粉末冶金制备的Ti35Nb2．5Sn5HA生物复合材料的组织与性能研究

采用高能机械球磨和脉冲电流活化烧结方法制备了一种新型的不含Al、V等有毒元素的口钛合金基体的Ti35Nb2．5Sn5HA生物复合材料。研究了不同机械球磨时间球磨的Ti35Nb2．5Sn5HA粉末以及用这几种粉末烧结制备的样品微观组织和显微硬度变化,球磨时间对烧结复合材料的微观组织和性能的影响。结果表明：随着球磨时间的增加,Ti35Nb2．5Sn5HA粉末的颗粒尺寸逐渐减小,Nh和Sn开始与Ti发生固溶,形成Ti的过饱和固溶体,而且α-Ti也开始向β-Ti转化。当球磨时间达到12h,球磨粉末中α-Ti完全转化为β-Ti,粉末颗粒的平均尺寸为500nm左右。12h球磨的粉末烧结制备的复合材料具有超细晶粒尺寸,晶粒平均尺寸为200nm,这种复合材料的维氏显微硬度可以达到10187．3MPa。     

放电等离子烧结快速制备高钪含量铝钪合金

采用放电等离子烧结技术制备高钪含量Al-Sc合金,利用扫描电子显微镜、能谱仪和X射线衍射仪等设备对球磨前后Al-Sc合金粉末的形貌、相组成以及不同温度快速烧结样品的显微组织结构进行观察和分析,研究烧结温度对Al-Sc合金显微组织的影响。结果表明:球磨后粉末的形状较规则,其颗粒尺寸为25~45mm,并初步实现了机械合金化,除Al、Sc相以外,有少量Al3Sc和AlSc2相生成。放电等离子烧结可实现高钪含量铝钪合金的快速致密化,成功制备出钪含量30%(质量分数)的铝钪合金,通过调整烧结工艺参数,烧结样品的相对密度可达92.19%;当烧结温度高于500℃时,所得样品致密,无孔洞,且无明显晶界;随着烧结温度的提高,Sc相与第二相融合,形成Al3Sc、AlSc2等第二相,存在于合金中,且Al3Sc相呈现逐渐增强的趋势。     

原料粒径与烧结温度对放电等离子烧结Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr合金组织和性能的影响

利用放电等离子烧结技术(SPS)制备生物医用Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr合金,研究原料粒径与烧结温度对合金显微组织和力学性能的综合影响。结果表明:烧结合金组织由β-Ti相基体及少量未熔化金属颗粒和残留α-Ti相组成,烧结温度的升高会减少未熔化金属颗粒和残留α-Ti相;在相同烧结温度下,Nb、Ta、Zr金属颗粒粒径的减小,会促使烧结合金中的β-Ti相组织更为均匀并使未熔化金属颗粒明显减少,从而降低合金的压缩弹性模量和提高合金的抗压强度与致密度;在Nb、Ta、Zr金属颗粒粒径为10.5μm和烧结温度为1 200℃时,合金获得了压缩弹性模量为46 GPa、抗压强度为1 550 MPa的最佳综合力学性能。     

机械合金化对Cu_(60)Cr_(40)合金微波烧结组织的影响

采用机械合金化和冷压微波烧结的方法制备Cu_(60)Cr_(40)合金,研究了球磨时间对粉末粒度及合金显微组织的影响。结果表明:球磨36~60 h时,Cu_(60)Cr_(40)合金粉体呈层片状,随球磨时间延长,合金粉体细化,机械合金化程度提高;500 MPa冷压后,Cu_(60)Cr_(40)合金压坯断口呈典型的冰糖状断裂形貌,塑性变形程度较高;微波烧结Cu_(60)Cr_(40)合金的显微组织逐渐转化为等轴晶,富Cu相和富Cr相分布较为均匀,烧结产生的孔隙显著减少。     

机械合金化FeCuNiSnCo粉末的制备及其胎体材料物理性能研究

采用机械合金化法制备了Fe基预合金粉（FeCuNiSnCo粉末），通过热压烧结制备胎体材料，对制备的Fe基预合金粉末及其胎体性能进行表征，利用正交实验研究了球料比、球磨转速、液固比、球磨时间等对粉末松装密度和胎体材料硬度、抗弯强度的影响，确定最优工艺，并对胎体材料显微组织进行观察。结果表明:在球磨过程中，粉末颗粒经过重组、变形、破碎和合金化，粉末形貌发生了改变，影响了粉末松装密度；球磨转速和球料比是影响胎体材料硬度和强度的主要因素；综合分析最佳工艺参数为:球磨时间6 h，球磨转速400 r·min-1，球料比4:1，液固比0.5:1.0。     

碳/铜复合粉末的制备及其SPS烧结工艺的研究

将粗铜粉和石墨粉按不同配比混合后进行机械合金化,并对机械合金化粉末的物相、合金化特征以及粉末形貌和颗粒度进行了分析研究;利用放电等离子烧结技术研究了制得粉末的烧结行为.实验结果表明,在球磨过程中,随球磨时间的延长有越来越多的碳原子溶入了铜的晶格,球磨24h时固溶度达到最大值,继续球磨,有部分碳析出.机械合金化可以使晶粒细化,有利于原子扩散形成过饱和固溶体;应用烧结技术,可以得到均匀、致密的组织.     

