纳米晶钨合金粉末常压烧结的致密化和晶粒长大

高比重合金由于具有密度和强度高、延性好等一系列优异的性能,在军工上被用作动能穿甲弹材料.纳米材料被认为是21世纪应用前景最为广阔的新型材料.采用纳米粉末可望大大细化钨合金晶粒,显著提高合金的强度、延性和硬度等力学性能,因而是制备新型高强韧、高比重钨合金的一个很重要的研究方向.作者采用机械合金化(MA)工艺制备了纳米晶钨合金复合粉末,研究了纳米晶钨合金粉末在常压氢气气氛中的烧结致密化和在烧结过程中的钨晶粒长大行为.研究结果表明,MA纳米晶粉末促进了致密化,使致密化温度降低约100～200℃.在一般固相烧结温度时可以得到晶粒尺寸为3～5μm的细晶高强度合金.同时,指出了在液相烧结时存在的问题,即钨晶粒加速重排、产生晶粒聚集与合并,迅速发生钨晶粒长大,在较短时间内液相烧结时,钨晶粒尺寸又长大到接近传统高比重合金水平.     

纳米晶W-25Cu复合粉末烧结行为的研究

研究了机械合金化工艺制备纳米晶W-25Cu复合粉末的烧结致密化和晶粒长大行为,并考察了一种新型晶粒长大抑制剂对抑制W晶粒长大的作用,探讨了其作用机理。结果表明,烧结致密化和晶粒长大强烈依赖于烧结温度和时间。经1200℃烧结30min后,烧结相对密度和W晶粒尺寸为97.7%和310nm。新型晶粒长大抑制剂抑制W晶粒长大效果明显。     

一种新型晶粒长大抑制剂对纳米硬质合金烧结行为的影响

研究了一种新型晶粒长大抑制剂对纳米硬质合金真空烧结行为的影响，探讨了其影响机理。结果表明．新型晶粒长大抑制剂有利于烧结致密化；在传统抑制剂——过渡族元素碳化物中添加新型晶粒长大抑制剂，即获得复合抑制剂，其抑制晶粒长大的效果显著，并明显使WC晶粒在烧结过程发生定向生长；含0．1％新型晶粒长大抑制剂的WC—10Co-0.8VC/Cr2C3纳米晶复合粉末压坯在1375℃烧结30min后，密度为14．48g／cm^3,晶粒尺寸为160nm。显微硬度为2150MPa。     

纳米粉末烧结的研究现状与前景

描述了纳米粉末烧结的特点，介绍了近年来发展的几种先进烧结技术，总结了国内外对各类纳米粉末烧结方法的研究工作进展与现状，对于研究和开发高性能的纳米材料具有一定的意义。指出以低温、快速、抑制晶粒生长为重点，乃是今后研究纳米粉末烧结的关键。     

超细/纳米W-Cu复合粉的制备方法及烧结致密化机制

超细/纳米W-Cu复合粉由于烧结活性高、元素分布均匀,可制备出高致密度、组织均匀细小、性能优良的W-Cu复合材料,在微电子工业、电极触头材料和航天军工等领域受到越来越多的关注,已经成为W-Cu复合材料领域的研究热点。文章综述了近些年来国内外超细/纳米W-Cu复合粉制备方法的研究现状,主要包括机械合金化法、机械化学法、化学共沉淀法、喷雾干燥-氢还原法等,还介绍了改进W-Cu复合粉烧结性能的工艺,并对W-Cu复合粉的烧结致密化机理进行了论述。     

纳米WC/Co硬质合金粉末烧结早期的晶粒长大研究

研究了纳米晶粒WC／Co硬质合金烧结早期的晶粒长大问题，利用X射线衍射、TEM等技术对烧结过程中晶变化情况进行分析，并在此基础上探讨了烧结早期的晶粒长大机制。实验结果表明：WC晶粒长大在加热过程已经发生；晶粒开始长大温度为1000℃，在1100℃部分晶粒长大到100nm；在1200℃，有更显著的晶粒长大发生，有些尺寸达到400nm。烧结过程中WC晶粒形状变得规则化。烧结早期WC晶粒长大是在晶粒旋转合并机制与局部液相烧结机制共同作用下完成。     

纳米晶WC-10Co复合粉末的烧结致密化行为

研究了机械合金化纳米晶WC-10Co复合粉末的真空烧结致密化行为和一般规律。结果表明:提高烧结温度和延长烧结时间有利于样品的烧结致密化过程,在1275-1300℃时致密化速度较快,在1300℃烧结15min后致密化过程基本完成;VC和Cr3C2复合晶粒长大抑制剂含量的增加不利于致密化过程;新型晶粒长大抑制剂A可以更有效地抑制晶粒长大;纳米晶WC-10Co-0.8VC／Cr3C2-0.2A复合粉末压坯在1375℃烧结30min后,所得的烧结密度为14.48g／cm3,晶粒尺寸约为180nm。     

