热等静压技术在镍基单晶高温合金中的应用研究进展

 通过总结目前热等静压对镍基单晶高温的应用研究进展，阐释了热等静压对镍基单晶高温合金中的疏松等孔洞类缺陷的消除作用，分析了孔洞的愈合机理，并分别展示了应用热等静压后合金的拉伸、持久、疲劳等力学性能变化情况，同时介绍了热等静压对已服役制件组织力学性能恢复处理的研究进展、计算模拟在指导热等静压工艺研究中的作用，展望了中国热等静压技术的未来发展。     

工艺条件对钛酸铝陶瓷性能的影响

借助不同的工艺条件、热力学自由焓计算,X衍射、透射电镜、热膨胀系数和抗弯强度测试,研究了烧结温度、成型方法、烧结工艺和气氛对钛酸铝陶瓷性能的影响。结果表明等静压成型、热压烧结和元素硅的采用改善了钛酸铝陶瓷热膨胀系数和力学强度间的综合性能。通过比较纯钛酸铝陶瓷与含10％A3S2钛酸铝陶瓷热膨胀曲线的变化趋势,解释了它们在高温下及热震后力学性能变化趋势不同的原因。     

快速热压法制备掺杂纳米SiC的MgB_2超导体

采用快速热压烧结技术,在流动的高纯氩气保护氛围下,成功地制备出致密MgB2块材.系统地介绍了快速热压技术烧结MgB2块材的工艺,找出了烧结温度、保温时间、原料配比等最佳工艺参数;讨论了SiC纳米相的掺杂对MgB2块体的影响,包括微观显微组织、物相分析、临界电流密度(Jc)等.实验表明,在快速热压条件下,950℃保温30min,随后炉冷,可以制备出理想的MgB2块材,质量分数为5%SiC的掺杂可以极大地提高MgB2的超导性能.测试温度在20K以下,在自场下Jc可达到106A/cm2以上;在5K下,当外加磁场增加到7T时,Jc缓慢下降,但仍在105A/cm2以上,使其实用性得到更进一步改善.     

功能梯度金属陶瓷刀具切削铸铁的磨损失效研究

利用真空烧结工艺和表面氮化处理工艺,制备了纳米复合Ti(C,N)基金属陶瓷可转位刀片和Ti(C,N)基金属陶瓷功能梯度可转位刀片,与通用硬质合金刀具进行了铸铁的对比切削试验.并利用SEM、EPMA对自制刀片的磨损失效机理进行了分析.结果表明:氮化处理后刀片的耐磨性提高,与TN20的切削性能相似.功能梯度金属陶瓷刀片的磨损失效机理为冲击磨损、扩散和粘附磨损.     

ZrO2(3Y)增韧增强WC-20%Co金属陶瓷复合材料

采用热等静压真空烧结工艺制备了不同含量ZrO2(3Y)/WC-20%Co金属陶瓷复合材料.对复合材料进行了硬度、抗弯强度和冲击韧性等力学性能测试,用扫描电子显微镜(SEM)分析了微观组织及冲击断口成分,用X射线衍射定量分析计算了力学性能试验前后t→m相变量.实验表明:ZrO2(3Y)在WC-20%Co基体中呈球形,均匀分布在Co相和WC相中,该复合材料抗弯强度和冲击韧性明显提高,硬度指标提高不明显.     

Abrasive resistance of metastable V–Cr–Mn–Ni spheroidal carbide cast irons using the factorial design method

