真空/压力烧结淬火一体化装置的研究

在真空/压力烧结装置上增加淬火功能,即将压力烧结装置和淬火装置有机地结合为一体,研制了一种制备硬质合金的真空/压力烧结淬火一体化装置.使用该装置,一道工序可完成传统的真空/压力烧结和真空气体淬火两道工序,从而可降低能耗,提高生产效率,降低生产成本.分别采用一体化装置与6 MPa真空/过压烧结炉制备YG11硬质合金,检测了合金的矫顽磁力、钴磁及冲击韧性.结果表示,采用真空/压力烧结淬火一体化装置与采用常规真空/压力烧结相比,合金晶粒度,Co含量、C含量基本上是一致的,但冲击韧性可提高10.2％.X-射线衍射分析表明,采用一体化炉制备的试样粘结相基本上以面心立方晶格的β-Co相形式存在.     

SPS烧结WC-5%Co纳米复合粉硬质合金

采用喷雾干燥、流态化床化学转化法生产的WC-5%Co纳米复合粉为原料,研究了放电等离子体烧结(SPS)对超细硬质合金显微结构和性能的影响,同时对SPS烧结、低压烧结、真空烧结等三种工艺进行了比较。结果表明:采用SPS烧结可以在较低的温度下实现超细硬质合金的固相烧结,使合金快速致密化,当1170℃保温6min、压力为50MPa时合金可以获得最好的力学性能;其显微硬度HV30、抗弯强度、断裂韧性分别为1870、3230MPa、10.96MPa/m1/2。低压烧结可促进颗粒在液相中重排,硬质合金压坯经8MPa、1410℃、保温45min烧结,也可以获得比较好的力学性能;而传统真空烧结,合金孔隙度比较高,晶粒不均匀,性能较差。     

真空/压力烧结对硬质合金脱β层的影响

研究了真空和真空/压力烧结两种工艺对均质、梯度硬质合金的性能及其组织结构的影响,分析了梯度硬质合金脱β层的形成机理。研究表明,采用真空/压力烧结工艺可使硬质合金的抗弯强度得到明显提高;而采用相同烧结工艺时,梯度硬质合金的抗弯强度高于均质合金;梯度合金经真空/压力烧结后,虽然脱β层的厚度减小,但强度仍有增加。     

真空热压烧结对高纯W-Si合金靶材性能影响

以高纯W-Si合金粉(>99.995%)为原料,采用真空热压烧结工艺制备高纯W-Si合金靶材。研究烧结温度、热压压力、保温时间等工艺条件对靶材密度、微观组织性能的影响。结果表明,烧结温度在1350~1380℃,热压压力25~30 MPa,保温时间1.5~2 h,可制备出相对密度99%以上、平均晶粒尺寸100μm以内的高性能W-Si合金靶材。     

低压烧结温度对YG15粗晶硬质合金性能的影响

采用低压烧结方法制备YG15粗晶硬质合金,研究了烧结温度对硬质合金组织和性能的影响,采用扫描电子显微镜观察硬质合金显微组织,固体密度测量组件测试合金致密度,采用洛氏硬度计、万能试验机、矫顽磁力计分别测试合金的洛氏硬度、抗弯强度和矫顽磁力。对不同烧结温度下的性能比较分析得出:YG15粗晶硬质合金的孔隙度A02B00C00,硬度86.0~88.1 HRA,抗弯强度3 018~3 426 MPa,矫顽磁力5.45~6.20 k A/m,1 360、1 375℃低压烧结时,合金的密度、硬度和抗弯强度都较高,而1 390、1 400℃低压烧结时性能下降,1 375℃是YG15粗晶硬质合金的最佳烧结温度。     

