陶瓷颗粒增强扩散合金化钢复合材料的微观结构和力学性能

采用传统粉末冶金工艺制备了陶瓷颗粒增强Fe?0.5Mo?1.75Ni?1.5Cu?0.7C扩散合金化钢复合材料,选用的陶瓷颗粒为SiC、TiC和TiB₂。采用光学显微镜和扫描电子显微镜观察了烧结材料微观结构,并对烧结材料的硬度、强度和摩擦磨损性能进行了测试。结果表明,由于SiC和TiB₂与基体的化学相容性好,陶瓷颗粒与基体界面结合良好;由于TiC颗粒具有极高的化学稳定性,TiC颗粒与基体界面结合情况不理想。随着陶瓷相含量（质量分数）的增加,添加SiC和TiC的烧结试样相对密度降低;添加TiB₂的烧结试样相对密度先增加后降低,当添加TiB₂质量分数为0.9%时达到最大值。随着陶瓷含量增加,添加SiC和TiB₂烧结试样的硬度增大,当陶瓷相质量分数超过1.2%时,硬度增加缓慢;添加TiC烧结试样的硬度先增加后降低,当添加TiC质量分数为0.9%时达到最大值。随着陶瓷相含量增加,添加SiC和TiC烧结试样的强度降低,少量添加SiC对强度没有明显损害;添加TiB₂烧结试样的强度先增加后降低,当添加TiB₂质量分数为0.6%时达到最大值（971.7MPa）,比基体提高了14.1%以上。添加陶瓷相对烧结钢性能的积极影响依次是TiB₂、SiC和TiC。     

粉末冶金法制备颗粒增强钛基复合材料的研究进展

颗粒增强钛基复合材料因具有高强度、轻量化、耐蚀性和高温力学性能优良等特点被广泛应用于航空航天、汽车工业、医用工程领域。本文介绍了钛基复合材料在国内外的发展概况与研究成果,阐述了钛基复合材料基体组成、增强体形貌及物理性质、增强体引入方式、制备工艺及力学性能等方面,重点讨论了利用不同粉末冶金法制备颗粒增强钛基复合材料的工艺特点及材料特性,并对其进一步研究提出展望。     

粉末冶金颗粒增强钛基复合材料研究进展

颗粒增强钛基复合材料具有优异的力学性能，粉末冶金技术在制备颗粒增强钛基复合材料上有很大优势。本文从钛合金基材、颗粒增强相选择及制备工艺与性能等方面综述了粉末冶金颗粒增强钛基复合材料的研究进展，指出提高密度、降低成本是粉末冶金颗粒增强钛基复合材料的发展方向。     

粉末冶金法制备颗粒增强镁基复合材料的研究进展

概述了粉末冶金法制备颗粒增强镁基复合材料的研究进展, 介绍了颗粒增强镁基复合材料的常用基体和微米级、纳米级增强体。重点阐述了粉末冶金法制备颗粒增强镁基复合材料的工艺, 包括增强体预处理工艺、混合粉体成形工艺及烧结工艺。总结了粉末冶金制备工艺对复合材料组织与力学性能的影响规律, 包括增强体-基体界面结合情况的研究和颗粒增强体强化机制的探究。最后, 对粉末冶金法制备颗粒增强镁基复合材料的发展前景进行了展望, 并提出改进措施。     

陶瓷颗粒增强铁基复合材料制备技术综述

介绍了常用的陶瓷增强颗粒及其物理、力学性能,重点综述了陶瓷颗粒增强铁基复合材料典型制备技术的优缺点及应用现状。针对陶瓷颗粒增强铁基复合材料错综复杂的影响因素,指出将现有制备技术与计算机模拟技术相结合是今后陶瓷颗粒增强铁基复合材料制备技术的一个重要发展方向。     

WC颗粒增强对Fe-1.5Cu-1.8Ni-0.5Mo-1C粉末冶金复合材料的影响

制备了含有不同质量分数WC增强颗粒（0%、1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%及10%）的Fe-1.5Cu-1.8Ni-0.5Mo-1C粉末冶金复合材料,分析了WC质量分数对复合材料显微组织、硬度与耐磨性能的影响。结果表明,在Fe-1.5Cu-1.8Ni-0.5Mo-1C材料中添加适量的WC颗粒可以提升复合材料的性能,尤其是耐磨性能。当WC颗粒的质量分数在1%~2%时,材料具有较好的组织结构与力学性能,相对于不添加WC增强颗粒的材料,含质量分数1%与2% WC增强颗粒的材料硬度（HRB）分别提升了12.9%和14.3%,磨损量分别降低了50%和52.1%。     

