粉末热锻凸轮的数值模拟

凸轮作为装配式凸轮轴上的关键零部件之一,其制造技术很大程度上影响着凸轮轴及发动机的发展。采用验证实验的方法确认有限元法模拟粉末热锻凸轮的压制及热锻成形过程的合理性,在此基础上利用数值模拟法对凸轮的压制方式进行改进、优化热锻工艺参数。针对粉末压制成形工艺,对不同压制方式下(单向压制、双向压制、浮动压制、摩擦压制)的压坯密度进行模拟分析。而针对热锻工艺则研究分析锻压速度、摩擦因数、坯料加热温度、模具预热温度、坯料初始相对密度5组因素对锻件密度分布的影响,从而获得最佳的工艺方案。     

锻造温度对含钼粉末热锻合金显微组织及力学性能的影响

采用粉末热锻工艺制备Fe-1C-2Cu-xMo (x=0.50, 0.85, 1.46, 质量分数)合金, 分析锻造温度和Mo质量分数对烧结态及锻造态合金密度、显微组织、静态力学性能和动态摩擦性能的影响。结果表明: 锻造工艺能够有效提高材料密度, 锻后合金相对密度可达到98.5%, 锻态合金组织主要由贝氏体、马氏体和残余奥氏体组成。合金硬度随Mo质量分数的增加而提高, 随锻造温度的升高先降低后提高, 1050 ℃锻造Fe-1C-2Cu-1.46Mo合金硬度可达HRB116.38。Mo质量分数和锻造温度共同影响合金横向断裂强度, 1000 ℃锻造Fe-1C-2Cu-0.50Mo合金强度最高可达2608MPa, 合金断裂方式为韧脆混合型断裂。材料动态摩擦性能随Mo质量分数的增加显著提升, 当锻造温度为950 ℃且Mo质量分数为1.46%时, 材料的摩擦系数仅为0.088, 明显低于其他材料且波动较小。     

粉末热挤压7075铝合金的显微组织与力学性能

采用粉末热挤压法制备7075铝合金棒材,利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和X射线衍射仪(XRD)分析材料的显微组织,测定材料的拉伸性能,研究挤压比对7075铝合金棒材组织与力学性能的影响,并对强化机制进行理论计算。结果表明：在500℃、挤压比分别为9、16、25、36条件下进行热挤压,挤压过程中有大量第二相MgZn₂脱溶析出。随挤压比增大,粉末颗粒间的冶金结合更加充分,合金的抗拉强度与伸长率提高,挤压比为36的合金抗拉强度达到492 MPa,伸长率为27.6%,断裂方式为韧-脆性混合断裂,强化机制为细晶强化、位错强化、第二相强化与固溶强化共同作用。     

Ni-Co合金粉末的热压显微组织与力学性能研究

研究了Co含量(质量分数)分别为10%、20%、30%、40%、50%的Ni-Co合金粉末在不同热压温度下的显微组织与力学性能.研究结果表明:采用共沉淀-还原法制备的Ni-Co合金粉末烧结活性高,在700℃下就能热压致密化;在700℃至800℃之间热压时,晶粒长大较明显,热压温度超过800℃后,晶粒长大趋势减缓;随热压温度升高,Ni-Co合金综合力学性能下降,在700℃的热压温度下能获得最佳的综合力学性能;随Co含量增加,合金综合力学性能增强,Co含量增加到30%后,力学性能增强趋势减缓.700℃热压时含30%Co、40%Co、50% Co的Ni-Co合金的抗弯强度分别为1188.7 MPa、1220.5 MPa、1227.1 MPa.     