喷雾干燥-氢还原制备超细/纳米晶W-10Cu粉末及其烧结行为

采用喷雾干燥-氢还原法制备超细/纳米晶W-10Cu(质量分数,%)复合粉末,并经过压制和烧结制备W-Cu复合材料,系统研究烧结温度和保温时间对该材料性能和组织的影响,以及在1 100～1 300℃温度范围内的烧结激活能。结果表明,W-10Cu还原粉末晶粒度仅为30～60 nm;在1 200℃烧结时开始发生明显的致密化行为;随烧结温度升高相对密度增大,当烧结温度升高到1 300℃时W-10Cu复合材料的相对密度为90%,但当温度达到1 460℃时有所降低。1 420℃保温90 min时材料相对密度高达99.1%,且此时晶粒度仅为1.8μm。W晶粒尺寸为30～60 nm的W-10Cu复合粉末在1 100～1 300℃烧结的平均激活能为129.14 kJ/mol。烧结温度为1 420℃时W-10Cu的电导率随保温时间延长先增大后减小,保温90 min时最大达到19 MS/m,超过国标有关规定。     

溶胶-喷雾干燥W-10Cu和W-20Cu复合粉末烧结与组织性能研究

采用超细复合粉末直接烧结和传统W骨架熔渗两种方法制备W-10Cu、W-20Cu合金.研究两种方法制备的合金的致密化、显微组织与导电性能,并重点研究了超细复合粉末短时间内烧结和在高温烧结时的致密化行为.结果表明,超细W-10Cu、W-20Cu复合粉末在1200～1420℃烧结,相对密度均达到了99.1%,致密化与合金中的...     

细晶W-15Cu材料的制备研究

利用机械合金化工艺制备了颗粒尺寸为0．5μm、W晶粒尺寸为10am的纳米晶W-Cu粉末，研究了其烧结致密化行为、烧结合金显微组织及其性能，并考察了其晶粒长大特性。结果表明：烧结温度和时间的增加有利于致密化，1300℃烧结30min，合金取得了99％的相对密度；硬度随烧结温度、时间的增加而增加，在1375℃烧结30min，硬度为HB321。W晶粒随着烧结温度的升高而增大，1200℃烧结30min获得了相对密度为98％以上、硬度为HB264、晶粒尺寸约为350am的细晶W-Cu合金。     

热机械合金化法制备纳米晶W-Cu复合粉末

采用热机械合金化制备纳米晶W-Cu复合粉末。通过XRD、SEM、激光粒度测试等方法对球磨后的粉末进行表征。结果表明:随球磨时间延长,W的晶粒尺寸不断减小,球磨30 h后W的平均晶粒尺寸为41 nm左右;球磨初期,粉末迅速细化;随球磨时间延长,粉末粒度有所增加;进一步增加球磨时间,粉末粒度减小。球磨粉末还原后有较高的烧结活性,1 200℃烧结后相对密度可达97%以上。烧结材料的组织非常均匀,且晶粒细小。     

细晶钨铜复合材料制备工艺的研究

将W-20Cu混合粉末在行星式高能球磨机中机械合金化(MA),经过一定时间球磨后可以得到W晶块尺寸为30 nm左右的纳米粉末;采用XRD分析了粉末晶粒尺寸,测定了粉末的粒度、比表面、松装密度和振实密度等性能;研究了MA W-Cu20粉末烧结后的显微组织。研究结果表明,球磨后粉末在1 200～1 300℃时烧结即可达到近全致密,相对密度在99.5％以上,拉伸强度达到780MPa以上,延伸率大于3.5％,钨晶粒尺寸在1～2 μm左右。     

高能球磨Ti/Al复合粉体的反应烧结致密行为

研究高能球磨Ti/Al复合粉反应烧结过程的致密行为 ,并进行反应烧结热力学和动力学分析。结果表明 ,与增加烧结压力、提高烧结温度或延长烧结时间的作用相同 ,高能球磨对Ti/Al粉末体反应烧结过程的致密化具有促进作用 ,且效果更加显著。球磨时间越长 ,烧结体越致密。球磨 3h的Ti/Al复合粉坯料经6 30℃× 2h预烧、12 5 0℃× 8h无压烧结后 ,获得的TiAl基合金试样的致密度高达 99 87%。球磨对Ti/Al粉末体反应烧结时致密化的促进作用 ,主要是由于Ti、Al反应组元及其晶粒尺寸的细化 ,晶格畸变能增加 ,从而显著提高了烧结驱动力和烧结动力学因子 ,缩短了反应扩散距离 ,抑制了kirkendall孔隙的形成。     

水热还原法制备W-Cu复合粉体的工艺研究及表征

利用XRD、SEM、TEM等检测手段,对制备新型W-Cu合金过程中的产物显微组织进行研究和标定。结果表明:水热过程中,Na_2WO_4·2H_2O和Cu(NO_3)_2·3H_2O发生反应,水热反应产物主要由球形Cu WO_4·2H_2O和Cu_2WO_4(OH)_2的复合络合物组成,该络合物粉末分散性好,粒度均匀,平均粒径10~15 nm;煅烧后,水热产物转变为由CuWO_(4-x)、CuO和WO_3组成的混合氧化物粉体;经H2还原,氧化物粉末完全转化成W-Cu复合粉末,呈一种特别的W包覆Cu的近球形结构,平均粒径为20~60 nm,且Cu的存在对WO3的还原起催化作用。     

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。