NbC颗粒对铜基复合材料性能的影响

以碳化铌颗粒和电解Cu粉为原料,采用微波烧结制备了不同质量分数的NbC颗粒增强铜基复合材料,通过对显微组织的观察和对密度、硬度和电导率的测试,探索了碳化铌质量分数、微波烧结温度对铜基复合材料性能的影响。。结果表明: 铜基体内NbC颗粒除少量颗粒团聚长大外,其他颗粒能均匀分布在基体上；随烧结温度升高,铜基复合材料的密度、导电率和硬度均有所增加；随增强相质量分数的增加,硬度增加,密度和电导率均明显下降；导电率在NbC质量分数为1%时,烧结温度影响较明显,烧结温度为1000℃时,导电率达到最大,此时为导电率为63.8IACS%。     

热等静压烧结制备Ti/Al3Ti金属间化合物层状复合材料的微观结构和性能

Ti/Al3Ti金属间化合物层状复合材料因其本身具有高比弹性模量、低密度、高比强度、抗蠕变能力强、抗氧化能力强、耐高温等优异的性质,在航天精密零部件、装甲防弹、现代武器、汽车工业等领域广泛应用。利用热等静压烧结工艺制备了Ti/Al₃Ti金属间化合物层状复合材料,对复合材料的微观结构、显微硬度、压缩性能、拉伸性能进行了探究。结果表明：在保温700 ℃、压力为150 MPa条件下,烧结得到的复合材料无明显缺陷、界面结合良好;复合材料的硬度值呈周期性变化,Ti层在300 HV左右、Al₃Ti层在530—600 HV之间、中心线处在530—540 HV之间;Ti层的引入对复合材料整体韧性有所提升,在静态压缩测试中垂直于叠层方向的平均最大抗压强度为1 185.1 MPa、平行于叠层方向为894.6 MPa,在静态拉伸测试中最大抗拉强度为281.7 MPa。说明,采用热等静压烧结工艺制备的Ti/Al₃Ti金属间化合物层状复合材料具有优异的力学性能。     

温度对汽车零部件切削加工用PCBN复合材料结构与性能的影响研究

以TiN作为主要结合剂，加入一定量的Al粉和Ti粉，研究了烧结温度(1 300～1 600℃)对TiN-Al-Ti结合立方氮化硼(CBN)烧结合成聚晶立方氮化硼(PCBN)复合材料的组成、显微结构以及力学性能的影响。结果表明，PCBN试样的物相主要为BN、TiB₂、TiN、AlN,烧结过程中Ti与CBN反应生成TiN和TiB₂相；PCBN的相对密度、抗弯强度以及硬度随着烧结温度升高总体上呈上升趋势。1 500℃烧结时，可以得到综合性能好的复合材料，其相对密度、抗弯强度、断裂韧性和显微硬度分别为99.1%、807.8 MPa、6.2 MPa·m^1/2和3 233HV。     

反应烧结法制备Al_3Ti颗粒增强Al基复合材料的研究

采用反应烧结法制备出Al_3Ti颗粒增强Al基复合材料,探讨了Al-Ti体系粉末的反应过程,研究了复合材料的微观组织形态及性能。结果表明,不同成分的Al-Ti体系粉末反应烧结产物均由Al_3Ti和Al两个相组成,当Al-Ti体系中Al∶Ti的摩尔比超过3∶1时,过量的Al熔化吸收大量热量,反应3Al+Ti→Al_3Ti被推向高温。随着烧结温度升高,Al_3Ti颗粒尺寸增大,复合材料致密度降低;随着Al_3Ti质量分数由80%降低至60%,Al_3Ti颗粒数量减少、尺寸减小,Al基体所占比例增大,复合材料致密度提高。当Al_3Ti质量分数为60%时,烧结反应产物形貌为较小的Al_3Ti颗粒弥散分布在Al基体上,此时复合材料致密度最高,达到96. 67%。不同成分Al_3Ti/Al复合材料的硬度和耐磨性均显著高于Al基体,随着Al_3Ti质量分数由60%增加到80%,复合材料硬度由107 HV增加到158 HV,当Al_3Ti质量分数为60%时,复合材料的耐磨性最好。     

