放电等离子烧结制备低密度AlTiCrNiCu高熵合金及其组织性能研究

采用机械合金化和放电等离子烧结工艺制备了低密度AlTiCrNiCu高熵合金材料,重点研究了球磨时间对各元素粉末的合金化过程及烧结温度(950 ~ 1050 ℃)对高熵合金组织及力学性能的影响。结果表明：高熵合金粉末为单相BCC结构,随着球磨时间的增加,粉末粒径先变大后变小,其最终平均粒径大约为20 μm。高熵合金块体材料的相结构为BCC1(基体相)+BCC2(富Cr相)+FCC(富Cu相),密度为6.22 ~ 6.30 g/cm_³。烧结温度的升高,有利于高熵合金粉末的冶金结合,促进了高熵合金块材料的致密化。当烧结温度为1050 ℃时,AlTiCrNiCu高熵合金具有良好的综合力学性能,其屈服强度、压缩强度、塑性和显微硬度分别为1410 MPa,2000 MPa,9.13%和524 HV。分析认为高的烧结温度为各元素原子间的充分扩散提供了足够的能量。然而,TEM分析表明,高的烧结温度也促进了弥散的FCC富Cu相在晶界的聚集长大。     

放电等离子烧结Ti-43Al-9V合金显微组织和力学性能(英文)

采用机械合金化和放电等离子烧结工艺制备细晶Ti-43Al-9V合金,研究不同烧结温度与显微组织和力学性能之间的关系。结果表明:机械球磨后粉末形状规则,尺寸在5～30μm之间,烧结所得块体材料主要由γ-TiAl、α2-Ti3Al和少量B2相组成。烧结温度为1150°C时,获得的等轴晶粒尺寸为300nm～1μm。烧结温度升高到1250°C时,等轴晶粒的尺寸明显增大,显微硬度从HV592降低到HV535,抗弯强度从605降低到219MPa,压缩断裂强度从2601降低到1905MPa,压缩率从28.95%降低到12.09%。     

粉末烧结制备的生物医用多孔钛合金的力学性能

钛及钛合金由于具有优秀的抗腐蚀性、生物相容性、低密度和高的比强度等特性,而被应用于生物医学方面.然而,与人骨相比,钛合金的杨氏模量较高,可达100 GPa～110 GPa,而人骨的杨氏模量只有10 GPa～30 GPa.此外,人骨的拉伸强度、压缩强度和抗弯强度都比钛及钛合金低得多.这些力学性能上的差异使得植入件和骨的界面处成为体内负修复和骨治疗时的裂纹源.如果将钛及钛合金的杨氏模量降低到与人骨的相近,那么这些问题就不存在了.降低钛及钛合金的杨氏模量有2种途径：①是合金化;②是制备多孔材料.本研究将从这2点出发开发低模量的钛合金.     

放电等离子烧结制备生物Mg-Zn合金的组织及性能

以Mg粉和Zn粉为原料,采用高能球磨混粉和放电等离子烧结(SPS)的方法制备了Zn含量为0%,2%,4%,6%,8%(质量分数)的生物Mg-Zn合金,对其显微组织、力学性能和腐蚀性能进行了研究。结果表明:制备的Mg-Zn合金内部结构致密,组织分布均匀;显微硬度(HV)和抗压强度随Zn含量的增加而增加,当Zn含量为6%时达到最大值(690和379.5 MPa);模拟体液中的电化学腐蚀电位随Zn含量的增加而升高,腐蚀电流密度则降低,在6%时分别达到最大值和最小值。浸泡试验中,Zn含量为6%合金表现出最好的耐腐蚀性能,随Zn含量的增加,腐蚀形式由严重的点蚀和颗粒剥落转变为轻微的点蚀和颗粒内均匀的晶内腐蚀。     

放电等离子烧结制备高铌TiAl合金

以Ti-45Al-8．5Nb-0．2B-0．2W-0．1Y合金粉末为原料,采用放电等离子烧结工艺制备了高铌TiAl合金。结果表明,当烧结温度高于1000℃时,可制备出致密度高、组织均匀的高铌TiAl合金;烧结温度对合金的显微组织影响显著,通过改变烧结温度可得到具有近γ（NG）、双态（DP）、近片层（NL）、全片层（FL）4种典型组织的高铌TiAl合金：合金的室温力学性能与显微组织密切相关,当烧结温度为1100℃时,所制备合金显微组织为细小双态组织,其抗拉强度为1024MPa,延伸率为1．16％,显示出较好的室温力学性能。     