Full factorial design was used to evaluate the two-body abrasive resistance of 3wt%C–4wt%Mn–1.5wt%Ni spheroidal carbide cast irons with varying vanadium (5.0wt%–10.0wt%) and chromium (up to 9.0wt%) contents. The alloys were quenched at 920℃. The regression equation of wear rate as a function of V and Cr contents was proposed. This regression equation shows that the wear rate decreases with increasing V content because of the growth of spheroidal VC carbide amount. Cr influences the overall response in a complex manner both by reducing the wear rate owing to eutectic carbides (M₇C₃) and by increasing the wear rate though stabilizing austenite to deformation-induced martensite transformation. This transformation is recognized as an important factor in increasing the abrasive response of the alloys. By analyzing the regression equation, the optimal content ranges are found to be 7.5wt%–10.0wt% for V and 2.5wt%–4.5wt% for Cr, which corresponds to the alloys containing 9vol%–15vol% spheroidal VC carbides, 8vol%–16vol% M₇C₃, and a metastable austenite/martensite matrix. The wear resistance is 1.9–2.3 times that of the traditional 12wt% V–13wt% Mn spheroidal carbide cast iron.     

基于热等静压技术的航空类铸造零件研究

通过分析国际上热等静压技术的在粉末冶金盘、熔模铸造与铸造叶片的固相连接应用的基础上,对国内采用热等静压技术铸遣高温合金．钛合金,铝合金,球墨铸铁的生产和实验进行了详尽描述。阐明,热等静压技术对消除铸件缺陷,细化和均匀组织,提高铸件性能方面具有普遍的效果。     

化学法制备氧化物弥散强化钢中强化相（Y2O3）形成机理

开发了一种新型的制备氧化物弥散强化(ODS)铁素体钢的方法,用该方法研制的12Cr--ODS钢具有优异的室温和高温拉伸强度、较低的韧脆转化温度、良好的抗蠕变性能和抗辐照肿胀性能.分析了预合金粉末中氧化物(Y2O3)经焙烧热分解、热等静压的界面反应和热变形析出过程和演化行为,并提出选用合理的工艺技术有利于氧化物强化相均匀化.     

热压烧结镍钛合金的微观结构与力学性能

采用真空热压烧结技术,分别以NiTi预合金粉末和Ni,Ti纯元素混合粉末制备等摩尔比的NiTi形状记忆合金(SMA).利用X线衍射仪、金相显微镜、扫描电子显微镜及电子万能试验机对其物相组成,显微结构及力学性能进行分析.研究结果表明:在1100℃和25MPa真空热压条件下,可制备出近全致密且组织及性能优良的镍钛合金,其中预合金粉末和元素混合粉末所制备样品的相对密度分别可达到99.64％和98.03％,并且预合金粉末样品比元素混合粉末样品具有更均一的组织和更好的力学性能.     

含As、Sn、Pb、Ti球墨铸铁的热处理

探讨了１０种热处理工艺对含Ａｓ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｔｉ球墨铸铁试样抗拉强度及延伸率的影响．结果表明：含Ａｓ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｔｉ球墨铸铁采用低温部分奥氏体化正火处理,可以获得较佳的综合力学性能;高温退火有利于其综合力学性能的提高;在共析转变温度上、下波动加热－－冷却的珠光体球化处理是改善其韧性的有效措施．     

制备Ti-Al基合金的粉末冶金新工艺

本文设计了一种制备 Ti-48A1-2Cr-2Nb(at％)合金的粉末冶金方法。首先采用非自耗电弧熔炼炉炼制出较脆的富铝 Ti-54 A1-2.25 Cr-2.25 Nb(at％)合金,然后机械破碎成—200目的粉末。在合金粉末中按比例加入—200目Ti粉,调到所需成分。混合粉末首先经CIP成形,然后经HIP固结成致密体。后续热处理使成分均匀和获得理想的微观组织。本文还重点研究了后续热处理工艺对合金的微观组织与力学性能影响。     

