纯钛粉放电等离子烧结致密化的动力学与组织演变行为

放电等离子烧结(spark plasma sintering, SPS)具有快速致密化的显著特点,然而目前对SPS快速致密化的动力学行为缺少深入理解与认识。考虑到纯钛的优异性质及广泛应用,本文以纯钛粉为典型材料,在压强20 MPa、温度为600~875℃条件下,进行纯钛粉的SPS烧结,获得了其在不同温度下的致密化过程与时间的函数关系,揭示了其快速致密化的动力学行为。并深入探讨烧结温度对其微观组织、孔隙度及力学性能的影响。结果表明：在低温阶段(600~725℃),致密化指数为1.5,扩散与高温蠕变共同作用实现样品的致密化;在温度较高时(800~875℃)致密化指数为2,此时主要为高温蠕变导致的致密,随温度升高,样品的维氏硬度增加,且温度越高增加速率越快,样品的力学性能提高。     

TiB2含量对17-4PH钢熔覆层组织及性能的影响

目的 选择合适的TiB2添加量以提高17-4PH钢熔覆层的综合性能.方法 采用金属粉末注射成形技术制备17-4PH基体,在基体上通过激光熔覆含有不同质量分数TiB2(0.5％,1％,2％,3％,4％)的混合粉末制备样品,分析其物相及组织,测试材料显微硬度,并进行摩擦磨损与电化学腐蚀实验.通过对样品进行耐磨性与耐腐蚀性的实验,确定最佳TiB2添加量.结果 发现熔覆层与基体均为单相α-Fe,激光熔覆层与基体结合紧密,晶粒尺寸减小,孔隙率降低.TiB2的加入会引起熔覆层元素偏析,随着TiB2含量的增加,硬度先增大后减小.与基体相比,熔覆层的耐磨性能有显著提高,其磨损率随TiB2含量的增加而升高,耐腐蚀性随TiB2含量的增加而降低.当TiB2的质量分数为1％时,显微硬度最高可达626.6HV,磨损率为0.1341×10?4 mm3/(N·m).结论 通过在熔覆层中添加适量的TiB2可以提升17-4PH钢的综合性能,当TiB2的质量分数为1％时,材料具有最佳的力学性能和相对较好的耐腐蚀性能.     

钙蒸气对氢化脱氢钛粉还原脱氧行为的影响

以金属钙在高温下生成的钙蒸气作为还原剂,对氧含量(质量分数,下同)为0.56%的氢化脱氢钛粉进行脱氧,然后分别用稀盐酸和蒸馏水充分洗涤,过滤干燥后得到脱氧钛粉。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)和氮氧含量分析等手段,分析与表征粉末的物相组成、形貌和元素组成,研究还原温度和时间对脱氧效果的影响,并对钛粉的脱氧行为进行研究。结果表明,钛粉脱氧主要通过还原反应和原子间的扩散进行。还原温度与还原时间对脱氧钛粉的氧含量影响较大。在相同条件下,随还原温度升高,钛粉的氧含量降低,但当温度超过1 273 K时氧含量略有增加;最佳还原工艺为1 273 K温度下保温2 h,钛粉氧含量从0.56%降至0.14%,粉末颗粒形貌和粒度未发生明显变化。脱氧钛粉在室温下于空气中放置60 d,其氧含量变化不大。     

激光熔覆Co-Cr-Ni-Mo涂层的粘塑性摩擦及组织演变行为(英文)

通过激光熔覆Co-Cr-Ni-Mo合金与WC-Co硬质合金之间的旋转摩擦变形实验,研究钴基合金的粘塑性摩擦及纳米组织形成机制。考察粘塑性摩擦过程的摩擦系数、界面温度及轴向缩短量随时间的变化关系。结果表明以上物理量首先进入快速上升阶段,然后进入稳态阶段,其中第一个阶段属于滑动摩擦,第二阶段属于粘塑性摩擦。粘塑性摩擦后,激光熔覆涂层从表面至内部可分为粘塑性变形区、热力影响区、激光原始组织3个典型区域。粘塑性变形可将原始组织中的网状M23C7相破碎为弥散分布的等轴形状纳米晶粒。粘塑性区的宽度为37～131μm,其典型组织特征为晶粒尺度小于50nm的M23C7相及α-Co相,甚至含有少量接近非晶态结构。因而,粘塑性摩擦将激光熔覆合金的硬度由HV600提高至HV997。     

添加剂Pr2O3和Er2O3对电沉积Ni-S合金电极性能的影响

以氧化镨、氧化铒为添加剂,在泡沫镍基体上电沉积制备Ni-S镀层电极。对镀层的表面形貌、镀层结构、电沉积行为及镀层的电化学性能进行研究。结果表明：电镀液中添加稀土氧化物后电沉积过程的阴极极化增强,沉积层晶粒细化,比表面积增大,因而电极的析氢过电位降低;其中,添加Pr203的Ni-S镀层在250mA／cm2下碱性水电解时过电位降低达37mV,且该镀层电极在碱性介质下具有较高的析氢活性和耐腐蚀性能,在100h水电解实验中表现出较强的稳定性。     

电沉积制备Ni-S涂层电极的研究

以泡沫镍为基体电沉积制备了Ni-S涂层电极.通过对电流密度、电沉积温度、电沉积时间和镀液pH值等条件对涂层析氢性能影响的研究,确定了适宜的电沉积工艺条件;电极涂层的XRD、SEM测试结果表明涂层为非晶态结构、表面颗粒大小均匀且具较大表面积;电解过程中出现了Ni3S2由非晶态向晶态的转变,由于Ni3S2具有较强的吸附氢能力,是析氢反应的催化活性中心,电解过程中Ni3S2的出现降低了电极的析氢电位.模拟电解水实验结果表明泡沫镍基Ni-S涂层电极较Raney-Ni电极具有更好的析氢活性.     