烧结保温时间对40Mo-ZrO2和40Mo-8YSZ金属陶瓷导电性能的影响

以金属钼粉、氧化锆粉和稳定氧化钇锆粉作为原料,采用粉末冶金方法制备了40Mo-ZrO₂和40Mo-8YSZ金属陶瓷试样,采用四电极法对试样的高温电导率进行了测量,研究了烧结保温时间对金属陶瓷孔隙率和导电性能的影响。结果表明: 延长烧结保温时间,颗粒出现片状集聚现象,烧结体更加致密,气孔率下降,金属陶瓷电导率提高。40Mo-ZrO₂金属陶瓷的电导率受金属相电子导电与陶瓷相离子导电的混合导电机制影响,其电导率分别在850 ℃和1200 ℃附近出现峰值。40Mo-8YSZ金属陶瓷电导率随温度升高而降低,主要受金属相电子导电机制影响。     

氧化铝粉体及混杂纤维改性树脂基复合材料的摩擦磨损性能

通过在液态酚醛树脂溶液中引入不同粒径的CuO-TiO2低温烧结氧化铝陶瓷粉体、陶瓷-芳纶-金属混杂纤维以及硅烷偶联剂,探讨了陶瓷粉体、混杂纤维以及偶联剂等对树脂基复合材料摩擦因数与磨损率的影响规律。结果发现,粗大氧化铝陶瓷颗粒的引入,有助于提高树脂基复合材料的摩擦因数并降低其磨损率;将Ti/Cu摩尔比为4.0的低温烧结氧化铝粉体引入到酚醛树脂中,可获得摩擦因数0.54、磨损率0.22×10-7cm3/N·m的良好摩擦性能;适量硅烷偶联剂的添加能有效提高摩擦因数并降低磨损率,过量的陶瓷粉体与混杂纤维虽然可以提高摩擦因数,但因造成树脂相对含量的减少而使得复合材料的整体结合力变小,从而恶化了复合材料的耐磨损性能。     

Ti含量对CNT/Al复合材料组织与力学性能的影响

通过高能球磨、放电等离子烧结和热挤压的方法,制备了不同钛含量的(CNT-Ti)/Al复合材料,并探究了高能球磨对粉末形貌演变、烧结以及热挤压对基体复合材料的组织结构与力学性能的影响。结果表明:钛的加入不仅能分散部分碳纳米管(Carbon nanotubes,CNTs),还能与Al基体反应形成分布均匀的第二增强相TiAl₃,且TiAl₃的含量与加入钛的含量成正比。Ti含量越高,(CNT-Ti)/Al棒材显微硬度越高,塑性和韧性随之降低。含钛量为7%的复合材料具有最高的拉伸强度(221 MPa),这主要归因于在制备过程中生成的第二相TiAl₃比例适中,能较好地发挥其弥散强化的增强效应。     

Ti含量对CNT/Al复合材料组织与性能的影响

通过高能球磨、放电等离子烧结和热挤压的方法,制备了不同钛含量的(CNT-Ti)/Al复合材料,并探究了高能球磨对粉末形貌演变、烧结以及热挤压对体复合材料的组织结构与力学性能的影响。结果表明：钛的加入不仅能分散部分碳纳米管(carbon nanotubes, CNTs),还能与Al基体反应形成分布均匀的第二增强相TiAl3,且TiAl3的含量与加入钛的含量成正比。Ti含量越高,(CNT-Ti)/Al棒材显微硬度越高,塑性和韧性随之降低。含钛量为7 %的复合材料具有最高的拉伸强度（221 MPa）,这主要归因于在制备过程中生成的第二相TiAl3比例适中,能较好地发挥其弥散强化的增强效应。     

有机载体及烧结工艺对银浆料导电性能的影响

以银粉、玻璃粉和有机载体为原料制备了导电银浆。通过改变有机载体中某有机酸的含量以及烧结工艺, 借助SEM观察浆料烧结银膜的形貌、四探针测试仪测量烧结膜的表面方阻, 讨论了有机酸含量及烧结温度、烧结时间对银膜导电性能的影响。结果表明, 当有机酸含量为1.22%, 烧结温度为700 ℃, 保温时间为15 min时, 可以获得性能较好的导电银膜。     

煤沥青粉填充氯醋/聚氨酯复合材料的研究

以煤沥青粉为填充剂，与氯醋/ 聚氨酯预聚体进行常温溶液共混，合成煤沥青粉填充的氯醋/ 聚氨酯复合材料.研究了不同软化点的煤沥青粉、煤沥青粉平均粒径和质量含量对复合材料力学性能、电性能的影响.通过扫描电镜（SEM）、热失重（TG）测试手段，分析了煤沥青粉的微观颗粒形态对氯醋树脂/聚氨酯复合材料的作用机理，讨论了复合材料的热稳定性.结果表明：质量含量为10%~15 %的高温煤沥青粉可明显提高复合材料的力学、电绝缘性能；煤沥青粉粒径愈小，力学性能愈高；在煤沥青粒径为125 μm时，电绝缘性最佳；该复合材料初始分解温度为190 ℃，终止温度约在610 ℃，具有良好的热稳定性；煤沥青粉的加入同时可起到黑色着色剂与光屏蔽作用.     