MoSi2-Ti3SiC2复合材料制备及抗氧化性能

将Mo-Si-Ti-C机械合金化粉末进行放电等离子烧结(SPS)制备得到MoSi2 -Ti3 SiC2复合材料.采用X射线衍射分析(XRD)、扫描电镜分析(SEM)等手段对烧结试样进行组织结构分析,并对其进行了300～1 200℃12h的等温氧化试验.研究结果表明,MoSi2-Ti3SiC2复合材料在高温氧化气氛下,具...     

粉末烧结制备内燃机用Ti-22Nb-2.5Zr-1.5Mo合金组织与力学性能分析北大核心

采用放电等离子烧结(SPS)技术制备内燃机用Ti-22Nb钛合金,对其进行固溶时效处理,并观察其显微组织结构,测试其力学性能。结果表明,采用等离子旋转电极法制备的Ti-22Nb预合金粉末试样致密度高,未观察到孔洞,具有更好的球形度,流动性也更优;烧结态和固溶处理的组织均由β相与α相构成,SPS法制备的Ti-22Nb合金经不同热处理由β相转变为ω相再转变为α相。相对于常规工艺制备的Ti-22Nb合金热处理后的组织结构,采用SPS法制备的Ti-22Nb合金经550℃时效处理获得了尺寸更小的α相;830℃固溶处理后的Ti-22Nb合金试样具有优异的力学性能,相对于常规方法制得的板材,拉伸强度增大了100 MPa。合理的固溶与时效处理可以使合金获得更优的综合力学性能。     

Al2O3粉末对MA-SPS制备Fe3Al材料显微组织的影响

采用机械活化-放电等离子烧结(MA-SPS)方法制备了Fe3Al材料,使用X射线衍射仪和电子显微镜对球磨粉体和烧结块体进行了研究。球磨之前加入纳米Al2O3粉末可以有效地细化烧结材料的显微组织,提高其力学性能。加入2%～5%(质量分数,以下同)Al2O3时,对显微组织的细化作用明显,材料的显微硬度提高,超过5%时,孔隙度上升,显微硬度下降。     

机械合金化Ti/Al合金的制备

采用多维摆动式球磨机机械合金化Ti/Al二元粉末,研究了机械合金化过程中粉末结构的变化。Ti/Al混合粉末经高能球磨后,颗粒尺寸下降,Ti、Al晶粒各自逐渐细化至纳米级尺寸,且部分形成非晶,球磨15h后发现了TiAl和Ti3Al金属间化合物。将机械合金化后的粉末进行放电等离子烧结,烧结试样的组成相主要为TiAl和Ti3Al。     

高能球磨-放电等离子烧结法制备双晶分布钛

以平均粒径约150μm的球形钛粉为原料,采用高能球磨结合放电等离子烧结技术制备由双尺度晶粒组成的高致密纯钛块体材料,研究高能球磨过程中钛粉的形貌、尺寸及显微组织的变化,分析球磨钛粉放电等离子烧结时的致密化行为和显微组织的演变规律,测试烧结钛块体材料的室温压缩性能。结果表明:钛粉在球磨初期发生剧烈的塑性变形并相互焊合,形成层片状团聚粉末。球磨10 h时,钛粉的部分晶粒细化至40~100 nm。放电等离子烧结过程中,随烧结温度升高和烧结时间延长,烧结钛的密度逐渐增大。在烧结温度为800℃、保温时间为4 min、烧结压力为50 MPa的条件下,烧结钛的密度达到4.489 g/cm3,接近全致密,其显微组织由双尺度的等轴晶组成,细晶区晶粒尺寸为1~2μm,粗晶区晶粒尺寸为5~20μm,二者呈层状交替分布;该试样在室温压缩条件下的综合力学性能与铸锻Ti-6Al-4V合金相当。     

Development of Ti–Nb and Ti–Nb–Fe beta alloys from TiH2 powders

Ti–Nb β alloys are a promising alternative as an implant material due to their good properties and low Young’s modulus, compared to other Ti-alloys currently employed as biomaterials. In this study, three materials of the Ti–Nb and Ti–Nb–Fe systems were produced by powder metallurgy techniques starting from TiH₂ (TH) powder. Several sintering cycles were employed to evaluate the H₂ elimination and the effect of sintering temperature on densification and fraction of β-Ti phase. Also, the influence of alloying element size using two kinds of Fe powder was evaluated. The highest loss of H₂ was achieved by decreasing heating rate at the temperature range of hydride decomposition. SEM images and XRD results show mainly a β-Ti phase for TH–40Nb and TH–5Fe–25Nb samples. The TH–12Nb sample shows (α?+?β) microstructure. Fe addition with smaller particle size seems to improve the diffusion of Nb into Ti which promotes a higher β-phase fraction and sample homogeneity.     