粉末热锻制备9Cr-ODS钢的微观组织和力学性能研究

摘要：ODS钢因其优异的高温力学性能和抗辐照能力被认为是新一代核反应堆最具潜力的结构材料之一。在机械合金化后,通过粉末热锻成型的方法制备了一种低活化9Cr-ODS钢。采用SEM、XRD、TEM及拉伸实验等研究了粉末形貌和粒度随球磨时间的变化规律,以及热处理后9Cr-ODS钢的微观组织及力学性能。实验结果表明,球磨至50 h后,粉末的粒度、晶粒尺寸和晶格畸变趋于稳态。热处理后的9Cr ODS钢成功获得了具有高密度位错的回火马氏体组织,晶粒细小,析出相为M23C6碳化物及Y-Ti-O型氧化物。氧化物颗粒的平均直径为10.2nm,数密度约为1.3×1022m-3。粉末热锻成型的9Cr-ODS钢的致密度达到了99.4%,并具有优良的强塑性,其室温抗拉强度和屈服强度分别为910MPa和750MPa,700℃时分别为200MPa和160MPa。     

粉末粒度对纯Re坯显微组织与力学性能的影响

采用气流分散处理得到两种不同粒度分布的Re粉,利用激光共聚焦显微镜、扫描电子显微镜、维氏硬度计、纳米压痕仪等设备研究粉末粒度和烧结温度对烧结Re坯显微组织及力学性能的影响.结果表明,气流分散处理后的Re粉团聚得到改善,粒度分布范围变窄,平均粒径由21.21μm降至9.45μm.随着温度升高,烧结坯的孔隙数量不断减少.粒...     

不同尺寸HDH钛粉末烧结后的显微组织与力学性能分析

研究了不同颗粒尺寸的HDH钛粉对烧结钛致密度、显微结构及力学性能的影响。结果表明:HDH钛粉颗粒尺寸越小,越有利于烧结,烧结密度越大,孔隙球形且分布均匀;随HDH钛粉颗粒尺寸增大,烧结试样中孔隙尺寸增大,连通孔隙增多,对烧结工艺的要求更高。颗粒尺寸小于38μm的HDH钛粉烧结后,相对密度达到99.5%;而颗粒尺寸为150~200μm的HDH钛粉烧结后的相对密度仅为89.1%。随着钛颗粒尺寸的不断增大,烧结后试样的维氏硬度和压缩屈服强度降低,颗粒尺寸小于38μm的HDH钛粉烧结后压缩屈服强度最高,约为1 000 MPa,其断裂强度约为2 250 MPa;颗粒尺寸为150~200μm的烧结试样的压缩屈服强度最低,约500 MPa。     

Bc路径等径角挤压SiC_p/Al基粉末材料的显微组织及力学性能

以SiCp/Al基复合粉末材料为研究对象,在250℃下采用粉末包套-等径角挤压工艺沿Bc路径成功将粉末颗粒直接固结成高致密度的块体细晶材料。结果表明:复合粉末材料成分分布均匀性和致密度在等径角挤压强烈的剪切细化作用下效果显著。初始SiC平均粒径为13.69μm,复合粉末初始相对密度为0.75,经过3个道次等径角挤压后,得到相对密度达0.97接近完全致密,SiC颗粒得到一定程度细化且分布均匀的细晶组织,平均显微硬度高达75HV,约为工业致密纯铝的2.2倍,初始SiC颗粒的尖锐棱角特征也得到明显改善。压缩性能测试表明,挤压后SiCp/Al基复合材料表现出明显优于工业纯铝的变形行为特征。     

粉末热挤压SiC_p/2024铝基复合材料的显微组织和力学性能

利用粉末热挤压工艺制备SiCp/2024铝基复合材料,研究所制备复合材料的挤压态和热处理态的显微组织及力学性能,分析复合材料的断口形貌和断裂类型。结果表明:大部分SiC颗粒和析出的大量细小第二相粒子均匀地分布在基体合金中,部分区域的SiC颗粒存在轻微团聚现象,晶粒沿挤压方向被显著拉长,刚性的SiC颗粒长轴平行于挤压方向分布,形成热加工纤维组织。对复合材料进行T6(490℃固溶75 min+170℃时效8 h)热处理后,复合材料的晶粒比较细小,抗拉强度达470 MPa,主要的析出强化相为S′(Al2CuMg)。挤压比的提高有利于提高SiC颗粒和基体合金的界面结合强度。粉末热挤压法制备的SiCp/2024铝基复合材料热处理后的断裂方式主要有3种:SiC颗粒断裂、SiC颗粒与基体合金的剥离和基体合金的韧性断裂,该复合材料的断裂机制为韧性断裂和脆性断裂共存的混合断裂。     