颗粒增强钛基复合材料复合方法的研究

与纤维增强钛基复合材料（FTMCS）相比，颗粒增强钛基复合材料（PTMCs）白于制造工艺简单、价格较便宜、工程化应用前景更好而成为近年研究热点．PTMCS的制造方法主要有熔铸法和粉末冶金法．如根据增强体的加人或生成方式，又可分为外加法和内部反应生成法两种．对于外加法来说     

SiC颗粒增强铝基复合材料的研究进展

简要介绍了SiC颗粒增强铝基复合材料的优点及几种制备方法,包括搅拌法、浸渗法、喷射法、粉末冶金法和固液分离法;并对其后热变形加工参数对复合材料的性能影响进行了论述;最后,展望了粉末冶金法制备铝基复合材料的发展前景。     

TiCP颗粒增强高铬铸铁复合材料的显微组织和力学性能

采用粉末冶金法（powder metallurgy,PM）和超固相线液相烧结技术（super solid phase line liquid phase sintering,SLPS）制备出TiC颗粒增强（TiC_P）+含质量分数20%Cr的烧结高铬铸铁（high chromium cast iron,HCCI）复合材料。利用光学显微镜、扫描电子显微镜（scanning electron microscope,SEM）和X射线衍射仪（X-ray diffraction,XRD）研究了TiC颗粒增强相含量（质量分数）对TiC_P/HCCI复合材料物相组成、显微组织和力学性能的影响,并开展了后续热处理研究。结果表明:超固相线液相烧结技术制备出的TiC_P/HCCI复合材料相对密度均达97%以上,其物相组成为马氏体、奥氏体、M₇C₃碳化物和TiC。TiC颗粒主要沿着高铬铸铁中金属基体/碳化物界面分布,随着TiC含量增加,复合材料的硬度显著增加,达到HRC 67.2,但冲击韧性却逐步降低,合金断裂机制也由准解理性断裂向沿晶完全解理性断裂转变。经淬火处理后,该类TiC_P/HCCI复合材料的硬度可进一步提升至HRC 69.3,有望成为硬度介于高铬铸铁和硬质合金之间的优秀耐磨材料。     

纳米SiC颗粒增强2024铝基复合材料的力学性能研究

采用粉末冶金法制备了1%(体积分数)纳米SiC颗粒增强2024铝基复合材料,并研究了其力学性能。实验结果表明,1%纳米SiC颗粒增强2024铝基复合材料具有优良的室温力学性能,并且在200℃时表现了较好的高温性能,在315℃时强度下降。研究表明,纳米SiC可以增加增强粒子的表面积,减小增强粒子的颗粒间距,使大量弥散分布的纳米SiC颗粒起到钉扎位错的作用,而且可以细化2024铝基体的晶粒,因而表现了良好的力学性能。     

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。     

粉末热锻双层材料凸轮的显微组织与力学性能

以Fe–2Cu–1C基粉为凸轮内层材料,并以此基粉为原料加入Cr、Mo、Si等合金元素,作为凸轮外层材料,采用粉末锻造工艺制备双层材料凸轮,研究合金元素和锻造工艺对凸轮显微组织和力学性能的影响。实验结果表明:以Fe–2Cu–1C–1.5Cr–0.85Mo粉体作为外层材料,采用1050℃热锻的凸轮在密度7.56 g·cm–3时,抗弯强度、硬度和摩擦系数分别为1400 MPa、HRB 100和0.35;锻态组织为马氏体、贝氏体、屈氏体、合金块的混合组织。     

