粉末冶金法制备泡沫铝材料

研究了粉末冶金法制备泡沫铝材料的方法·讨论了发泡过程中的保护方式、制坯压力、发泡温度等参数对泡沫铝体积质量、孔隙率、孔结构的影响,并对发泡机理进行了探讨·增大制坯压力使得金属坯致密,可以得到孔结构均匀的泡沫铝材料;发泡温度是影响发泡的主要因素之一,发泡温度控制在高于铝或铝合金熔点,同时保持熔体具有一定粘度的范围内,能够得到孔结构均匀、高孔隙率的泡沫铝材料·实验结果表明:采用熔盐保护方式,在300MPa的压力下,温度在675～680℃时,可得到孔径均匀、孔隙率高的泡沫铝材料·     

粉末铁基高温合金的制备工艺研究

采用粉末机械合金化-温压成型-真空烧结等方法制备了氧化物弥散强化铁基高温合金MA956,并对其制备工艺和组织性能进行了研究。结果表明,高能振动球磨4h粉末颗粒细小均匀,已经基本实现了合金化,将其在120℃、500MPa条件下进行温压成型,压坯密度比常温模压工艺提高了0．3g／cm3;烧结温度对烧结体组织和性能有较大的影响,粉末压坯在1350℃烧结其致密度最高,为90．8％,且显微组织致密性好。     

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。     

Al2O3基泡沫陶瓷烧结工艺的研究

采用了常压烧结工艺,考察适用于制备细孔径Al2O3基泡沫陶瓷过滤器的最佳烧结温度方法.通过对泡沫陶瓷烧结工艺的研究,得出最佳烧结温度为1 400℃,保温时间为3 h,可得到抗压强度为2.71 MPa的细孔径氧化铝基泡沫陶瓷过滤器.     

3%C-Cu机械球磨复合粉末的烧结

为了给后续的致密化工序(如热挤压)提供较高质量的烧结坯,用扫描电镜和光学显微镜分析了3%C-Cu机械球磨复合粉末所制备烧结坯的显微组织,并研究了工艺参数对其相对致密度的影响规律.结果表明,烧结温度对未机械球磨混合粉烧结行为的影响很大,而机械球磨复合粉对烧结温度不敏感.真空热压烧结可以明显地促进致密化过程.提高烧结温度、延长烧结保温时间或增加热压压强,均有助于提高烧结坯的相对致密度.在相同条件下,烧结坯的相对致密度随着复合粉末机械球磨时间的延长而降低.     

Mg对碳纤维稳定泡沫铝发泡过程和胞孔结构的影响

利用溶体直接发泡法制备出了不同Mg和碳纤维添加量的闭孔泡沫铝材料,详细研究了Mg的添加对泡沫铝发泡过程和胞孔结构的影响.研究结果表明:Mg元素的加入明显增大了泡沫体的膨胀率,拓宽了孔径分布的范围,并增加泡沫体中小气孔的数量.气泡壁内部和表面的微观形貌观察表明:Mg元素加入后,造成铝液表面张力降低,改善了铝液和氧化物颗粒的润湿性,有助于增加发泡过程中的气体释放,使泡沫体气泡壁平整且变薄,有助于提升气泡壁的稳定性,使获得的泡沫铝的孔隙率达到90%以上.     

烧结压力对铜粉放电等离子烧结的影响规律

研究了平均粉末粒度为1μm的铜粉在不同压力条件下的放电等离子烧结过程,系统分析了压坯的密度和微观组织与烧结升温阶段的初始压力和保压压力之间的关系. 结果表明:烧结温度为800℃,初始压力为1MPa,保压压力为50MPa的烧结工艺,可以制备相对密度大于98%,平均晶粒度小于10μm的烧结铜. 同时发现,采用SPS工艺制备的烧结铜沿厚度方向存在不同于传统双向压制的密度分布,SPS烧结铜的表面密度低于心部密度.     

轧制态下Cu含量对泡沫铝泡孔结构的影响

采用液相复合-轧制技术制备不同wCu的可发泡预制坯及闭孔泡沫铝材,研究了wCu对泡沫铝泡孔结构的影响.结果表明:随着wCu的增加,泡孔结构的均匀性增加,孔径减小,泡孔合并产生的大泡孔数量减少,但泡沫体的塌缩和老化特征增强.对比不同wCu的预制坯的膨胀曲线,随着wCu的增加,预制坯的最大膨胀率先增大后减小,且达到最大膨胀...     