Si3N4基陶瓷模具性能研究

采用热压烧结法制备了热挤压模具用Si3N4陶瓷和Si3N4+Ti(C N)陶瓷,并利用SEM、TEM、急冷-强度法等手段研究了其力学性能、显微组织、抗热震性能及摩擦磨损性能。实验结果表明:Si3N4陶瓷具有较Si3N4+Ti(C N)陶瓷优异的力学性能和抗热震性能,其最大抗弯强度和断裂韧性分别达到1 130 MPa、12 MPa.m1/2,抗热震临界温差为750 K;两种材料在摩擦磨损过程中的主要磨损机制为磨粒磨损和粘着磨损;Si3N4陶瓷的摩擦系数在0.39～0.67之间,Si3N4+Ti(C N)陶瓷的摩擦系数在0.61～0.81之间(在100 N,60 min条件下能达到0.81);而两者的磨损率均在10-10mm3/(N.m)数量级上,相同条件下Si3N4+Ti(C N)陶瓷的磨损率较小。     

斑岩型铜尾矿制备连通孔陶瓷透水材料的试验研究

以斑岩型铜矿尾矿、高岭土、玻璃粉为主要原料,制备连通孔陶瓷透水材料。研究了骨料配比、结合料用量、成型压力和烧成制度对连通孔陶瓷透水材料抗折强度和透水系数的影响。当m(铜尾矿):m(高岭土):m(玻璃粉)为7:3:2、成型压力为1 MPa、烧成温度为1 150 ℃、保温时间为90 min时,工艺流程最佳。此时,连通孔陶瓷透水材料抗折强度为3.9 MPa,透水系数为2.7×10-2 cm/s,劈裂抗拉强度为3.7 MPa,耐磨性磨坑长度为25.2 mm,抗冻性为D50。      

纳米复合氮化硅刀具材料的制备与性能

以碳化硅纤维为纤维增强剂,纳米级碳化钛为粒子增强剂,氮化硅粉末为基体,制备Si_3N_4/SiC_w/TiC_p系纳米复合陶瓷刀具材料。采用XRD和SEM分别表征复合氮化硅烧结体的组成和表面微观形貌。采用三点弯曲法,用PSD-5TSJTH型万能试验机测量样品的密度和抗弯强度。对于制备的Si_3N_4/SiC_w/TiC_p系纳米复合陶瓷刀具材料进行断续切削试验和连续切削试验。结果表明,制备的Si_3N_4/SiC_w/TiC_p系纳米复合陶瓷刀具的断裂韧性最高达9.5 MPa·m0.5,抗弯强度达780 MPa,显著地超过一般氧化铝陶瓷切削刀具材料的韧性值。断续切削时刀具的寿命比氧化铝陶瓷刀具更长1.6~15倍,连续切削时也具有良好的耐磨性能。     

玻璃粉对低温超音速火焰喷涂钛涂层的显微结构和气密性的影响

采用低温超音速火焰喷涂技术,用添加了球形玻璃粉的钛粉末,在多孔不锈钢表面沉积了钛涂层.用SEM,EDS等对涂层的显微结构进行了表征,并对涂层的气密性进行了测试.结果表明:涂层由近表面的疏松结构区和内部致密区组成,添加玻璃粉末可明显提高涂层的致密度,观察到有少量玻璃粉残留在涂层中.当玻璃粉/钛粉的体积比为1/15时,涂层具有较高的致密度和沉积率.涂层的气密性测试结果表明,抛光态钛涂层的气密性明显优于喷涂态涂层,而当玻璃粉/钛粉的体积比为1/15时,喷涂态和抛光态钛涂层都具有较高的气密性.钛涂层致密度和气密性的提高是由于球形玻璃粉对沉积钛涂层的喷丸夯实作用     

