93钨合金的稀土改性机理

通过粉末冶金方法制备添加质量分数为0.15%稀土元素La,Ce的93W-4.9Ni-2.1Fe合金.测试钨合金在不同应变率下的力学性能,并从粉末冶金动力学的角度分析钨合金的稀土改性机理.结果表明,稀土元素的添加,明显提高了93W合金的动态力学性能;钨合金稀土的改性主要是通过化学反应,将游离态存在的杂质元素氧、硫等转变为较稳定的稀土化合物,减少了杂质元素在钨颗粒与黏结相界面的偏析,提高了二者之间的界面结合强度;稀土元素的加入使得烧结过程中W颗粒的长大速率下降,导致W颗粒尺寸减小,通过降低黏结相中W的溶解度而使液相的黏度减小,流动性变好,液相更易渗入W颗粒间,导致连接度下降.     

W-Ni-Fe高比重合金的SPS烧结行为

采用放电等离子烧结(SPS)设备制备了93W-5.6Ni-1.4Fe高比重合金,烧结温度范围为1 100～1 180 ℃,保温时间为5 min.对不同烧结温度下的样品进行了密度、硬度、抗弯强度等性能测试,采用场发射SEM观察了样品表面形貌及断裂行为.结果表明:采用SPS烧结,可以在较低的温度下实现93W-5.6Ni-1.4Fe高比重合金的固相烧结,使合金致密化,并能有效控制钨晶粒长大,提高材料的硬度、抗弯强度等力学性能.     

稀土元素La,Ce对93WNiFe合金力学性能的影响

通过粉末冶金方法制备了添加稀土元素La,Ce的93W-4.9Ni-2.1Fe合金,研究了稀土元素对高密度93钨合金静、动态力学性能的影响. 结果表明,添加少量的稀土元素La,Ce可以显著提高93钨合金的力学性能. La,Ce的加入使合金断口上钨-钨界面分离和钨-粘结相界面开裂的比例减少,钨颗粒解理断裂和基体相韧性撕裂的比例增加. 稀土元素La,Ce改变了氧和硫在合金中的存在与分布状态,减小了其在钨-粘结相界面的偏聚,从而改善了合金的力学性能.     

纳米晶W-Ni-Fe复合粉末烧结过程中的致密化与显微组织演变

采用溶胶喷雾干燥-热还原法制备纳米晶93W-4.9Ni-2.1Fe复合粉末,利用高温热膨胀仪测定和研究纳米品复合粉末的烧结收缩动力学曲线特征,计算纳米晶W-Ni-Fe复合粉末的固相烧结激活能,并利用金相显微镜和扫描电镜分析致密化过程中显微组织的演变规律.研究结果表明:纳米晶W-Ni-Fe复合粉末的开始收缩和剧烈收缩温度分别为900℃和1 120℃,其最大的线收缩率达0.097 ％/℃;在1 200℃以下的固相烧结阶段,压坯便发生显著的致密化,其致密化程度可达98％以上,固相烧结的表观激活能为154.83 kJ/mol,比传统粉末烧结激活能大大降低;在固相烧结期间,W晶粒尺寸长大缓慢,在1 380℃以上液相烧结时W晶粒长大急剧加快.     

纳米钨合金粉末常压烧结的致密化和晶粒长大

高密度合金由于具有密度和强度高、延性好等一系列优异的性能,在军工上被用作动能穿甲弹材料.纳米材料被认为是21世纪应用前景非常广阔的新型材料,采用纳米粉末可望大大细化钨合金晶粒,显著提高合金的强度、延性和硬度等力学性能,因而是制备新型高强韧高密度钨合金的很重要的研究方向.作者采用机械合金化(MA)工艺制备了纳米钨合金复合粉末,研究了纳米钨合金粉末在常压氢气气氛中的烧结致密化和在烧结过程中的W晶粒长大行为.同时,指出了在液相烧结时存在的问题,即W晶粒加速重排、产生晶粒聚集与合并,迅速发生W晶粒长大,在较短时间内液相烧结时,W晶粒尺寸又长大到接近传统高密度合金水平.研究结果表明,MA纳米粉末促进了致密化,使致密化温度降低100～200℃;在一般固相烧结温度时可以得到晶粒粒径为3～5μm的细晶高强度合金.     

