Effect of liquid phase on W-Ni-Sn and W-Co-Sn pseudoalloys in liquid-phase sintering

The effect of the liquid phase of different compositions on the compaction of W-Ni-Sn and W-Co-Sn pseudoalloys in liquid-phase sintering is studied. It is established that the compaction of W-Ni-Sn pseudoalloys enhances with increasing liquid-to-solid phase volume ratio. Changes in volume of W-Co-Sn pseudoalloys with a varying amount of the liquid phase in sintering depend on the melt composition: the compaction increases for 20 wt.% Co and 80 wt.% Sn and the samples grow regardless of the liquid phase amount for 50 wt.% Co and 50 wt.% Sn. __________ Translated from Poroshkovaya Metallurgiya, Vol. 46, No. 3–4 (454), pp. 3–10, 2007.     

铁矿粉烧结液相流动特性

在铁矿粉烧结过程中,铁矿粉与CaO反应生成的液相的流动特性,是衡量烧结混合料能否有效粘结的重要指标之一.采用微型烧结法和基于流动面积的粘度测量法,以10种常用进口铁矿粉为对象,研究其液相流动特性及其影响因素.分析了铁矿粉的液相流动特性对实际烧结过程的影响.结果表明:不同种类的铁矿粉由于其自身特性的不同,所生成的液相的流动能力及其随温度、碱度的变化规律有很大差异.     

纯钛粉放电等离子烧结致密化的动力学与组织演变行为

放电等离子烧结(spark plasma sintering, SPS)具有快速致密化的显著特点,然而目前对SPS快速致密化的动力学行为缺少深入理解与认识。考虑到纯钛的优异性质及广泛应用,本文以纯钛粉为典型材料,在压强20 MPa、温度为600~875℃条件下,进行纯钛粉的SPS烧结,获得了其在不同温度下的致密化过程与时间的函数关系,揭示了其快速致密化的动力学行为。并深入探讨烧结温度对其微观组织、孔隙度及力学性能的影响。结果表明：在低温阶段(600~725℃),致密化指数为1.5,扩散与高温蠕变共同作用实现样品的致密化;在温度较高时(800~875℃)致密化指数为2,此时主要为高温蠕变导致的致密,随温度升高,样品的维氏硬度增加,且温度越高增加速率越快,样品的力学性能提高。     

铁矿粉烧结液相流动性评价

烧结矿靠流动的液相粘结未熔物获得强度,液相流动能力是铁矿粉的一个烧结基础特性.本文提出评价铁矿粉烧结过程中液相流动性的两个新指标,即\     

液相烧结非晶纳米氮化硅陶瓷粉体结晶与相变行为研究

以Y2 O3 和Al2 O3 纳米陶瓷粉体作为烧结助剂 ,液相烧结非晶纳米Si3 N4陶瓷粉体 ,研究了不同温度下烧结体的结晶与相变行为。 1 5 0 0℃烧结 ,烧结体为非晶与晶体混合态 ,结晶相主要为α Si3 N4和 β Si3 N4,结晶度达到 70 %。温度超过 1 6 0 0℃以后 ,烧结体已经完全结晶 ,为 β Si3 N4和Si2 N2 O双相陶瓷。当温度达到1 6 5 0℃ ,Si2 N2 O的体积分数达到最大值 ,说明烧结体中的O2 与Si3 N4已经反应完全。烧结温度超过 1 70 0℃时 ,Si2 N2 O的体积分数开始减小 ,烧结体中没有SiO2 出现 ,证明反应 2Si3 N4(s) +1 5O2 (g) =3Si2 N2 O(s) +N2(g)为可逆反应。 1 6 0 0℃烧结体的典型结晶形貌分析表明 :粒径尺寸基本分布在两个区域 ,大部分较大晶粒粒径在 1 5 0～ 2 5 0nm之间 ,小部分晶粒粒径 <1 0 0nm ,个别晶粒的长径比达到 1 5。     