Microstructure and properties of CrMnFeCoNi high-entropy alloy prepared by mechanical alloying and spark plasma sintering

The equiatomic ratio CrMnFeCoNi high entropy alloy (HEA) was prepared by mechanical alloying (MA) and spark plasma sintering. This paper reports the behaviour of MA, the phase formation, microstructure and mechanical properties of CrMnFeCoNi HEA. With the increase of milling time, solid solution with single FCC phase was gradually formed. The single FCC phase remained as matrix after SPS at 1373?K and 50?MPa. Ultrafine-grained microstructure and good mechanical properties were obtained: At room temperature, the as-sintered bulks exhibit an excellent combination of high compressive strength (2390?MPa) and high fracture strain (47%).     

MA-SPS制备超细晶Ti-8Mo-3Fe合金的摩擦磨损性能

以机械合金化+放电等离子烧结（MA-SPS）制备的超细晶Ti-8Mo-3Fe合金为研究对象,研究了合金在模拟体液（SBF）中的摩擦磨损性能,并与放电等离子烧结制备的微米尺寸晶粒的Ti-8Mo-3Fe合金、铸造纯Ti及Ti-6Al-4V （TC4）合金进行了对比.结果表明:采用MA-SPS工艺可制备出高致密度、组织均匀的超细晶Ti-8Mo-3Fe合金,合金由β相及少量α相组成,平均晶粒尺寸为1.5 μm,显微硬度为448 HV;在相同摩擦磨损条件下,超细晶Ti-8Mo-3Fe合金的摩损程度明显低于微米晶粒Ti-8Mo-3Fe和铸态的纯Ti及TC4合金,具有最低的磨损体积和较稳定的摩擦系数.超细晶Ti-8Mo-3Fe合金的磨损机制为磨粒磨损,而微米晶粒Ti-8Mo-3Fe和铸态纯Ti及TC4合金的磨损机制为磨粒磨损和黏着磨损并存的混合磨损.      

机械合金化制备Zr50Cu40Ai10非晶合金粉末及其晶化研究

以金属Zr、Cu和Al为原料,通过真空熔炼和气体雾化制备Zr-Cu-Al合金粉末,再经高能球磨得到Zr50Cu40Al10非晶合金粉末。采用氮/氧分析仪、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和热分析仪(DSC)对其非晶形成能力及晶化行为进行研究。结果表明,球磨120h后可获得Zr50Cu40Al10非晶合金粉末,且随球磨时间增加,粉末的颗粒尺寸逐渐减小,90h后达到亚微米级。球磨过程中由于铁的增加,使合金的结构"混乱度"增加、负混合热增大,因而热稳定性增强,其过冷区间ΔTx为62K,约为雾化法制备的非晶合金粉末的2倍。此外,采用非等温晶化方法,用KISSINGER方程计算出机械合金化Zr50Cu40Al10非晶合金的玻璃转变和初始晶化的表观激活能分别为152.6kJ/mol和172.4kJ/mol,远小于相应的气体雾化法制备的Zr50Cu40Al10非晶合金粉末表观激活能,其原因是粉末中氧含量和体系自由能较高。     

机械合金化制备纳米晶Fe-Si合金的研究

采用Fe-6．5％Si合金粉与Si-22％Fe合金粉末，经机械合金化制备了Fe-13．95％Si固溶体合金。由碰撞频率、速率与球磨工艺条件的理论关系推导出了球料比的最佳值。利用XRD、SEM和EDX手段对球磨后的Fe—Si粉体进行了结构、形貌及成份表征。结果表明：混合粉体球磨12h可实现机械合金化，合金化的粉体为α—Fe（Si）过饱和固溶体，颗粒尺寸为0．5～15μm，显微组织为纳米晶结构，平均晶粒尺寸约为18nm。     

Spark plasma sintering of Al-Si-Cu-Fe quasi-crystalline powder

This article presents the results of a study on the microstructure and mechanical properties of Al−Si−Cu−Fe specimens produced by the spark plasma sintering (SPS) technique. The microstructure of the starting powder and bulk specimens was analyzed by means of X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), and transmission electron microscopy (TEM). The formation of the icosahedral and decagonal quasi-crystalline phases in the as-gas-atomized powders is described for the first time. It is then shown that these metastable phases transformed into the 1/1 cubicapproximant phase upon heating at about 600°C. Second, the effects of SPS process parameters such as the temperature and time have been investigated. Owing to the generation of a spark discharge neighboring powder particles, dense cylindrical samples were obtained after a short sintering time of 30 minutes at the temperature of 650°C. The highest values of the Vickers microhardness, about 8.9 GPa, were obtained when the powders were sintered in the temperature range of 600°C to 650°C for a holding time of 30 minutes, while the fracture toughness was found to be inversely proportional to the sintering temperature. However, at the sintering temperature of 650°C, the fracture toughness increased from about 1.40 to 1.52 MPa √m as the holding time increased from 10 to 60 minutes. As compared to cast specimens, the enhanced mechanical properties are explained by the refined microstructure resulting from the low temperature and short sintering time applied during SPS processing