钨异形件等离子喷涂近净成形技术研究

采用等离子喷涂近净成形技术制备钨喷管、钨药型罩等薄壁或复杂形状零部件,研究热等静压温度、压力及处理时间对其致密度、组织结构、显微硬度及拉伸强度等性能的影响.研究结果表明:喷涂成形件为典型的柱状晶层片结构,粒子层结合部位存在较多孔隙及微观缝隙,成形件致密度为85.6％,其显微硬度和拉伸强度等力学性能偏低.经低压热等静压( 1600℃,10 MPa,60 min)、高压热等静压(1600℃,150 MPa,120 min)及二步热等静压(1600℃,10 MPa,60 min和1600℃,150 MPa,120 min)处理后,随着热等静压压力的升高以及处理时间的延长,钨构件的相对密度、显微硬度及拉伸强度逐渐增大,多面体再结晶晶粒逐渐长大,沉积层仍保持原始的层片结构.然而,当热等静压温度显著升高及时间延长(2000℃,10 MPa,360 min),样品由层片结构转变为颗粒结构,再结晶晶粒显著长大,断口呈典型的穿晶断裂形貌.     

热等静压316L不锈钢致密体的组织与性能

采用热等静压方法对气雾化316L奥氏体不锈钢粉末致密化,用箱式电阻炉对致密体进行了固溶处理,研究了固溶前后致密体的显微组织和力学性能,并对其拉伸断口形貌进行了分析．结果表明：热等静压态致密体密度接近理论全致密,内部组织为细小的奥氏体,存在较多的碳化物,抗拉强度、屈服强度分别达到595．3MPa和263．3MPa,延伸率为58．3％,硬度为HBS152．3;固溶处理使致密体强度和硬度降低,塑性增加,且随着固溶温度的提高,强度迅速降低,塑性明显提高,最佳固溶温度为1050℃;在固溶温度为1050℃和水冷的情况下,最佳保温时间为20min;固溶处理前后拉伸试样断口呈现明显的韧性断裂,固溶韧性好于固溶前的,均高于热轧态产品的韧性．     

可溶粒子形貌对磷酸钙骨水泥支架结构和性能的影响

采用可溶粒子造孔法，结合冷等静压成型技术，分别用立方体的氯化钠晶体和短棒状的谷氨酸钠晶体两种不同形貌的造孔粒子制备出具有较高孔隙率和良好抗压强度的磷酸钙骨水泥组织工程支架材料，研究了颗粒形貌对支架材料的显微结构和力学性能的影响。结果表明，造孔粒子形貌决定了制备的磷酸钙骨水泥组织工程支架的孔隙形貌，并影响支架的孔隙率和力学性能。对于相同的加入量，谷氨酸钠晶体作为造孔粒子制备的支架的孔隙率高于氯化钠晶体制备的支架，而用氯化钠造孔粒子制备的支架的强度高于用谷氨酸钠造孔粒子制备的支架。由于在制备过程中引入了等静压处理，支架材料具有良好的强度。     

造孔粒子形貌对磷酸钙骨水泥支架材料结构与性能的影响

采用可溶粒子造孔法,结合冷等静压成型技术,分别以立方体的氯化钠晶体和短棒状的谷氨酸钠晶体为造孔粒子制备出具有较高孔隙率和良好抗压强度的磷酸钙骨水泥组织工程支架材料,通过X射线衍射分析、扫描电镜分析及力学性能测试,研究了所制备的支架材料的物相组成及颗粒形貌对支架材料显微结构和力学性能的影响.结果表明:两种造孔粒子制得的支架材料的主晶相均是弱结晶的羟基磷灰石;造孔粒子的形貌决定了所制备的支架的孔隙形貌,并影响支架的孔隙率和力学性能;在造孔粒子加入量相同的情况下,谷氨酸钠晶体作为造孔粒子制备的支架的孔隙率更高,但强度更低;由于在制备过程中引入了等静压处理,支架材料具有良好的强度.     

