钛粉粒度对轧制烧结多孔钛板力学性能的影响

对不同粒度钛粉的流动性、松装密度和振实密度进行分析, 经轧制和烧结制备出满足湿法冶金需求的多孔钛板, 研究了钛粉粒度对轧制烧结多孔钛板力学性能的影响。结果表明: 轧制烧结多孔钛板的最大孔径和孔隙度随钛粉粒度的减小而减小, 钛板密度、剪切强度、抗弯强度、抗拉强度及伸长率均随钛粉粒度的减小有所增加; 当钛粉粒度范围为89~104 μm时, 粉末轧制烧结多孔钛板的综合力学性能较高。     

大规格粉末轧制多孔钛板的制备及拉伸性能

为满足工业生产对板状过滤元件的需求,本文开展大规模粉末轧制多孔钛板的制备,通过1 100℃真空烧结制得了组织均匀、不同厚度、宽度为420 mm的多孔钛板,并对烧结钛板的拉伸性能进行研究。实验结果表明,制备的多孔钛板孔隙度33.0%,密度2.90 g/cm3,最大孔径19.0μm,透气度150.0 m3/m2·k Pa·h,抗拉强度60.0 MPa;随钛板厚度增加,孔隙度上升,密度降低,最大孔径增大,透气度降低,抗拉强度减小;利用数字图像相关技术并结合孔结构参数,对烧结多孔钛板的拉伸数据及断口形貌进行分析与表征,并证实其断裂方式为脆性断裂。     

粉末粒径和烧结温度对K418高温合金多孔材料显微结构及性能影响

以气雾化K418镍基高温合金球形粉末为原料，经过粉末松装烧结制备出高温合金多孔材料。通过对多孔材料微观结构、渗透性能、毛细性能及压缩强度进行表征，研究了原始粉末粒径和烧结温度对多孔吸液芯样品显微结构及性能的影响。结果表明，随烧结温度增加，样品的平均孔径和孔隙率减小；在相同烧结温度下，随着原始粉末粒径增加，样品的平均孔径和孔隙率增大。在烧结温度为1230℃，粉末粒径为53～150μm的条件下，多孔材料样品综合性能最优，渗透率为13.69×10-15 m2，毛细压力为22.1 kPa，压缩强度为86 MPa。     

粉末粒径对真空等离子体喷涂钛涂层的影响

粉末粒径是影响等离子体喷涂涂层结构和性能的主要因素之一。本文采用四种不同粒径分布的钛粉,通过真空等离子体喷涂（VPS）工艺在不锈钢基体上制备了粗糙多孔的钛涂层,研究了粉末粒径与钛涂层表面粗糙度、气孔率和结合强度间的关系。结果表明：在粉末熔融状况良好的情况下,不同粒径分布的钛粉制备的涂层结构均较均匀;钛涂层的表面粗糙度和气孔率随粉末粒径的增大而增大,涂层结合强度随粉末粒径增大而减小。     

轧制方向对粉末轧制多孔钛板力学性能的影响

以氢化脱氢钛粉为原料,采用粉末轧制和真空烧结工艺制备出两种不同厚度的多孔钛板。利用孔径及孔径分布分析、扫描电镜观察、拉伸实验、三点弯曲实验、剪切强度测试等手段,对垂直于轧制方向和平行于轧制方向的板材力学性能进行了研究,并从孔径分布和烧结颈发育方面对其进行了解释。结果表明,1.96 mm厚的多孔钛板比1.32 mm厚多孔钛板的最大孔径小,且其孔径分布相对均匀;对于厚度相同的粉末轧制多孔钛板,垂直于轧制方向的板材平均抗拉强度比平行于轧制方向的增大25%、弯曲强度增大45%;随着轧制多孔钛板厚度的增加,其抗拉强度、弯曲强度、剪切强度等均显著增大,粉末轧制多孔钛板力学性能的方向差异与轧制致密板材的方向差异完全相反。     

高性能换热管的开发

为了降低多孔性管生产过程中长时间高温烧结对基体造成的有害影响，作者通过筛选粉末和控制烧结进程，开发了锡青铜表面多孔性管烧结工艺，把烧结温度控制在800℃以下，实现了中低温烧结；新工艺获得的多孔性层孔隙度高、当量孔径在30～45μm之间。采用扫描电子显微镜（SEM）对表面多孔性管进行检测，结果显示用新工艺烧结的表面多孔性层质量好、粉末结合度高。     