Nb添加量对金属陶瓷显微组织和磁学性能的影响

Ti(C,N)基金属陶瓷具有硬度高、耐蚀性好及密度低等一系列优点,在工业领域具有广泛的应用前景。但它室温时易呈铁磁性,阻碍了其进一步推广应用。采用粉末冶金法制备了系列TiC-l0TiN-xNb-30Ni-4C(摩尔分数)金属陶瓷,用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、振动样品磁强计(VSM)、物理性能测试系统(PPMS)、洛氏硬度计和万能试验机研究了金属陶瓷的磁学性能、力学性能以及显微组织在不同Nb添加量下的变化。结果表明,所有金属陶瓷由陶瓷晶粒和Ni基粘结相组成,添加的Nb组元在烧结过程中基本完全固溶于粘结相和陶瓷相。整体上,陶瓷晶粒随着Nb添加量的增加变细。未添加Nb的金属陶瓷呈现典型的铁磁性,当Nb添加量为8%(摩尔分数)时,金属陶瓷转变为顺磁性。随着Nb添加量的增加,Ti(C,N)基金属陶瓷的室温饱和磁化强度和剩磁都呈现下降趋势,然后逐渐趋近于0。Nb含量的增加,也使得Ti(C,N)基金属陶瓷的抗弯强度和硬度呈现先增加后逐渐减小的趋势。当Nb含量为4%(摩尔分数)时,Ti(C,N)基金属陶瓷保持较好的抗弯强度(1 470 MPa)和硬度(87.0 HRA)。研究可为制备...     

钛合金基体/含纳米Ni粉陶瓷涂层界面反应的研究

采用涂料流涂法在钛合金表面制备了含纳米镍粉的高温陶瓷涂层。通过金相观察、扫描电镜以及能谱分析, 研究了真空热处理对含纳米Ni粉高温陶瓷涂层组织结构的影响, 讨论了钛合金基体/含纳米Ni粉陶瓷涂层界面元素的扩散规律。结果表明, 在900 ℃下, 涂层中主要元素Si向金属基体扩散, 而基体中的Ti元素向涂层扩散, 在涂层一侧的界面处形成Ti₅Si₃化合物层; 同时涂层中的Al元素向金属基体扩散, 在基体一侧的界面处形成Ti₃Al化合物层; 并随着扩散时间的延长, 界面处两中间化合物层增厚。     

超细Al(OH)3粉体浓度对甲烷爆炸压力的影响

采用20 L的球形不锈钢爆炸罐试验系统,考察不同浓度Al(OH)₃超细粉体抑制瓦斯爆炸的效果.实验结果表明,随着Al(OH)₃粉体浓度的增加,甲烷最大爆炸压力先减小后增大,即存在控制瓦斯爆炸的最佳的粉体浓度.当甲烷浓度为9.5%时,1.3 μm超细粉体Al(OH)₃的最佳控爆浓度约为250 g/m³,此粉体浓度下的最大爆炸压力、最大压力上升速率、到达最大爆炸压力的时间分别为0.583 MPa,9.082 MPa/s,190 ms;当甲烷浓度为7.0%时的最佳控爆浓度约为200 g/m³,此粉体浓度下的最大爆炸压力、最大压力上升速率、到达最大爆炸压力的时间分别为0.474 MPa,3.76 MPa/s,400 ms.     

高阶段胶结充填体强度的变化规律

根据企业降本增效要求,矿山使用的充填胶结材料由原来的P.C32.5标号水泥改为新型胶结材料--胶固粉。按照设计要求的充填配比,发现地表实验室料浆试块和井下充填体取芯的强度存在很大差异。在-400 m中段的14-1#和10-3#充填采场中,提取不同深度的地表实验室和井下充填体的岩芯,分析2种胶结材料在不同养护条件下所对应的强度变化规律。对于水泥充填的采场,充填体取芯的强度要比实验室试块的强度高1.8 MPa以上;对于胶固粉充填的采场,灰砂比分别为1∶4、1∶5、1∶6时充填体取芯的强度要比实验室试块强度高2.0、1.35和0.7 MPa以上,且随着充填灰砂比的降低而降低。研究结果为进一步优化充填灰砂比提供了可靠的依据,进而可减少充填材料的消耗,降低充填成本。     

金川矿山早强充填胶凝材料配比试验与优化

针对水泥作为胶凝材料充填成本较高的问题,以及为了提高固体废弃物的综合利用率,以酒钢矿渣和脱硫石膏等废弃物为主要原料开发了早强充填胶凝材料。结果表明,当脱硫石膏掺量5%、熟料掺量20%、芒硝掺量1%、渣粉用量74%时,胶凝材料3 d、7 d、28 d抗压强度分别为2.78 MPa、3.45 MPa和7.14 MPa,是矿山设计要求强度的1.85倍、1.38倍和1.43倍。在保证早期强度要求的前提下,为了进一步降低成本,进行了少熟料胶凝材料配比优化试验,得到早强充填胶凝材料的最优配比为：脱硫石膏5%、熟料3%、芒硝1.5%、渣粉90.5%,其3 d、7 d、28 d充填体抗压强度分别为1.89 MPa、3.36 MPa和7.96 MPa,能够满足金川矿山要求,成本仅为以水泥作为胶凝材料充填的65%左右。