放电等离子烧结制备致密TiAl/Ti2AlC复合材料

本研究以Ti／Al/TiC为原料，采用放电等离子烧结工艺制备致密TiAl/Ti2AlC复合材料。制备材料主要由TiA1和Ti2AlC两相组成。当原料中掺人体积分数为7％的TiC时，Ti-A1基体由γ相和层状相所构成，而Ti2AlC颗粒则均匀分布在基体中。经热处理后，则转变为Ti2AlC颗粒均匀分布在由γ相构成的基体中的结构。研究中还测定了所得复合材料的断裂韧性和弯曲强度。     

放电等离子烧结技术及其在陶瓷制备中的应用

综述了放电等离子烧结(SPS)技术在国内外的发展概况,简单介绍了SPS系统的基本配置,深入探讨了SPS的烧结机理及其技术特点,着重介绍了SPS技术在制备高致密度、细晶粒陶瓷等方面的应用,并对燃烧合成氮化硅粉体进行了放电等离子烧结的试验研究,得到了机械性能优于热压烧结的氮化硅陶瓷.结果证明放电等离子烧结在陶瓷的快速致密化中显示出了极大的优势,是一项有重要使用价值和广泛前景的新技术.     

放电等离子烧结制备Nb-Si-Ti-Al-Hf-Cr合金的显微组织及力学性能

以预合金化的粉末尺寸D50为3.3μm的NbSS固溶体相细粉末,粉末尺寸D50分别为22.1μm和23.5μm的Nb5Si3和Cr2Nb化合物粉末为原料,采用放电等离子烧结技术制备NbSS/Nb5Si3两相合金和NbSS/Nb5Si3/Cr2Nb三相合金,研究显微组织形貌、室温和高温力学性能及高温氧化性能。结果表明:两相合金的显微组织由NbSS基体和呈均匀岛状分布的Nb5Si3组成,三相合金中NbSS有相互连接成基体的趋势,而Nb5Si3和Cr2Nb相也以块状散布在NbSS中。NbSS/Nb5Si3两相合金和NbSS/Nb5Si3/Cr2Nb三相合金的室温断裂韧性值KQ分别达到15.1MPa·m1/2和11.3MPa·m1/2,室温下合金中NbSS相以韧窝型断裂为主,对Nb-Si基合金的室温断裂韧性有利,而Nb5Si3和Cr2Nb相为脆性断裂。1250℃时NbSS/Nb5Si3/Cr2Nb合金的压缩强度高于NbSS/Nb5Si3合金,但当温度上升到1350℃时两者强度出现反转。Cr2Nb相对合金高温抗氧化性能有利,1250℃下静态氧化100h时NbSS/Nb5Si3合金的氧化增重为233mg/cm2,大于NbSS/Nb5Si3/Cr2Nb合金的175mg/cm2。     

放电等离子烧结技术制备透明氧化铝陶瓷

采用放电等离子烧结技术(SPS)制备了透明氧化铝陶瓷,研究了样品在模具内部的位置对其光学性能的影响,结果表明,在模具中心处样品的直线透过率最高(波长为640nm时为51%,波长为2000nm时为84%),这主要是由于模具内部温度分布不均引起样品晶粒尺寸不同所致.     

放电等离子合成Ti3AlC2/TiB2复合材料的制备及性能研究

采用放电等离子烧结方法研究了Ti3AlC2/TiB2复合材料的制备和不同TiB2含量(体积百分数)对Ti3AlC2/TiB2性能的影响.研究表明,在1 250℃,30 MPa压力和保温8 min条件下烧结,可以得到相对密度达98%以上的致密Ti3AlC2/TiB2块体材料;在Ti3AlC2中添加TiB2能大幅度提高材料的硬度;Ti3AlC2/TiB2维氏硬度达到10.39 GPa,电导率达到3.7×106 S·m-1当TiB2含量为10%时,抗弯强度为696 MPa,断裂韧性为6.6 MPa·m1/2,但当TiB2含量继续增加时,由于TiB2的团聚和TiB2抑制Ti3AlC2晶体的生长导致了材料的抗弯强度和断裂韧性的下降.     