磷酸钙/氧化锆复合陶瓷的微观结构及力学性能

利用冷等静压成形, 经不同的温度烧结制备了不同比例的磷酸钙与钇稳定四方氧化锆系列复合陶瓷, XRD、 SEM及力学性能测试结果表明, 随磷酸钙含量的增加, 陶瓷的相对密度降低, 晶粒尺寸变大, 四方氧化锆(t-ZrO2)减少, 单斜氧化锆(m-ZrO2)增加, 导致力学性能下降; 1 350 ℃烧结含磷酸钙质量分数为12％~15％的样品及1 400 ℃烧结含磷酸钙质量分数为15％的样品以t-ZrO2为主, 并含有少量m-ZrO2和TCP(Ca3(PO4)2), 其相对密度大于95％, 综合力学性能评价分析表明, 它可用于CAD/CAM加工口腔修复材料.      

Effects of BN content on the mechanical properties of nanocrystalline 3Y-TZP/Al_2O_3/BN dental ceramics

3 Y-TZP/3 wt% Al_2O_3 powder was coated with varying amounts of BN using the urea and borate reaction sintering method, and then multiphase ceramics were prepared by hot pressing sintering. The micro-topography and the compositional analysis of synthesized ceramics were conducted through scanning electron microscopy, transmission electron microscopy and X-ray diffraction. A mechanical tester was used to analyze the Vickers hardness, fracture toughness, and bending strength of the synthesized ceramics. The results showed that the ceramic with a BN content of 12 wt% showed the best processability, but had diminished mechanical properties(such as fracture toughness and bending strength). The ceramic with a BN content of 9 wt% showed better processability than those with 3 wt% and 6 wt% BN. However, the fracture toughness was affected by the addition of 9 wt% BN, making this ceramic only usable as a base material for a three-unit fixed bridge. In contrast, the ceramics with a BN content of 3 wt% or 6 wt% fulfilled the criteria for use in multi-unit restoration, but their low processability made them unsuitable for milling after sintering.     

新型TiC钢结硬质合金致密化技术

采用行星式球磨机对Fe-3.0Cr-3.0Mo-0.5Cu.0.5C-33TiC新型钢结硬质合金混合粉末进行高能球磨,对烧结后的合金进行热等静压和锻造处理,研究球磨时间、热等静压及锻造工艺对合金组织、性能及孔隙度的影响.研究结果表明:高能球磨使粉末细化和成分均匀化,促进烧结进程,随球磨时间的延长,合金组织细化且致密;热等静压和锻造工艺可进一步减小和消除合金中烧结后残留的孔洞等缺陷;锻造作为最后工艺,可使TiC颗粒之间的连接破碎,促使硬质相颗粒弥散分布,从而改善烧结组织,提高合金的致密性及力学性能.     

Al_2O_3/W层状复合材料性能及微观结构研究

本文利用离心注浆成型法成膜,热压烧结制备了Ａｌ２Ｏ３／Ｗ层状复合材料,研究了Ａｌ２Ｏ３层、金属Ｗ层厚度对材料性能的影响,利用ＸＲＤ、ＳＥＭ对金属Ｗ层的组成及材料微观结构进行了分析和观察,探讨了层状复合材料的微观结构和金属层的组成变化对材料性能的影响．     

Cr3 C2含量对Cr3 C2/Ni3 Al复合材料摩擦磨损性能的影响

采用热等静压法制备Ni3 Al合金和Cr3 C2含量不同的Ni3 Al基复合耐磨材料,利用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪及摩擦磨损试验机,系统地研究Cr3 C2含量对材料组织特征、硬度及摩擦磨损性能的影响。结果表明：Cr3 C2/Ni3 Al复合材料中,Cr3 C2颗粒与Ni3 Al颗粒之间发生互扩散作用,使部分Cr3 C2颗粒转变为M7 C3( M=Cr, Fe, Ni)结构;在特定的摩擦磨损条件下,随着Ni3 Al基体中Cr3 C2比例增大,Cr3 C2/Ni3 Al复合材料的耐磨性能显著提高,达到了Ni3 Al合金耐磨性能的4~10倍。此外,随着Ni3 Al基体中Cr3 C2比例的增大,Cr3 C2/Ni3 Al复合材料对对磨盘的切削、刮擦作用减弱,对磨盘的磨损量减少。