轧制复合对泡沫铝夹心板组织与性能的影响

研究了轧制复合-粉末冶金发泡法制备泡沫铝夹心板的生产工艺,分析了板/芯结合工艺对芯层粉末致密度的影响,探讨了粉末致密度与发泡效果间的关系,初步得到了复合板的发泡机制.研究结果表明:轧制过程使芯层粉末获得了极高的致密度.发泡时,轧制复合板内发泡剂TiH2释放出的H2的流失量很少,发泡驱动力充足,所得到的夹心板很少出现无泡层及大尺寸连通孔等缺陷.芯层粉末内发泡剂的质量分数为1%时,轧制复合板发泡后即可获得理想的泡沫结构,有效降低了产品的生产成本.夹心板具有良好的三点抗弯强度等力学性能.     

泡沫铝夹心板轧制预制坯的粉末冶金发泡工艺

对采用轧制复合法制备的发泡预制坯的粉末冶金发泡过程进行了研究,确定了制得的泡沫铝夹心板的组织及物相,分析了发泡剂TiH2颗粒尺寸及团聚对发泡效果的影响.研究结果表明:轧制坯充分发泡后,泡壁主要有Al3.21Si0.47,Ti及Ti3O相,Ti和Ti3O颗粒同泡壁结合紧密;预制坯内大尺寸发泡剂TiH2颗粒的周围易形成微裂纹,发泡时裂纹的宽度可扩展至100μm以上,裂纹周围的泡孔发育不良;混料及轧制阶段形成的TiH2团聚导致局部发泡驱动力过大,发泡后芯层内易形成大尺寸泡孔.     

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。     

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。     

Plasma preparation and low-temperature sintering of spherical TiC–Fe composite powder

A spherical Fe matrix composite powder containing a high volume fraction (82vol%) of fine TiC reinforcement was produced us-ing a novel process combining in situ synthesis and plasma techniques. The composite powder exhibited good sphericity and a dense struc-ture, and the fine sub-micron TiC particles were homogeneously distributed in theα-Fe matrix. A TiC–Fe cermet was prepared from the as-prepared spherical composite powder using powder metallurgy at a low sintering temperature;the product exhibited a hardness of HRA 88.5 and a flexural strength of 1360 MPa. The grain size of the fine-grained TiC and special surface structure of the spherical powder played the key roles in the fabrication process.     

Spark plasma and microwave sintering of Al6061 and Al2124 alloys

Despite the importance of aluminum alloys as candidate materials for applications in aerospace and automotive industries, very little work has been published on spark plasma and microwave processing of aluminum alloys. In the present work, the possibility was explored to process Al2124 and Al6061 alloys by spark plasma and microwave sintering techniques, and the microstructures and properties were compared. The alloys were sintered for 20 min at 400, 450, and 500℃. It is found that compared to microwave sintering, spark plasma sintering is an effective way to obtain homogenous, dense, and hard alloys. Fully dense (100%) Al6061 and Al2124 alloys were obtained by spark plasma sintering for 20 min at 450 and 500℃, respectively. Maximum relative densities were achieved for Al6061 (92.52%) and Al2124 (93.52%) alloys by microwave sintering at 500℃ for 20 min. The Vickers microhardness of spark plasma sintered samples increases with the increase of sintering temperature from 400 to 500℃, and reaches the values of Hv 70.16 and Hv 117.10 for Al6061 and Al2124 alloys, respectively. For microwave sintered samples, the microhardness increases with the increase of sintering temperature from 400 to 450℃, and then decreases with the further increase of sintering temperature to 500℃.     

压制方式对闭孔泡沫铝泡孔结构的影响

以空气雾化的商业纯铝粉、镁粉和氢化钛粉末为原料,采用粉末冶金法成功地制备出了泡沫铝材料.利用300dpi扫描仪、扫描电镜(SEM)和万能力学试验机等检测方法系统研究了在不同压制压强和充分润滑条件下的单轴向冷压对泡沫铝的泡孔结构的影响和400MPa压制压强下的冷压、热压和冷压后烧结对泡孔结构及准静态压缩性能的影响.结果表明:在压制模具充分润滑状态下,400MPa的单轴向冷压缩完全能够制备出满足实验要求的前驱体材料并能够得到泡孔结构均匀和压缩性能相同的泡沫铝材料.     