真空-压力两步烧结制备的表层脱立方相梯度硬质合金的组织与性能

本文通过真空-压力两步烧结制备了脱立方相梯度硬质合金,并对材料的组织和性能做了研究。研究发现,相比于一步真空烧结制备的脱立方相梯度硬质合金,真空-压力两步烧结制备的梯度硬质合金脱立方相层更厚,合金内部的立方相晶粒尺寸更大。梯度硬质合金脱立方相层中的平均WC晶粒尺寸比内部的更大,这与脱立方相层中Co含量更高以及内部含Ti立方相的存在有关。梯度硬质合金中过渡层的微观硬度高于合金内部,而脱立方相层的硬度最低,微观硬度变化与Co、Ti等元素含量变化紧密相关。压力烧结对表面脱立方相层的致密化作用明显,使得脱立方相层的孔隙减少,梯度合金相对密度达到99.6%。脱立方相层厚度增加和孔隙缺陷减少促进了梯度硬质合金横向断裂强度的提高。     

WC-Co硬质合金刀具的放电等离子热压烧结工艺与性能研究

研究WC-CO硬质合金的放电等离子热压烧结,采用阿基米德法、扫描电镜、万能试验机和维氏硬度法测试了硬质合金结构和性能。结果表明,随着烧结温度提高,WC硬质合金致密化程度越高,烧结温度1 300℃后晶粒长大且不均匀。烧结温度1 300℃前相对密度随烧结温度提高显著增加,1 300℃后相对密度变化不大。WC硬质合金抗弯强度随烧结温度提高先增加后减小,1 300℃时达到1 920 MPa。烧结温度1 200℃和1 250℃时断裂韧性分别为8.1 MPa·m~(1/2)和9.6 MPa·m~(1/2),烧结温度1 300℃时迅速增加到10.4 MPa·m~(1/2)。     

原位反应合成稀土改性TiC钢结硬质合金的组织与性能

以钛铁粉、纯钼粉、纯铬粉、鳞片状石墨粉、羰基铁粉等为原料,采用原位反应合成的方法制备了TiC钢结硬质合金。采用丁苯橡胶和环烷酸稀土的混合物为成形剂,以引入稀土Ce元素对烧结材料进行改性。采用扫描电子显微镜(SEM)观察了烧结合金的显微组织,并对合金的密度(相对致密度)、硬度、极限抗弯强度进行了检测。结果表明:加入稀土元素后,烧结合金组织中的碳化钛颗粒均匀而细小,合金的密度(相对致密度)提高了3%;抗弯强度达到了1 780 MPa,比未加稀土元素的烧结合金提高了22%左右。因此,在原位反应合成中,稀土元素能够显著细化合金的组织并提高了烧结材料的性能。     

放电等离子烧结CuIn5合金的工艺优化

采用正交试验法确定了CuIn₅合金放电等离子烧结(SPS)的最佳工艺参数,研究了烧结温度、烧结时间、烧结压力对CuIn₅合金的致密度、硬度和导电性能的影响。结果表明:影响CuIn₅合金致密度和硬度的主要因素均为烧结温度,其次为烧结压力,烧结时间的影响最小;影响CuIn₅合金电导率的主要因素为烧结温度,其次为烧结时间和烧结压力。利用SPS技术制备CuIn₅合金的最佳工艺为烧结温度850 ℃,烧结时间5 min,烧结压力50 MPa。采用最佳工艺制备的CuIn₅合金组织均匀致密,In固溶于Cu中形成固溶体,其晶格常数为0.362 865 nm,晶格畸变率为0.38%,致密度为99.56%,显微硬度为136.3 HV0.1,导电率为37.86%IACS。     

镍含量对超细WC-Ni-VC-TaC硬质合金结构和力学性能的影响

采用放电等离子烧结(SPS)方法,结合使用VC和TaC晶粒抑制剂,制备Ni质量分数为6%~10%的超细WC-Ni硬质合金。研究表明,所制备WC-Ni-VC-TaC硬质合金WC晶粒在0.2~0.4μm;合金中含有大量微孔,但微孔大小随合金中粘结相Ni含量增加而减小。且随合金中Ni含量增加,合金中WC晶粒略有增长,合金相对密度先减小后增大,硬度由24500MPa逐渐减小到18600MPa(HV1),但抗弯强度却由1600MPa增大到2140MPa。     

