粉末高速钢的研究进展

粉末高速钢是通过特殊方法把高速钢微细粉末成形并烧结而制成的高速钢材产品,简称PMHSS。粉末高速钢具有碳化物颗粒细小、夹杂物含量少、分布均匀等的显微组织特点,使高速钢的抗弯强度、硬度和切削性能得到了显著提高。本文综述了粉末高速钢的发展历程、钢种开发以及高速钢粉末制备技术和成形等方面的研究中一些引人注目的研究进展和发展动向。     

烧结温度对M3∶2高速钢SPS烧结组织和性能的影响

采用放电等离子烧结技术(SPS)制备了M3∶2粉末冶金高速钢,研究了SPS烧结M3∶2粉末冶金高速钢最佳烧结温度、显微组织与性能.通过实验得到以10℃/min的速率升到1200℃时高速钢的连续升温烧结曲线,分析在此烧结实验下的烧结过程,进而确定烧结温度范围.在此范围内的不同温度下烧结试样,根据试样密度、硬度、相对密度和显微组织确定M3∶2粉末高速钢最佳烧结温度.结果表明:在烧结温度900℃、保温时间10min、压力30 MPa工艺下,SPS烧结的M3∶2粉末冶金高速钢,其显微组织均匀、晶粒细小、无碳化物偏析,相对密度达98.17％,硬度达63.37 HRC.     

原始WC粉末粒度组成对超细硬质合金组织及性能的影响

分别采用两种工艺制备的Fsss粒度相近的WC粉末为原料,在不同球磨时间下制备WC-10%Co-0.3%Cr_3C_2-0.5%TaC试样于1 450℃下烧结,对比两种合金的微观结构和常规性能。结果表明:采用粒度分布较窄、不含WC团聚颗粒的WC粉末为原料,经10 h球磨就能得到微观组织结构均匀的超细硬质合金;采用粒度分布较宽、含有大量WC团聚颗粒的WC粉末为原料,需要50 h球磨才能得到微观结构较为均匀的超细硬质合金,球磨时未被破碎的WC团聚颗粒烧结时会长大为WC晶粒团聚体,或者是粗大WC晶粒,会降低合金的抗弯强度值;原始粉末粒度组成对超细硬质合金的矫顽磁力、密度和硬度影响较小。     

微量元素对快冷高硅铝合金粉末特性的影响

制备了含微量磷元素的Ａｌ２２Ｓｉ合金粉末。研究了粉末形貌、粒度大小与分布，以及粉末显微组织，并初步探讨了微量磷对合金粉末特性影响的机理。结果表明，微量磷元素降低了粉末氧含量。其中含０．０４％磷的快冷Ａｌ２２Ｓｉ合金粉末球形粉末较高，平均粒度最小，粉末中初晶硅得到了进一步细化。     

粉末特性和加工工艺参数对钼板组织和性能影响的研究

工业纯钼板材被广泛用作LCD行业的溅射靶材,原始粉末特性和加工工艺参数对钼板的组织和性能有着很大的影响。本文采用三种不同粒度的钼粉,设置了不同的等静压制及轧制工艺,制备出钼板及相应试样,并采用扫描电镜、金相观察及硬度、密度测试等手段对各样品组织和性能进行了表征。研究结果表明:采用3.3μm中等粒度且粒度分布均匀的钼粉可制备出密度更高且晶粒更细的烧结钼板坯;采用160 MPa保压10 min并分级卸压的等静压工艺可制备出整体密度更高的烧结板坯,但并不能减小烧结板坯的内外密度差;减小轧制火次有助于得到细小晶粒组织,采用一火多道轧制工艺制备得到的钼板在退火后平均晶粒大小为30μm。     

电渣重熔-等离子旋转电极雾化制备高品质316H奥氏体不锈钢粉末

首先采用电渣重熔法熔炼316H奥氏体不锈钢母合金,随后采用等离子旋转电极雾化(PREP)法制备了球形316H奥氏体不锈钢粉末.利用氧氮分析仪、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、霍尔流速计和激光粒度分布仪等研究了粉末的氧含量、形貌、相结构、流动性、松装密度、振实密度及粒度分布.结果表明:电渣重熔制备的316H奥氏体不锈钢母合金全氧含量为20×10-6,铸锭成分均匀;等离子旋转电极雾化法制备的316H奥氏体不锈钢粉末全氧含量为70×10-6,粉末粒度呈现双峰分布,细粉收得率高,粒径为15～150 μn的粉末占比近80％,粉末粒径分布范围广、球形度高、卫星粉少.粉末表面基本为胞状晶,截面为均匀的枝晶组织,为单一的γ-Fe相结构.制备态粉末的霍尔流速、松装密度和振实密度分别为14.83 s-50-1 g-1、4.725 g·cm-3和5.401 g·cm-3.粗粉和细粉质量分数各占一半时,粉末的霍尔流速为12.91 s·50-1g-1,小于初始粉末的霍尔流速,提高了粉末的流动性能.长时间的真空储存能降低粉末的带电性能,进而降低粉末颗粒之间排斥作用,可进一步提高粉末流动性.粗、细粉之比为7:3时,粉末的填充性能最好,填充率高达70.6％.     