放电等离子烧结预合金粉末法制备生物医用近β钛合金的组织演变和力学性能（英文）

利用放电等离子烧结(SPS)预合金粉末的方法,成功制备出生物医用的近β钛合金Ti-25Nb-3Zr-3Mo-2Sn (质量分数,%)。近β钛合金的预合金粉末利用等离子旋转电极法制备,粉末的凝固组织主要是由β相主导的不发达的树枝晶组成,同时存在少量的β相单晶组织粉末球。1000℃-5 min-50 MPa条件下的SPS可以完全致密化近β钛合金的预合金粉末,并且消除原始的凝固偏析结构。β单相区固溶处理后,合金组织由β相和α″相组成,合金的抗拉伸强度达到815 MPa,延伸率达到14%,同时具备62 GPa较低的弹性模量。进一步500℃时效处理,合金组织中产生大量的纳米针状σ相,使得合金的抗拉伸强度达到1015 MPa,同时具备较好的延伸率和中等的弹性模量。然而,应当避免过低的时效处理温度,防止脆性ω相的析出。     

放电等离子烧结TA15钛合金及石墨烯增强TA15复合材料微观组织与力学性能

采用放电等离子烧结(SPS)方法制备了TA15钛合金,并研究了烧结温度、烧结时间以及烧结压力参数对合金致密化、微观组织与力学性能的影响.结果表明:在烧结温度为800～1200℃、烧结时间为3～7 min、烧结压力为20～50 MPa的烧结条件下,烧结参数对TA15钛合金的物相组成影响不大;合金的微观组织主要由烧结温度决定,并且延长烧结时间会使微观组织发生一定的粗化,而烧结压力对微观组织没有明显的影响.升高烧结温度、延长烧结时间以及适当地增加烧结压力,有助于TA15钛合金致密化过程的进行.烧结态TA15钛合金的室温及高温压缩力学性能由合金的致密度和微观组织共同决定.采用SPS工艺在900℃及50 MPa的烧结条件下,5 min即可获得致密的TA15钛合金,并具有最佳的室温及高温综合力学性能.此外,在900℃、50 MPa和7 min的烧结条件下,采用SPS制备了0.5％(质量分数)石墨烯增强TA15复合材料,与TA15钛合金相比,复合材料室温与高温压缩屈服强度及极限抗压强度得到了明显提高.     

放电等离子烧结快速制备致密Ti-Al基合金

以Ti-47.5Al-2.5V-1.0Cr合金粉末为原料,研究了采用放电等离子烧结工艺制备Ti-Al基合金.研究表明,当烧结温度高于1100 ℃时,可制备出致密度高、组织均匀的Ti-Al基合金;烧结温度对合金的显微组织影响显著,在1100 ℃和1150 ℃烧结,得到由等轴γ晶粒与α2 γ片层束构成双态组织,在1200 ℃烧结时,得到全部由α2 γ片层束构成的全片层组织;当烧结温度为1100 ℃时,具有细小双态组织的合金具有较佳的室温力学性能,其抗压强度为3321 MPa,压缩率为35.2%.     

放电等离子烧结温度对Ti-35Nb-7Zr-5Ta合金显微组织和力学性能的影响

利用放电等离子烧结技术(SPS)制备了Ti-35Nb-7Zr-5Ta合金,研究了烧结温度对合金致密度、显微组织及力学性能的影响。结果表明:在950~1150℃烧结温度范围内合金主要由β-Ti相和Ti-Nb-Ta-Zr固溶体组成的混合基体及少量未熔化的Nb、Ta金属颗粒组成,并且合金具有较高的致密度和抗压强度;随着烧结温度的升高,合金中混合基体组织尺寸越来越大且不断融合联结,Nb、Ta金属颗粒数量越来越少且尺寸越来越小,同时合金致密度和抗压强度呈增大趋势;所制备的合金压缩弹性模量值在50~57 GPa之间,具有良好的力学相容性,烧结温度变化对其影响较小。     

双步球磨与放电等离子烧结制备细晶TiAl合金

采用双步球磨法和放电等离子烧结(SPS)技术制备细晶Ti-47Al(at%)合金,利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)仪以及透射电子显微镜(TEM)等分析测试手段对球磨后的粉末形貌结构、相组成以及烧结块体的显微组织结构进行观察和分析。结果表明:双步球磨粉末的颗粒形状较规则,其颗粒尺寸在20~40μm之间,内部结构均匀,主要由TiAl和Ti3Al相组成。放电等离子烧结后的块体主要由主相TiAl和少量的Ti3Al相及Ti2Al相组成,随着烧结温度的升高,Ti3Al相含量有所增加。当烧结温度为1000℃时,烧结块体获得的主要是等轴晶组织,等轴晶粒尺寸大多数在100~250nm之间。当烧结温度为1100℃时,烧结块体致密、无孔洞,等轴晶粒有明显长大的现象,显微组织主要由等轴状的TiAl相和片层状的Ti3Al相组成。     