烧结工艺对脱β层厚度及性能的影响

改变硬质合金烧结工艺控制的几个关键因素,通过测量合金的理化性能,利用扫描电镜分析合金的内部结构,研究了烧结气氛(真空,N_2)、烧结温度、烧结压力对硬质合金梯度结构和机械性能的影响。结果表明,对于含氮硬质合金的梯度烧结,适时引入一定量的氮气可抑制合金中含氮物质的早期分解,可用氮压来控制梯度增长速率,烧结气氛中氮气压力适宜控制在100～200 mbar;随着烧结温度的提高,合金的致密度和脱β层梯度厚度增加明显,合金抗弯强度增加;随着烧结压力的增大,合金脱β层梯度厚度变薄。     

HIP后续烧结对超细WC-Co硬质合金性能的影响

采用高能球磨法制备超细WC-Co硬质合金。研究了1 390℃真空通Ar常规烧结后再热等静压烧结(HIP),烧结温度1 320℃,80 MPa下保温60 min对WC-Co硬质合金组织和性能的影响。结果表明:1 390℃真空通Ar烧结,可获得组织细小、综合性能好的YG8、YG10超细硬质合金。其中YG8超细硬质合金硬度达93.8 HRA,抗弯强度达2 290 MPa,YG10超细硬质合金硬度达93.3 HRA,抗弯强度达2 250 MPa。真空通Ar常规烧结再HIP能提高合金的致密度,但会使WC晶粒长大,硬度、抗弯强度、矫顽磁力等性能均下降。     

预合金粉对粉末冶金NiFe18.5Al25合金性能的影响

将元素Ni、Fe和Al粉以摩尔比56.5-18.5-25配料,分别按元素粉末高能球磨(300 r/min, 12 h)、元素粉末直接干混、50%元素粉+50%预合金粉末干混3种方式混料;混料在500 MPa的压力下压制成形,1 280 ℃下烧结;对合金烧结态进行相对密度测定、力学性能检测、X射线衍射分析(XRD)和断口形貌观察.结果表明:50%元素粉+50%预合金粉制备的合金性能最好,密度可达到6.61 g/cm3(相对密度94.8%),烧结态抗拉强度可达到868 MPa,说明元素粉末中添加的预合金粉可以控制烧结过程,提高合金的烧结密度,同时增强合金的力学性能.     

机床用WC/Al_2O_3复相陶瓷刀具材料的研究

以WC和α-Al_2O_3为主要原料,采用真空热压烧结工艺制备机床用WC/Al_2O_3复相陶瓷刀具材料。测试和分析了烧结样品的相对密度、弯曲强度、断裂韧度、硬度值、相组成以及显微结构。结果表明,当WC添加量为75%,微米α-Al_2O_3添加量为25%,烧结温度为1 600℃时,所制备的WC/Al_2O_3复相陶瓷刀具材料性能最佳,相对密度值为99.1%,弯曲强度为706.3 MPa,断裂韧度为8.91 MPa·m1/2,硬度值为19.14 GPa。最佳样品的主晶相为碳化钨(WC)和刚玉(Al_2O_3)。     

粉末冶金钛合金的制备与力学性能

采用元素混合法制备粉末冶金Ti-Al-Mo-V-Ag合金.通过X射线衍射、金相观察、扫描电镜及力学性能测试等方法,研究Ag的添加及烧结温度对基体合金的显微组织与力学性能影响,并对其作用机制进行探讨.结果表明:添加5%～10% Ag(质量分数)可提高基体合金的压坯成型性,最终使烧结合金的致密度与力学性能得到提高;Ti-5Al-4Mo-4V-5Ag合金经过1 250 ℃真空烧结4 h后,抗压缩强度及相对密度分别达到1 656 MPa及96.3%.     

