制备及处理工艺对Cu/WC复合材料性能的影响

对采用粉末冶金法制备的Cu/WC复合材料分别进行复压、轧制和热挤压、冷拔等处理 ,研究表明这些工艺均可不同程度地改善WC颗粒的分布 ,提高烧结体的密度、硬度和导电性 ,特别是拉伸断裂强度的增加尤为显著 .文中借助扫描电镜照片重点分析了不同工艺状态下拉伸断口的形貌和强度增加的原理 ,探讨了Cu/WC复合材料可能的断裂机理 .     

镀层对金刚石/玻璃复合材料性能的影响

为满足现代电子工业日益增长的散热需求,急需研究和开发新型高导热陶瓷(玻璃)基复合材料,而改善复合材料中增强相与基体的界面结合状况是提高复合材料热导率的重要途径.本文在对金刚石和镀Cr金刚石进行镀Cu和控制氧化的基础上,利用放电等离子烧结方法制备了不同的金刚石增强玻璃基复合材料,并观察了其微观形貌和界面结合状况,测定了复合材料的热导率.实验结果表明:复合材料中金刚石颗粒均匀分布于玻璃基体中,Cu/金刚石界面和Cr/Cu界面分别是两种复合材料中结合最弱的界面;复合材料的热导率随着金刚石体积分数的增加而增加;金刚石/玻璃复合材料的热导率随着镀Cu层厚度的增加而降低,由于镀Cr层实现了与金刚石的化学结合以及Cr在Cu层中的扩散,镀Cr金刚石/玻璃复合材料的热导率随着镀Cu层厚度的增加而增加.当金刚石粒径为100μm、体积分数为70%及镀Cu层厚度为约1.59μm时,复合材料的热导率最高达到约91.0 W·m-1·K-1.     

(SiC)TiN/Cu复合材料的显微组织和导电性能

以醇盐水解--氨气氮化法在SiC颗粒表面包覆TiN,然后采用放电等离子体烧结制备出(SiC)TiN/Cu复合材料.结果表明:醇盐水解--氨气氮化法能够制备出TiN包覆SiC复合粉末,TiN包覆层均匀连续,TiN颗粒的粒径为30～80nm.TiN包覆层能够促进复合材料的致密化并改善界面结合.(SiC)TiN/Cu复合材料的电导率介于15.5～35.7 m.Ω-1.mm-2之间,并且随着SiC体积分数的增加而降低.TiN包覆层和基体中网络结构TiN的存在能够有效提高复合材料的电导率.复合材料的电导率较接近P.G模型的预测值.     

WC对弥散强化铜的性能的影响

利用高能球磨冷压烧结的方法制备了Cu—WC弥散强化铜合金，并对添加不同成分WC的弥散强化铜试样进行了性能检测和显微结构分析．结果表明：WC的含量多少对金属组织与性能的影响比较明显，随着WC的增加．合金的硬度增高，导电率降低、当WC的体积分数低于1％时，导电率接近纯铜，但硬度较低，当WC的体积分数达到4％以上时，硬度变化不大，导电率下降明显．所以，弥散强化铜中WC的成分应控制在体积分数1％到4％之间。     

WC颗粒增强铜基复合材料的研究

用粉末冶金法制备了WC增强的WC/Cu复合材料,研究了WC含量对复合材料性能的影响,分析了复合材料的再结晶行为.结果表明:WC体积含量为1.6％时,细小的WC粒子均匀分布,弥散效果好,材料的密度为8.41 g/cm3,硬度为HV151,电导率为85％IACS,其综合性能较优;WC粒子能显著提高复合材料的再结晶温度.图6,表1,参10.     

Cu/WC功能梯度材料的组织对性能的影响

采用常规的粉末冶金法制备出多层Cu/WC功能梯度材料,对烧结出的试样分别进行了冷轧和热轧处理.利用扫描电镜分别观察得出烧结态、冷轧态、热轧态三种试样的内部组织形貌,并作了强度方面的检测.结果表明:此种方法制备出的Cu/WC功能梯度材料,致密度较好.经过二次加工后,最高拉伸强度达到332 MPa.认为埋粉烧结技术设备简单、成本低廉.对烧结态的材料进行二次加工后,改变了Cu基体与WC颗粒之间的结合状况,从而使材料的性能得到明显改善.     

