TiB_2对γ-TiAl基合金粉末放电等离子烧结行为的影响

采用机械球磨方法制备了含TiB_2的γ-TiAl基合金粉末,并利用放电等离子烧结(SPS)技术制备了其合金粉末烧结体。结合X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析方法对球磨合金粉末的形貌、相组成及其SPS烧结体的显微组织结构进行观察,分析其致密化及微观组织演化过程,并利用万用拉伸试验机对烧结体的室温力学性能进行测试。结果表明:球磨处理后γ-TiAl基合金粉末呈现近球状和不规则形状粉末;粉末的相组成以α_2相为主,同时含有一定量的γ相和少量的B_2相。提高烧结温度可促进γ-TiAl基合金粉末SPS烧结致密化过程,适量的TiB_2的添加也能够有效降低合金粉末SPS快速致密化的起始温度。当TiB_2添加量为0.2%(质量分数)时,合金粉末在1100℃、40 MPa、10 min条件下烧结,其显微组织呈现出由γ晶、α_2晶和α_2/γ片层结构组成的混合组织结构,各相分布均匀且晶粒细小,其所对应的室温抗拉强度也最高。     

放电等离子烧结制备超细WC基硬质合金

采用纳米碳化钒(V8C7)粉末作为晶粒抑制剂及放电等离子烧结(SPS)方式制备超细WC基硬质合金.X射线衍射结果表明:超细WC基硬质合金主要由WC和Co3C两相组成,随着温度的升高,WC的衍射峰逐渐向小角度偏移.扫描电镜结果表明:SPS和纳米V8C7粉末对超细WC基硬质合金的微观组织具有重要影响.SPS使超细WC基硬质合金在较低温度下(1200℃)实现致密化;纳米V8C7粉末可以有效抑制超细WC基硬质合金中WC的晶粒长大,1200℃时WC的晶粒尺寸约500 nm.力学性能结果表明:1200℃时超细WC基硬质合金具有较高的性能(相对密度99.5%,洛氏硬度93.2,断裂韧性12.5 MPa·m1/2).     

机械活化对Ti/Al球磨粉放电等离子烧结过程的影响

将Ti、Al单质粉在行星球磨机中以15∶ 1的球粉比、180 r/min的转速球磨20 h.将所得的球磨粉以100 ℃/min的升温速率在440～980 ℃以及40 MPa的压力下以放电等离子法烧结.通过XRD以及EPMA分析了烧结试样中的相及组织形貌,研究了Ti、Al球磨粉在放电等离子烧结过程中的相变规律,并将其与Ti、Al混合粉的相变规律进行对比.结果表明,Ti、Al球磨粉烧结的相变过程可分为4个阶段:颗粒软化阶段、TiAl3生成阶段、中间相生成阶段以及最终产物生成阶段.机械球磨过程细化了粉体颗粒,并发生点阵畸变,导致球磨粉的烧结过程与混合粉相比,具有反应温度低、反应快、烧结容易实现致密化的特点.由于烧结过程中没有出现液相,且高温时晶粒长大迅速,球磨粉的烧结可以由室温起施压,并需在900 ℃以下温度进行烧结.     

放电等离子烧结技术进展

放电等离子烧结(SPS)是具有升温速度快、烧结时间短、所制得的材料致密度高、外加压力和烧结气氛可控等特点的一种材料制备的新技术。综述了SPS技术在国内外的发展状况,介绍SPS技术的基本原理与装置,探讨了SPS技术在贵金属领域的应用和存在的问题。     

γ-TiAl的循环氧化行为

采用增重法研究了γ－ＴｉＡｌ合金在１１２３Ｋ和１１７３Ｋ空气中循环氧化的动力学曲线，用配有能谱的扫描电子显微铎氧化层的形貌和显微结构进行了分析，用Ｘ射线衍射仪测定了氧化层中的残余应力，研究结果表明：温度是影响γ－ＴｉＡｌ合金循环氧化的重要因素，氧化膜的剥落发生在金属／氧化层界面，其剥落途径为：氧化层先脱附凸起，而后发生剥落。     

放电等离子烧结技术与新材料

放电等离子烧结技术与新材料放电等离子烧结法（ＳＰＳ法）通过在压粉坯粉粒间隙送人脉冲电能，将火花放电瞬时发生的高温等离子（放电等离子）的高热能有效地应用于热扩散和电场扩散等，在由低温升温到２０００ｏＣ以上的超高温下，保温大约在５至２０１：１：：ｌｉｎ左...     