纳米添加剂对W-Ni-Cu合金性能的影响

研究了纳米添加剂对W Ni Cu合金性能的影响和作用机理;用扫描电镜和金相显微分析技术研究了合金的形貌与结构;测量了合金试样的物理力学性能.研究结果表明:加入纳米添加剂可降低烧结温度;选用的纳米添加剂对钨晶粒的长大起了抑制作用,细化了W Ni Cu合金的晶粒;适量的纳米添加剂大部分分布于Ni Cu粘结相中.在该实验条件下,在1430℃烧结得到了全致密的W Ni Cu合金.     

化学沉积Ni—Cu—P合金镀层的组织结构

利用DSC和XRD研究了化学沉积Ni-Cu-P合金镀层的组织结构和晶化过程。结果表明：随着镀层中Cu含量的升高,Ni-Cu-P合金镀层向亚稳中间相Ni5P2及Ni12P5转变和亚稳中间相Ni5P2及Ni12P5向热力学稳定的Ni3P相转变的温度均逐渐升高;非晶态结构的合金镀层（质量分数）Ni-8.47%Cu-15.39%P、Ni-15.35%Cu-13.90%P及Ni-19.71%Cu-12.83%P在300℃加热后仍保持非晶态,而在363.39℃、363.69℃及370.04℃,这3种合金镀层分别转变为亚稳中间相Ni5P2及Ni12P5,随着温度的升高在428.20℃、442.54℃及453.96℃,合金镀层中的亚稳中间相Ni5P2及Ni12P5又进而转变为稳定相Ni3P;对于晶态结构（质量分数）Ni-56.49%Cu-6.01%P合金镀层,在170-330℃,镀层中Ni-Cu晶粒粗化、磷元素向晶界偏聚,在397.80℃镀层中的非晶相转变为亚稳中间相Ni5P2,在464.89℃亚稳中间相Ni5P2转变为稳定相Ni3P。     

超细晶粒W-40%Cu合金的烧结和力学性能

以纳米W,Cu粉末为原料,通过测定H2中热压烧结和无压烧结的收缩动力学曲线,研究了纳米W-40%Cu化学混合粉末的致密化过程.对比了纳米W粉与常规Cu粉(-44μm)的机械混合粉和纳米W-Cu化学混合粉的热压烧结致密化过程.测定了烧结合金在300℃和500℃下高温应力一应变曲线.实验结果表明:采用纳米W-40%Cu化学混合粉末在H2中无压烧结时最大收缩速率对应温度为980℃;1 200℃烧结平均晶粒小于2μm,相对密度为97%.纳米W-Cu化学混合粉在H2热压烧结时最大收缩速率对应温度为930℃;1 200℃烧结合金的平均晶粒为0.5 μm,相对密度为98%.纳米W-Cu化学混合粉热压合金高温抗压强度比纳米W与常规Cu粉的热压合金高.     

纳米W-Ni-Fe复合粉末制备技术研究现状

钨合金具有高密度、高硬度、高强度和延性好等优良综合力学性能和特性,是广泛应用于国防工业、航空航天和民用工业的军民两用合金材料。现代科技发展对钨合金性能提出了更高的要求。高密度钨合金一般经W、Ni、Fe及其它合金元素粉末的混合、压制、液相烧结,以及后处理等工艺制备而成。然而,要获得高性能钨合金,细晶、超细晶或纳米晶W-Ni-Fe复合粉末的制备是重要前提。本文从技术角度总结和分析现有的纳米W-Ni-Fe复合粉末的制备方法,对其优点及不足进行了介绍。     

硼对有序态Ni_3Fe合金氢气环境中氢脆敏感性的影响

硼含量（0.01～0.06wt.%B）对有序态Ni-24at.%Fe合金在真空和氢气环境中的力学性能有较大的影响,对有序态Ni3Fe合金在氢气环境中的氢脆敏感性也有较大的作用.研究结果表明,加硼后有序Ni3Fe合金的晶粒尺寸得到细化,材料的强韧性提高 硼有效抑制了有序态Ni-24at.%Fe合金在氢气环境中的氢脆.当合金中硼含量为0.06wt.%时,有序态Ni3Fe合金在氢气环境中的氢脆因子（IH2）为1%,与无硼Ni3Fe合金相比,合金氢脆因子的下降幅度达到98.7%.在氢气环境中拉伸时,无硼有序态Ni3Fe合金的断口形貌为完全的沿晶断口 随着Ni3Fe合金中硼含量的增加,合金断口形貌中的沿晶断口所占比例逐渐减少 当合金中的硼含量大于0.03wt.%后,断口形貌变为全部塑性的韧窝状断口.合金的断口形貌变化表明,有序态Ni3Fe合金中的硼提高了合金的晶界强度.硼对有序态Ni3Fe合金在氢气环境中力学性能和氢脆因子的作用变化表明,硼对有序态Ni3Fe合金中由氢气诱发的环境氢脆有较强的抑制作用.     