烧结方式对WCoB-TiC复相金属陶瓷微观组织及力学性能的影响

以WC、TiB2、Co、VC和Cr3C2粉末为原料,采用热压原位反应液相烧结和真空原位反应液相烧结技术,在1400℃烧结炉中制备WCoB-TiC复相金属陶瓷,利用SEM、XRD对两种烧结方式下制备的WCoB-TiC复相金属陶瓷进行表征,并分析其耐磨性和抗弯强度等性能。结果表明,与真空原位反应液相烧结方式相比,热压原位反应液相烧结方式能更好地促进WCoB-TiC复相金属陶瓷晶粒分布均匀且细化晶粒、降低材料的孔隙率,有效提高材料的耐磨性和抗弯强度,增强其力学性能。     

放电等离子烧结制备Cu/Ti3SiC2-TiC复合材料

选用单质粉(Ti,Si,C,Al)为原料,采用机械合金化法制备含有Ti3SiC2和TiC的混合粉体,然后将Ti3SiC2,TiC和Cu的混合粉体进行放电等离子烧结,以制备Cu/Ti3SiC2-TiC复合材料,并对其组织耐磨性进行了研究。实验结果表明,放电等离子烧结可制备致密的Cu/Ti3SiC2-TiC复合材料,复合材料的显微硬度随强化相(Ti3SiC2-TiC)掺加量的增加显著提高,当强化相掺加量为20 vol%时,复合材料的硬度值达1.58 GPa。Cu/Ti3SiC2-TiC复合材料的耐磨性随强化相含量增加显著提高,当强化相掺入量为20 vol%时,复合材料的耐磨性为纯Cu的4倍。     

铝铜微叠层复合材料制备和组织性能研究

通过真空热压法制备出铝铜金属间化合物微叠层复合材料,研究了保温时间、热压温度等工艺参数对成形过程的影响.采用SEM对结合界面进行显微形貌观察,利用EPMA表征界面处元素分布,确定出扩散层的数量和种类;通过显微硬度测试分析结合界面处的硬度分布.另外,分析了不同工艺条件下铝铜微叠层复合材料的导电率和导热系数.结果表明:随热压温度升高,铝铜微叠层复合材料结合界面处扩散层析出相种类逐渐变多、厚度逐渐增加,同时导致复合材料导电率呈现出先升后降,而导热系数则保持单调下降的态势.显微硬度的测试结果呈现由Cu层和Al向扩散层急剧增大的规律,且在扩散层中部硬度达到最大值.最终确定热压温度570 ℃、保温时间4h为较优的制备工艺,获得的铝铜微叠层复合材料导电率为55.75％(IACS),导热系数为258.3 W/(m ? K).     

纳米Ni对Ti/Al2O3复合材料力学性能的影响

在烧结温度为1400℃、升温速率为20℃/min、保温时间为60 min的工艺条件下,采用真空热压烧结技术制备Ti/Al2O3金属陶瓷复合材料。研究掺加纳米Ni对材料力学性能的影响及强韧化机理。结果表明,纳米Ni的添加可以有效抑制Ti-Al2O3之间的界面反应,提高材料的力学性能,改善材料的物相组分;当掺入Ni的体积分数为3%时,材料的致密度为98.91%,弯曲强度为384.27 MPa、断裂韧性为8.02 MPa·m1/2、显微硬度为16.16 GPa。     

真空烧结低钴粗晶硬质合金及其性能的研究

以Co粉和粗粒度的WC粉为原料,混料后,压制成低含Co量的WC-Co粉末压坯,再在高温真空炉中烧结得到了低钴粗晶的WC－Co烧结体。重点研究了真空烧结温度、时间和真空度等对烧结体物理机械性能的影响。试验结果表明,烧结工艺条件对烧结体的性能有着决定的影响,通过控制适当的工艺条件,可以得到兼有高硬度和高韧性的低钴粗晶合金,其综合性能明显优于相同含Co量的普通YG合金。     

碳化钨对截齿金属陶瓷涂层性能的影响

采用真空和惰性气体保护液固相烧结方式制备了金属陶瓷涂层,通过对涂层的微观组织分析、硬度测量和抗磨损性能实验,研究了碳化钨对金属陶瓷涂层硬度、耐磨性和致密度等物理和机械性能的影响。结果表明,机械球磨合金化状态下的WC粉末和Co、Ni、Fe、Cr、B、Si自熔性合金粉的混合粉末在真空和惰性气体保护下烧结后,形成梯度材料使截齿性能得到优化,粘结相硬度可达HV676.3,硬质相硬度达到HV1753.2。在工程和矿山用截齿的头部烧结金属陶瓷涂层,可显著提高齿体的耐磨性,使截齿的寿命提高2～3倍。     