液相烧结法制备金刚石-WC-Co硬质合金复合材料性能影响因素的研究

本文采用常规液相烧结,在1340℃的共晶温度以上制备金刚石-WC-Co硬质合金复合材料。研究了钴含量、钨添加量和烧结温度、烧结压力对金刚石-WC-Co硬质合金复合材料性能的影响。结果表明：烧结温度越高对金刚石损伤越大,烧结温度低易出现欠烧,最优烧结温度1 390℃;金刚石石墨化导致出现渗碳相,添加亚细W粉后,合金组织可以重新回到两相区;增大烧结压力有助于降低孔隙,提升合金致密度,10 MPa时4%钴含量（质量分数,下同）接近全致密;钴含量低致密度较差、结晶度差,钴含量高对金刚石损伤很大,钴含量优选4%;采用4%Co、1.6%W、0.5%镀Ti金刚石、93.2%WC的配比,在1390℃、10 MPa的烧结工艺下,合金金相组织正常无渗碳相与脱碳相,接近全致密,耐磨性提升至2倍以上。通过低成本生产工艺制备高性能金刚石-WC-Co硬质合金复合材料有利于推进金刚石-硬质合金复合材料产业化应用。     

添加微量Y_2O_3对WC-8%Ni合金微观组织与性能的影响

采用冷等静压与真空烧结工艺制备硬质合金试样,利用排水法、SEM、EDS、三点弯曲法等研究了添加微量Y2O3对WC-8%Ni合金微观组织与性能的影响。结果表明,添加微量Y2O3可以降低WC-8%Ni合金的烧结温度及孔隙度,WC-8%Ni合金的真空烧结温度在1510℃左右,而WC-8%Ni-Y2O3的真空烧结温度为1480℃左右;添加的Y2O3弥散分布于粘结相,起到弥散强化的作用,提高了合金的抗弯强度。     

放电等离子烧结压力对超细WC-Co硬质合金性能的影响

通过分析放电等离子烧结致密化过程,确定了致密化温度;研究了SPS烧结过程中压力对WC-Co硬质合金致密化、显微组织及性能的影响。结果表明,放电等离子烧结粉末在1 130℃时,达到最大收缩率;烧结压力的增加,样品的致密度、硬度增加;断裂韧性的变化集中在11.5~12.1 MPa.m1/2之间,和硬度的变化呈现相反的趋势;烧结压力相对较小时,样品WC晶粒较粗大且不均匀;在40 MPa和55 MPa时,晶粒相对较小且分布均匀。要得到高性能、高致密度的样品,合理的烧结温度在1 200℃以上,烧结压力为40 MPa。     

多物理场耦合烧结制备超细WC-Ni硬质合金致密化机理

为了研究Ni含量对WC-Ni硬质合金性能的影响,利用多物理场耦合烧结方法制备不同Ni含量的超细WC-Ni硬质合金,结果显示:多物理场耦合烧结方法可以成功制备WC-Ni硬质合金,随着Ni含量增加,WC-Ni硬质合金的组织更加致密,试样的相对致密度逐渐增加,但WC颗粒发生了轻微的长大现象;同时,显微硬度先增后减,在Ni质量分数为8%时达到最大值,断裂韧性K_(IC)则随Ni含量的增加迅速增加到8.5 MPa·m~(1/2)。     

Y2O3含量和烧结温度对ODS镍基合金性能的影响

采用粉末冶金技术,以不同质量分数(0%～10%)Y2O3为弥散相,用不同的烧结工艺制备出ODS(oxide dispersion strengthened)镍基高温合金,借助XRD,OM,SEM,EDAX研究了氧化物含量和烧结温度对ODS镍基高温合金性能的影响。结果表明:含1.5%Y2O3经1260℃保温2h真空烧结的试样具有较佳的综合性能,相对密度为90.9%,抗拉强度为669MPa。对用不同球磨工艺制备的合金粉末进行XRD物相分析,并从试样断口显微组织、微区成分上分析氧化物含量和烧结工艺对合金力学性能产生影响的机制。