钨精矿粉掺杂Fe-Al合金激光引燃自蔓延合金组织及性能

在钨精矿粉质量分数为1%前提下, 通过改变Al原子分数, 分别为50%、 60%、 70%、 80%, 对其粉末进行压制, 进而将压坯激光点火, 使其发生自蔓延合成反应生成Fe-Al合金, 利用XRD、 SEM、 EDX、 硬度测试、 磨损测试等表征手段, 分析研究了掺杂定量的钨精矿粉后, 不同Fe、 Al配比对烧结Fe-Al合金微观组织结构及宏观性能的影响。结果表明: 在烧结过程中, 压坯实现了自蔓延烧结。产物物相主要为AlFe、 AlFe₃、 WO₃、 AlCrFe₂等, 且随着Al含量的增加, 形成了富Al相。烧结Fe-Al合金组织随着Al含量的增加, 伴随微小裂纹产生。当Al含量达到60%时, 烧结Fe-Al合金显微硬度最大, 达到HK1053; 磨损率最低, 为0.04 mg·mm^-2。     

钨精矿粉掺杂Fe-Al合金激光引燃自蔓延合金组织及性能

在钨精矿粉质量分数为1％前提下,通过改变Al原子分数,分别为50％、60％、70％、80％,对其粉末进行压制,进而将压坯激光点火,使其发生自蔓延合成反应生成Fe-Al合金,利用XRD、SEM、EDX、硬度测试、磨损测试等表征手段,分析研究了掺杂定量的钨精矿粉后,不同Fe、Al配比对烧结Fe-Al合金微观组织结构及宏观性能的影响.结果表明:在烧结过程中,压坯实现了自蔓延烧结.产物物相主要为AlFe、AlFe3、WO3、AlCrFe2等,且随着Al含量的增加,形成了富Al相.烧结Fe-Al合金组织随着Al含量的增加,伴随微小裂纹产生.当Al含量达到60％时,烧结Fe-Al合金显微硬度最大,达到HK1053;磨损率最低,为0.04 mg·mm-2.     

激光引燃合成Fe-Al掺杂Cr粉合金的组织及性能

采用激光引燃自蔓延高温合成的方法,在Fe70Al30粉末中分别添加质量分数为0%、5%、10%、15%和20%的Cr粉,压制成坯,制备出Fe-Al复合材料。利用X射线衍射仪、金相显微镜等表征手段及孔隙率、硬度、磨损和腐蚀性能等性能测试方法,得到了不同Cr含量对烧结合金显微组织及性能的影响规律。结果表明:烧结合金主要物相为Fe_3Al、FeAl、AlCrFe_2、Al_8Cr_5、Al_2O_3和Cr_2O_3。随着Cr含量增加,合金的孔隙率先减小再增大,最小值为12.58%。当Cr含量为10%时,合金显微硬度最高,达到876.4HV,磨损率最低为0.65g/mm~2,自腐蚀电流密度最小为20.32mA/cm~2,耐腐蚀性能最好。     

无压烧结制备硼化钨陶瓷

采用两步法制备硼化钨陶瓷, 首先将硼粉与钨粉按一定比例混合, 在高温下合成硼化钨粉体, 再以此为原料采用冷压和高温烧结制备硼化钨陶瓷。研究硼钨比例对合成粉体物相组成的影响, 以及烧结温度对硼化钨陶瓷微观结构及力学性能的影响。研究结果表明: 硼钨摩尔比为2.5时, 可以得到纯度较高的WB₂粉体。随着烧结温度的升高, WB₂陶瓷的显气孔率减小, 相对密度增加, 材料的抗弯强度与显微硬度明显增大, 当烧结温度达到1800℃时, WB₂陶瓷的开口孔隙率为5.2%, 相对密度86.0%, 抗弯强度72 MPa, 显微硬度2088.5 MPa。WB₂陶瓷的断裂行为也从沿晶断裂转变为穿晶断裂模式。     

