高温钛合金和颗粒增强钛基复合材料的研究和发展

简要回顾了高温钛合金的研究和发展历程,指出现代高温钛合金进一步发展需要解决的主要难题.综述了颗粒增强钛基复合材料的研究现状,从基体的选择、增强相的选择和制备工艺等3个方面,较详细地阐述了颗粒增强钛基复合材料设计中的基本任务.最后对今后的发展趋势进行了展望.     

SiCp/Cu复合材料的SPS烧结及组织性能

以化学镀Cu包覆SiC粉末和高压氢还原法制备的Ni包SiC复合粉末为原料,用放电等离子体烧结法制备了SiCp/Cu复合材料.分析了增强相含量和烧结温度对致密化的影响,比较了非包覆粉末和包覆粉末制备的复合材料的界面结合状况.然后对SiCp/Cu复合材料的热膨胀行为和力学性能进行了研究.结果表明:包覆粉末能够促进材料的致密化并且能获得良好的界面结合,所得SiCp/Cu复合材料的致密度达96.7%,抗压强度达1061 MPa.SiCp/Cu复合材料的热膨胀系数介于7.5×10-6～11.4×10-6·K-1之间,并且随SiC体积分数的增加而降低.材料在热循环过程中出现热滞现象,热滞现象受增强相的含量及界面结合状况的影响.     

新型纳米晶硬质合金的研究现状及发展趋势

纳米晶硬质合金以其优异的性能在电子信息、汽车制造、航空航天、国防军事等领域被广泛应用。本文概述了近年来纳米晶硬质合金的发展状况,包括新型粘结相纳米晶硬质合金、无粘结相纳米晶硬质合金、梯度纳米晶硬质合金以及涂层纳米晶硬质合金等一系列新型纳米晶硬质合金,展望了纳米晶硬质合金在各个领域的发展前景和研发重点,为现代硬质合金材料及技术的发展提供新思路。     

稀土掺杂注射成形AlN陶瓷的结构与性能

以自蔓延法合成的AlN粉末为原料,加入5%Y2O3为烧结助剂,选用PW∶PP∶SA=60∶35∶5的粘结剂体系,以注射成形的方法制备了具有高热导率的、形状复杂的AlN陶瓷制品。脱脂采用溶剂脱脂与真空热脱脂相结合的工艺,脱脂后的坯体在高温碳管炉中流动N2气氛下进行烧结。利用XRD进行物相分析,SEM观察断口形貌,排水法测烧结试样的密度,激光闪光法测烧结试样的热导率。结果表明:当烧结温度在1850℃,保温4 h,得到致密度为3.28 g.cm-3,热导率为200 W.m-1.K-1的AlN陶瓷制品。AlN中的晶界第二相主要为Al2Y4O9。     

粉末特性对AlN陶瓷致密化的影响

以沉淀前驱物和低温燃烧合成前驱物为原料，利用碳热还原法制备出比表面积分别为4．26m^2／g和17．4m^2／g的两种AlN粉末，以该两种粉末为原料制备AlN陶瓷，研究了粉末比表面积对AlN陶瓷烧结行为的影响。结果表明：粉末比表面积是影响AlN烧结行为的关键因素之一，对于燃烧合成前驱物制备的AlN粉末试样，没有添加Y2O3烧结助剂时在1700℃获得致密，添加Y2O3烧结助剂后，试样的烧结致密化温度降低为1600℃；而对于沉淀前驱物合成的AlN粉末试样，添加烧结助剂后仍需要在高于1800℃才能获得致密。探讨了粉末比表面积对AlN陶瓷烧结行为的影响机理，并利用SEM对陶瓷烧结过程中的显微结构变化进行了表征。     