放电等离子烧结温度对Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr合金显微组织和力学性能的影响

利用放电等离子烧结技术(SPS)制备Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr(TNTZ)合金,研究烧结温度对合金致密度、显微组织及力学性能的影响。结果表明:在950~1150℃烧结温度范围内合金具有较高的致密度和抗压强度,合金由β-Ti相与Ti-Nb-Ta-Zr固溶体形成的混合基体组织及少量未熔化的Nb、Ta、Zr金属颗粒组成。随着烧结温度的升高,合金致密度和抗压强度呈增大趋势,合金中混合基体组织尺寸越来越大且不断融合联结,难熔金属颗粒数量越来越少且尺寸越来越小。合金压缩弹性模量在58~60GPa之间,说明具有良好的力学相容性,烧结温度变化对其影响较小。     

SiC含量对近β钛合金显微组织及力学性能的影响

通过真空非自耗熔炼工艺制备了不同SiCp添加量(0wt.%、0.1wt.%、0.4wt.%、1.wt.%)的近β钛合金。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、维氏显微硬度计和万能材料试验机,系统研究了SiCp添加量对近β钛合金显微组织及力学性能的影响规律。研究结果表明,不同SiCp添加量的近β钛合金主要由α-Ti、β-Ti和TiC所组成。近β钛合金的初生β晶粒尺寸取决于SiCp的添加量,SiCp添加量由0%增加到1wt.%时,近β钛合金初生β晶粒尺寸由639μm降低至323μm。由于受细晶强化、TiC承载强化以及Si的固溶强化的影响,随着SiCp添加量的增加,近β钛合金的显微硬度、压缩强度有显著提高,而压缩率却明显降低。     

放电等离子烧结温度对W-30Re合金组织性能的影响

利用放电等离子烧结技术制备W-30Re合金,研究烧结温度对合金致密度、显微硬度、显微组织和断裂方式的影响。结果表明,利用放电等离子烧结技术可以在较短时间内制备出晶粒细小,组织均匀的高密度W-30Re合金。随着烧结温度的升高,合金的致密度与硬度不断增大,合金中粘结相的数量不断增加;合金的断裂方式由沿晶断裂转变为以沿晶断裂为主,以粘结相的延性撕裂为辅的断裂方式。     

Ti-35Nb-7Zr-XCPP生物复合材料的放电等离子烧结制备及其力学性能研究

采用放电等离子烧结技术制备了Ti-35Nb-7Zr-XCPP生物复合材料,研究了焦磷酸钙(CPP)含量对复合材料致密度、微观结构、显微组织及其力学性能(压缩强度、压缩弹性模量)的影响。结果表明:复合材料组织主要由β-Ti相基体、少量残留α-Ti相及CPP相组成,CPP含量的增加会导致复合材料中残留α-Ti相含量增加,过高的CPP加入量会使得CPP发生分解现象;复合材料具有较低的压缩弹性模量(40~62 GPa)和较高的抗压强度(1000 MPa以上),显示了良好的力学相容性,过高的CPP加入量会导致复合材料压缩弹性模量出现明显增大现象,从而对复合材料力学相容性产生不利的影响。     

双步球磨和放电等离子烧结TiAl基合金的显微组织和力学性能(英文)

采用双步球磨法和放电等离子烧结技术制备细晶Ti-45Al-2Cr-2Nb-1B-0.5Ta-0.225Y(摩尔分数,%)合金,并研究烧结温度、显微组织和力学性能之间的关系。结果表明:双步球磨粉末的颗粒形状较规则,其颗粒尺寸为20～40μm,主要由TiAl和Ti3Al相组成。放电等离子烧结后的块体由主相TiAl、少量的Ti3Al相及Ti2Al和TiB2相组成。当烧结温度为900°C时,烧结块体获得的主要组织是等轴晶组织,等轴晶粒尺寸大多数在100~200nm的范围内,合金的压缩断裂强度为2769MPa,压缩率为11.69%,抗弯强度为781MPa;当烧结温度为1000°C时,等轴晶粒明显长大,TiB2相明显增多,合金的压缩断裂强度为2669MPa,压缩率为17.76%,抗弯强度为652MPa。随着烧结温度的升高,合金的维氏硬度由658降低到616。压缩断口形貌分析表明,合金的断裂方式为沿晶断裂。     

