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。     

碳化硅颗粒增强TC11钛基复合材料的组织与力学性能研究

采用球磨工艺将碳化硅颗粒与TC11钛合金粉末混合,通过放电等离子体烧结工艺制备了碳化硅颗粒增强钛基复合材料(SiCp/TC11),并研究了复合材料的微观结构和力学性能.结果表明,SiCp/TC11复合材料内部无孔洞,烧结致密.碳化硅颗粒与钛基体发生反应,生成碳化钛颗粒.随着碳化硅颗粒含量的增加,SiCp/TC11复合材...     

球磨工艺对医用Ti–Mg复合材料力学性能的影响

采用球磨+冷压制坯+微波加热烧结工艺制备Ti–15Mg复合材料,研究球磨工艺对Ti–15Mg混合粉末性能以及烧结后复合材料力学性能的影响。结果表明：以200 r·min-1球磨转速球磨8～10 h,随着球磨时间延长,混合粉末的平均粒径明显变小,粉末粒度分布逐渐集中在10～45μm区间,粉末的球形度增加。在长时间球磨过程中,软质镁颗粒受到强烈撞击、研磨,引起表面破碎,钛颗粒出现了体积破碎和表面破碎,最终导致软质镁颗粒包裹脆性钛颗粒。球磨8 h后,混合粉末未出现明显的氧化,混合粉末中钛、镁粉末分布较为均匀,复合材料的力学性能较为优良,符合作为医用材料的力学性能要求。在低球磨转速下,球磨转速的提高不会导致粉末性能和烧结后复合材料性能出现明显变化。最佳球磨工艺参数为球磨时间8 h、球磨速度200 r·min^-1,过程控制剂为正己烷。     

纳米SiC增强纯Al基复合材料的微观组织和力学性能

与采用微米尺度SiC颗粒为增强相制备的Al基复合材料相比,以纳米SiC颗粒为增强相制备的Al基复合材料具有更加优异的力学性能,可极大提高SiC增强Al基复合材料的服役可靠性及应用范围。采用传统粉末冶金方法制备纳米SiC颗粒增强纯Al基复合材料,研究烧结温度和增强相体积分数对复合材料微观结构和力学性能的影响。研究表明,烧结温度和增强相体积分数均对复合材料的微观结构和力学性能有重要影响。随烧结温度升高,复合材料中的残留微孔减少,密度和强度均得到显著提高。含体积分数为3%纳米SiC颗粒的复合材料在610℃具有最高的强度,进一步提高纳米SiC颗粒的含量并不能提高材料的力学性能,这主要是由于当纳米SiC颗粒的体积分数超过3%时将出现明显的团聚,从而降低强化效应。     

B4C/TA19复合材料显微组织和力学性能研究

纳米碳化硼(B4 C)颗粒与TA19钛合金球形粉末经球磨混合后,采用放电等离子烧结技术(SPS)成功制备出增强相呈准连续网状分布的B4 C/TA19复合材料.研究了增强体B4 C对复合材料显微组织和力学性能的影响.结果表明,B4 C颗粒的加入可以明显提高材料的抗拉强度,当B4 C颗粒的添加量为0.5％时,复合材料的抗拉...     

SiC颗粒增强2A02Al基复合材料组织和性能的研究

采用热压烧结工艺制备了30%SiCp/2A02Al复合材料,对烧结试样进行热挤压变形,利用OM、SEM和TEM观察了复合材料微观组织和断口形貌,并检测了密度和力学性能。结果表明：SiCp/2A02Al复合材料的基体与增强体界面结合良好,界面清晰平滑;热挤压后SiC颗粒偏聚减少,SiC均匀分布在基体中,在基体内生成了高密度位错和亚晶;复合材料的致密度增加,力学性能显著提高;热挤压试样经过时效处理后在基体内生成了圆盘状的沉淀析出相(Al₂Cu相)。     

硼化物分散工艺对Mg-Li基复合材料组织与性能的影响

用搅拌铸造法制备原位合成硼化物增强Mg-Li基复合材料,针对复合材料中增强相分布不均的问题,在制备过程中综合采用B_4C粉末沉降分级和B_4C/Li-Mg预合金挤压-重熔的工艺,研究该工艺对预合金和硼化物/Mg-Li基复合材料组织和性能的影响。结果表明:对B_4C粉末进行沉降分级能明显除去粉末中的微细颗粒,减少粉末间的团聚,并降低粉末氧含量。组合使用粉末沉降分级和预合金挤压-重熔工艺能显著提高预合金的密度和伸长率,改善B_4C粉末在预合金中的分散性;用该预合金制备的硼化物增强Mg-Li基复合材料性能最佳,与未采用上述分散工艺制备的复合材料相比,增强相分布的均匀性明显改善,在保持良好抗拉强度的情况下伸长率和抗弯强度分别提高124.47%和7.51%。     