注射成形M4高速钢的研究

研究了惰性气体雾化法制备的M4高速钢合金粉末进行注射成形工艺,由于粉末颗粒球形度和流动性好,粉末装载量可以达到70%(体积分数),注射料表现假塑性流体的特性。注射坯采用溶剂脱粘+后续热脱粘工艺进行脱粘,总共脱粘时间为14h。在氮气气氛中1250℃烧结2h,可以制备出烧结态硬度为HRC57~59的高速钢材料,热处理后材料的硬度可达HRC64~65。微观结构分析表明,PIM高速钢组织均匀,富钨M6C碳化物和富钒M(C,N)碳氮化物弥散分布在高速钢基体中。     

固相反应烧结制备负膨胀陶瓷材料ZrW2O8

以WO3和ZrO2粉末为原料,球磨混匀后经190MPa冷等静压成形,在1200℃下固相反应烧结24h制备出负膨胀系数材料ZrW2O8.试验结果表明,采用固相反应烧结的方法能够经济有效地制备出ZrW2O8块体材料.XRD分析试样的物相组成主要为ZrW2O8,SEM观察了试样的断口形貌.万能膨胀仪测出试样在18～718℃之间的平均线膨胀系数为-5.57×10-6K-1,排水法测出试样室温下的密度为4.81g/cm3.     

水基喷雾造粒制备高导热球形氮化铝填料

氮化铝(AlN)因具有优异的导热能力和电绝缘性,是热界面材料中导热填料的理想材料。本文首先对AlN粉末进行表面改性,提高了AlN粉体的抗水解能力,然后采用水基溶剂进行喷雾造粒,在浆料配置过程中对球磨时间、添加剂用量等工艺参数进行了优化,制备了球形度高的AlN生坯,最后经脱脂烧结,制备出具有低氧含量、高球形度及高导热性的AlN填料。研究表明,磷酸改性后的AlN粉体在16 h球磨过程中可保持良好的抗水解能力。粘结剂含量(质量分数)对喷雾造粒后的生坯形状有明显影响,采用2%PVB+2%PEG粘结剂制备的粉末具有良好的球形度与表面光滑程度。经过脱脂烧结,AlN陶瓷微球的热导率和抗弯强度分别达到171.2 W·m^-1·K^-1和340 MPa,具有良好的流动性。综上所述,水基喷雾造粒制备的球形AlN适合用作热界面材料的导热填料。     

高体分比SiCp／Al复合材料的近净成形技术

高体积分数SiCp／Al复合材料具有优异的热物理性能,且密度较低,是非常理想的电子封装材料。但是由于其本身高的脆性和硬度,使得该材料很难通过二次机械加工成所需要的形状,严重制约了该材料的应用：采用粉末注射成形-无压熔渗工艺成功实现了高体积分数SiCp／Al复合材料的近净成形：采用该工艺所制备的复合材料的致密度高于99％,可实现热膨胀系数在（5—7）×10^-6K^-1范围内进行调节,材料的热导率高于185W／（m·K）,抗弯强度高于370MPa,气密性可达10^-11Pa·m^3·s^-1,各项指标均叮以满足电子封装对材料的性能要求,另外为了实现SiCp／Al复合材料与其他材料的封接,项目成功开发了一种Al—Si—Cu系焊料,封接后器件的各项性能指标尤其是气密性也均能满足使用要求。     

溶液燃烧合成制备Ni-Y2O3纳米复合粉末（英文）

采用溶液燃烧合成和氢气还原两步法制备具有超细Y2O3弥散相的Ni-Y2O3纳米复合粉末。通过DTA-TG分析探讨燃烧机理,使用场发射扫描电镜、透射电镜和X射线衍射分析技术表征燃烧得到的粉末形貌和Ni-Y2O3纳米复合粉末的形貌和物相。详细讨论原料中硝酸镍与尿素配比对燃烧得到的粉末形貌、物相和比表面积的影响。高分辨透射形貌分析结果显示合成得到的Ni-Y2O3纳米复合粉末中均匀分布的Y2O3弥散相的尺寸在10 nm左右,并且在放电等离子烧结致密化后并未明显长大。