连接其连接接头处生成了3种不同的金属间化合物,这些化合...     

光学用铍材冷、热等静压成形数值模拟

利用多孔铍实测Shima型屈服准则,运行于MSC.Marc有限元平台,对光学用金属铍冷等静压(CIP)、热等静压(HIP)过程分别进行数值仿真和分析.数值结果与实测值进行了对比.研究表明:(1)基于实测屈服准则对铍粉末冶金过程的仿真精度完全可以满足工程要求,对CIP过程,铍坯压实密度的误差低于0.9％,最大尺寸误差约为...     

粉末冶金零件等静压成形过程数值模拟

对粉末冶金零件冷静压（CIP）成形过程进行了有限元数值模拟,对有关数值模拟技术问题进行了详细讨论,模拟了粉末冶金零件冷等静压成 时的粉末流动情况,分析了粉体成形时的密度分布规律,模拟结果表明：粉末冶金零件的几何形状尺寸,模具形状对密度缺陷有很大影响,提出了模具形状的改进方案,在提高粉末冶金零件使用寿命方面提出了有益的建议。     

2A12铝合金粉末与TC4钛合金热等静压粉-固扩散连接北大核心

利用热等静压(Hot Isostatic Pressing,HIP)工艺实现2A12铝合金粉末和Ti-6Al-4V钛合金的HIP粉-固扩散连接,对比研究了Cu作为中间层材料对扩散连接性能的影响。结果表明:对于2A12铝合金粉末和Ti-6Al-4V钛合金直接HIP扩散连接其连接接头处生成了3种不同的金属间化合物,这些化合物的存在对扩散连接接头的连接质量有有害的影响;当以Cu作为中间层时,扩散主要发生在Cu/Al一侧,Cu/Al共晶反应生成的液相渗透到铝合金粉末颗粒之间。当以Cu作为中间层时,扩散连接区域的硬度下降,剪切强度增加,和直接扩散连接相比,剪切强度增加了64%,达到23 MPa。     

钨合金粉末的热等静压数值模拟及验证

为研究钨合金粉末热等静压(HIP)的致密化行为,采用MSC.Marc中的Shima模型针对93W-4.45Ni-2.2Fe-0.3Co-0.05Mn穿甲弹常用材料的热等静压成形过程进行模拟研究,分析钨合金粉末颗粒与包套随温度、压力加载的变化过程。为验证数值模拟的结果,进行热等静压工艺试验。结果表明:压坯的相对密度分布、变形趋势与实验结果符合得较好,径向周长误差最大,相对误差为5.6%,轴向相对误差为1.62%,轴向精度优于径向,致密度平均相对误差仅为1.4%。对于简单的柱状试件,采用数值模拟的方法可以形象、准确地预测包套的变形及粉末的致密化过程,数值模拟的方法可以为复杂结构包套的研究提供参考,从而实现热等静压过程的精确控形。     

热等静压近净成形数值模拟的研究进展

热等静压近净成形工艺具有材料利用率高、坯料组织均匀性好的突出优势,是镍基粉末高温合金、粉末钛合金等复杂形状部件的重要成形工艺。介绍了热等静压近净成形的工艺特点和生产流程、热等静压近净成形技术在国内外的发展和应用以及粉末热等静压致密化的微观模型和宏观模型,通过对比分析不同模型的热等静压数值模拟和试验验证结果,总结了不同模型的优缺点,分析了影响数值模拟准确性的因素。     

陶瓷粉末冷等静压成形密度缺陷模拟分析

采用大型有限元软件MSC.MARC对陶瓷粉末成形件冷等静压成形过程进行了有限元数值模拟,对有关数值模拟技术问题进行了详细讨论。模拟了陶瓷粉末成形件冷等静压成形时的陶瓷粉末流动及密度分布情况,分析了陶瓷粉末成形出现密度不均现象的原因。研究结果有助于对等静压工艺进行优化设计。     

热等静压在稀有难熔金属产品制备中的应用

简要介绍了热等静压技术的发展、设备原理、包套的选材与制作要求及数值模拟在热等静压技术中的应用,重点介绍了热等静压技术在稀有、难熔金属(钨、钼、钽、铌、铼及其合金)产品制备中的应用,以及热等静压处理对难熔金属微观组织及力学性能的影响研究。     

