放电等离子烧结参数对 Al70Si30合金组织及性能的影响

探讨了放电等离子烧结（Spark Plasma Sintering ,SPS）技术对Al70 Si30合金中初晶硅分布、生长以及对其力学性能的影响。通过X射线衍射仪（XRD ）,扫描电子显微镜（SEM ）图谱分析发现,在500 M Pa ,590 K的烧结条件下,合金中的初晶硅尺寸保持在10μm左右。烧结后块体合金的维氏硬度达到190,致密度达到98．2％。     

均匀化处理对Fe基中熵合金组织及力学性能影响

采用水冷铜坩埚磁悬浮熔炼-铜模负压吸铸法制备了(Fe_63.3Mn₁₄Si_9.1Cr_9.8C_3.8)_98.5Y_1.5(Y=Cu、Ag)、(Fe_63.3Mn₁₄Si_9.1Cr_9.8C_3.8)₉₇Cu_1.5Ag_1.5中熵合金. 通过建立均匀化动力学方程,研究了均匀化温度和时间对力学性能的影响.对(Fe_63.3Mn₁₄Si_9.1Cr_9.8C_3.8)_98.5Y_1.5(Y=Cu、Ag)、(Fe_63.3Mn₁₄Si_9.1Cr_9.8C_3.8)₉₇Cu_1.5Ag_1.5中熵合金分别在873、973、1 073、1 173、1 273 K进行6 h均匀化处理,研究其组织结构和压缩性能的关系.结果表明:通过施加均匀化处理使合金元素均匀分布、偏析显著减少,1 173 K均匀化处理后合金具有好的相稳定性,仍为fcc结构.在1 173 K时,(Fe_63.3Mn₁₄Si_9.1Cr_9.8C_3.8)₉₇Cu_1.5Ag_1.5中熵合金的压缩力学性能最优,其抗压强度及塑性应变分别为3 992.4 MPa和35.75%,且实验结果与均匀化扩散动力学方程计算预测相符.     

放电等离子烧结TiAl基合金的显微组织及力学性能

以Ti-47.5Al-2.5V-1.0Cr合金粉末为原料,采用放电等离子烧结工艺制备出TiAl基合金,并研究了制备工艺、显微组织与室温力学性能三者的关系.结果表明,采用放电等离子烧结方法可制备出致密度高、组织均匀的TiAl基合金.烧结温度对合金的显微组织影响显著,且其室温力学性能与显微组织密切相关,显微组织越细小,室温强度和塑性越高.当烧结温度为1100℃时,制备出的TiAl-V-Cr合金显微组织类型为细小双态组织,具有35.2%的压缩率和3321MPa的断裂强度,显示出较好的室温压缩性能.     

放电等离子烧结Al20Cr20Fe25Ni25Mn10高熵合金的硬度和腐蚀性能研究

采用放电等离子烧结(SPS)技术在不同温度（800、900和200°C）下保温不同时间（4、8和12 min）合成了Al₂₀Cr₂₀Fe₂₅Ni₂₅Mn₁₀高熵合金（HEA）。通过扫描电子显微镜、能谱仪（EDS）、维氏显微硬度计、极化曲线等对合金的微观结构、显微硬度和腐蚀进行了实验研究。X-射线衍射（XRD）表征了所制备合金的成分。EDS结果显示不论烧结参数如何变化,合金均由原始合金元素组成。XRD、EDS和扫描电子显微镜的结果说明所制备的合金具有球形微观结构,呈现出面心立方结构相,这是基于固溶机制形成的。这表明SPS合金具有HEAs的特征。在1000°C保温 12 min生产的合金显微硬度最高,为HV 447.97,热处理后其硬度降至HV 329.47。同一合金表现出优异的耐腐蚀性能。烧结温度升高,Al₂₀Cr₂₀Fe₂₅Ni₂₅Mn₁₀合金可具有更高的密度、显微硬度和耐腐蚀性。     

Preparation of Al-Cu-Fe-(Sn,Si) quasicrystalline bulks by laser multilayer cladding

