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。     

放电等离子烧结制备超细WC-Co硬质合金

采用放电等离子烧结(SPS)技术制备了超细WC-10Co硬质合金.研究了烧结温度及烧结气氛对WC-Co硬质合金组织及性能的影响.研究发现:烧结体密度随烧结温度的升高而增大,但由于钴的蒸发,合金的成分偏离了原粉末的成分,且随着烧结温度的升高及炉内气压的降低,钴的蒸发速率加大.因此,通过提高炉内气压,可以使合金的成分基本接近原粉末成分,降低了合金的成分偏离.结果表明:炉内气压升高到200 Pa,烧结压力为30 MPa时,在1250℃烧结WC-10.07Co粉末5 min,烧结体中钴的质量分数可以控制在10.02%,密度和硬度分别达到了14.62 g.cm-3和HRA 92.4.     

两种方法制备的Sm_(0.2)Ce_(0.8)O_(1.9)的性能比较

分别采用水热合成法和甘氨酸-硝酸盐燃烧法制备了Sm_(0.2)Ce_(0.8)O_(1.9)(SDC)粉体。通过X-射线衍射光谱和扫描电镜图(SEM)对比分析了两种SDC粉体的物相组成和表面形貌,最后以其作为电解质缓冲层,分别制备了结构为NiO-YSZ/YSZ/SDC/BSCF-SDC阳极支撑的固体氧化物燃料电池,并对电池性能进行了测试。结果表明,两种方法合成的SDC粉体均形成了清晰的立方萤石结构,且水热合成法制备的SDC粉体晶粒尺寸更小,分散性更好,以此制备的单电池具有更优越的电池性能。     

放电等离子烧结制备碳化钛块材研究

利用放电等离子烧结(SPS)对碳化钛(TiC)/氢化钛(TiH2)混合粉末进行烧结以制备块材。利用X射线衍射(XRD)并结合Rietveld精修法对块材进行定性与结构分析;借助扫描电子显微镜(SEM)对块材断面微观形貌进行观察;测试了块材硬度并探讨SPS技术制备TiC块材的致密化过程与反应机理。结果表明:混合粉末经SPS烧结,获得了高度致密的TiC块材;与传统烧结方法比较,SPS技术更具低温快速性。     

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.     

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.     

放电等离子烧结微胞结构复合材料有限元模拟

采用ANSYS软件建立三维热‐电耦合瞬态有限元模型,对微胞结构复合材料的放电等离子烧结过程进行模拟。模拟计算结果表明,烧结低温阶段石墨模具向样品传热,烧结过程类似于热压烧结,烧结高温阶段样品自发热,样品附近沿径向形成温度梯度。     

放电等离子烧结制备Cu/Ti3SiC2-TiC复合材料

选用单质粉(Ti,Si,C,Al)为原料,采用机械合金化法制备含有Ti3SiC2和TiC的混合粉体,然后将Ti3SiC2,TiC和Cu的混合粉体进行放电等离子烧结,以制备Cu/Ti3SiC2-TiC复合材料,并对其组织耐磨性进行了研究。实验结果表明,放电等离子烧结可制备致密的Cu/Ti3SiC2-TiC复合材料,复合材料的显微硬度随强化相(Ti3SiC2-TiC)掺加量的增加显著提高,当强化相掺加量为20 vol%时,复合材料的硬度值达1.58 GPa。Cu/Ti3SiC2-TiC复合材料的耐磨性随强化相含量增加显著提高,当强化相掺入量为20 vol%时,复合材料的耐磨性为纯Cu的4倍。     

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.     

机械合金化与等离子体烧结法制备CoSb3热电材料

研究用机械合金化及等离子体烧结法制备热电材料CoSb3化合物,试验结果表明,原始粉末机械合金化10h后,在500~600℃采用等离子体活化烧结能获得单相的CoSb3化合物,随烧结温度的升高,烧结样品密度增大,热导率随烧结温度的升高而降低。     

Graphene-reinforced aluminum matrix composites prepared by spark plasma sintering

Graphene-reinforced 7055 aluminum alloy composites with different contents of graphene were prepared by spark plasma sintering (SPS). The structure and mechanical properties of the composites were investigated. Testing results show that the hardness, compressive strength, and yield strength of the composites are improved with the addition of 1wt% graphene. A clean, strong interface is formed between the metal matrix and graphene via metallurgical bonding on atomic scale. Harmful aluminum carbide (Al₄C₃) is not formed during SPS processing. Further addition of graphene (above 1wt%) results in the deterioration in mechanical properties of the composites. The agglomeration of graphene plates is exacerbated with increasing graphene content, which is the main reason for this deterioration.     