烧结温度对TC4合金的微观结构和力学性能的影响

将TiH₂、Al-V粉末压制成型后进行真空烧结,制备出Ti6Al4V(TC4)合金,使用XRD、金相和SEM断口形貌观测以及力学性能测试等手段对其表征,研究了烧结温度对合金力学性能的影响。结果表明：烧结样品由密排六方α-Ti和体心立方β-Ti双相组成,其形貌呈等轴、网篮或板条(片状、针状)状,随着烧结温度的提高和保温时间的延长等轴组织减少,片状组织和针状组织增加且其组织粗化,在1150℃烧结的样品具有较好网篮结构组织;用该方法可制备相对密度为96.9%~99.6%、抗拉强度为719.3~914.1 MPa、延伸率为6.2%~9.4%、硬度为313.2~364.8HV的TC4合金试样;在1150℃保温1.5 h的样品性能较好,其抗拉强度最高(914.1 MPa),对应的延伸率和硬度分别为7.6%和355.5HV;用纯TiH₂粉末烧结样品的断口呈韧性断裂;加入合金元素的样品其断口逐渐由韧性断口变为韧性和脆性混合的断口,其强度提高、延伸率下降。     

激光诱导自蔓延烧结Al80-(Fe-Cr)20合金组织及性能研究

将铝粉和高碳铬铁粉末按80∶20原子比混合压制成坯,并对压坯进行激光诱导自蔓延烧结,利用金相显微镜、X射线衍射仪等设备,表征烧结合金显微组织及物相结构;采用硬度计、磨粒磨损机及电化学腐蚀仪等,表征烧结合金宏观性能。研究合金表层区、中层区和底层区组织及性能变化规律。结果表明:烧结合金物相主要有α-Al、Fe_2AlCr、Al_(13)Cr_2、Al_(13)Fe_4及Al_2O_3等,且烧结合金中层区富Al相Al_(13)Cr_2和Al_(13)Fe_4的含量最多,α-Al相含量最少。烧结合金中层区显微组织最细小均匀;硬度值最高,为817.5HV;磨损率最低,为0.08mg/mm~2;耐蚀性能最好,钝化电流最小,为115.8μA/cm~2。     

ZnO·2.56Al2O3透明陶瓷凝胶注模成型与烧结制备

锌铝尖晶石透明陶瓷是典型的结构功能一体化材料, 具有优异的光学、热学以及介电性能。本研究以ZnAl₂O₄和Al₂O₃为原料, 通过凝胶注模成型制备ZnAl₂O₄-Al₂O₃复相陶瓷初坯。实验探究了分散剂含量、pH以及固相量对ZnAl₂O₄-Al₂O₃混合料浆流变学特性的影响, 制得固相量为50vol%的低黏度稳定料浆。浇注成型后的坯体通过无压烧结和热等静压反应烧结制备透明陶瓷。最终获得的ZnO·2.56Al₂O₃透明陶瓷样品在厚度为1.8 mm下可见光波段透过率达到70%, 红外波段透过率达到80%以上, 维氏硬度为(11.34±0.17) GPa, 杨氏模量为285 GPa。     

Ti3SiC2/Cu复合材料的制备与摩擦磨损性能

以Ti₃SiC₂陶瓷粉和Cu粉作为原料,采用放电等离子烧结(SPS)工艺制备Ti₃SiC₂/Cu块体复合材料,研究不同Ti₃SiC₂添加含量及烧结温度对Ti₃SiC₂/Cu复合材料的组织、致密度和显微硬度的影响,研究SPS后Ti₃SiC₂/Cu复合材料的摩擦磨损性能。研究表明:采用SPS工艺制备的Ti₃SiC₂/Cu复合材料的Ti₃SiC₂在Cu中分布均匀,但随着Ti₃SiC₂含量的增加和烧结温度的升高,组织中出现团聚趋势,部分Ti₃SiC₂与Cu在界面处发生互溶现象,互溶增强了Ti₃SiC₂与基体的结合能力;Ti₃SiC₂含量和烧结温度对Ti₃SiC₂/Cu复合材料的致密度和显微硬度影响较大,当烧结温度为900℃时,Ti₃SiC₂/Cu复合材料的致密度达到99.7%,接近完全致密,Ti₃SiC₂/Cu复合材料的硬度较纯Cu提高了2倍左右;对于不同Ti₃SiC₂含量的Ti₃SiC₂/Cu复合材料的磨损机制也有所差异,当Ti₃SiC₂含量较低时(1vol%~5vol%),磨损机制为磨粒磨损和黏着磨损;随着Ti₃SiC₂含量的增加(10vol%~15vol%),Ti₃SiC₂发挥了本身的自润滑性,Ti₃SiC₂/Cu复合材料的摩擦磨损性能有所改善,磨损机制转为犁削磨损和轻微黏着磨损;当Ti₃SiC₂含量增加到20vol%时,Ti₃SiC₂/Cu复合材料的磨损表面变得均匀而平整,表明Ti₃SiC₂/Cu复合材料的耐磨性提高。      