梯度孔径FeAl金属间化合物多孔材料的制备与性能

先以Fe、Al元素粉末为原料,采用偏扩散/反应合成-烧结工艺制备FeAl金属间化合物多孔材料支撑体,再用粉末湿法喷涂技术将羰基Fe-25Al混合粉喷涂于支撑体表面,经过压制和真空烧结,获得具有梯度孔径的FeAl多孔材料。通过XRD、SEM等测试手段对烧结后的支撑体以及孔结构性能进行表征,并研究压制压力对FeAl多孔材料孔结构性能的影响。结果表明,梯度孔径FeAl多孔材料的最大孔径、透气度及开孔隙度都随压制压力升高而减小。但相对于支撑体,涂层压制压力为120 MPa时最大孔径和透气度分别减小76.46%和32.86%,而开孔隙度略有增大。     

浅析造孔剂含量控制对生物多孔钛材的影响

以碳酸氢铵为造孔剂,TiH_2粉为原料采用粉末冶金法,经过粉末混合、粉末压制、脱脂制备生物多孔钛材。研究碳酸氢铵(质量分数:0%、10%、20%、30%)对制备生物多孔钛材的孔隙率、孔径分布和屈服强度的影响。结果表明,碳酸氢铵在10%时,多孔钛孔隙率为32.4%,100~200μm的孔径约占面积总量的80%以上,屈服强度为208.1 MPa。     

喷砂工艺对铝合金薄壁件表面状态和结合力的影响

为了探明喷砂工艺对铝合金薄壁件表面粗糙度、基体变形以及涂层结合强度的影响,在 2 mm 厚的 6061 铝合金薄壁件表面采用 24 目和 60 目棕刚玉砂喷砂处理。喷砂压力选择 0.3~0.5 MPa,喷砂次数 1~15 次,测试喷 砂前后厚度、质量和表面粗糙度的变化,并分别采用扫描电镜、光学体式显微镜观察喷砂后表面形貌。在不同喷 砂次数的铝合金表面喷涂 YSZ 热障涂层或涂覆丙烯酸聚氨酯涂层,采用拉伸法和划格法测试涂层的粘结强度。 结果表明,1 次喷砂后,铝合金基体的表面粗糙度 (Ra) 由 0.35 μm 提高至 4.747~11.49 μm,厚度也略微增加,质 量变化不明显,24 目喷砂会造成基体表面明显变形。铝合金薄壁件多次喷砂后质量和厚度线性降低,随着砂粒 粒径和喷砂压力的提高,质量和厚度的降低速率提高。铝合金 1 次、5 次和 15 次喷砂后,其表面 YSZ 热喷涂涂 层结合强度分别为 23.53 MPa、24.80 MPa 和 17.28 MPa,有机涂层的附着力均达到 0 级。砂粒过大会造成铝合金 薄壁件变形。影响喷砂表面粗化效果的主要因素是砂粒粒度,喷砂压力的影响较小。多次喷砂对表面粗糙度和涂 层结合强度的影响不显著,但会造成基体厚度的减少和表面状态不均匀。     

Ni-Cr-Co-W-Mo-Al-Ti合金制备多孔材料的组织与性能研究

用粉末烧结法制备了孔结构为球形中空孔和线型中空孔的镍基多孔高温合金材料.对试样进行显微组织观察和力学性能测试.结果表明:制备的多孔高温合金材料的孔隙分布均匀,孔径大小一致.通过高温烧结,多孔合金骨架处的金属颗粒之间形成了烧结颈,发生了烧结结合.生成孔的孔隙度随造孔剂(尿素)的添加量增加而增加,当造孔剂的质量分数为40%时,可得到孔隙度为81.62%的球形多孔材料.多孔材料具有优良的能量吸收性能,其压缩性能随孔隙度和孔径的增加而下降.     