热等静压对铸件致密化及组织演变机理的影响研究

研究了铸件制品的热等静压致密化机理,分析了铸件制品热等静压的致密化模型,综合应用合金的蠕变理论和粉末冶金的烧结理论,利用现有的物理和数学模型对铸件在热等静压过程中的内部孔洞类缺陷闭合过程机理进行了阐述。确认了热等静压过程中起主要致密化作用的孔洞形变机制,为选择制定合适的热等静压工艺参数提供了理论参考。     

Influence of hot isostatic pressing on microstructure and mechanical behaviour of nanostructured Al alloy

Abstract

Aluminium alloy AA 5083 [Al–4·4Mg–0·7Mn–0·15Cr (wt-%)], powder was ball milled in liquid nitrogen via the cryomilling method to obtain a nanocrystalline (NC) structure. Samples of the powder were hot vacuum degassed to remove interstitial contaminants, then consolidated by hot isostatic pressing (HIPing) at six temperatures (from 0·46T_m to 0·89T_m), before being high strain rate forged (HSRF) to produce plate material. The microstructure was analysed at the different processing stages. The compressive properties of the as HIPed material, plus tensile properties of the final product were studied. Despite grain growth during HIPing, an ultrafine grain (UFG) structure was retained in the consolidated material, which consequently had increased strength over conventionally processed AA 5083. As the HIP temperature was increased, the density increased. Strength changes were minimal in compression and tension with varying HIP temperature, once near full density was attained at 275°C (～0·64T_M). Yield strength data indicate negligible variation in the grain size of the materials.     

热等静压原位合成SiC–TiC复相陶瓷的微观组织与性能研究

采用纳米级β-SiC粉末、Si粉末、C粉末以及微米级TiH_2粉末为原料,利用热等静压原位合成工艺制备了SiC–TiC复相陶瓷,研究了不同原位合成反应和烧结工艺对复相陶瓷微观组织及力学性能的影响。结果表明:以SiC、TiH_2、C粉末为原料的原位合成反应,无明显副反应发生,更有益于制备成分符合预期、致密度良好且性能优秀的SiC–TiC复相陶瓷。在1600℃,120 MPa,4 h等静压烧结工艺下原位合成得到的体积分数为SiC–32%TiC复相陶瓷具有最好的致密度、硬度、三点弯曲强度以及良好的断裂韧性,分别达到98.7%、21.2 GPa、428 MPa和5.5 MPa·m1/2。提高热等静压压力有助于提高材料的烧结扩散活性,从而提高材料的致密度,有益于力学性能的提升。     

钛合金粉末热等静压数值模拟及性能研究

利用大型的有限元软件MSC.MARC对钛合金粉末在热等静压(HIP)条件下的变形和致密化规律进行研究,并以典型的TC4(Ti-6Al-4V)粉末为原材料,以数值模拟为工艺指导,进行TC4粉末材料热等静压成形试验,全面分析了热等静压成形的钛合金材料的微观组织和力学性能。结果表明:粉末冶金Ti-6Al-4V微观组织均匀细密,主要有片状α相和相间β相组成,在颗粒与颗粒的交界处,有等轴α相组织的存在,这种特殊的微观组织导致粉末冶金Ti-6Al-4V材料具有不低于锻件的力学性能。     

热等静压法制备大尺寸铝基碳化硼复合材料及性能研究

采用热等静压法制备铝基碳化硼复合材料(Al-B4C)板材,测试板材的密度和抗拉强度,并观察复合材料的微观组织和拉伸断口形貌。结果表明,Al-31%B4C(质量分数)板材的尺寸为3 mm×200 mm×5000 mm;Al-31%B4C复合材料的相对密度大于99.69%,抗拉强度大于300 MPa,断后延伸率大于3%,B4C颗粒均匀分布在基体中,并与基体紧密结合;Al-B4C复合材料板材的力学性能符合工程用中子吸收材料的要求。比较含不同质量分数B4C颗粒(10%、15%、20%、25%、30%、31%、35%、40%)的Al-B4C复合材料性能,当B4C质量分数为10%~40%时,随基体中B4C颗粒含量的增加,Al-B4C复合材料的密度和相对密度均逐渐降低;当B4C质量分数为10%~35%时,随基体中B4C颗粒含量的增加,Al-B4C复合材料的抗拉强度逐渐增大,断后延伸率逐渐降低。     

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。