(Al₆₅Cul₂₀Fe₁₅)_100-x Sn_x (x=0, 12, 20, 30) and Al₅₇Si₁₀Cu₁₈Fe₁₅ powders were cladded on a medium carbon steel (45# steel) substrate by laser multilayer cladding, respectively. The phases and properties of the produced quasicrystalline bulks were investigated. It was found that the main phases in the Al₆₅Cul₂₀Fe₁₅ sample were crystalline λ-Al₁₃Fe₄ and icosahedral quasicrystal together with a small volume fraction of θ-Al₂Cu phase. The volume fraction of icosahedral phase decreased as the Sn content in the (Al₆₅Cul₂₀Fe₁₅)_100-x Sn_x samples increased owing to the formation of β-CuSn phase. The increase of Sn content improved the brittleness of the quasicrystal samples. The morphology of the solidification microstructure in the Al₅₇Si₁₀Cu₁₈Fe₁₅ sample changed from elongated shape to spherical shape due to the addition of Si. The nanohardness of the laser multilayer cladded quasicrystal samples was equal to that of the as-cast sample prepared by vacuum quenching. In terms of hardness, the laser cladded Al₅₇Si₁₀Cu₁₈Fe₁₅ quasicrystalline alloy has the highest value among all the investigated samples.     

碳化硅陶瓷的放电等离子烧结

采用添加了Al2O3和Y2O3助烧剂的碳化硅微粉为原料,通过放电等离子烧结(SPS)技术快速制备了碳化硅陶瓷. 分析了材料致密化过程,并重点研究了烧结工艺参数对材料致密度和力学性能的影响规律. 结果表明,当SPS工艺参数的烧结温度和压力分别为1600℃和50MPa时,经过5min的烧结,碳化硅陶瓷的致密度可达到99.1%,硬度为HV 2550,断裂韧性达8.34MPa·m1/2,弯曲强度达684MPa.     

ZrO2添加量对等离子放电烧结制备WC-6Co组织和性能的影响

以WC-6Co为主体原料，通过添加不同含量的ZrO₂作为烧结助剂，采用SPS烧结技术制备出性能出众的WC-6Co硬质合金，研究了ZrO₂烧结助剂对硬质合金显微组织及力学性能的影响规律.结果表明:随着ZrO₂添加量的增加，试样的显微组织更加致密，相对密度更大，硬度和断裂韧性也有一定程度的增加.并且，当添加ZrO₂的质量分数为3%时，试样的相对密度达到96.7%，维氏硬度增加到20.28kN·mm^-2，断裂韧性增长到12.7MPa·mm^1/2，综合性能最优.研究发现，ZrO₂可以通过促进离子的扩散和颗粒的重排促进烧结，最终使得材料的相对密度和性能均得到提升.     

Mineral-phase evolution and sintering behavior of MO-SiO2-Al2O3-B2O3 (M=Ca,Ba) glass-ceramics by low-temperature liquid-phase sintering

In this work, network former SiO₂ and network intermediate Al₂O₃ were introduced into typical low-melting binary compositions CaO·B₂O₃, CaO·2B₂O₃, and BaO·B₂O₃ via an aqueous solid-state suspension milling route. Accordingly, multiple-phase aluminosilicate glass-ceramics were directly obtained via liquid-phase sintering at temperatures below 950℃. On the basis of liquid-phase sintering theory, mineral-phase evolutions and glass-phase formations were systematically investigated in a wide MO-SiO₂-Al₂O₃-B₂O₃ (M=Ca, Ba) composition range. The results indicate that major mineral phases of the aluminosilicate glass-ceramics are Al₂₀B₄O₃₆, CaAl₂Si₂O₈, and BaAl₂Si₂O₈ and that the glass-ceramic materials are characterized by dense microstructures and excellent dielectric properties.     

硅和锂的物质的量之比对二硅酸锂玻璃陶瓷组织结构和抗弯强度的影响

采用溶胶-凝胶法(sol-gel)和常压烧结工艺制备了用于牙科修复的二硅酸锂玻璃陶瓷(LDGC)，研究了原料配比中硅(Si)和锂(Li)的物质的量之比(M)及温度对LDGC物相成分、显微结构和力学性能的影响.结果表明：M越高，煅烧温度越高，越有利于二硅酸锂(Li₂Si₂O₅)相的形成.850℃烧结，M为1.54的LDGC抗弯强度可达168.6 MPa，孔隙率仅为0.3%.同时，也讨论了溶胶-凝胶法制备LDGC相较于传统熔融法的优势与不足，所制备的高强度LDGC在牙科修复领域具有广阔的发展前景.     

TiB-TiB_2陶瓷复合材料的放电等离子烧结致密化

通过放电等离子烧结技术制备了新型的TiB-TiB2陶瓷复合材料,测试了复合材料的微观组织和力学性能,研究了复合材料微观组织的演化规律,揭示了复合材料的放电等离子烧结致密化机理.烧结前期,通过放电效应使Ti发生高温溅射,在TiB2颗粒间形成流线型丝状连接;随着温度的升高,TiB2颗粒与熔融的钛金属之间发生化学反应,生成的TiB呈棒状生长;烧结后期,随着烧结温度的提高,在焦耳热效应和烧结压力的共同作用下,塑性变形和固相扩散成为主要烧结机制,使复合材料迅速达到致密.     

