SPS烧结制备热障材料ZrMgMo_3O_(12)及其热学性能研究

利用固相法制备了ZrMgMo_3O_(12)粉末,利用放电等离子体烧结(SPS)技术制备了致密的低负热膨胀系数热障材料ZrMgMo_3O_(12)陶瓷,讨论了ZrMgMo_3O_(12)结构、表面形貌以及烧结温度对其热膨胀性能和热导率的影响规律.结果表明:烧结温度为750℃时,样品的致密性最好,相对密度高达97%以上;其平均体热膨胀系数为-4.0×10~(-6)/K;从室温到600℃的热导率为1.05~1.3 W/(m·K).因而,使用SPS烧结技术可以制备出致密度高、热膨胀系数和热导率低的ZrMgMo_3O_(12)陶瓷.     

BaAl2S4:Eu溅射靶材合成方法研究

采用放电等离子烧结(SPS)方法和粉末烧结法制备BaAl2S4:Eu溅射靶材,分析了靶材成分和结构特性以及利用靶材制备薄膜的发光特性.实验结果表明,SPS烧结的BaAl2S4:Eu溅射靶材的纯度高,无其它硫化物形成,被氧化的可能性小,靶材致密,气孔少;形成薄膜的PL谱主要是470nm处的蓝光发射.粉末烧结法制备的Ba-Al2S4:Eu溅射靶材的纯度低,靶材被氧化的几率大,气孔多,不致密,呈三维网状结构;在470nm处的蓝光发射峰值相对较弱.放电等离子烧结方法更适合制备BaAl2S4:Eu溅射靶材.     

放电等离子烧结制备碳化硅块材及其高温导热性能研究

通过放电等离子烧结制备了碳化硅块材,分析了烧结温度、保温时间等对碳化硅块材的密度、物相组成、微观形貌和硬度的影响,并对其高温导热性能进行了测试.结果表明,当烧结温度为1800℃,保温时间为5min时,通过放电等离子烧结能够获得致密度为98%的碳化硅块材.与传统热压烧结相比,放电等离子烧结制备的碳化硅块材的热导率略低,其主要原因是放电等离子烧结的保温时间较短与烧结样品的致密度略低,且晶界结合性较差所导致.     

BaAl2S4∶Eu溅射靶材合成方法研究

采用放电等离子烧结(SPS)方法和粉末烧结法制备BaAl2S4∶Eu溅射靶材,分析了靶材成分和结构特性以及利用靶材制备薄膜的发光特性.实验结果表明,SPS烧结的BaAl2S4∶Eu溅射靶材的纯度高,无其它硫化物形成,被氧化的可能性小,靶材致密,气孔少;形成薄膜的PL谱主要是470nm处的蓝光发射.粉末烧结法制备的BaAl2S4∶Eu溅射靶材的纯度低,靶材被氧化的几率大,气孔多,不致密,呈三维网状结构;在470 nm处的蓝光发射峰值相对较弱.放电等离子烧结方法更适合制备BaAl2S4∶Eu溅射靶材.     

放电等离子烧结参数对Fe76Si9B10P5非晶合金致密化及晶化的影响

采用放电等离子烧结(Spark Plasma Sintering, SPS)方法,在不同的烧结温度、保温时间、升温速率和烧结压力下,固结Fe76Si9B10P5非晶粉末.用差式扫描量热仪测定了非晶粉末的过冷液相温区,用X-ray衍射方法分析了放电等离子烧结前后样品的相结构,研究了SPS法烧结参数对Fe76Si9B10P5非晶样品致密化及结晶化的影响,并在非晶粉末的玻璃转变温度以下快速烧结制备了尺寸为Ф15×3 mm的块体非晶合金,致密度达98.7%.     

放电等离子烧结制备Ce_(0.8)Sm_(0.2)O_(2-δ)结构与电性能

采用溶胶凝胶方法制备Sm掺杂CeO2粉体材料,用放电等离子烧结(SPS)方法和常规烧结方法(CS)进行压片烧制,比较两种烧结方法对材料结构与性能的影响.通过X-射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FE-SEM)等手段对氧化物进行结构表征,交流阻抗谱测试电性能.结果表明,两种烧结方法所得样品均呈现单一的立方莹石结构;SPS烧结样品的晶粒尺寸和密度大于CS烧结样品,SPS烧结样品的晶粒电导率、晶界电导率及总电导率均高于CS烧结样品;550℃时SPS和CS烧结样品的总电导率分别为2.27 s/m和1.87 s/m.放电等离子烧结法是在较低温度下实现快速烧结,制备致密化固体电解质材料的一种有效方法.     