粉末注射成形制备TiC0.7N0.3颗粒增强钛基复合材料和零件

以TiC0.7N0.3粉末为颗粒增强体,采用粉末注射成形技术将其与Ti2Ni1Cr0.8Mo0.5Cu基体钛合金(T5)合成,制备了TiC0.7N0.3颗粒增强钛基复合材料.所制备的复合材料,经腐蚀性能试验、磨损性能试验以及显微组织分析,确知其物理力学性能及显微组织为相对密度＞95%,抗弯强度为950～1 150 MPa,硬度HRC35-45;可热处理,并在保持T5合金良好广谱耐蚀特性的基础上,显著提高耐磨性.复合材料中颗粒相仍为TiC0.7N0.3,加入量由3%增加到6%时,耐磨性提高45%;基体相烧结态为条状α+β相,热处理态为纤细针状α+β相.还用该技术直接近净成形制备了均质机用阀芯零件,以评价其制备和应用的技术经济特性.     

SiC和Si混合颗粒增强铝基复合材料的研究现状

SiC颗粒增强含Si铝基复合材料在制备过程中由于Si颗粒的析出,使其成为SiC和Si混合颗粒增强铝基复合材料。SiC和Si混合颗粒增强铝基复合材料具有比强度和比刚度高、耐磨性和耐疲劳性好、尺寸稳定性强、轻质等性能,广泛应用于航空、航天、电子电器等工业领域。主要介绍了SiC和Si混合颗粒增强铝基复合材料的研究现状及几种制备工艺,分析了其显微组织中存在的缺陷及复合材料性能的影响因素;展望了SiC和Si混合颗粒增强铝基复合材料的应用前景。     

搅拌铸造法制备石墨烯增强铝基复合材料的组织和力学性能研究

石墨烯增强铝基复合材料满足轻量化用材的同时兼具良好的力学性能,是一种极具应用前景的复合材料.通过粉末混合、压坯和热还原,制备了含石墨烯的预制块,并将其作为中间体在搅拌铸造过程中加入,成功制备了石墨烯增强铝基复合材料.通过扫描电子显微镜、拉曼光谱、X射线衍射仪等表征了复合材料的微观组织结构;通过力学性能测试,研究了石墨烯...     

一种原位自生钛镍合金骨架增强钛基复合材料的制备方法

本发明公开了一种原位自生钛镍合金骨架增强钛基复合材料的制备方法,具体工艺如下:(1)将球形钛粉酸洗、清洗后干燥;(2)将镍粉加入到去离子水中清洗后干燥;(3)将经干燥后的球形钛粉与经干燥后的镍粉球磨混匀,得到镍颗粒包覆钛粉;(4)将镍颗粒包覆钛粉进行热压烧结,经冷却后得到原位自生钛镍合金骨架增强钛基复合材料。采用球磨工艺制备镍颗粒包覆钛粉,然后经热压烧结使镍颗粒与钛基粉末发生固溶反应,通过控制热压烧结的升温速率和保温时间控制镍元素向钛基体内部的扩散速率,从而调节钛镍合金的生长尺寸,并在钛合金基体内部形成纳米棒状的钛镍合金骨架,起到强化作用,最终提高钛基复合材料的力学性能。     

新技术与成果

本发明涉及制备颗粒增强铝基复合材料的方法,其特征在于:利用铝或铝合金熔体作为热源和保护介质。产生自蔓延反应合成增强相颗粒或在增强相颗粒表面形成涂层米制聂SiC、石墨、TiC、TiB_2等为增强相的     

高硬度Mg基复合材料及其制备

本文采用球磨／热压工艺制备了Ni-Ti长纤维增强镁基复合材料。将镁合金切屑在无水乙醇的保护下进行球磨，XRD分析显示镁合金粉末经过球磨没有被氧化。热压后的NiTi纤维增强镁基复合材料密度十分接近镁合金铸态的密度值，经过球磨工艺的复合材料硬度明显提高。复合材料经OM和SEM分析发现基体组织均匀。纤维／基体界面结合较好。     

石墨烯增强TC4复合材料的微观组织及力学性能

采用球磨法将石墨烯与TC4预合金粉末混合,通过放电等离子烧结工艺在1 200℃制备了石墨烯/TC4复合材料。采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪等研究了复合粉末混合前后的形貌和物相结构;采用显微硬度计、Gleeble-3800D热模拟试验机等分析了复合材料的显微硬度和压缩性能。结果表明:通过干法球磨和放电等离子烧结工艺制备的复合材料组织致密,石墨烯与TC4原位生成的TiC在晶界处析出,提高了复合材料的力学性能。复合材料的室温压缩强度和屈服强度,相对于基体分别提高了17.03%和12.5%;硬度和延伸率分别提高了18.2%和60%。石墨烯的加入使得TC4基体晶粒细化,同时与基体反应生成了TiC颗粒,对基体产生了强化效果。     