粉末冶金CNTs/Cu复合材料的显微组织与力学性能

对碳纳米管(carbon nanotubes,CNTs)进行化学镀铜,然后采用粉末冶金法制备CNTs含量(质量分数,下同)为0~4%的CNTs增强铜基复合材料(CNTs/Cu)。研究CNTs含量、成形压力以及后续处理工艺对CNTs/Cu复合材料组织及力学性能的影响。结果表明:化学镀铜后的CNTs,CNTs与铜界面结合良好;与Cu粉混合球磨后,镀铜的CNTs嵌入铜基体中,其管状结构没有遭到明显破坏;随CNTs含量增加,CNTs/Cu复合材料的硬度提高,抗拉强度先增大后减小,CNTs的最佳含量(质量分数)为1%;复合粉体的最佳成形压力为1 400 MPa;异步冷轧比复压更有利于提高复合材料的抗拉强度与显微硬度;经过异步冷轧处理的1%CNTs/Cu复合材料的抗拉强度达350.05 MPa,比纯铜提高1倍,显微硬度HV为196.2,比纯铜提高32.03%。     

粉末冶金马氏体-奥氏体复合钢的组织与性能研究

近年来,汽车、建筑等领域对高强度-高塑性金属材料的需求日益增长,为了获得高强度-高塑性的金属材料,粉末冶金技术发挥着越来越重要的作用。通过放电等离子烧结技术（SPS）烧结质量比为2:1的马氏体钢和奥氏体钢混合金属粉末,复合钢的奥氏体相均匀分布于马氏体相当中,试样致密度高达95.5%,并通过后续的热轧处理,提高复合钢的烧结质量,致密度提高至98.9%。热轧后复合钢的屈服强度、抗拉强度、均匀伸长率和总伸长率分别为960 MPa、1 529 MPa、6.7%和6.7%。在热轧的基础上引入冷轧+短时间高温回火处理,粉末冶金复合钢性能进一步提高。其中冷轧30%/500℃回火5 min的复合钢,屈服强度、抗拉强度、均匀伸长率和总伸长率分别为1 899 MPa、1 964 MPa、9.2%和10.0%。     

粉末冶金制备SiC/6061Al复合材料的显微组织和力学性能研究

采用粉末冶金法制备了体积分数为35%的SiC_p/6061Al基复合材料,研究了复合材料的显微组织和基体与增强体颗粒界面对复合材料力学性能的影响。结果表明:SiC颗粒在基体中分布均匀,基体与增强体之间的界面结合情况较好,复合材料致密度高,抗拉强度较高。     

陶瓷颗粒增强粉末冶金Fe-2Cu-0.6C复合材料的微观结构和力学性能

采用传统粉末冶金压制/烧结技术,经600 MPa压制、1140℃烧结制备了陶瓷颗粒增强（SiC、TiC及TiB₂陶瓷颗粒,质量分数0~1.6%）Fe-2Cu-0.6C低合金钢复合材料,对三种复合材料的微观结构和力学性能进行了研究。结果表明:在烧结过程中,SiC与TiB₂颗粒与基体发生反应,故而与基体界面结合良好;当添加质量分数为1.6%的SiC颗粒时,复合材料烧结后的布氏硬度与抗拉强度分别比基体提高了35.9%、69.4%;添加质量分数为1.2%的TiB₂颗粒时,复合材料相对密度比基体提高了5.3%,其烧结硬度、抗拉强度与基体相比分别提高了77.9%、72.6%;由于烧结过程中TiC颗粒不与基体发生反应,故而添加TiC颗粒对复合材料的布氏硬度、抗拉强度影响不大。     