块状菱镁矿烧结中期液相烧结行为

采用高温电炉对块状菱镁矿进行煅烧,研究了菱镁矿试样在煅烧中期（1400-1600℃）液相对烧结性能的影响。结果表明,液相在晶体周围分布越均匀,润湿晶粒的表面积越广泛,晶粒的发育程度越好,方镁石结晶度越大;1400-1600℃致密化系数由23.51%增加到71.24%,在液相的作用下块状菱镁矿烧结中期可分为两个阶段进行：阶段1—烧结传质方式为流动传质,烧结激活能随温度升高而减小,致密化速率快速增加;阶段2—随着温度的升高,烧结传质方式为“溶解-沉淀”,颗粒对应面产生化学位梯度增加,液相传质速率增加,烧结激活能降低,颗粒迅速致密化。揭示了块状菱镁矿液相烧结阶段的机理,为实际生产提供理论数据。     

不同制备工艺对WC/Cu功能梯度材料性能的影响

遵循常规粉末冶金法,采用埋粉烧结和真空热压烧结两种工艺制备出三层WC/Cu功能梯度材料。研究结果表明:真空热压烧结工艺明显改善了Cu基体与WC颗粒之间的结合状况且材料的密度也得到了提高。还研究了WC体积分数对单层WC/Cu复合材料性能的影响,采用以上两种烧结工艺分别制备出两种不同WC体积分数的单WC/Cu复合材料试样,研究结果表明:在相同WC体积分数下,真空热压烧结明显提高了烧结体的电导率和硬度;另外,在同种烧结工艺情况下,烧结体的硬度随着WC体积分数的增加而增加,而材料的电导率随WC体积分数的增加而减小。     

烧结工艺对铝电解NiFe2O4-Cu金属陶瓷阳极性能的影响

采用粉末冶金技术制备出铝电解用NiFe2O4-Cu金属陶瓷阳极，并对烧结工艺进行了研究。研究结果表明，金属Cu与NiFe2O4的润湿性差，NiFe2O4-Cu金属陶瓷的致密化与NiFe2O4陶瓷相的致密化直接相关；一定温度下，延长烧结时间，能够提高金属陶瓷相对密度，但存在金属相溢出风险；在烧结过程中，为防止金属相的氧化和陶瓷相的离解，必须控制一定的氧分压；采用热压技术制备NiFe2O4基金属陶瓷时，陶瓷基体会被石墨模具还原。     

粉末冶金泡沫铝发泡参数及准静态压缩性能

利用粉末冶金法成功制备出不同表观密度的铝基泡沫材料,详细探讨了发泡工艺参数对泡孔结构和膨胀行为的影响.结果显示:前驱体自身温度变化分为线性快速升温、温度恒定和快速冷却三个阶段,发泡炉温的选择取决于线性快速升温阶段;比较不同发泡时间的泡孔结构和膨胀行为,可以得出最佳发泡时间和膨胀率分别为120 s和434%;前驱体预热对前驱体升温速率影响不大,但是可以缩短发泡时间.准静态压缩实验结果显示:铝基泡沫材料坍塌阶段的应力没有明显的波动,压缩强度、弹性模量以及压实应变都随着表观密度的增加而增加.     

Influence of plasma on the densification mechanism of SPS under multi-field effect

The densification mechanism of an Fe-based alloy powder containing tiny oxide particles under the synergic multi-field effect of spark plasma sintering (SPS) was investigated. Metallographic microscopy and scanning electron microscopy were used to observe the morphology of samples sintered at different temperatures, and the temperature distribution in an individual spherical powder particle during sintering was calculated in consideration of the influence of plasma, which was qualified and quantified through the analysis of the U-I curve. The plasma was observed to play a substantial role in activating and heating the samples at the very early stage of sintering, whereas the joule-heat effect played a dominant role during sintering. Moreover, the plasma also facilitated the diffusion and migration of materials for neck formation.