Solid state sintering and consolidation of Al powders and Al matrix composites

As an attempt to depart from conventional transient liquid phase sintering practice, solid state vacuum sintering was studied in loose powder and in hot quasi-isostatically forged samples composed of commercial inert gas atomized (CIGA) or high purity Al powder. The high purity Al powder was generated by a gas atomization reaction synthesis (GARS) technique that results in spherical powder with a far thinner surface oxide. After vacuum sintering at 525 °C for up to 100 h, SEM results showed that the GARS Al powder achieved significantly advanced sintering stages, compared to the CIGA Al powder. Tensile results from the forged samples also showed that although its ultimate tensile strength is lower, 95 vs. 147 MPa, the ductility of the GARS pure Al sample is higher than the CIGA Al sample. Forging also consolidated a model powder-based composite system composed of an Al matrix reinforced with quasi-crystalline Al–Cu–Fe powders, where the same powder synthesis methods were compared. Auger surface analysis detected evidence of increased matrix/reinforcement interfacial bonding in the composite sample made from GARS powder by alloy interdiffusion layer measurements, consistent with earlier tensile property measurements. The overall results indicated the significant potential of using Al powders produced with a thin, high purity surface oxide for simplifying current Al powder consolidation processing methods.     

致密化工艺对氧化钛粉末及等离子喷涂涂层性能影响研究

采用喷雾干燥法制备了一种球形氧化钛团聚粉末, 并通过高温烧结及感应等离子球化工艺对团聚粉末进行 致密化处理。 利用扫描电子显微镜 (SEM)、 霍尔流速计和粉末颗粒强度仪对粉末性能进行了表征, 研究了不同致 密化处理工艺对粉末颗粒强度、 松装密度及流动性的影响。 采用大气等离子喷涂 (APS) 工艺制备了氧化钛涂层, 并对涂层的微观组织进行研究。 研究结果表明, 高温烧结工艺及等离子球化工艺均可有效提升氧化钛团聚粉末 的致密度, 经过高温烧结工艺后氧化钛粉末内部的细小颗粒呈现烧结熔融的趋势, 而采用等离子球化处理后的 团聚粉末直接形成了致密球体结构。 相比于高温烧结工艺, 等离子球化工艺对氧化钛粉末的致密化效应更为明 显, 粉末的颗粒强度可达 187.86 MPa, 松装密度可由 0.79 g/cm3 提升至 1.69 g/cm3, 流动性由 163.22 s/50g 加快 至 100.27 s/50g。 该粉末经过大气等离子喷涂沉积形成的氧化钛涂层孔隙率为 2.8 %, 与未经致密化工艺处理的氧 化钛团聚粉末相比, 制备的涂层致密化水平有了较大程度的提升, 涂层的平均显微硬度值由 434.18 HV0.3 提升至 744.37 HV0.3, 涂层的结合强度均值由 11.07 MPa 提升至 29.93 MPa。     

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。     

非对称Fe_3Al金属间化合物粉末滤芯研究

采用湿法喷涂与真空高温烧结工艺,制备非对称Fe_3Al金属间化合物粉末滤芯。利用扫描电子显微镜、能谱仪及X射线衍射仪等设备,观察与分析了滤芯的微观形貌、成分及物相。研究了不同表面膜层厚度滤芯样品的孔隙特性,分析了黏结剂与固化剂对滤芯力学性能的影响,测试了实验样品表面膜层与基体的结合强度。结果表明:经真空高温烧结之后,滤芯表面膜层颗粒仍为球状形貌,颗粒之间形成了相互连接的烧结颈;粗大的滤芯基体颗粒与细小的膜层颗粒之间也形成了烧结颈,两者发生了冶金结合;表面膜层厚度在200μm时,孔径与渗透性具有较好的匹配关系;黏结剂与固化剂对滤芯力学性能没有明显影响;滤芯表面膜层与基体的结合强度高于25 MPa。     

水热法和氢气还原法制备纳米Mo–40Cu复合粉末及其烧结性能研究

结合水热法和氢气还原法制备纳米Mo–40Cu复合粉末,利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电镜等手段研究了氢气气氛下烧结工艺对Mo–40Cu复合材料组织和力学性能的影响。结果表明,最佳制粉工艺为水热温度400 ℃和氢气还原温度700 ℃,获得了均匀的Mo–40Cu复合粉末,粉末粒径为70~90 nm;在氢气气氛下最佳烧结工艺为1300 ℃保温2 h,合金的相对密度、抗弯强度、硬度、电导率和热导率分别为98.1%、1060 MPa、HRA 51、20.8 MS·m-1和191.7 W·m-1·K-1,热膨胀系数在500~700 ℃约为10.8×10-6 K-1,合金中组织均匀,晶粒细小,尺寸约为3~4 μm。     