放电等离子烧结制备FeSiB块体非晶合金

采用DSC测定FeSiB非晶粉末的玻璃态转变点(Tg)、初始晶化点(Tx)和过冷液相区(ΔTx),以此为基础,利用放电等离子烧结技术制备出了φ10mm×7mm、致密度为92.3%的块体非晶合金。采用XRD、SEM、VSM、万能试验机分析了烧结块体样品的相组成、微观形貌、磁性能和抗压强度。研究表明,当烧结条件为压力500MPa、温度360℃时,得到的块体非晶合金致密度最高,其饱和磁化强度为1.44T,抗压强度为1200MPa。400℃晶化后块体样品的饱和磁化强度为1.54T,抗压强度为2039MPa。     

放电等离子烧结温度对钨合金的组织及动态力学性能的影响

以纳米93W-4.9Ni-2.1Fe 合金粉末为原料,研究放电等离子烧结温度对钨合金组织和动态力学性能的影响。结果表明,采用放电等离子烧结方法可制备出组织均匀的细晶钨合金。当烧结温度在950~1400 ℃时,随着烧结温度的增加,钨颗粒平均尺寸由2 μm增大到10 μm,试样动态抗压强度随之降低;动态压缩过程中,烧结温度在1000~1200 ℃的试样塑性均较好,而当烧结温度超过1300 ℃时,试样的塑性很低,表现为明显的脆性状态     

放电等离子烧结制取含铂族元素钛合金的耐蚀性

放电等离子烧结（SPS）法是在加压的粉体上通入脉冲电压，流过大电流，使位子间隙之间发生放电等离子，从而达到烧结目的的一种粉末冶金技术，这种方法可在短时间完成烧结，而且节约能量．因此，近年来正在进行该法的实用化研究．采用放电等离子烧结法，在钛中添加钥族元素，制备颗粒分散型工合金，研究其耐蚀性能，以开发钛基耐蚀新合金．试验用钛纷的粒径小于150mp纯度99．6％，添加的钻族金属粉末的粒径为数微米，纯度为四．9％．添加的原子比分别为of，0．2，l．020ml％，混合后，取209粉末装入石墨模内，加压40MPa，在氢气氛中通SV…     

放电等离子烧结制备氧化锆陶瓷及其力学性能

以日本Tosoh纳米氧化锆粉体为原料,采用放电等离子烧结(SPS)技术及无压烧结技术制备了氧化锆纳米陶瓷。运用TEM﹑SEM﹑XRD等对粉体和块体进行分析,比较无压烧结及不同SPS烧结温度的样品显微结构及力学性能。结果表明:在试验范围内SPS烧结样品力学性能随烧结温度升高而升高,抗弯曲强度在1500℃时达到1483MPa,可切削性低于无压烧结组。利用放电等离子烧结技术可以明显提高ZrO2的力学性能,但并不能改善其可切削性能。     

机械合金化与放电等离子烧结制备Ti-45Al-5.5(Cr,Nb,B,Ta)合金

采用双步球磨法和放电等离子烧结技术制备细晶Ti-45Al-5.5(Cr,Nb,B,Ta)(摩尔分数,%)合金,利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)等对球磨后的粉末形貌、相组成以及烧结块体的显微组织结构进行观察和分析,研究烧结温度对Ti-45Al-5.5(Cr,Nb,B,Ta)合金显微组织和力学性能的影响.结果表明:双步球磨粉末的颗粒形状较规则,其颗粒尺寸为10～40 μm,内部结构较均匀,主要由TiAl和Ti3Al相组成;放电等离子烧结后的块体主要由主相TiAl、少量的Ti3Al相及Ti2Al和TiB2相组成;当烧结温度为1 000 ℃时,烧结块体主要为等轴晶组织,等轴晶粒平均尺小于500 nm;当烧结温度为1 100 ℃时,烧结块体致密、无孔洞,部分等轴晶粒明显长大;随着烧结温度的升高,Ti-45Al-5.5(Cr,Nb,B,Ta)合金的显微硬度随之增大,抗压强度和抗弯强度却随之降低;压缩断口形貌分析表明:Ti-45Al-5.5(Cr,Nb,B,Ta)合金在1 000 ℃时,属于沿晶断裂,在1 100 ℃时,断口以沿晶断裂为主,存在部分解理断裂.弯曲断口形貌分析表明:Ti-45Al-5.5(Cr,Nb,B,Ta)合金以沿晶断裂为主,存在部分解理断裂.