放电等离子合成Ti3AlC2-TiB2复合材料的相形成研究

采用放电等离子烧结工艺,以Ti,Al,B4C,Tic为原料制备Ti3AlC2/TiB2复合材料.通过X射线衍射分析了从600℃到1 300℃Ti3AlC2/TiB2系统反应过程的相形成规律.用扫描电镜观察了不同温度下试样的显微组织演变.结果表明,在900℃之前,主要的反应是Ti和AJ反应生成Ti-A1金属问化合物,900℃之后,Ti-Al金属问化合物与TiC逐渐生成Ti3AlC2和TiB2相,形成致密Ti3AlC2/TiB2复合材料.     

放电等离子烧结技术

本文介绍了近几年来在日本迅速发展的放电等离子烧结技术,除概要地介绍了这种烧结新技术的原理和特点外,着重介绍了放电等离子烧结技术在制备梯度功能材料和快速烧结细晶粒陶瓷方面的重要应用,其中后者包括了作者最近在日本大阪府立产业技术研究所取得的部分研究结果．     

放电等离子烧结高合金工具钢的组织与性能

本文研究了放电等离子烧结（SPS）参数对HGSF01高合金工具钢致密度、硬度的影响规律,以及烧结态HGSF01高合金工具的显微组织、抗弯强度和摩擦磨损性能。结果表明：材料的致密度随烧结温度的升高和保温时间的延长呈上升趋势,而硬度则是先升高后降低;经SPS得到的材料晶粒细小,晶粒尺寸约为5μm,碳化物颗粒细小、均匀、弥散分布在基体上;烧结态材料的抗弯强度比电渣重熔态材料提高了一倍,耐磨性比电渣重熔态材料略有提高。     

放电等离子超快速烧结氧化物陶瓷

本文介绍一种氧化物陶瓷超快速烧结的新方法．用放电等离子烧结的方法对Al₂O₃、Y-TZP、YAG、Al₂O₃-ZrO₂2和莫来石等各种氧化物粉体进行了超快速烧结,采用2～3min升温到1200℃以上,不保温或保温2min,然后迅即在3min之内冷却至600℃以下的烧结温度,得到了直径为20mm的晶粒细、致密度高、力学性能好的烧结样品．对用化学共沉淀法自制的20mol％Al₂O₃-ZrO₂（3Y）纳米粉体分别在1170～1500℃之间的7个不同温度下进行放电等离子烧结,升温速率为200℃／min,保温2min后;迅即在3min之内强制冷却至600℃以下．1350℃以上烧结得到的样品密度已接近理论密度,1250℃以上烧结得到的样品的断裂韧性K1c都大于6MPa·m^1/2放电等离子超快速反应烧结所得到的ZrO₂-莫来石复相陶瓷致密度高、力学性能好,ZrO₂晶粒在莫来石基体中分布均匀,XRD结果表明,在1530℃烧结的样品中,已找不到ZrsiO₄痕迹,说明在如此快速的烧结条件下;反应烧结已经可以完成．     

放电等离子烧结法制备牙科陶瓷的研究

采用放电等离子烧结(SPS)法制备长石类牙科陶瓷,研究了烧结工艺对其性能的影响。结果表明,在压力30MPa,烧结升温速度100℃/min,烧结温度1120-1300℃下,SPS能够实现长石瓷的高密度烧结,断裂韧性达到1.4MPa·m1/2以上。     

放电等离子烧结制备块体非晶合金研究进展

非晶合金又称“金属玻璃”,是由于超快速冷却凝固导致无法有序排列结晶,从而得到的一种长程无序结构。这种非晶合金与存在晶界和位错的普通合金相比,具有更加优异的力学及物化性能。由于粉末状或条状非晶合金在尺寸和性能等方面的限制,因而大尺寸、优异力学性能及软磁性能卓越的块体非晶合金的制备受到了大量关注与探究。放电等离子烧结技术以温度低、效率高、时间短及冷却速率快等优点,被认为是一种具有广阔发展前景的制备方法。对Fe基、Zr基、Al基及Ti基本身的特点,以及通过放电等离子烧结技术制备不同体系块体非晶合金的物理及化学性能的研究进行了较为全面的综述。概述了放电等离子烧结技术的原理及在制备块体非晶合金方面的优势;分析了放电等离子烧结技术和制备的块体非晶合金材料存在的问题,以及采用该技术制备块体非晶合金的发展前景。重点介绍了在采用该制备不同体系的块体非晶合金时,如何通过改变放电等离子烧结参数,或通过再加工、本身粉末添加元素等方法获得大尺寸、优异性能的块体非晶合金。     