SiO2-B2O3-Al2O3助焊剂对粉末烧结Cu-C-SnO2多孔材料组织与性能的影响

采用常压烧结法制备了铜-石墨-氧化锡（Cu-C-SnO₂）复合多孔材料,对其物相组成和物理性能进行了分析测试,研究了SiO₂-B₂O₃-Al₂O₃系助焊剂对Cu-C-SnO₂多孔材料组织和性能的影响。结果表明,加入适量助焊剂有助于铜-石墨-氧化锡混合粉体烧结;助焊剂加入量（质量分数）在5%以下时,铜-石墨-氧化锡粉末烧结体的透气性和硬度随着助焊剂质量分数的增加而降低,粉末烧结体的导电性和烧结收缩率随着助焊剂质量分数的增加而升高;在730~770℃烧结,烧结温度对铜-石墨-氧化锡混合粉体的烧结工艺特性和烧结体性能影响不大。     

烧结温度对石墨/铜复合材料微观组织与性能的影响

通过超声波分散结合机械球磨湿磨法对铜粉和石墨粉进行混料,利用放电等离子烧结（SPS）技术制备石墨/铜复合材料。运用扫描电镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）和电导仪等表征手段,研究了烧结温度对石墨/铜复合材料的微观组织与性能的影响。结果表明:超声波分散和机械球磨湿磨法可使石墨均匀分散于铜基体,并与铜基体形成良好的界面结合。当烧结温度从700 ℃升高到750 ℃,石墨/铜复合材料的相对密度、维氏硬度、抗压强度和电导率分别提高了1.6%,6.7%,11.3%和5.3%;当烧结温度从750 ℃升高至900 ℃时,其相对密度、维氏硬度、抗压强度和电导率均呈现下降趋势。当烧结温度为750 ℃时,石墨/铜复合材料组织均匀致密,平均晶粒尺寸约为6.4 μm,相对密度为96.3%,维氏硬度（HV_0.5）为60.7,抗压强度为422 MPa、电导率为86.7%IACS,综合性能较优。      

WC/Co复合粉制备超细晶挤压圆棒工艺之研究

采用水溶液化学法制备的纳米复合粉作原料,研究制备超细晶挤压圆棒的生产工艺。含钴12%（质量分数）的WC/Co纳米复合粉中加入适量的复合抑制剂,经湿磨、挤压成型、加压烧结后检测其合金特性值,通过对比不同湿磨时间和烧结温度条件下的合金性能,研究复合粉生产挤压圆棒的工艺参数,研究结果表明：复合粉可应用挤压成型工艺生产出高性能的圆棒。钴12%合金圆棒的硬度可达92.8RA以上,抗弯强度达4 200MPa,碳化钨晶粒度小于0.4μm。     

粉末形状与松装密度对不锈钢烧结多孔材料制备工艺及其性能的影响

通过选用气雾化及水雾化两种工艺方法制备的不锈钢粉末来制取粉末烧结多孔材料。探讨了粉末形状及松装密度对不锈钢粉末烧结多孔材料制造工艺中的成形压力和烧结温度等工艺参数的影响;研究了原料粉末松装密度对不锈钢粉末烧结多孔材料的透气性、拉伸强度的影响。结果表明:成形压力、烧结温度和制品的透气性受粉末松装密度影响显著。粒度范围为0.18～0.90mm时,气雾化粉末的成形压力比水雾化粉末要高近1倍;当粉末的粒度相同时,采用松装密度大的球形粉末所需的烧结温度比松装密度小的不规则粉末的高60～70℃;粒度为0.45～0.60mm时,选用松装密度为4.13 g/cm3粉末所制备的多孔制品的透气性为3.16×10-10m2,而选用松装密度为2.67 g/cm3的粉末所制备的多孔制品的透气性仅为8.8×10-11m2。不锈钢多孔材料的强度受原料粉末的松装密度影响显著;粒度相同,制备工艺相同时,采用较低松装密度的粉末的制品,能够得到较高的强度。     

Contemporary Ideas about the Role of the Geometric Factor during Sintering in the Light of Work by M. Yu. Bal'shin

The effect on sintering of two such basic geometric parameters of a powder body as pore size distribution and the magnitude of the interphase specific surface is demonstrated. Nonuniform pore size distribution is the basis of the phenomenon of local volumetric shrinkage during sintering. The amount of interphase surface affects volumetric shrinkage and alloy formation. It is suggested that sintering is a two-stage process. The first stage is sintering of unbound powder system, and the second is sintering of a bound porous body.