γ-TiAl表面双辉等离子W-Mo合金化对其氧化行为的影响

目的研究W-Mo表面合金化对γ-TiAl合金抗高温氧化性能的影响。方法采用双层辉光等离子合金化技术在γ-TiAl合金表面进行W-Mo合金化,通过恒温氧化试验评价改性层的抗氧化性能,并通过扫描电子显微镜与X射线衍射仪对氧化膜表面及截面形貌和相组成进行分析。结果使用双层辉光等离子合金化技术可以在γ-TiAl表面制备出W-Mo改性层,改性层厚度为9μm,最外层为厚约6μm的W-Mo沉积层,而在沉积层与基体之间存在厚约3μm的扩散层。W-Mo改性层均匀、致密,基体与改性层之间没有裂纹、孔洞等明显缺陷,扩散层中的元素含量呈梯度分布。在750℃恒温氧化100 h后,γ-TiAl基体的氧化增重为5.306 mg/cm~2,W-Mo改性层的氧化增重为2.578 mg/cm~2,仅为γ-TiAl基体的48.6%。在氧化10、20、50 h后,改性层表面无明显变化,氧化膜层均匀、致密、无缺陷,几乎没有出现剥落现象;氧化100 h后,改性层中Mo与W的原子比由3:1降低到了1:2。结论通过双层辉光等离子合金化技术制备W-Mo改性层,能够改善γ-TiAl合金在750℃下的抗高温氧化性能。W-Mo改性层在经过氧化后所形成的氧化膜连续、致密,可以阻碍氧原子向基体内的扩散。但在氧化100 h后,Mo元素的蒸发会破坏氧化膜的完整性,使抗氧化性能有所降低。     

放电等离子烧结制备Cu-10Cr复合材料热变形行为

采用放电等离子烧结(简称SPS)技术制备出Cu-10Cr复合材料,利用Gleeble-1500D热模拟试验机,对制备所得复合材料进行高温等温热压缩试验,变形温度为850℃和900℃、应变速率为0.001~1 s~(-1)、真应变量为0.55。结果表明:Cu-10Cr复合材料的流变应力随温度的升高和变形速率的降低而减小,具有典型的动态再结晶特征;利用流变应力、应变速率和变形温度的相关性,计算得出了该复合材料高温变形时应力指数n、应力参数α和结构因子A等参数,求得其热变形激活能Q并构建了流变应力本构方程。     

γ-TiAl合金的高周疲劳行为

研究了铸造Ti-46.5Al-5Nb(原子分数,%)合金的高周疲劳行为.结果表明Ti-46.5Al-5Nb合金具有较好的室温高周疲劳性能,其疲劳极限σ-1=510 MPa,与合金的断裂强度σb的比值为1.1.试样的形状对Ti-46.5Al-5Nb合金的室温拉伸强度影响较大,由此可以解释合金的疲劳强度与断裂强度的比值大于1.同时,用扫描电镜对合金的高周疲劳断口进行了观察.     

γ-TiAl合金的空蚀行为

利用超声振动空蚀试验设备研究了具有单相γ-TiAl组织的Ti-50Al合金的空蚀行为，借助于SEM分析了其空蚀表面，并用洛氏硬度仪模拟空蚀过程中微射流所产生的局部载荷对Ti-50Al合金的作用，测量了其在加载过程中的变形能。结果表明：Ti-50Al合金具有优异的抗空蚀性能，空蚀26h后的累积体积损失量仅为0．926mm^3。该合金优异的抗空蚀性能归因于其在局部载荷作用下有较高的变形能和加工硬化能力。Ti-50Al合金的空蚀是由于晶界阻碍变形,造成应力集中，使裂纹沿晶界形成，导致材料沿晶剥落。     

放电等离子烧结制备钛酸锶钡陶瓷

以BaCO3,SrCO3,TiO2为原料,采用传统的固相反应方法制备BST粉体,采用传统烧结方法和放电等离子烧结(SPS)方法制备了钛酸锶钡(Ba0.5Sr0.5TiO3)陶瓷.并对两种方法制备的钛酸锶钡陶瓷的做了比较.研究了SPS烧结对BST陶瓷的微观结构以及介电性能的影响.结果表明SPS方法使钛酸锶钡陶瓷的晶粒尺寸降低,介电常数降低,居里温度略有降低,由于SPS烧结速度快、时间短,烧结体内部微区成分起伏较高,立方-四方相变弥散性增加.     