表征铁矿粉烧结液相流动性能的新方法

为了弥补传统评价铁矿粉烧结液相流动性能指标不考虑液相流动速度、温度及升温速率或不考虑温度对液相流动速度影响的不足和采用多个指标分开来表征液相流动速度与温度所带来的使用上的不便.利用可视卧式高温炉观测铁矿粉试样的熔化流动过程,结合试验中试样收缩与流动规律定义了烧结液相流动始末点,并提取重要参数指标:流动温度、流动时间、面积增长率和升温速率;给出了定量表征温度对烧结液相流动速度影响的函数关系式v(T);在此基础上建立了以实际烧结生产温度为基准,包含流动过程各种关键信息及其内涵的流动性特征数(LD).对比2种方法得到的结果,发现采用流动性特征数可以进一步区分出不同铁矿粉的流动性差异,提高了表征精度,从而为评价铁矿粉流动性能提供了可靠的参考依据.     

超固相线液相烧结GH4049粉末合金

采用超固相线液相烧结方法制备了GH4049粉末合金,研究了合金的致密化机理、热处理对合金组织和力学性能的影响以及Y2O3对合金的强化作用.结果表明:在1 350 ℃真空烧结120 min可以制备出相对密度为99.2%的GH4049粉末合金,合金的烧结致密化机理为颗粒重排与粘性流动.经热处理后,GH4049粉末合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为1 113 MPa、760 MPa和13%,接近变形GH4049合金;晶内析出了约200 nm的方形大γ'相和40 nm左右的球形γ'相,平均晶粒大小在80 μm以下.加入质量分数为0.05%的纳米级Y2O3后,改善了合金的抗应力松弛性能.     

Rheology of Al-Cu-Mg pre-alloyed powder in supersolidus liquid phase sintering process

Sintering process was performed on cylindrical consolidates in dry nitrogen atmosphere at various temperatures ranging from the solidus-to-liquidus temperatures for 30?min at a heating rate of 10°C?min^?1. Beam bending technique has been used to measure the macroscopic apparent viscosity of Al-Cu-Mg pre-alloyed powder (2024 Al alloy). Slumping test has been used to measure the yield strength at temperatures above solidus temperature. Wetting angle and capillary stress were calculated. Results showed that the rheological behaviour of this system follows as Bingham model. The yield stress varies from 0.37?kPa at 580°C to 0.3?kPa at 610°C on air atomised Al-Cu-Mg having 0.1% Sn. The correlation between variations of viscosity as function of temperature has been derived. The activation energy of viscous flow was estimated to 15.164?kJ?mol^?1. Capillary and yield stress decrease by increasing temperature. Maximum densification with minimum distortion is obtained at 600–610°C.     

Microstructural coarsening during supersolidus liquid phase sintering of alpha brass

Coarsening of the grains and pores during sintering has a pronouncedly negative effect on the densification of prealloyed brass powder compacts. This investigation examines the role of sintering variables in realising the complicated effects on densification and microstructure. Experiments were designed to model and evaluate the effect of sintering parameters such as temperature, time and furnace atmosphere on densification, grain and pore intercept as well as pore number. The study of microstructures suggests that there is a good correlation between grain and pore intercepts. It is concluded that pore coarsening is a result of supersolidus liquid phase sintering of Cu28Zn powder, and it can retard densification, which is in acceptable agreement with the experimental data.     

