亚微米-纳米晶粒WC-Co硬质合金烧结与组织

将用高能球磨法制取的亚微米-纳米晶粒WC-Co粉,采用脉冲电流在不同温度下加热烧结.结果表明,在1 200 ℃真空烧结3 min可以获得致密的块状亚微米-纳米晶粒WC-Co硬质合金,而WC晶粒无明显长大,其硬度高达HRA94.温度过低则组织疏松,过高则WC晶粒发生再结晶长大.     

一种新型晶粒长大抑制剂对YG10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机械合金化制备的纳米晶WC-10Co复合粉末真空烧结行为的影响,探讨了其影响机理.研究结果表明:新型晶粒长大抑制剂有利于烧结致密化;在传统的过渡族元素碳化物基础上添加新型晶粒长大抑制剂,能明显提高复合抑制剂抑制晶粒长大效果,使WC晶粒在烧结过程中明显发生定向生长,抑制盘状WC晶粒的形成;含0.1%新型晶粒长大抑制剂的WC-10Co-0.8VC/Cr3C2纳米晶复合粉末压坯在1375℃烧结30 min后密度为14.48 g/cm3,WC晶粒尺寸为160 nm,显微硬度为2.150 GPa.     

相变和晶粒尺寸对二氧化钛陶瓷无压烧结行为的影响

分别采用XRD和光学显微镜对亚微米和纳米TiO2粉体进行表征,通过恒速无压烧结,研究了相变和晶粒尺寸对二氧化钛粉体在不同升温速率下的烧结致密化过程和烧结行为的影响。结果表明,纳米锐钛矿、纳米金红石和亚微米锐钛矿型TiO2致密化开始温度分别是450、750和1 000℃;纳米锐钛矿、纳米金红石和亚微米锐钛矿型TiO2烧结致密化速率最高时所对应的温度分别是880、920和1 025℃。相变的存在可以降低烧结温度,加快烧结速率;粒径小的粉体烧结温度低,且致密度高。     

氧化钛纳米陶瓷的制备及其结构与力学性能

为探讨在无压烧结过程中TiO2纳米陶瓷的致密化与晶粒长大的关系以及纳米陶瓷的结构对其力学性能的影响,采用溶胶一凝胶技术制备的不同颗粒粒径的TiO2纳米粉体经冷压成型后无压烧结TiO2纳米陶瓷.研究结果表明:利用相变辅助无压烧结方法在800℃烧结获得了晶粒粒径小于60 nm、相对密度超过95%的TiO2纳米块体陶瓷:当800℃以下烧结时,TiO2纳米陶瓷的相对密度随烧结温度的升高而快速增大,而TiO2纳米陶瓷的平均晶粒粒径随烧结温度升高则缓慢长大;当大于800℃的温度烧结时,TiO2纳米陶瓷的致密化加快,但陶瓷的晶粒粒径则快速长大.TiO2纳米陶瓷的显微硬度主要取决于TiO2纳米陶瓷的相对密度和平均晶粒粒径,即纳米氧化钛陶瓷的相对密度越大,晶粒粒径越小,则显微硬度越大.     

纳米复合Ti(C,N)基陶瓷烧结晶粒长大的特性

利用材料热力学原理，推导出纳米复合Ti(C，N)基金属陶瓷烧结过程中，晶粒生长速度与大、小颗粒半径之间的关系，并结合实验结果进行了分析．结果表明：纳米复合金属陶瓷在烧结的开始阶段，大晶粒的长大速度呈加速趋势，当大晶粒长大到一定程度时，其长大速度达到最大值，随后，速度逐渐减慢．采用放电等离子烧结、脉冲烧结等方法有可能进一步减小小颗粒的半径．Mo、WC、TiN的加入，抑制了沉淀—析出过程的进行，对晶粒的长大有一定的抑制作用．     

碳含量对纳米硬质合金组织和性能的影响

该文研究碳含量对纳米硬质合金组织和性能的影响 .通过对添加不同碳含量合金的组织观察和机械性能比较 ,发现碳对硬质合金的 WC晶粒度、相组织和机械性能都有着极其重要的影响 .研究结果表明 ,通过控制碳的含量可以控制 WC晶粒在烧结过程中的长大 .     