超细/纳米W-10%Cu复合粉末制备与烧结工艺

采用溶胶-喷雾干燥-共还原法制备超细/纳米W-10%Cu(质量分数)复合粉末,将该粉末压制成形后进行一步烧结,研究粉末制备过程中的工艺参数对粉末晶粒尺寸、比表面积、粒度、氧含量、相组成和形貌的影响以及烧结参数对烧结体密度的影响.研究结果表明:复合氧化物粉末可在较低温度下还原较完全,还原后的W-10Cu复合粉末粒度细小,团聚体粒度为100 nm左右,单颗粒晶粒粒度约为22.6 nm,W-10%Cu复合粉末在1 350～1 400 ℃烧结可达近全致密,其显微组织主要是细小的球形钨晶粒均匀弥散分布在铜相中,其中钨晶粒粒度约为1.0 μm.     

High-temperature mechanical properties and deformation behavior of high Nb containing TiAl alloys fabricated by spark plasma sintering

A high Nb containing TiAl alloy was prepared from the pre-alloyed powder of Ti-45Al-8.5Nb-0.2B-0.2W-0.02Y (at%) by spark plasma sintering (SPS). Its high-temperature mechanical properties and compressive deformation behavior were investigated in a temperature range of 700 to 1050℃ and a strain rate range of 0.002 to 0.2 s-1. The results show that the high-temperature mechanical properties of the high Nb containing TiAl alloy are sensitive to deformation temperature and strain rate, and the sensitivity to strain rate tends to rise with the deformation temperature increasing. The hot workability of the alloy is good at temperatures higher than 900℃, while fracture occurs at lower temperatures. The flow curves of the samples compressed at or above 900℃ exhibit obvious flow softening after the peak stress. Under the deformation condition of 900-1050℃ and 0.002-0.2 s-1, the interrelations of peak flow stress, strain rate, and deformation temperature follow the Arrhenius' equation modified by a hyperbolic sine function with a stress exponent of 5.99 and an apparent activation energy of 441.2 kJ·mol-1.     

Ni-Al系合金中的逆马氏体相变

采用多功能内耗仪测量室温至400 °C过程中，油淬Ni 36Al二元合金以及Ni27Al-12Fe、Ni-21.2Al-20Fe和Ni-24Al-16Fe三元合金的内耗和相对动力学模量，并采用X射线衍射仪分析了合金的相组成.结果表明：油淬Ni-36Al合金具有完全马氏体结构，油淬Ni-21.2Al-20Fe合金中含少量马氏体和大量类似Ni3Al和Ni5Al3的金属间化合物；在相同的频率和升温速率条件下，油淬Ni-21.2Al-20Fe的内耗峰最高且最窄，其内耗峰所对应的温度最低，油淬Ni-36Al的内耗峰最低且最宽，其内耗峰所对应的温度最高，并随Fe含量的增加而降低，且与其当量Al（Aleq）含量有关；内耗峰高度与单位时间内马氏体（L10）转变为奥氏体（γ）的转变量有关，而总的转变量与转变时间（峰宽）有关.     

Interfacial behavior of Fe76Si9B10P5/Zn0.5Ni0.5Fe2O4 amorphous soft magnetic composite during spark plasma sintering process

Fe_(76)Si_9B_(10)P_5/Zn_(0.5)Ni_(0.5)Fe_2O_4 amorphous composite with micro-cellular structure and high electrical resistivity was prepared by spark plasma sintering(SPS) at 487 °C. XRD and SEM results showed that the Fe_(76)Si_9B_(10)P_5 alloy powders remained the amorphous state and the composite was dense. A fusion zone at interface of Fe_(76)Si_9B_(10)P_5 cell body and Zn_(0.5)Ni_(0.5)Fe_2O_4 cell wall was observed by TEM, which also indicates the formation of local high temperature. The interface bonding based on the formation of local high temperature in SPS process was observed. It is believed that the tip effect of Zn_(0.5)Ni_(0.5)Fe_2O_4 nanoparticles promotes the local discharging and plasmas creation in the gaps, and the discharging energy forms an instantaneous local high temperature to complete the local sintering and the densification of Zn_(0.5)Ni_(0.5)Fe_2O_4 particles at a low nominal sinter temperature. Simultaneously, the local high temperature stimulates the adjacent gaps discharging, thus facilitate the continuous formation of new discharging path. Finally, sintering and densification of the amorphous composite is complete.     