Microstructure and mechanical properties of the micrograined hypoeutectic Zn–Mg alloy

A biodegradable Zn alloy, Zn–1.6Mg, with the potential medical applications as a promising coating material for steel components was studied in this work. The alloy was prepared by three different procedures: gravity casting, hot extrusion, and a combination of rapid solidification and hot extrusion. The samples prepared were characterized by light microscopy, scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, and X-ray diffraction analysis. Vickers hardness, tensile, and compressive tests were performed to determine the samples’ mechanical properties. Structural examination reveals that the average grain sizes of samples prepared by gravity casting, hot extrusion, and rapid solidification followed by hot extrusion are 35.0, 9.7, and 2.1 μm, respectively. The micrograined sample with the finest grain size exhibits the highest hardness (Hv = 122 MPa), compressive yield strength (382 MPa), tensile yield strength (332 MPa), ultimate tensile strength (370 MPa), and elongation (9%). This sample also demonstrates the lowest work hardening in tension and temporary softening in compression among the prepared samples. The mechanical behavior of the samples is discussed in relation to the structural characteristics, Hall–Petch relationship, and deformation mechanisms in fine-grained hexagonal-close-packed metals.     

静态再结晶处理对Co36Fe36Cr18Ni8Ti2合金力学性能与耐腐蚀性的影响

对冷变形后的Co₃₆Fe₃₆Cr₁₈Ni₈Ti₂合金在700 ℃和800 ℃下再结晶退火，制备成具有高强度及良好耐蚀性的多主元合金。采用电子背散射衍射（electron back-scattered diffraction, EBSD）表征了合金的相分布、再结晶组织以及晶界分布等微观结构特征，采用静态拉伸试验测试了合金的力学性能。结果表明，700 ℃退火的合金断后伸长率较低，但其抗拉强度与屈服强度分别达到了1 038和956 MPa。采用电化学工作站与扫描电子显微镜（scanning electron microscope, SEM）表征了合金在模拟体液中的耐蚀性。结果表明，700 ℃退火的样品具有较好的耐蚀性，腐蚀后的样品表面较为均匀。结合力学性能可知，700 ℃退火的样品具有作为新型医用金属材料的潜力。     

Sn对Mg-5Zn-2.5Al合金微观组织与性能的影响

利用光学显微镜、扫描电镜、万能试验机等分析测试设备研究了Sn对Mg-5Zn-2.5Al-xSn(x=0,1,2,3,4)(ZAT52x)合金组织结构及力学性能的影响.采用Thermo-Calc热力学软件计算了ZAT52x(x=0,2,4)3种合金在Scheil模型条件下液相质量分数与温度的关系以及凝固过程中的相变反应....     

机械合金化Fe60Si40体系的XAFS研究

利用XAFS技术研究Fe60Si40二 元合金体系中Fe原子周围配位环境随球磨时间的变化,结果表明,球磨过程中,首先发生晶态α-Fe和Si的晶格较大的畸变和颗粒破碎,致使Fe和Si原子近邻配位的无序度增大,进而Si原子通过活化的界面向Fe晶格扩散,形成亚稳的Fe3Si和Fe5Si3替位固溶体。     

Si对快速凝固/粉末冶金(RS/PM) AZ91镁合金组织和性能的影响

采用快速凝固/粉末冶金(RS/PM)法制备了Si增强的AZ91镁合金.研究了不同Si含量对AZ91镁合金的微观组织、室温和高温力学性能的影响.结果表明:随着Si含量的增加,合金中原位生成的Mg2Si颗粒逐渐长大.Si的加入显著提高了合金的室温和高温力学性能.室温下,当Si含量≤3%时,合金的抗拉强度随着Si含量的增加而提高,当Si含量增加至5%时,合金的抗拉强度大幅度降低.其中RS/PM(AZ91+3%Si)合金表现出最优异的室温力学性能:bσ高达472.36 MPa,σ0.2和δ分别达到329.76 MPa和4.70%.合金的高温抗拉强度(473 K)随着Si含量的增加而提高.     