预扩散处理对原位生成TiC_p/Fe基粉末冶金复合材料组织与性能的影响

将水雾化Fe粉与Ni粉、Mo粉、Ti粉混合均匀,然后在800℃、50%H2+50%Ar(体积分数)气氛保护下进行预扩散处理,将预扩散粉与电解Cu粉和石墨粉混合,通过压制与烧结,制备Ti C颗粒增强Fe基复合材料。通过X射线衍射分析、扫描电镜及能谱分析和力学性能测试等手段,研究预扩散处理对原位生成Ti Cp/Fe基粉末冶金材料组织与性能的影响。结果表明:Fe-Ni-Mo-Ti混合粉在800℃下预扩散处理后形成表面粗糙的团球状预扩散粉末颗粒,但合金元素在Fe粉颗粒内分布不均匀。与用混合粉制成的Ti Cp/Fe基复合材料相比,用预扩散粉制备的材料孔隙率略有增加。随预扩散时间延长,材料中富Ti区的尺寸减小,组织明显细化,珠光体分布更均匀,同时形成大量弥散分布的粒径在0.1~0.5μm的Ti C颗粒。材料的硬度和抗弯强度都随原料粉预扩散时间延长而提高,用60 min预扩散粉制成的Ti Cp/Fe基复合材料的硬度HRB和抗弯强度分别达到63.6和613.7 MPa,比用混合粉制成的Ti Cp/Fe基复合材料分别提高11.8%和38.3%。用预扩散粉末制备的Fe基复合材料的断裂形式为具有一定韧性断裂特征的脆性断裂。     

原位颗粒增强镁基复合材料的热爆法制备

在综述当前原位颗粒增强镁基复合材料的基础上,提出了采用Mg-TiO2-B2O3体系热爆的方法制备镁基复合材料.热力学分析表明,在镁的加入量小于70%的情况下,Mg-TiO2-B2O3体系的热爆反应可以在镁液的冶炼温度下自发进行.对热爆产物及复合材料的SEM和EDS分析表明,Mg-B2O3-TiO2预制块在镁液中发生热爆反应,同时原位合成了细小、圆形的陶瓷颗粒.5%Mg-B2O3-TiO2体系制备的镁基复合材料的拉伸强度和硬度分别比基体提高了约26%和32%.     

一种颗粒增强钛基复合材料增强体分布结构均匀性控制方法

<正>申请号：CN202211219482.0申请日：20220930公开（公告）日：20230103公开（公告）号：CN115555570A申请（专利权）人：中国航发北京航空材料研究院摘要：本发明涉及一种颗粒增强钛基复合材料增强体分布结构均匀性控制方法,主要包括以下步骤：选配增强体和基体粉末、低能球磨、超声波洗筛、制备包套、热等静压致密化等。本发明基于大颗粒塑性基体粉末和小颗粒高硬度增强体粉末的混合粉末体系,在精准设计合理配比的条件下,采用低能球磨工艺和超声波洗筛措施,     

金属基陶瓷颗粒增强复合材料的制备方法

介绍了金属基陶瓷颗粒增强复合材料(metal matrix ceramic reinforced cornposites)的基体与陶瓷增强相的选择,同时指出如何有效地改善金属基体与陶瓷颗粒增强相之间的浸湿性问题.总结了烧结前期复合坯体的一些主要制备方法.又介绍了金属基陶瓷复合材料(MMC)的烧结工艺,重点介绍了通电烧结,比较了各新工艺的基本原理和优缺点,最后对金属基陶瓷颗粒增强复合材料进行了技术展望.     

(GNPs+B)/TC4复合材料组织和硬度研究

采用放电等离子烧结技术(SPS),制备石墨烯纳米片(GNPs)、硼粉(B)增强TC4钛基复合材料(TiMCs).利用扫描电镜、拉曼光谱对混合粉末以及烧结后材料的组织进行了研究.利用维氏硬度仪对复合材料进行硬度测试.结果表明:GNPs和B与基体原位反应生成TiC颗粒(TiCp)和TiB晶须(TiBw)构成的非连续网状结构...     

Al_3Ti颗粒增强镁基复合材料的反应烧结

采用Mg-Al-Ti反应体系,反应烧结制备了Al_3Ti颗粒增强镁基复合材料,研究了烧结工艺对Al_3Ti/Mg复合材料的组织和密度的影响.研究结果表明:采用镁、铝和钛粉反应烧结可以获得致密的Al_3Ti/Mg复合材料,Al_3Ti为原位形成,呈直径为0.5～5μm颗粒状较均匀地分布在镁基体中.烧结工艺(温度和保温时间)对Al_3Ti/Mg复合材料的组织和密度有着明显的影响,随着温度升高和保温时间延长,原位反应越完全,有利于Al_3Ti颗粒的分散,但过高温度和保温时间的延长,将造成颗粒的再团聚和镁的烧损.Al_3Ti/Mg复合材料较佳的烧结工艺参数为:温度750～800℃,保温时间90～120min.