铁矿粉液相流动性的主要液相生成特征因素解析

烧结矿是我国高炉炼铁的主要原料,烧结矿质量将直接影响高炉冶炼及炼铁工序的经济技术指标.因此,基于铁矿粉的高温特性进行优化配矿从而改善烧结矿的产质量对于炼铁工序节能增效具有十分重要的现实意义.铁矿粉的液相流动性是非常重要的烧结高温特性指标,适宜的液相流动性可以使烧结矿获得较高的固结强度.本文模拟实际烧结黏附粉层中铁矿粉颗粒与钙质熔剂质点的接触状态,采用FastSage热力学计算和微型烧结可视化试验方法研究了固定CaO配比条件下铁矿粉的液相流动性及其主要的热力学液相生成特征影响因素.研究结果表明,采用固定CaO配比与固定碱度的熔剂配加方式下,铁矿粉的液相流动性规律明显不同.铁矿粉的液相生成量是影响其液相流动性的最主要液相生成特征因素,液相生成量越多则铁矿粉的液相流动性指数越大.铁矿粉液相流动性的配合性机制是基于其液相生成量的线性叠加原则.脉石矿物含量将在一定程度上影响铁矿粉的液相流动性,随着SiO₂含量的升高铁矿粉的液相生成量减少,从而导致液相流动性指数显著降低;而Al₂O₃含量增加,液相流动性指数略有升高.     

钨合金零件液相烧结中的重力影响

采用真空液相烧结制备93W合金,研究重力对钨合金零件形状以及微观组织的影响。结果表明,在液相烧结过程中,重力效应引起的烧结坯宏观变形非常明显;因重力作用导致的合金组织偏析严重,在重力方向上合金密度呈线性增加趋势。     

高能球磨Ti/Al复合粉体的反应烧结致密行为

研究高能球磨Ti/Al复合粉反应烧结过程的致密行为 ,并进行反应烧结热力学和动力学分析。结果表明 ,与增加烧结压力、提高烧结温度或延长烧结时间的作用相同 ,高能球磨对Ti/Al粉末体反应烧结过程的致密化具有促进作用 ,且效果更加显著。球磨时间越长 ,烧结体越致密。球磨 3h的Ti/Al复合粉坯料经6 30℃× 2h预烧、12 5 0℃× 8h无压烧结后 ,获得的TiAl基合金试样的致密度高达 99 87%。球磨对Ti/Al粉末体反应烧结时致密化的促进作用 ,主要是由于Ti、Al反应组元及其晶粒尺寸的细化 ,晶格畸变能增加 ,从而显著提高了烧结驱动力和烧结动力学因子 ,缩短了反应扩散距离 ,抑制了kirkendall孔隙的形成。     

铁矿粉烧结粘结相自身强度特性

在铁矿粉烧结过程中,熔化的矿粉在冷却过程中起着粘结周围未熔矿粉的作用,因此这一粘结相的自身强度是衡量烧结矿固结状况的重要指标之一.运用这一新概念,以八种常用的铁矿粉为对象,在固定温度、改变碱度的条件下进行了粘结相自身强度特性的实验研究,并对影响铁矿粉粘结相自身强度的因素进行了理论分析.结果表明:不同种类的铁矿粉由于其自身特性的不同,所生成的烧结粘结相的强度以及随二元碱度的变化规律有明显差异.以此可以作为烧结优化配矿的重要技术依据.     

纳米晶钨合金粉末常压烧结的致密化和晶粒长大

高比重合金由于具有密度和强度高、延性好等一系列优异的性能,在军工上被用作动能穿甲弹材料.纳米材料被认为是21世纪应用前景最为广阔的新型材料.采用纳米粉末可望大大细化钨合金晶粒,显著提高合金的强度、延性和硬度等力学性能,因而是制备新型高强韧、高比重钨合金的一个很重要的研究方向.作者采用机械合金化(MA)工艺制备了纳米晶钨合金复合粉末,研究了纳米晶钨合金粉末在常压氢气气氛中的烧结致密化和在烧结过程中的钨晶粒长大行为.研究结果表明,MA纳米晶粉末促进了致密化,使致密化温度降低约100～200℃.在一般固相烧结温度时可以得到晶粒尺寸为3～5μm的细晶高强度合金.同时,指出了在液相烧结时存在的问题,即钨晶粒加速重排、产生晶粒聚集与合并,迅速发生钨晶粒长大,在较短时间内液相烧结时,钨晶粒尺寸又长大到接近传统高比重合金水平.     