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.     

SPS方法制备铜/金刚石复合材料

采用放电等离子烧结(SPS)方法制备出高体积分数的铜/金刚石复合材料,并对复合材料的致密度、热导率和热膨胀系数等进行了研究.结果表明,采用该方法制备的铜/金刚石复合材料微观组织均匀,致密度分布为94%～99%,最高热导率为305W.(m.K)-1,热膨胀系数与常见电子半导体材料相匹配,能够满足电子封装材料的要求.     

SPS烧结温度对93W-4.9Ni-2.1Fe合金微观结构及性能的影响

以高能球磨法制备的93W-4.9Ni-2.1Fe复合粉末为原料,采用放电等离子烧结技术制备93W--4.9Ni-2.1Fe合金,研究了烧结温度对钨合金微观组织及性能的影响.采用扫描电镜对试样的断口进行观察,采用能量色散谱仪对合金的组元进行成分分析.结果表明:①烧结温度对合金的性能有显著的影响,在1 350℃时钨合金的抗拉强度达到一个极大值,为981 MPa,此时钨合金的相对密度和W晶粒的尺寸分别为98.9%和5μm;②当烧结温度达到1375℃时,合金中Ni元素开始挥发,随着温度的快速上升,合金中Ni元素的挥发不断加剧,当烧结温度升高至1425℃时合金中Ni元素已完全挥发;③合金的断裂方式随着烧结温度的升高发生显著的变化,当烧结温度升至1350℃时钨合金的断裂方式由W晶粒界面分离向W-W、W-黏结相界面断裂转变,而当烧结温度超过此温度时钨合金的断裂方式又转变为W晶粒的沿晶脆性断裂;④SPS快速烧结能够有效抑制W晶粒的长大,促进钨合金的细晶强化作用.     

Mechanical properties and friction behaviors of CNT/AlSi10Mg composites produced by spark plasma sintering

The mechanical properties and friction behaviors of CNT/AlSi10Mg composites produced by spark plasma sintering (SPS) were investigated.The results showed that the densities of the sintered composites gradually increased with increasing sintering temperature and that the highest microhardness and compressive strength were achieved in the specimen sintered at 450℃.CNTs dispersed uniformly in the AlSi10Mg matrix when the addition of CNTs was less than 1.5wt％.However,when the addition of CNTs exceeded 1.5wt％,the aggregation of CNTs was clearly observed.Moreover,the mechanical properties (including the densities,compressive strength,and microhardness) of the composites changed with CNT content and reached a maximum value when the CNT content was 1.5wt％.Meanwhile,the minimum average friction coefficient and wear rate of the CNT/AlSi10Mg composites were obtained with 1.0wt％ CNTs.     

Synthesis of nonstoichiometric M-type barium ferrite nanobelt by spark plasma sintering method

This study investigated the feasibility of ultrafast crystallization of M-type barium ferrite when the coprecipitation precursors in stoichiometric proportions as BaFe12O19, Fe(OH)3 and BaCO3 nanoparticles, had been heated by spark plasma sintering (SPS) process. The results show that SPS method may realize the ultrafast crystallization of M-type barium ferrite, absolutely prevent the crystallization of intermediate phase α-Fe2O3, and significantly decrease the crystallization temperature of M-type barium ferrite. The sintered samples obtained at 800℃ by sintering the precursors for 10 minutes are a kind of multiphase ferrites composed of major phase M-type barium ferrite and trace amount of BaFe0.24Fe0.76O2.88. It is discovered that M-type barium ferrites in the holes of the sintered samples are in nanobelt microstructure about 100-300 nm in width and several micrometers in length. These M-type barium ferrite nanobelts are non-stoichiometric and may be expressed as BaFe12 xO19 1.5x (-4.77≤x≤6.50). Their composistions suggest completely random Fe-rich or Ba-rich domains.     

放电等离子烧结制备Al-Zn-Mg-Cu纳米晶合金的组织

利用低温液氮球磨和放电等离子烧结工艺制备了块体纳米晶Al-Zn-Mg-Cu合金.采用X射线衍射(XRD)技术分析了材料的晶粒尺寸和微观应变,利用透射电镜(TEM)研究了合金微观组织的演变.结果表明:采用放电等离子烧结法制备的7000系纳米铝合金具有两种不同的纳米晶结构,以晶粒尺寸50～100nm的等轴晶为主,少量200～400nm的大晶粒为辅;烧结过程中发生再结晶及第二相析出,析出的第二相以η(MgZn2)为主,θ(Al2Cu)以及S(Al2CuMg))为辐.