高性能耐热铝合金管材的制备及性能

通过多层喷射沉积方法制备了300mm／150mm×500mm(外径／内径×长)耐热铝合金管坯,并对管坯的显微结构及不同加工状态材料性能进行了检测和分析．管坯显微结构细小均匀,除Al12(Fe,V)3Si外,无其它相析出．管坯经过挤压后,密度由85．9％提高到99．8％;室温强度由210MPa提高到456MPa;高温强度由111MPa提高到181MPa．挤压管旋压后,室温强度略有降低,高温强度无差别．旋压管径425℃,3h退火后,室温强度下降约5％,高温强度差别不大．实验结果表明,多层喷射沉积耐热铝合金管坯具有良好的加工性,该技术适合于制备耐热铝合金材料．     

Si和Sb对AZ31合金铸态显微组织和力学性能的影响

运用光学金相（0M）、扫描电子显微镜（SEM）结合电子拉伸实验研究了0～1．5wt％Si和0—1．5wt％Sb对AZ31合金的显微组织和力学性能的影响。结果表明：Si能够细化AZ31合金组织,但生成的Mg2Si相极易呈现汉字状形貌,降低合金的力学性能11而Sb的加入,可以改善Mg2Si的形貌,同时细化合金显微组织,有助于合金室温力学性能的提高。当AZ31合金加入0．5wt％Si和1．0wt％Sb后,力学性能达到最佳,在保证合金延伸率不变的情况下,抗拉强度达到185MPa,比AZ31合金提高了23．5％．     

三维互通CNTs/Cu复合材料的制备及力学性能研究

对CuCr合金粉末固溶时效处理之后进行预烧结,得到CuCr预压块。以此预压块为基底,采用化学气相沉积（chemical vapor deposition, CVD）工艺和放电等离子烧结（sparking plasma sintering, SPS）工艺成功制备了三维互通的碳纳米管/铜（carbon nanotubes/Cu, CNTs/Cu）复合材料。采用扫描电子显微镜（scanning electron microscope, SEM）,拉曼光谱仪等表征碳纳米管的微观组织结构,利用微拉伸试验机测试复合材料的力学性能。研究结果表明,Cr作为催化剂,对碳纳米管的形貌影响很大,碳纳米管的质量也会对复合材料的力学性能产生影响。当Cr的质量分数为0.6%时,碳纳米管在铜基体表面均匀分布,CNTs/Cu复合材料的力学性能最佳。经SPS烧结和轧制之后,复合材料的导电率和屈服强度分别达到了82.4% IACS和349 MPa,断裂伸长率高达6.4%,这是由于CNTs的加入,起到了第二相强化的作用,提高了复合材料的力学性能。     

碳纤维增强碳化硅复合材料的力学性能与界面

以A1N和Y2O3为烧结助剂,采用先驱体转化-热压烧结的方法制备了Cf／SiC复合材料．研究了烧结温度对复合材料界面和力学性能的影响及烧结助剂对显微结构的影响．结果表明由于烧结时晶界液相和SiC-A1N固溶体的形成,当烧结温度为1750℃时,复合材料具有较高的致密度和较好的力学性能;当烧结温度升为1800℃时,在复合材料密度增大的同时,其力学性能也大幅度提高,此时复合材料抗弯强度与断裂韧性分别高达691.6MPa和20.7MPa·m1/2,复合材料呈现韧性断裂;进一步提高烧结温度至1850℃时,虽然复合材料的密度有所增加,但由于纤维,基体界面结合过强以及纤维本身性能退化加剧,复合材料呈现典型的脆性断裂,其力学性能急剧降低;纤维／基体的界面是导致纤维增强陶瓷基复合材料性能的关键因素,其中,纤维的脱粘与拔出是主要的增韧因素．     

石墨烯增强铜基复合材料强度及机理研究

为了提升金属基复合材料的力学性能,采用FSP（friction stir processing）方法制备铜/石墨烯复合材料,通过金属显微组织观察试验和力学试验对试样进行分析,探究搅拌工具转速和石墨烯添加量对复合材料微观组织特征、抗拉强度的影响规律,并对复合材料的强化机理进行研究。结果表明,石墨烯对铜基体的作用主要体现在载荷传递和阻碍铜基体中的位错运动和晶界长大方面,随着石墨烯的引入,焊核区晶粒发生了明显细化;晶粒细化的原因是搅拌工具的机械搅拌作用和晶粒再结晶过程中石墨烯对晶粒长大产生了阻碍作用;与母材相比,铜/石墨烯复合材料的抗拉强度提升了5%,最高可达277.49 MPa。因此,采用FSP方法可制备性能良好、石墨烯分布均匀的铜/石墨烯复合材料,新方法有效提升了铜合金材料的力学性能,可为复合材料的广泛应用提供理论基础和技术参考。