国内期刊亮点

正预烧结影响低压烧结WC-Co硬质合金组织和性能WC-Co硬质合金具有良好力学性能,其中WC的晶粒尺寸决定了其本征性能的发挥。北京工业大学材料科学与工程学院新型功能材料教育部重点实验室宋晓艳等采用原位还原碳化反应制备超细WC-10%Co,对WC-10%Co复合粉末在低于共晶点的温度下进行预烧结处理,采用XRD、SEM和力学性能测试手段考察预烧结对随后的低压二次烧结合金组织和性能的影响。     

超细晶粒WC—Co硬质合金的收缩与晶粒长大

采用复合烧结工艺（真空烧结＋热等静压烧结）制备超细晶粒ＷＣ－Ｃｏ硬质合金，研究了烧结过程中的超细合金的收缩及晶粒长大行为。结果表明，在常规的固相烧结阶段，局部微区内的液相烧结使超细晶粒ＷＣ－Ｃｏ硬质合金的收缩及晶粒长大行为不同于普通晶粒硬质合金。在此阶段，ＷＣ晶粒出现较严重的早期晶粒长大现象，导致合金的收缩占总体收缩量的９０％以上。     

抑制硬质合金烧结中WC晶粒长大的研究

该文选择了VC和Cr3C2作为WC—Co硬质合金晶粒长大抑制剂，研究两种抑制剂加入量对合金组织、WC晶粒度和性能的影响以及抑制晶粒长大的机理．研究结果表明，VC和Cr3C2的加入十分有效地抑制了基体合金WC晶粒的长大，合金中的WC晶粒度随抑制剂加入量的增加而减小，可达到最小的WC晶粒度接近100nm,合金的硬度随抑制剂加入量增加而增加，但强度则下降。同时也会增加孔隙度，结果增加了脆性，降低了合金的强度．VC的有害影响比Cr3C2更大。     

纳米钨合金粉末常压烧结的致密化和晶粒长大

高密度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世纪应用前景非常广阔的新型材料,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密度钨合金的很重要的研究方向.作者采用机械合金化(MA)工艺制备了纳米钨合金复合粉末,研究了纳米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W晶粒长大行为.同时,指出了在液相烧结时存在的问题,即W晶粒加速重排、产生晶粒聚集与合并,迅速发生W晶粒长大,在较短时间内液相烧结时,W晶粒尺寸又长大到接近传统高密度合金水平.研究结果表明,MA纳米粉末促进了致密化,使致密化温度降低100～200℃;在一般固相烧结温度时可以得到晶粒粒径为3～5μm的细晶高强度合金.     

Y-TZP纳米陶瓷的制备、结构及力学性能

采用沉淀法制备的Y-TZP纳米粉体经冷压成型后烧结成Y-TZP纳米陶瓷.结果表明,Y-TZP纳米陶瓷的密度随着烧结温度的升高和烧结时间的延长而增大,但随成型压力和初始粉体颗粒的增大而减小.而陶瓷平均晶粒尺寸随成型压力的增大和烧结时间延长而长大.烧结过程中大量单斜相ZrO2生成改变了Y-TZP纳米陶瓷的烧结行为和微结构.采用无压烧结获得了相对密度为98%、平均晶粒尺寸为60 nm的Y-TZP纳米陶瓷.Y-TZP纳米陶瓷的显微硬度主要取决于陶瓷的相对密度、相结构和晶粒尺寸,即陶瓷的四方相质量分数越高,相对密度越大,晶粒尺寸越小,则显微硬度越高.     

TaC含量对YG类稀土硬质合金性能的影响

采用5种不同TaC含量的超细WC-Co类稀土硬质合金粉体,经过高能球磨72 h,冷压成型后在1 380℃下真空烧结制备成硬质合金试样.重点讨论TaC含量对合金性能和微观结构的影响.结果表明,TaC的加入有利于提高合金的物理性能,并且有晶粒长大抑制作用.     

VC,Cr3C2对WC-Co纳米粉烧结性能的影响

研究了WC-10Co纳米复合粉的热压烧结,确定合理的烧结温度为1360℃.在纳米WC-10Co复合粉中分别掺杂1.0%VC和1.0%Cr3C2(质量分数),根据烧结体的断裂强度、洛氏硬度等性能和断口形貌,研究了晶粒生长抑制剂VC,Cr3C2对纳米复合WC-10Co粉末烧结性能的影响.结果表明,纳米WC-10Co复合粉掺杂1.0%VC或1.0%Cr3C2,在1360℃烧结,可以得到晶粒度小于300nm的整体性能较好的超细WC-Co硬质合金,掺杂1.0%VC抑制晶粒生长的效果要好于掺杂1.0%Cr3C2.     