TiH2粉末的高能行星球磨及超细晶钛烧结

研究TiH 2粉末的高能行星球磨规律,然后使用制备出的球磨粉末开展压制?真空烧结,评价烧结样品的显微组织特征。结果表明,TiH 2粉末的高能球磨可划分为3个基本阶段：球磨初期粉末粒度迅速细化;球磨中期粉末粒度逐步趋向最小极限尺寸,同时粉末粒径的均匀性和分布集中程度明显改善;在球磨的后期,粉末粒径又会发生粗化现象。因此,TiH2粉末的高能行星球磨存在一组最佳的工艺参数。高能球磨会改变TiH2粉末的脱氢特征温度,且粉体的D 50越小,特征温度下降幅度越大,与原料粉末相比,最大差值达83℃。对烧结样品的显微组织分析显示,通过由球磨TiH 2粉末所获得的烧结钛合金的晶粒度得到了显著地细化;当采用优化的工艺开展球磨TiH 2粉末制备时,通过压制和真空烧结可获得平均晶粒度在5μm以下的超细晶钛。     

Bi-2212前驱粉末的制备

采用共沉淀法制备了不同化学计量比的Bi-2212前驱粉末,系统地研究了空气、纯氧和氩氧混合气氛对粉末相组成、粒度和碳含量的影响.通过对成相烧结过程相变规律的研究提出了对最终装管前粉末中特征相(如Bi-2212,2201,14∶24AEC等)的控制方法,得到了主相纯度高、各相分布均匀、粒度适宜和碳含量较低的前驱粉末.     

预处理工艺对放电等离子烧结超细晶WC-Co硬质合金组织和性能的影响

采用不同粒度的WC粉与超细Co粉混合得到初始粉末,利用直接放电等离子烧结(SPS)技术和一种包括真空预处理和SPS烧结的新制备方法,研制超细晶WC-Co硬质合金块体.结果表明,两种不同粒度匹配的混合粉末经真空预处理后SPS烧结得到的试样较直接SPS烧结试样的硬度稍有降低,但断裂韧性得到提高,尤其是抗拉强度得到显著提高.对试样显微组织和性能分析表明,混合粉末的真空预处理工艺对SPS烧结WC-Co硬质合金具有重要作用:去除混合粉末吸附气体,消除Co池,同时保证WC晶粒不发生明显长大.     

球形烧结态Cr3C2-25%NiCr复合粉末制备研究

试验通过添加高分子分散剂配制Cr3C2-25%NiCr料浆,采用喷雾干燥技术制备球形粉末,在保护气氛下进行液相烧结,气流粉碎分级后形成合适粒度粉末.实验研究了不同分散剂含量对喷雾干燥制备Cr3C2-25%NiCr复合粉末性能的影响,液相烧结工艺对Cr3C2与NiCr合金相之间冶金化结合状态的影响.研究结果表明高分子分散剂能够很好的调解料浆性能,使喷雾干燥粉末具有良好的物性.采用SEM、XRD及化学成分分析表明粉末物理性能与国外粉末相当,超音速火焰喷涂涂层性能较好.     

Rapid solidification of copper alloys with high strength and high conductivity

Rapid solidification has been employed to develop high-strength/high-conductivity copper alloys, because it offers advantages not achievable by conventional ingot metallurgy practice. The effect of rapid solidification on mechanical properties and electrical conductivity on copper alloys (with and without heat treatment) has been studied. Results indicated that alloys of the Cu-Cr-Zr type, rapidly solidified and aged, show a good combination of electrical conductivity [45.82 × 10⁶(l/Ω · m)] and microhardness Vickers (24.46 × 10⁶ Pa) values. These values are superior to those of optimally aged conventional copper alloys for resistance welding electrode applications.     

Fe-based glassy alloys with high iron content and high saturation magnetization

Iron-based bulk metallic glasses (BMGs) are attractive due to their excellent magnetic properties. It is known that increasing the iron content in alloys would enhance the magnetic property of glassy alloys, but would reduce their glass forming ability. Despite researchers are keen to develop Fe-based BMGs with high Fe content, BMG with Fe content higher than 79 at.% has not been reported. Here we report that Fe-based BMGs with Fe content as high as 78 ～ 81 at.% have been successfully prepared. The as-prepared Fe₈₁Mo₁P_7.5C_5.5B₂Si₃ BMG possesses a saturation magnetization of 1.64 T, which is significantly higher than the reported value in BMGs.     

高温高压法合成人造金刚石的电解提纯工艺研究

研究了一种提纯金刚石的电解液,详细阐明了电解液各组分和工艺条件对阴极增重量的影响及机制。实验结果表明:所得电解液的最佳配比和工艺条件是氯化铵15g/L,硼酸30g/L,柠檬酸25g/L,氯化钠15g/L,糖精钠10g/L,电流密度8A/dm2,pH值5。使用该电解液能有效降低电解成本,提高电解提纯效率。     

快速凝固高强高导Cu-Cr合金的性能

采用单辊旋铸快速凝固技术制备了Cu-0.6～5.0Cr(原子分数,%)合金条带,对铸态及时效处理后的合金性能(包括电特性和显微硬度)进行了研究.结果表明快凝铸态合金经过适当的时效处理后,可以在保持较高的电导率的前提下,显著提高其硬度.还在Matthiessen假设的基础上,对快凝工艺和时效工艺对合金的电特性的影响进行了分析和讨论,依据合金强化机理对合金硬度进行了分析.     

高强韧面心立方高熵合金的设计

钛合金因具有密度小、比强度高、耐腐蚀、可焊接等性能特点,广泛应用于航空航天、舰船、兵器、核工业等重要的工业领域。但是钛合金的成本限制了其进一步推广和大规模应用,是目前钛合金总体用量不高的核心原因。本文从原材料、合金制备技术、钛产业链单位的协作等三个方面对钛合金低成本化技术研究与发展进行了归纳和评述,在此基础上,提出了未来低成本钛合金发展的趋势和建议。