放电等离子烧结BN/AlN复合材料

采用先进的放电等离子烧结工艺,制备出了BN含量从0～30ω/%变化的BN/AlN复合材料,并对该复合材料的力学性能及其显微结构进行了研究.结果表明,采用这种烧结工艺,复合材料的性能要比传统的无压烧结及热压烧结工艺后的性能更为优异.当添加4ω/%Y2O3和2ω/%CaF2后,复合材料在1650℃,25 MPa的压力下仅保温4 min就已经完全致密化,其弹性模量和最高抗弯强度分别为184.6 GPa和394.8 MPa.而且,由于BN的加入,该复合材料的可加工性得到了大大改善.当BN含量为15ω/%时,其硬度仅为4.98 GPa.     

放电等离子烧结纳米硬质合金的研究

采用放电等离子烧结 (SPS)和普通真空烧结两种烧结工艺烧结 92WC - 8Co纳米硬质合金。放电等离子烧结 ,在 115 0℃的烧结温度、4.5kN压力下保温 5min ,烧结体就完全致密 ,其合金中的WC晶粒度小于 2 0 0nm ,硬度可达到 94.2HRA。真空烧结达到完全致密 ,烧结温度需 140 0℃ ,保温时间 30min ,WC晶粒度为 (30 0 40 0 )nm ,硬度最高为 93HRA。结果表明 :放电等离子烧结硬质合金的温度显著降低 ,烧结时间大大缩短 ,有效地抑制了WC晶粒的长大。SPS还显著降低微孔等缺陷 ,制品性能也大大提高。     

纳米Cu粉末的放电等离子烧结

利用放电等离子烧结装置考察了纳米铜粉坯体的升温过程,研究了烧结速度和烧结温度对烧结等效电阻、烧结体相对密度及晶粒尺寸的影响。结果表明：在烧结过程中存在着最佳的烧结速度,当烧结速度为150℃／min时,样品致密度达到峰值88％左右,晶粒的平均尺寸接近200nm,且烧结的等效电阻随升温速度的增加而降低;纳米Cu粉末在250℃时开始烧结成块,随烧结温度提高,烧结致密度不断提高,电阻降低;但是当升温速度过快,烧结温度过高时,出现反致密化现象。     

放电等离子烧结制造高耐蚀性钛合金

过去用熔炼法生产的高耐蚀性T卜Pd合金由于生产成本太高,妨碍了它的广泛应用。为此,日本东北学院大学利用粉末冶金放电等离子烧结技术（SPS）,开发成功比较廉价的高耐蚀性TIM（M-Ru,Rh,Pdlr,Pt）合金。该工艺是将粒径＜150。m的纯钛粉与一定量的纯Pt族金属粉末混合均匀后,装入石墨模具内加压后于氢气氛中通以数S的脉冲电压的高电流进行烧结。通电烧结后自然冷却,可获得性能无异于熔炼合金的高致密度（＞98m耐蚀钛合金。放电等离子烧结制造高耐蚀性钛合金     

放电等离子烧结铁基非晶涂层的滑动与冲蚀磨损性能

目的研究放电等离子烧结的Fe_(48)Cr_(15)Mo_(14)Y_2C_(15)B_6非晶涂层在滑动和冲刷条件下的耐磨性。方法利用放电等离子烧结(SPS)技术,制备Fe基非晶态合金涂层。通过滑动磨损实验和冲蚀磨损试验,分别评价非晶涂层的滑动磨损性能和冲蚀磨损性能,并通过X射线衍射仪和扫描电子显微镜分析非晶涂层的组织结构以及磨损形貌。结果非晶涂层在滑动摩擦条件下,随着载荷由10 N增加至20 N,磨损率由0.089×10~(-3)mm~3/m上升到0.216×10~(-3)mm~3/m,但摩擦系数由0.841减小到0.778。非晶涂层在冲蚀磨损条件下的体积磨损率随着冲蚀角度(30°~90°)的增加,先增大后减小,45°时达到极大值(15.80 mm~3/h)。磨损表面形貌表明,铁基非晶的滑动磨损机制主要是疲劳磨损和粘着磨损,冲蚀磨损机制主要表现为构成涂层的粉末颗粒的脆性剥落。结论与常用AISI 52100轴承钢相比,SPS制备的非晶涂层在滑动摩擦条件下有着显著的低磨损率和低摩擦系数,但在冲蚀磨损条件下的耐磨性能较差。     