放电等离子烧结Al20Cr20Fe25Ni25Mn10高熵合金的硬度和腐蚀性能研究

采用放电等离子烧结(SPS)技术在不同温度（800、900和200°C）下保温不同时间（4、8和12 min）合成了Al₂₀Cr₂₀Fe₂₅Ni₂₅Mn₁₀高熵合金（HEA）。通过扫描电子显微镜、能谱仪（EDS）、维氏显微硬度计、极化曲线等对合金的微观结构、显微硬度和腐蚀进行了实验研究。X-射线衍射（XRD）表征了所制备合金的成分。EDS结果显示不论烧结参数如何变化,合金均由原始合金元素组成。XRD、EDS和扫描电子显微镜的结果说明所制备的合金具有球形微观结构,呈现出面心立方结构相,这是基于固溶机制形成的。这表明SPS合金具有HEAs的特征。在1000°C保温 12 min生产的合金显微硬度最高,为HV 447.97,热处理后其硬度降至HV 329.47。同一合金表现出优异的耐腐蚀性能。烧结温度升高,Al₂₀Cr₂₀Fe₂₅Ni₂₅Mn₁₀合金可具有更高的密度、显微硬度和耐腐蚀性。     

PIM高密度合金在液相烧结过程中的变形

研究了高密度合金在液相烧结中的变形 ,提出了变形模型 .实验结果表明 ,随W含量降低、液相烧结温度提高、保温时间延长 ,变形将更为严重 .变形的结果使得显微组织、性能和尺寸发生很大的变化 .根据变形模型 ,可以预测控制变形的方法 .     

电沉积纳米晶Ni-19% Fe合金热稳定性研究

对晶粒尺寸为-20 nm的电沉积纳米晶N i-19%Fe合金的热稳定性进行了研究。在573~873 K温度范围内对其进行等温退火,采用X射线衍射技术分析其晶粒尺寸,根据Arrhen ius-type公式计算晶粒生长指数及晶粒生长活化能,结果表明该电沉积纳米晶N i-19%Fe合金在低于573 K时其晶粒生长主要受晶界扩散机制控制,在673~873 K温度范围内,晶格扩散和晶界扩散2种机制同时参与了其晶粒生长过程。     

烧结矿应用于化学链燃烧的反应特性

本文通过热重实验研究了烧结矿作为载氧体的H2还原反应特性,将其与通过溶解法制备的Fe2 O3/Al2 O3载氧体进行了氧化还原反应性比较,在500~1250℃范围内研究了温度对于烧结矿还原反应过程的影响,在950℃下进行了30次循环反应实验,采用四种模型进行了反应动力学分析.结果表明,烧结矿的H2还原转化率大于80%,可以完全再氧化,并具有良好的循环反应性能.在500~950℃范围内,随温度升高还原反应速率及最终转化率都显著增加;而当温度高于1100℃时,在反应后期还原反应速率和最终转化率有下降的趋势.在500~950℃范围内,对烧结矿的还原过程第一反应阶段( Fe2 O3-Fe3 O4/FeO,还原转化率<25%)可采用二阶反应模型( M2)拟合,得到表观活化能为E=36.018 kJ·mol-1,指前因子为A0=1.053×10-2 s-1;第二反应阶段(Fe3O4/FeO-Fe,还原转化率>25%)采用收缩核模型(M4)拟合,得到的表观活化能为E=51.176 kJ·mol-1,指前因子为A0=1.066×10-2 s-1.     

烧结温度对La-Mg-Ni系储氢合金的相结构与电化学性能的影响

采用粉末烧结法制备La0.7Mg0.3Ni2.8Co0.5合金,并系统研究1173和1273 K下Ar保护分别烧结12 h所制备合金的微观结构与电化学性能。结果表明:合金均由(La,Mg)Ni3和LaNi52种主相所构成,1173 K条件下却含有少量MgNi2相,而1273 K条件下所制备的合金相结构中不含MgNi2相,这说明高温条件较有利于合金的合成。高温条件下所制备的合金具有较高的放电容量,且循环稳定性和高倍率放电性能均有明显的提高,电化学动力学也随制备温度的增高而改善。