SPS烧结制备生物活性镁黄长石陶瓷

钙硅基生物陶瓷具有良好的生物活性和细胞相容性, 在生物医疗领域具有广阔的发展前景。但是其粉体烧结性能差的缺点导致很难获得致密的陶瓷材料, 阻碍了其应用的进程。本研究采用化学共沉淀法制备了纯度高且烧结活性好的镁黄长石粉体, 然后采用放电等离子烧结技术(SPS)制备了镁黄长石陶瓷材料。通过X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)表征了样品的组成结构和显微形貌, 并通过阿基米德法和模拟体液浸泡法分析了镁黄长石陶瓷样品的致密度和生物活性。研究结果表明, 采用SPS技术在1170℃、70 MPa保温5 min条件下可获得致密度超过99%的镁黄长石陶瓷材料。在模拟体液中浸泡3 d, 陶瓷样品表面出现磷酸盐的沉积, 浸泡7 d后生成了类骨羟基磷灰石, 说明SPS技术制备的致密镁黄长石生物陶瓷具有良好的诱导沉积类骨磷灰石能力。     

自蔓延高温合成/准热等静压法制备Ti3AlC2陶瓷的高温氧化行为研究

通过试验,研究了自蔓延高温合成(SHS)/准热等静压(PHIP)法制备出的Ti3AIC2陶瓷在1160～1360℃下的高温氧化行为,并借助X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS)等方法对氧化层的组成和结构进行了研究.结果表明,该材料具有优良的抗高温氧化性能,其氧化行为近似于抛物线规律.1160℃下氧化内层为Al2O3层,外层为Al2O3与TiO2的混合层.随着氧化温度的升高,氧化内层的厚度以及致密化程度均有所提高,而外层变得不连续,TiO2颗粒逐渐被Al2O3所包围.当温度升高到1360℃时,外层孤立的TiO2颗粒完全以Al2TiO5的形式存在.     

One-Step Synthesis and Sintering of MgB2 by Spark Plasma Sintering

We have studied the one-step procedure for simultaneous synthesis and sintering of SiC-doped MgB₂ by the spark plasma sintering technique. Two types of composition, one in which Mg is strongly deficient, with the atomic ratio $\mathrm{B/Mg} = 3.75$ , and one in which Mg content is slightly higher than the stoichiometric value, specifically $\mathrm{B/Mg} = 1.87$ , were investigated. The amount of SiC was 12 wt.% and 9 wt.%, respectively. For comparison we also studied the way the deficit of Mg can be compensated in a second process of sintering. The sample with Mg deficit shows that SiC is left almost unreacted but the results are spectacular: the highest critical temperature, 36.5 K, the highest upper critical field and the highest self-field critical current density 6.7×10⁵ A/cm² at 10 K. In the sample with overstoichiometric Mg, SiC is decomposed, carbon diffuses within MgB₂ but the critical temperature is only of 35.8 K and the zero-field critical current density is one order of magnitude lower. The compensation of the deficit of Mg in the two-step procedure is not efficient. The critical temperature is even lower, 35.8 K, the upper critical field is also lower despite SiC decomposition and C diffusion within MgB₂ and the critical current density is slightly above 10⁵ A/cm². However, at low temperatures and fields of order 7 T the sample with overstoichiometric Mg and the sample prepared by the two-step procedure have higher critical current density.     

放电等离子烧结技术制备MgAl2O4透明陶瓷的研究进展

MgAl2O4透明陶瓷由于其优良的力学性能及在可见光和红外波长范围内优异的光学性能,被认为是一种非常重要的光学材料.总结归纳了放电等离子烧结(SPS)技术制备MgAl2O4透明陶瓷的研究进展,重点介绍了温度和压力对材料最终光学性能的影响.分析表明,放电等离子烧结过程中升温速度、预压力对最终光学性能有较大影响.据此提出了相应的解决措施,并对今后的研究应用方向进行了展望,为进一步的深入研究奠定了基础.