Li对7075铝合金钻杆材料微观组织与摩擦磨损行为的影响

采用热压烧结制备7075-(0%,0.5%,1%,2%,质量分数，下同)Li合金，研究Li对7075铝合金微观组织及摩擦磨损性能的影响。结果表明：7075-0.5Li合金在60 kN烧结压力下致密度可达到99%以上。铝合金由α-Al相、η相和S′相组成；随着Li含量增加至2%,η相减少，δ′相、δ相增多，但α-Al仍为主相。铝合金的硬度和磨损率分别为71.25HV和3.50×10^-3 mm³·N^-1·m^-1,随Li含量增加，铝锂合金硬度降低，磨损率升高，但7075-0.5Li比铝合金的硬度更高，磨损率更低。7075-Li合金均发生了氧化磨损，同时还发生了黏着磨损。铝锂合金随Li含量增加，η相减少，硬度降低，Al₂O₃脆性大从而与基体结合较弱，微观组织枝晶间距增大，导致合金由磨粒磨损逐渐转变为黏着磨损，耐磨性能逐渐降低。与铝合金相比，热压烧结制备的7075-0.5Li合金显示了更好的耐磨性能。     

内氧化-高速压制法制备Al_2O_3弥散强化铜合金的性能研究

以Cu-0.18%(质量分数)Al合金粉末为原料、Cu2O为氧化剂,采用内氧化法制备Al2O3弥散铜合金粉末,采用高速压制(HVC)对粉末进行成形,经氢气中960~1 080℃烧结制备弥散强化铜合金,研究合金粉末的HVC成形效果和烧结温度对合金致密度、硬度、导电率和压缩强度等性能的影响。结果表明,HVC成形Al2O3弥散铜合金粉能获得良好的成形效果,压坯密度达到8.71 g/cm3(98.4%致密度)。与压坯相比,烧结后合金的致密度并无明显变化,但其导电率显著提升,硬度有所降低,压缩强度升高。随烧结温度的升高,合金的导电率有所升高,硬度略有降低,压缩强度基本保持恒定。经1 040~1 080℃烧结制备合金的导电率、硬度分别达到80%IACS和77 HRB以上,压缩强度达到450 MPa,能基本满足点焊电极的实际应用需求。     

钨粉颗粒形貌对钨铜合金药型罩破甲性能的影响

为了研究钨粉形貌对钨铜合金药型罩破甲性能的影响,采用了4种不同颗粒形貌的钨粉,利用机械合金化法和冷等静压旋压工艺制备钨铜合金药型罩,并对钨铜合金药型罩射孔弹进行了地面静破甲穿钢靶试验,通过试验分析钨粉形貌对钨铜合金药型罩破甲性能的影响。结果表明:钨粉颗粒完整、形貌为多面体的钨粉,其松装密度达到9.564 g/cm³,制备的钨铜合金药型罩的破甲深度达到338.3 mm,破甲稳定性达到99.21%;而钨粉颗粒有缺陷、形貌为类球状的钨粉,其松装密度仅为7.142 g/cm3,制备的钨铜合金药型罩的破甲深度达到338.3 mm,破甲稳定性达到99.21%;而钨粉颗粒有缺陷、形貌为类球状的钨粉,其松装密度仅为7.142 g/cm³,制备的钨铜合金药型罩的破甲深度为288.1 mm,破甲稳定性为92.7%,分别下降了17.4%和7.6%。     