含Mo梯度钨合金液相烧结过程中的液相定向迁移

在液相烧结制备的含Mo梯度W-Ni-Fe合金中,对液相迁移或液相再分布的控制极为关键。液相迁移的驱动力为液相迁移压(Pm),而液相迁移压主要由界面张力和晶粒尺寸的变化所引起。本研究从实验角度探究W(Mo)-Ni-Fe体系中界面张力和晶粒尺寸对液相迁移的影响,并通过动力学模型来描述Mo的扩散和液相迁移。结果表明界面张力梯度与晶粒尺寸梯度均有助于液相的迁移,并且算得由晶粒尺寸和Mo分布梯度诱导的液相迁移速率分别为4.807×10-4kg/m2s和8.117×10-4kg/m2s。     

液相烧结高比重合金早期固相烧结阶段的致密化机理

研究了PIM(粉末注射成形)的拉伸棒和传统粉末;台金P/M拉伸样的高比重合金的致密化。结果表明,在液相温度1465℃以下,1400℃烧结2h之后,合金的致密度大于90％,相对线缩率大于72.5％。高比重合金在固态烧结时,发生大部分的致密化。选用PIM和P/M两种试样的目的是为了说明压坯的孔隙度对致密化的影响。重点讨论和提出了固相烧结阶段致密化的可能机理。     

变温超固相线液相烧结工艺对15Cr系高铬铸铁显微组织及性能的影响

为解决常规定温超固相线液相烧结出现的烧结温度窗口狭窄和产品力学性能对烧结温度波动敏感的问题,采用变温超固相线液相烧结工艺制备了粉末冶金高铬铸铁,研究了变温超固相线液相烧结的高温阶段工艺参数对15Cr系高铬铸铁显微组织和力学性能的影响,并与定温超固相线液相烧结制备的合金进行了对比.研究发现,变温超固相线液相烧结制备的合金...     

溶胶喷雾干燥法制备的W-Cu纳米复合粉末的烧结致密化与晶粒长大

采用溶胶喷雾干燥法制备W-25Cu、W-30Cu纳米复合粉末,在1 300~1 420℃下烧结15~120 min,得到W-25Cu和W-30Cu复合材料,对该复合粉末的致密化和钨晶粒长大行为进行研究。结果显示,随烧结时间延长或烧结温度升高,W-25Cu和W-30Cu复合材料更加致密,在1 420℃下烧结120 min后接近全致密,相对密度分别为98.09%和99.13%。W-25Cu、W-30Cu复合材料在1 380℃烧结30~120 min的晶粒长大符合溶解–析出机制,烧结温度对晶粒长大的影响较成分影响更大。在1 420℃烧结120 min后,W-25Cu和W-30Cu的晶粒尺寸分别为1.17μm和1.13μm。     

烧结工艺对90W-Ni-Mn合金微观结构和力学性能的影响

针对W-Ni-Mn合金难以烧结致密化的问题,在传统氢气烧结工艺的基础上,发展新型氢气烧结工艺,使90W-4Ni-6Mn合金的相对密度达到98.32%,但仍未达到全致密,并存在部分形状不规则的孔隙和锰的氧化物。为使合金能够烧结全致密,本文再次开发了一种新的真空-氩气烧结工艺,使90W-4Ni-6Mn合金的相对密度高达99.82%,近乎全致密。对合金进行力学性能测试,并利用扫描电镜(SEM)观察其微观结构和断口形貌,结果表明:90W-4Ni-6Mn合金的抗拉强度和伸长率均随预烧结保温还原时间延长而增大,在100 min时达最大值,分别为1 030.25 MPa和24.2%,此时钨晶粒尺寸为6.2μm。经分析,90W-4Ni-6Mn合金的优异性能主要得益于烧结密度的提高和晶粒尺寸的细化。