氧化锆基金属陶瓷放电等离子烧结制备与性能研究

氧化锆陶瓷材料的脆性限制了其在某些领域的应用。文章首创在氧化锆粉末中加入316L不锈钢粉,通过放电等离子烧结制备氧化锆基金属陶瓷。试验通过不同的成分配比和不同的烧结温度进行对比研究,采用金相分析、XRD、SEM/EDS等测试方法,对材料的微观结构和宏观性能等进行了表征与分析。并通过断口分析,讨论了Zr O2·316L金属陶瓷的增韧机理。结果表明:采用放电等离子烧结制备出的材料随相组成的成分所占比例的改变,其致密度、弯曲强度、横向断裂强度、断裂韧性都随之呈现出相应的变化规律;316L相以片状均匀分布在氧化锆基体中,在材料断裂时起到了颗粒/纤维增韧的作用。同时氧化锆部分以亚稳相t-Zr O2的形态存在,也起到了相变增韧的作用。     

Al含量对选区激光熔化Al_(x)CoCrFeNi(x=0.3,0.5,0.7,1.0)的显微组织及纳米压痕的影响EI北大核心CSCD

采用气雾化法制备预合金粉末,通过选区激光熔化(selective laser melting,SLM)制备Al_(x)CoCrFeNi(x=0.3,0.5,0.7,1.0)高熵合金。通过X射线衍射仪、扫描电镜以及纳米压痕实验,综合分析Al_(x)CoCrFeNi的物相、微观组织、硬度、杨氏模量及蠕变曲线,探讨Al含量对Al_(x)CoCrFeNi显微组织及纳米压痕的影响。结果表明:Al含量对物相组织有显著影响,其中Al_(0.3)CoCrFeNi与Al_(0.5)CoCrFeNi为FCC结构,Al_(0.7)CoCrFeNi和Al_(1.0)CoCrFeNi为BCC/B2结构。Al_(0.3)CoCrFeNi和Al_(0.5)CoCrFeNi主要由等轴晶组成,Al_(0.7)CoCrFeNi和Al_(1.0)CoCrFeNi主要由柱状晶组成。随Al含量增加,孔隙及裂纹等缺陷增加。在Al_(0.3)CoCrFeNi和Al_(0.5)CoCrFeNi中没有观察到明显的熔池形貌。随Al含量增加,样品残余应力增加。随Al含量增加,硬度增加,由Al_(0.3)CoCrFeNi的447HV增加至Al_(1.0)CoCrFeNi的567HV。Al_(0.3)CoCrFeNi杨氏模量约为273 GPa,Al_(0.5)CoCrFeNi约为233 GPa,Al_(0.7)CoCrFeNi和Al_(1.0)CoCrFeNi杨氏模量相近,分别为240 GPa和242 GPa,硬度与杨氏模量的变化主要与组织及物相有关。与传统蠕变曲线不同,Al_(x)CoCrFeNi的纳米压痕蠕变曲线只包括瞬时蠕变和稳态蠕变两个阶段,其蠕变机制主要为位错蠕变,其中Al_(0.7)CoCrFeNi具有最好的抗蠕变性能。Al_(0.3)CoCrFeNi具有最好的打印成形性,其屈服强度为702 MPa,伸长率为27.5%。     

Fe2O3粉末表面非均匀成核法包覆

为解决氧化铁红在高温下呈现不稳定性的问题, 采用非均匀成核法使Si（OH）4和Al（OH）3均匀包覆在氧化铁红粉末颗粒表面, 用X射线衍射仪、透射电镜、 Zeta电位测定仪对包覆前后的Fe2O3粉末颗粒进行分析. 结果表明, 通过非均匀成核法可以制备出被SiO2和Al2O3包覆的Fe2O3复合粒子, 其技术的关键是如何控制反应溶液pH值和涂层物质沉淀的反应浓度, 以保持被覆颗粒稳定的悬浮特性.     

熔盐预电解脱水与电解时间对溶盐电解TiO_2脱氧行为的影响

以无水氯化钙作为熔盐,采用熔盐电解法对TiO2阴极片进行脱氧,通过X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对TiO2电解产物的相组成、电极表面形貌与元素组成进行观察与分析,研究熔盐的预电解脱水与熔盐电解时间对TiO2电解脱氧行为的影响。结果表明,熔盐未经预电解时,TiO2阴极片不发生脱氧反应,电解产物只有CaTiO3相;熔盐经预电解脱水后,TiO2电解产物部分或全部为低价钛氧化物,预电解时间达到15h即可有效去除熔盐中的水分,从而获得较佳的熔盐电解脱氧效果,电解产物为氧含量较低的Ti2O。TiO2电解脱氧是分步进行的,随电解进行,先后出现Ti2O3、TiO、Ti2O,由于钛的化合价逐渐降低,所需分解压升高,导致脱氧效率逐渐降低。TiO2阴极的脱氧反应是由表面到心部进行,电解后的阴极片明显分层,表层为氧含量较低的Ti2O,中间层为CaTiO3和钛的低价氧化物,心部为CaTiO3。