WC/FY-1烧结锻造钢基复合材料性能

采用烧结锻造和合金化技术制备了WC/FY 1烧结锻造钢基复合材料,对材料的组织结构和性能进行了研究·结果表明,FY 1母合金的加入使FY 1烧结锻造钢的密度、强度、硬度及基体的耐磨性大幅度提高,冲击韧性下降·FY 1母合金在WC/FY 1钢的烧结过程中产生了部分液相,因而促进了致密化过程·WC的加入明显地提高了FY 1烧结锻造钢的耐磨性,其中15%WC/FY 1烧结锻造钢的磨损量仅为目前使用的导向辊材料W18Cr4V磨损量的1/5·所制备的WC/FY 1烧结锻造钢基复合材料达到高速线材轧机的导向辊用材的性能要求,因而有望在实际中获得应用·     

Fe-C-MoS2/CuSn合金基复合材料的研究

应用粉末冶金技术制备了烧结Fe-C-MoS2/CuSn合金基减摩复合材料,对其组织结构和机械物理性能进行了研究.结果表明以CuSn合金为基体保证了材料的导电性.CuSn合金的强度大于混合同种金属元素烧结材料的强度.CuSn合金与Fe润湿性好,促进了烧结合金化,因而大幅度提高了材料的强度、硬度、冲击韧性.C以游离状态存在于基体中,其膨胀系数大于基体材料,起到了减摩作用.MoS2均匀分布在基体中,明显地起到了高温减摩作用.其中当Fe(质量分数)增加到15%时,冲击韧性达20.6 J/cm2,抗拉伸强度为163.2 MPa,布氏硬度为53.8,达到和超过了TB/T1842.1-2002电力机车粉末冶...     

原位生成TiCp/Fe复合材料的热处理转变

铸造烧结TiCp/Fe复合材料是近年来研究的新型金属陶瓷相耐磨复合材料,文章对烧结材料和经热处理后材料进行了X光衍射相分析,测试了不同状态材料的硬度和冲击韧性,探讨了材料中相变化和力学性能变化的规律.分析认为烧结TiCp/Fe复合材料的热处理促进了Fe0.975Ti0.025和Nb0.5Ti0.5C0.57不稳定相的稳定转变,有效提高了材料的韧性.     

镀钨碳纳米管增强铜基复合材料的制备及性能

采用羰基热分解法对多壁碳纳米管表面进行镀钨处理,并以镀钨碳纳米管和电解铜粉为原料,进行机械球磨混粉和放电等离子体烧结,制备了镀钨碳纳米管/铜基复合材料.采用场发射扫描电镜观察了粉体和复合材料的组织形貌,并对复合材料物相进行了X射线衍射分析.探讨了镀钨碳纳米管含量和放电等离子体烧结温度对复合材料致密度、抗拉强度、延伸率和电导率的影响.结果表明,镀钨碳纳米管质量分数为1%和烧结温度为850℃时,复合材料的致密度、抗拉强度和电导率最高.与烧结纯铜相比,复合材料的抗拉强度提高了103.6%,电导率仅降低15.9%.     

烧结温度对铜基粉末冶金摩擦材料性能的影响

为了探究烧结温度对铜基粉末冶金摩擦材料性能的影响,通过四种温度(825、850、875、900 ℃)热压烧结,成功制备了铜基粉末冶金摩擦材料。研究了材料的微观组织、密度、硬度、抗压强度、摩擦性能,由此得到材料的较佳烧结温度。结果表明,在四种烧结温度下,材 料中的各元素能均匀地分布在Cu基体中。随着烧结温度的升高,密度、硬度、抗压强度和摩擦因数都先增大后减小,而孔隙率和磨损量先减小后增大。Cr能改善Cu与C之间的湿润性,提高金属基体与非金属组元之间的结合强度,从而使材料的密度增大;Ni、Mn能向Cu中扩散,形成固溶体,阻碍位错运动,提高材料的硬度。铜基粉末冶金摩擦材料较佳烧结温度为850 ℃,此时的密度为6.17 g/cm³,孔隙率为8.62%,维氏硬度为81.2,抗压强度为172.8 MPa,摩擦因数为0.37,磨损量为0.074 g。     

Effect of sintering on the relative density of Cr-coated diamond/Cu composites prepared by spark plasma sintering

Cr-coated diamond/Cu composites were prepared by spark plasma sintering. The effects of sintering pressure, sintering temperature, sintering duration, and Cu powder particle size on the relative density and thermal conductivity of the composites were investigated in this paper. The influence of these parameters on the properties and microstructures of the composites was also discussed. The results show that the relative density of Cr-coated diamond/Cu reaches ~100% when the composite is gradually compressed to 30 MPa during the heating process. The densification temperature increases from 880 to 915℃ when the diamond content is increased from 45vol% to 60vol%. The densification temperature does not increase further when the content reaches 65vol%. Cu powder particles in larger size are beneficial for increasing the relative density of the composite.