放电等离子烧结制备高强度奥氏体不锈钢

以AISI 304L奥氏体不锈钢粉体为原料,采用高能球磨与放电等离子烧结(SPS)的方式制备致密化块体材料,对球磨产物和烧结体进行物相、微观形貌分析,并对烧结体的密度、硬度及拉伸性能进行测试。研究结果表明:AISI304L不锈钢粉体经高能球磨得到奥氏体与马氏体双相纳米晶粉;经SPS 950℃烧结的样品为奥氏体组织,并具有较优异的力学性能,其致密度为99.11%,屈服强度为336 MPa,抗拉强度为609 MPa,硬度为212.4 HV0.1。     

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.     

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.     

SPS烧结温度对Ti2SnC导电陶瓷致密化的影响

机械合金化制备Ti2SnC粉体,采用放电等离子烧结（SPS）技术制备致密的Ti2SnC块体。研究烧结温度对机械活化SPS烧结Ti2SnC导电陶瓷块体致密化影响。结果表明,机械合金化合成Ti2SnC粉体经烧结后,气孔率随温度的升高逐渐降低。在900-1000℃之间进行SPS烧结可以获得纯度较高的块体。当温度在600-900℃范围内时,密度随烧结温度的提高而逐渐增大,当温度进一步提高时,则略呈下降趋势。     

TiH2粉末制备钛合金的烧结脱氢规律及工艺

 以TiH₂粉末为原料,通过压制成型和烧结工艺制备粉末钛合金,不同于传统钛粉末冶金方法。通过热分析和热膨胀技术研究不同球磨粒度TiH₂粉末的脱氢和收缩规律,以此入手研究了TiH₂粉末压坯和TiH₂-Al-V粉末压坯的烧结致密特性,以及影响烧结过程的主要工艺因素,包括烧结温度、烧结时间、升温速率、压坯密度、压坯成型方式、合金体系,并对烧结组织进行了分析。结果表明,TiH₂粉末球磨后脱氢温度降低,粉末越细,开始温度越低。TiH₂粉末压坯在烧结过程中脱氢后获得新鲜钛,其易发生黏接并引起α-Ti的强烈收缩,这时烧结体很容易致密,并获得相对密度大于99%坯体;相比之下,TiH₂-Al-V粉末压坯烧结时因为合金元素的溶解,不如纯TiH₂粉末压坯的烧结容易致密。TiH₂-Al-V粉末经过成型、烧结脱氢可获得典型的层片状α+β钛合金组织,合金元素分布均匀。     

烧结压力对Al90Mn9Ce1合金SPS致密化的影响

采用放电等离子烧结（SPS）技术,在50MPa,300MPa,600MPa单轴压力下,对固结气雾化法制备的粒度为20-45μm的Al90Mn9Ce1合金粉末,研究了压力和脉冲电流作用下的致密化过程。结果表明,提高烧结压力有助于粉末的塑性变形和幂率蠕变,促进Al90Mn9Ce1合金压坯的致密化。当烧结压力为600MPa时,在660K保温0min条件下,样品致密度达到99．2％,强度达到1048．5MPa,原始颗粒之间形成宽度为20nm的熔合区,界面结合良好。     

石墨烯增强WC-Co硬质合金的制备和力学性能研究

采用机械搅拌和静电吸附工艺制备了氧化石墨烯/WC-Co复合粉体,并对复合粉体的微观形貌进行了表征。利用放电等离子烧结（spark plasma sintering ,SPS）技术制备了石墨烯/WC-Co硬质合金,对复合材料的力学性能进行了测试分析。机械搅拌制备的氧化石墨烯/WC-Co复合粉体经过SPS烧结后得到的硬质合金横向断裂强度和维氏硬度为1 850 MPa,1 830,与不添加石墨烯的WC-Co硬质合金相比分别提高了3.9%,5.8%。静电吸附制备的氧化石墨烯/WC-Co复合粉体经过SPS烧结后得到的硬质合金横向断裂强度和维氏硬度为1 980 MPa,1 850,与不添加石墨烯的WC-Co硬质合金相比分别提高了11.2%,6.9%。     

Interfacial behavior of Fe76Si9B10P5/Zn0.5Ni0.5Fe2O4 amorphous soft magnetic composite during spark plasma sintering process