粉末冶金烧结硬化凸轮材料的摩擦磨损性能研究

本研究将铁基Fe-Cr-Mo-Cu-Si-P-C粉末冶金材料用于组合烧结式粉末冶金中空凸轮轴的凸轮制备,使用MR-H5型高速环块磨损实验机进行摩擦磨损性能测试,并通过白光干涉形貌法对该凸轮材料在不同转速下的摩擦磨损性能进行研究。结果表明,凸轮材料烧结后密度可达7.5 g/cm3以上,硬度HRC达到53.7;材料的磨损状况与转速密切相关,在1 000~2 000 r/min转速范围内,磨损机制主要为磨粒磨损,随着转速提高,微凸体啮合程度不断降低,摩擦因数降低。磨损量则呈现先增加后减少的趋势。当转速达到3 000r/min时,以粘着磨损为主,材料磨损严重。在同样的实验条件下,该粉末冶金凸轮材料的磨损量仅为传统球墨铸铁凸轮材料的1/3,显示了优异的耐磨性。     

粉末冶金NiFe_(19)Al_(25)合金的组织与性能研究

用粉末冶金技术制备Ni-Fe-Al合金,将Ni、Fe、Al的元素粉与预合金粉等量混合后在500MPa下压制成形,于1280℃的温度烧结后进行热处理,对合金烧结态和淬火态进行密度、力学性能检测及X射线衍射分析、断口形貌及微观组织观察。结果表明:NiFe19Al25合金烧结态为(β+γ)双相组织,合金的密度达6.54g/cm3(相对密度为94.0%),抗拉强度达到771MPa,形变量为5.3%;合金淬火态处于(β′+γ)双相区,具有马氏体结构的NiFe19Al25合金在应力作用下呈现出线性超弹性,抗拉强度达到761MPa,形变量高达8.1%,最高形变恢复量超过4%。     

粉末冶金法制备CrFeNiCuMoCo高熵合金的组织与性能

利用粉末冶金法制备CrFeNiCuMoCo高熵合金,用带有能谱的扫描电子显微镜(SEM/EDS)、X射线衍射仪、显微/维氏硬度计、电化学工作站、材料试验机等对CrFeNiCuMoCo高熵合金组织结构进行分析并测试其硬度、耐蚀性和压缩性能.结果表明:CrFeNiCuMoCo高熵合金组织形貌简单;物相主要由FCC和BCC两相组成,Mo元素和Cu元素在合金中存在偏析现象;合金的耐蚀性能优异,与304不锈钢相比,自腐蚀电流密度减小1个数量级;组元间原子半径的差异导致较大的晶格畸变,阻碍位错的运动,使得固溶强化效应增强;Mo元素起到细化晶粒作用,使该合金具有较高的硬度和抗压强度,合金硬度为485 HV,抗压强度约为1 385MPa;断裂类型为脆性解理断裂.     

热挤压和旋锻粉末冶金纯钛的组织和力学性能

采用粉末冶金技术结合热挤压和旋锻工艺制备纯钛棒,利用万能试验机、维氏显微硬度仪、金相显微镜、高精度多功能密度计等设备测试纯钛棒的屈服强度、维氏硬度、显微组织和相对密度,研究了纯钛棒的制备工艺及其微观组织结构对材料力学性能的影响。研究表明,利用粉末冶金技术结合热挤压和旋锻工艺制备的纯钛棒屈服强度是880 MPa,均匀延伸率是4.06%,在拉伸变形过程中发生韧性断裂。纯钛棒显微组织为等轴状的细晶粒组织,平均晶粒尺寸约1μm,组织分布均匀,无明显裂纹和缺陷,有较高的相对密度。     

粉末冶金工艺对纯铁磁粉芯力学性能的影响

在铁粉中添加耐热型树脂粘结剂,通过球磨使铁粉颗粒表面包覆一层均匀的绝缘膜,再利用模压和热处理制备纯铁磁粉芯,研究球磨工艺对铁粉形貌和粒径的影响,分析压制压力、热处理工艺以及粘结剂含量对纯铁磁粉芯力学性能的影响。结果表明,在转速400 r/min、球料质量比15:1、球磨时间10 h的条件下可将粉末研磨成适合于制备铁磁粉芯的鳞片状铁粉,平均粒径为100μm;在粘结剂总含量2.65%、压制压力1 200 MPa、压坯在N2保护气氛下500℃保温1 h条件下,获得的磁粉芯力学性能最佳,抗压强度达到502.98 MPa。