烧结和锻造态Fe–2Cu–0.5C–0.11S材料的组织与力学性能研究

采用国产原料制备粉末冶金烧结态和锻造态Fe–2Cu–0.5C–0.11S材料,考察该材料的密度、显微组织、静态力学性能及动态超声疲劳性能。结果表明,粉末锻造工艺可以有效提高材料密度,锻件的平均密度可达到7.75 g/cm~3,其相对密度可达到98.7%;烧结件和锻件的显微组织主要由珠光体和铁素体组成,但锻件中的孔隙明显较少;锻件的力学性能相对于烧结件得到明显提升,其抗拉强度、屈服强度、延伸率及硬度分别为1018 MPa、778 MPa、4.0%及HB 206,比烧结件分别提高了155%、145%、167%及87%;锻件在106、107和108周次下相应的超声疲劳强度为437.7 MPa、351.1 MPa和281.7 MPa,比烧结件分别提高了82%、70%和59%;在相同疲劳寿命下,锻件的疲劳强度一直高于烧结件,但随着疲劳寿命的提高,两者之间的差值变小;烧结件和锻件在拉伸时均表现出脆性断裂的特征,同时存在微观塑性变形区域。     

微波烧结Fe-2Cu-0．6C的性能与组织研究

研究了Fe-2Cu-0.6C粉末冶金材料在1150℃时的微波烧结的性能,并与常规烧结试样进行了对比,分析了其显微组织.结果表明:与常规烧结相比,微波烧结时间短,能量利用率高,微波烧结试样的性能有明显的提高,试样密度达到7.20g/cm3,硬度75HRB,抗拉强度为413.90MPa,伸长率6.0%.金相显微和扫描电镜断口分析的结果表明:微波烧结试样的组织主要是由铁素体、片状和粒状珠光体以及极少量的孔隙组成的.大量珠光体的存在能显著改善其力学性能.由断口分析可知,常规烧结试样属于脆性穿晶断裂,而微波烧结试样为脆性穿晶断裂和韧窝型的穿晶韧性断裂的混合型断裂.     

不同黏结剂对Fe-2Cu-0.8C预混合钢粉性能的影响

采用2种工艺对合金元素Cu、石墨进行黏结处理,制备了Fe-2Cu-0.8C预混合钢粉.测定了橡胶、聚乙烯醇衍生物、纤维素等3种黏结剂对合金元素Cu、石墨的润湿性,并分别研究了2种工艺中3种有机黏结剂对预混合钢粉合金元素黏结率、流动性、松装密度、压制及烧结性能的影响,结果表明:2种工艺中,以纤维素为黏结剂制得的预混合钢粉工艺性能与烧结性能最好,聚乙烯醇衍生物次之,橡胶较差,这与3种黏结剂对合金元素Cu和石墨的润湿性好坏及黏结率是对应的.     

添加球磨铁碳粉对Fe-2Cu-0.8C材料性能的影响

本文采用不同工艺制备球磨铁碳粉,并以球磨铁碳粉替代石墨粉与铁粉、铜粉混合,配制Fe-2Cu-0.8C材料,研究添加球磨粉的球磨时间和球磨粉成分对材料性能的影响,并与元素粉配料的Fe-2Cu-0.8C材料进行对比。结果表明,与添加其他球磨时间粉末的材料相比,添加球磨12 h粉末配制的材料,粉末的流动性好,试样的密度、强度和硬度相对较高。添加不同碳含量球磨粉末的材料,粉末的流动性和试样的密度与添加的球磨粉碳含量关系不大,试样的强度和硬度随碳含量增加有所降低。与元素粉配料的材料相比,添加球磨12 h粉末配制的材料强度和硬度提高近30%。     

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%。     

Cu_3P对复压复烧Fe-2Ni-1Cu-0.6C合金组织与性能的影响

采用复压复烧法制备粉末冶金Fe-2Ni-1Cu-0.6C合金。考察Cu3P添加剂对合金组织和性能的影响,并通过调节预烧温度进行预烧工艺优化。结果表明:由于Cu3P对Fe-2Ni-1Cu-0.6C复压复烧合金具有促进烧结,使珠光体组织均匀化,产生较强的固溶强化等几个方面的作用,少量Cu3P的加入可提高合金的抗弯强度和硬度;预烧温度的优化能有效控制Cu3P添加导致的合金复压复烧密度和冲击韧性的降低,从而使含Cu3P合金的性能得到进一步提高。其中,720℃预烧-复压复烧的Fe-2Ni-0.5Cu-0.58Cu3P-0.6C合金的抗弯强度和硬度达到最大值,分别为1 354 MPa和85.5 HRB,其冲击韧度为8.61J·cm-2。