Fe_(76)Si_9B_(10)P_5/Zn_(0.5)Ni_(0.5)Fe_2O_4 amorphous composite with micro-cellular structure and high electrical resistivity was prepared by spark plasma sintering(SPS) at 487 °C. XRD and SEM results showed that the Fe_(76)Si_9B_(10)P_5 alloy powders remained the amorphous state and the composite was dense. A fusion zone at interface of Fe_(76)Si_9B_(10)P_5 cell body and Zn_(0.5)Ni_(0.5)Fe_2O_4 cell wall was observed by TEM, which also indicates the formation of local high temperature. The interface bonding based on the formation of local high temperature in SPS process was observed. It is believed that the tip effect of Zn_(0.5)Ni_(0.5)Fe_2O_4 nanoparticles promotes the local discharging and plasmas creation in the gaps, and the discharging energy forms an instantaneous local high temperature to complete the local sintering and the densification of Zn_(0.5)Ni_(0.5)Fe_2O_4 particles at a low nominal sinter temperature. Simultaneously, the local high temperature stimulates the adjacent gaps discharging, thus facilitate the continuous formation of new discharging path. Finally, sintering and densification of the amorphous composite is complete.     

工艺因素对煤矸石莫来石化的影响

以天然煤矸石为原料采用粉末烧结法制备莫来石,利用XRD、SEM对烧成试样进行表征,并检测其显气孔率及体积密度,分析原料粒度和烧成温度等工艺因素对所制莫来石的致密化程度、物相组成以及显微结构的影响。结果表明,煤矸石粉料的粒度越小,大小越均匀,烧成试样的致密化程度就越高;烧成温度达到1250℃时试样中有莫来石相生成,烧成温度超过1500℃后,试样中主晶相为莫来石,但试样体积密度低,显气孔率高;在1600℃×3h的烧结条件下可获得体积密度为2.81g/cm3、显气孔率为6%的压块烧成莫来石,其中柱状自生长莫来石晶体呈交织网络状结构分布,晶粒大小为5~14μm。     

机械活化放电等离子烧结制备Ce_(0.8)Sm_(0.2)O_(1.9)固溶体

采用机械球磨方法制备(CeO2)0.8(SmO1.5)0.2纳米粉,并探讨了其适宜的工艺条件.分别用常规烧结和放电等离子烧结对所获纳米粉进行烧制,获得Ce0.8Sm0.2O1.9复合氧化物陶瓷,比较了两种烧结方法对材料结构与性能的影响.通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等手段对氧化物进行了结构表征,交流阻抗谱测试了其电性能.结果表明:两种烧结方法所得样品均呈现单一的立方萤石结构;机械活化(CeO2)0.8(SmO1.5)0.2纳米粉于900℃时放电等离子烧结10min即可获得致密度90%以上的烧结体;放电等离子烧结材料的电导率高于常规烧结材料.     

TiC/316L复合材料的致密化和力学性能试验

采用真空烧结法制备出TiC颗粒增强316L不锈钢复合材料.通过对试样进行光学显微分析并测定其相对密度和拉伸性能,研究了增强相含量和模压压力对复合材料的致密化和拉力学性能的影响,并对断口形貌进行分析.结果表明:添加TiC颗粒有利于复合材料的烧结致密化;TiC颗粒的体积分数对复合材料的拉力学性能有较大影响,当TiC的体积分数从0%增加到10%时,复合材料的抗拉强度从543MPa提高到655MPa,而断裂应变却从0.325减至0.052;在较低的模压压力下,提高模压压力有利于复合材料的相对密度、抗拉强度的增加;但过高的模压压力会使试样在烧结后残余封闭孔隙,降低复合材料的塑性性能和抗拉强度.当模压压力为500MPa时,可得到相对密度高、组织致密、增强相颗粒分布均匀、拉伸性能良好的复合材料.     

Ti3SiC2/TiC复合材料的制备及力学性能研究

弓网系统中,各种类型的受电弓滑板承担着传输电能的重要功能,其严酷的工作条件对受电弓滑板材料的性能提出了非常苛刻的要求。目前最主要的受电弓滑板有：粉末冶金滑板,纯碳滑板和浸金属碳滑板。其中碳滑板材料性能较好但价格昂贵,粉末冶金滑板材料价格便宜,但性能明显逊于前者。Ti3SiC2/TiC是一种兼具陶瓷与金属性质的新型材料,与碳滑板材料相比,其电阻率低,且具有良好的抗氧化性和自润滑减摩性,因此Ti3SiC2/TiC将可能成为一种工艺简单、成本更低、而性能则更高的新型受电弓滑板材料。本研究以Si、Ti和C为原料,利用熔渗反应烧结技术制备出Ti3SiC2/TiC复合材料,研究结果表明,制备样品的弯曲强度与硬度分别达到 423MPa~564MPa 和169~249HB。同时,本文对Ti3SiC2/TiC复合材料的断裂机理进行了研究。