Controlled synthesis of high-quality W-Y_2O_3 composite powder precursor by ascertaining the synthesis mechanism behind the wet chemical method

As an emerging preparation technology,wet chemical method has been employed widely to produce lots of alloy materials such as W and Mo based alloys,owing to its unique technical advantages.Ascertaining the synthesis mechanism behind wet chemical method is indispensable for controlled synthesis of highquality W-Y2 O3 composite powder precursor.The co-deposition mechanism of yttrium and tungsten component behind the wet chemical method of preparing yttrium-doped tungsten composite nanopowder was investigated systematically in this work.A series of co-deposited composite powders fabricated under different acidity conditions were used as research targets for investigating the effect of surface composition and structure on co-deposition efficiency.It was found that white tungstic acid has more W-OH bonds and much higher co-deposition efficiency with Y^3+ions than yellow tungstic acid.It is illustrated that the coordination reaction between W-OH bonds on tungstic acid particles and Y^3+ions brings the co-deposition of yttrium and tungsten component into being.Through displacing H^+ions in W-OH bonds,Y^3+ions can be adsorbed on the surface of or incorporated into tungstic acid particles in form of ligand.Consequently,to control and regulate Y2 O3 content in powder precursor accurately,H^+ion concentration in wet chemical reaction should be in range of 0.55-2.82 mol L^-1 to obtain white tungstic acid.Besides,H^+ion concentration also has prominent effect on the grain size and morphology of reduced powder precursor.The optimal value should be around 1.58 mol L^-1,which can lead to minimum W grain size(about 17 nm) without bimodal structure.The chemical mechanism proposed in this work could produce great sense to preparation of high-quality precursor for sintering high-performance Y2 O3 dispersion strengthened W based alloys.Our work may also shed light on the approach to exploit analogous synthesis mechanism in other alloy systems.     

微量Si在W—7Ni—3Fe重合金中的行为

研究了掺到原料Ｗ粉中微量Ｓｉ（４００ｐｐｍ）在Ｗ－７Ｎｉ－３Ｆｅ重合金中的分布及在液相烧结过程中的行为。结果表明，Ｓｉ主要以固溶形式分布在Ｗ晶粒中。Ｘ射线光电子能谱（ＸＰＳ）分析发现，在掺杂Ｓｉ的Ｗ－Ｗ及Ｗ－基体相界面富集ＳｉＯ２和Ｎａ２ＳｉＯ３在未掺杂试样的断口表面发现了较弱的ＷＯ２的ＸＰＳ谱，而在掺杂合金中未发现ＷＯ２。     

Preparation of Tungsten Carbide Nanopowders by Self-propagating High-Temperature Synthesis

Fine-particle tungsten carbide powders are produced from tungsten(VI) oxide by self-propagating high-temperature synthesis. The starting-mixture composition is shown to have a significant effect on the phase composition, morphology, and particle size of the WC powder. A procedure is described for recovering tungsten carbide from intermediate products using chemical dispersion. The influence of the dispersion agent on the morphology and particle size of the resultant powder is examined. The results indicate that the use of organic solvents for chemical dispersion prevents the formation of solid agglomerates, enhances the dissolution rate of impurities and defect-rich intercrystalline layers, and makes it possible to obtain tungsten carbide powders with a predominant particle size no greater than 0.05–0.2 m.     

Influence of tungsten particles on the electrical properties of AlN ceramic

AlN-W composite ceramics were prepared by spark plasma sintering using AlN powder and tungsten powder. Effect of size and content of tungsten particles on the densification, electrical and dielectric properties of AlN ceramic was studied. The result indicates that AlN ceramic with fine tungsten powder is easy to obtain higher densification. The dielectric constant and loss of the composites obviously increased with the increase of content and size of tungsten below the percolation threshold. When R _c (the mean size of AlN powder) equals approximately R _i (the mean size of tungsten powder), the composites obtain the highest percolation threshold (22vol.?%), dielectric constant ε _r and tgδ are 110.90 and 0.02, respectively.     