H13钢表面放电等离子烧结制备三元硼化物基金属陶瓷覆层

以钼粉、铁粉、硼铁粉等为主要原料,采用放电等离子烧结技术在H13钢基体表面快速制备三元硼化物基金属陶瓷覆层,对烧结致密化过程进行了分析,并利用扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计等分别观察了覆层和界面结合区的组织形貌,分析了覆层的物相组成,测试了微观硬度.结果表明,三元硼化物基金属陶瓷覆层内部组织结构致密,主要由Mo_2FeB_2硬质相和α-Fe粘结相组成,显微硬度达1400HV,覆层与钢基体的结合处没有清晰的结合界面,而是存在一个具有一定厚度的过渡层.     

机械合金化和放电等离子烧结技术制备Ti基大块非晶合金

将0.075mm的Ti,Cu,Ni,Sn4种金属粉按合金成分为Ti50Cu23Ni20Sn7进行配比,并在行星式球磨机中进行机械合金化(MA)球磨。试验中的球磨机转速为300r/m,球料比为10:1。XRD和DSC分析结果表明,经过30h球磨之后,金属粉末已经全部合金化,并且为非晶态结构。继续进行球磨只能减小粉末颗粒尺寸,却会引入更多的杂质,所以30h是制备Ti50Cu23Ni20Sn7非晶合金粉末最为合适的时间。SEM下观察发现,经机械合金化所获得的非晶粉为层状团聚结构。将所制备的非晶合金粉装入碳化钨模具中,并在放电等离子烧结(SPS)设备中进行快速烧结。其烧结的温度分别为480、490、500和510℃,烧结压力为500MPa,保温时间为1min。从XRD和DSC分析结果可以看出,烧结后的合金基体为非晶结构,并伴有少量晶化相。烧结件放在光学显微镜下观察可以看到少许缩孔和疏松等烧结缺陷。将温度为490℃下烧结的试件破碎,并将断口在SEM下观察可以发现,试件断裂方式为层状脆性断裂。试验结果表明采用机械合金化和放电等离子烧结技术可以成功制备出Ti基大块金属玻璃。     

γ-TiAl基合金的高温氧化行为研究

研究了γ-TiAl基合金Ti-44Al-4Ta-1W-0.1C在815~925℃内的氧化行为。合金氧化增重试验、XRD和SEM分析结果表明,Ti-44Al-4Ta-1W-0.1C合金在815~925℃内氧化0~200h,由Wagner的氧化经验公式计算得氧化指数n在2~3.8,氧化激活能为213kJ/mol,氧化符合抛物线规律。试样表面形成的氧化层随氧化温度的升高及时间的延长,其厚度不断增加,与氧化动力学规律相一致。该合金经长时间氧化后,该氧化产物由Al2O3、AlTaO4和TiO2组成。     

放电等离子烧结制备Ti-22Al-25Nb合金及致密化机理

以Ti-22Al-25Nb(摩尔分数,%)预合金粉末为实验初始原料,采用放电等离子烧结工艺(SPS)方法,在温度为950～1200℃,保温时间为10～20min,压力为35～80MPa的条件下制备晶粒小、组织致密的粉末冶金Ti-22Al-25Nb合金。研究烧结温度、烧结压力和保温时间对预合金粉末致密化过程的影响,分析粉末的烧结致密化机理,揭示烧结温度、烧结压力和保温时间对Ti-22Al-25Nb烧结合金的相对密度、相组成、显微组织以及力学性能的影响规律,明确烧结合金的室温断裂机制。结果表明:经950℃、80MPa、10min烧结的Ti-22Al-25Nb合金相对密度达到99.43%,具有更优异的综合力学性能,其室温伸长率、屈服强度和抗拉强度分别达到9.38%、933.57 MPa和990.01 MPa。