微波烧结制备纳米稀土改性WC-Co硬质合金

以WC粉为基体,Co粉为粘结相,添加纳米Y2O3,通过球磨、压制成型和微波烧结制备WC-Co硬质合金。结果表明:制备的试样相结构为WC和η相(Co3W3C相),随烧结温度提高,试样的相对密度明显增大,在1 300℃时达到最高值,继续升高到1 320℃时出现局部熔融现象,随保温时间延长,试样的相对密度明显增大,但保温20 min后趋于稳定。加入纳米Y2O3可以明显细化晶粒,且其硬度和抗弯强度有一定程度提高。     

纳米硬质合金制备工艺的研究与发展

综述了纳米硬质合金制备工艺的研究与发展,比较了生产纳米粉末的两种不同方法的优缺点,重点介绍了喷雾转化法,实验数据表明,晶粒长大抑制剂的种类、加入方法对晶粒长大有很大的影响,最后阐述了目前较流行的烧结工艺以及适用于纳米硬质合金烧结的等离子活化烧结和微波烧结。     

烧结工艺对HA粒子尺寸的影响

为了对比纳米HA与大颗粒或大晶粒HA作为骨填充材料在动物体内的实验效果，通过改变烧结工艺来获得大颗粒或大晶粒HA．扫描电镜检测结果表明，烧结温度对粒子尺寸的影响最为敏感：低于800℃烧结时，粒子长大缓慢甚至没有长大现象；超过900℃后，粒子迅速长大；1200℃烧结时，随烧结时间延长，晶粒呈现不规则长大，并出现二次再结晶现象。     

共沉淀法制备的铁酸锌纳米材料的晶化与晶粒生长行为

采用共沉淀法合成了纳米铁酸锌粉体,并对所制粉体在100~1000℃不同温度下进行热处理,用TEM、XRD等手段对所制备的纳米铁酸锌晶体进行了表征,并对纳米铁酸锌晶体的晶粒生长进行了探讨.结果表明,具有尖晶石结构的铁酸锌纳米晶在共沉淀反应时就已形成,但晶粒的尺寸较小;随着热处理温度的进一步升高,晶粒迅速长大,粒径的尺寸分布在5~30 nm;当热处理温度升至1000℃左右时,晶粒尺寸已达微米数量级.对照TEM和XRD测量结果,表明所制备的铁酸锌纳米粉颗粒为单晶颗粒.     

纳米W-Cu合金热压收缩动力学曲线特征

采用纳米W-Cu合金粉进行热压烧结,研究热压压力、热压气氛、钨粉粒度对热压烧结收缩动力学曲线的影响,观察和测定合金中钨晶粒的长大,测定部分力学性能.实验结果表明,采用纳米W-Cu合金粉在H2中热压烧结的方法可以在较高压力、很低的烧结温度下制成钨晶粒的超细晶粒W-Cu合金,其相对密度可达98.8%,高温500℃的力学性能远远超过常规W-Cu合金.     

氧化锌纳米晶高温高压下的晶粒演化

研究了ZnO纳米晶高温高压下的晶粒演化, 用MDI/JADE5 X射线衍射仪和XL30S-FEG场发射扫描电子显微镜对高压样品的相组成、晶粒尺寸及微观形貌进行了表征. 结果表明, 高压下, 200℃氧化锌纳米晶粒已经迅速长大. 300℃(包括300℃)以下, ZnO纳米材料中晶粒长大和晶粒减小的现象并存, 1 ~ 3 GPa烧结体晶粒尺寸随着压力的升高而增大, 4 ~ 6 GPa烧结体的晶粒尺寸随着压力的升高而减小. 400℃(包括400℃)以上, 1 ~ 6 GPa烧结体的晶粒尺寸随着压力的升高而不断增大. 在特定条件下, 可以获得高性能的ZnO纳米块体材料.     

钒和金纳米晶体晶粒长大临界温度的“尺寸—形状”模型

处于亚稳态的纳米晶体中晶粒在一定临界温度开始长大变为粗晶,该临界温度依赖晶粒中原子迁移所需的能量.根据纳米晶体中晶粒长大的微观过程以及晶粒中原子迁移能量状态与晶粒尺寸、形状的相关性,建立了计算纳米晶粒长大临界温度的"尺寸—形状"模型.基于该模型计算了钒和金纳米晶体中晶粒长大的临界温度,结果表明纳米晶粒长大的临界温度随晶粒尺寸的减少而降低,并且与晶粒形状相关,表现了明显的"尺寸—形状"效应.该理论模型计算结果与实验结果相吻合.