La_2O_3弥散增强钨合金面对等离子体材料及其高热负荷性能

本论文通过粉末冶金方法制备La2O3弥散增强钨合金面对等离子体材料并对其进行了组织性能和电子束热负荷性能的分析。结果显示La2O3弥散增强相抑制钨粒子长大效果显著,而且使W-1wt.%La2O3合金材料的抗弯强度提高了约35.7%。同时,W-1wt.%La2O3也表现出较好的热负荷性能,能够承受6MW/m2热负荷功率密度;在更高热负荷条件下,较高的表面温度导致La2O3出现熔化及W-1wt.%La2O3合金材料表面出现微裂纹等损伤,因此面对等离子体材料直接水冷对延长材料使用寿命和提高热负荷性能是十分重要的。     

微量Si在W－7Ni－3Fe重合金中的行为

研究了掺到原料Ｗ粉中微量Ｓｉ（４００ｐｐｍ）在Ｗ－７Ｎｉ－３Ｆｅ重合金中的分布及在液相烧结过程中的行为．结果表明，Ｓｉ主要以固溶形式分布在Ｗ晶粒中．Ｘ射线光电子能谱（ＸＰＳ）分析发现，在掺杂Ｓｉ的Ｗ－Ｗ及Ｗ－基体相界面富集ＳｉＯ２和Ｎａ２ＳｉＯ３在未掺杂试样的断口表面发现了较弱的ＷＯ２的ＸＰＳ谱，而在掺杂合金中未发现ＷＯ２．     

Densification of W-Ni-Cu and W-Fe-Cu Alloys at 1573 K

Anewkindoffunctionallygradedmaterials(FGM)withdensitygradientcanbeusedindynamichigh-pressuretechnology['].Recently,theresearchonsuchFGMofAl-Cusystemhasbeenreportedl2],butitisstillnecessarytoinvestigatesuchmaterialsinhigherdensityrange,e.g.,W-MosystemFGM.OnlywhenhighrelativedensityofeverytransientlayerofsuchFGMisensuredcangoodeffectbeob-tainedinfactualapplication.Theliquid-phasesin-teringmethodisusuallyappliedtoacquiretungstenheavyalloyswithfulldensity,butthecorrespond-ingsinteringtempera…     

The synthesis of a biocomposite based on nickel titanium and hydroxyapatite under selective laser sintering conditions

The conditions of synthesis of a nickel titanium based biocomposite material with hydroxyapatite added to the initial Ni-Ti powder mixture were studied. The material was obtained by a method based on the combination of laser-controlled selective sintering and self-propagating high-temperature synthesis. The data of X-ray diffraction and electron microscopy indicate that the high-rate laser heating induces the interaction of hydroxyapatite with nickel titanium, which results in the formation of additional intermetallic phases (NiTi₂, Ni₃Ti).     

自蔓延高温合成氮化硅多孔陶瓷的研究进展

多孔氮化硅陶瓷兼具有高气孔率和陶瓷的优异性能, 在吸声减震、过滤等领域具有非常广泛的应用。然而, 目前常规的制备方法如气压/常压烧结、反应烧结-重烧结以及碳热还原烧结存在烧结时间长、能耗高、设备要求高等不足, 导致多孔Si₃N₄陶瓷的制备成本居高不下。因此, 探索新的快速、低成本的制备方法具有重要意义。近年来, 采用自蔓延高温合成法直接制备多孔氮化硅陶瓷展现出巨大潜力, 其可以利用Si粉氮化的剧烈放热同时完成多孔氮化硅陶瓷的烧结。本文综述了自蔓延反应的引发以及所制备多孔氮化硅陶瓷的微观形貌、力学性能和可靠性。通过组分设计和工艺优化, 可以制备得到氮化完全、晶粒发育良好、力学性能与可靠性优异的多孔氮化硅陶瓷。此外还综述了自蔓延合成多孔Si₃N₄陶瓷晶界相性质与高温力学性能之间的关系, 最后展望了自蔓延高温合成多孔Si₃N₄陶瓷的发展方向。