高能球磨钨基高密度合金超细粉末的烧结

研究了采用行星式高能球磨机球磨后的９７Ｗ－２Ｎｉ－１Ｆｅ（质量分数,％）高密度合金混合粉末的特性和烧结行为．实验结果表明,球磨可以生成纳米晶粉末和Ｗ的超饱和固溶体,产生大量的缺陷,促进烧结致密化,在１２５０～１４２０℃固相烧结时可以达到几乎全致密和得到非常细的晶粒．作者还对烧结过程中出现的问题进行了初步探讨．     

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.     

双粒度配比钨粉对W-10Cu复合材料致密化、组织与性能的影响

在粒径为0.5,2.5,7.5和24 μm的钨粉中,按粒径比3:1,5:1,10:1和15:1分别选取2种粒径进行配比,粗颗粒与细颗粒的质量比均为3:1,然后将不同配比的钨粉压制成钨骨架渗铜,获得W-10Cu复合材料,研究不同粒径配比对材料的密度、硬度、电导率等性能及其显微组织的影响.研究结果表明:随着粒径比的增加,材料的密度、硬度和电导率也随之提高;当粒径配比为10:1和15:1时,熔渗W-10Cu材料的致密度达到98.9%以上,其电导率达到23.8 S/m以上,钨颗粒之间相互黏结,产生了明显的烧结颈.     

超细/纳米W-10%Cu复合粉末制备与烧结工艺

采用溶胶-喷雾干燥-共还原法制备超细/纳米W-10%Cu(质量分数)复合粉末,将该粉末压制成形后进行一步烧结,研究粉末制备过程中的工艺参数对粉末晶粒尺寸、比表面积、粒度、氧含量、相组成和形貌的影响以及烧结参数对烧结体密度的影响.研究结果表明:复合氧化物粉末可在较低温度下还原较完全,还原后的W-10Cu复合粉末粒度细小,团聚体粒度为100 nm左右,单颗粒晶粒粒度约为22.6 nm,W-10%Cu复合粉末在1 350～1 400 ℃烧结可达近全致密,其显微组织主要是细小的球形钨晶粒均匀弥散分布在铜相中,其中钨晶粒粒度约为1.0 μm.     

表面活性剂对制备纳米(W,Ni,Fe)复合氧化物粉末的影响

研究了Zeta电位、pH值以及十六烷基三甲基溴化铵、N,N-二甲基甲酰胺和聚乙二醇-1000这3种表面活性剂对含(W,Ni,Fe)盐溶胶体系中颗粒粒度的影响,并分析了表面活性剂对制备纳米级(W,Ni,Fe)复合氧化物粉末的作用;采用DELSA 440SX Analyzer Control粒度分析仪测试溶胶中颗粒尺寸和颗粒表面的Zeta电位;并用高倍扫描电镜(SEM)观察经喷雾干燥和煅烧处理后复合粉末的形貌.研究结果表明:(W,Ni,Fe)复合氧化物粉末表面的Zeta电位的绝对值呈现出增大→减小→增大→减小的趋势,体系的等电点为6.6;添加表面活性剂使体系的Zeta电位产生了漂移,当加入0.6 g·L-1的聚乙二醇-1000时,体系的等电点为5.3;3种表面活性剂对(W,Ni,Fe)溶胶体系的作用从小到大的顺序为十六烷基三甲基溴化铵,N,N-二甲基甲酰胺,聚乙二醇-1000;与未添加表面活性剂的喷雾干燥粉末相比,添加0.6 g·L-1的聚乙二醇-1000并经煅烧处理后的复合氧化物粉末颗粒细,颗粒分散均匀,颗粒为球形或近球形.此外,建立了粉末颗粒在干燥过程中受毛细管作用力的模型,并对表面活性剂在粉末干燥过程中的作用机理进行了研究.     

PIM高密度合金在液相烧结过程中的变形

研究了高密度合金在液相烧结中的变形 ,提出了变形模型 .实验结果表明 ,随W含量降低、液相烧结温度提高、保温时间延长 ,变形将更为严重 .变形的结果使得显微组织、性能和尺寸发生很大的变化 .根据变形模型 ,可以预测控制变形的方法 .     

尺寸和球磨对细晶钨粉烧结体致密度的影响

采用溶胶喷雾干燥-煅烧-氢热还原法制备了粒径为0.14μm的超细纯钨粉末。研究不同球磨(干磨,湿磨)方式对钨粉形貌以及粉末成形性的影响,探讨纯钨样品性能随样品不同尺寸(2.5mm厚小样品和2cm厚大样品)的变化。此外还详细研究了纯钨烧结体组织形貌、晶粒尺寸等性能随球磨方式及样品尺寸的变化规律。结果表明,使用干磨法和湿磨法球磨处理都可以有效提高粉末的成形性。使用干磨法球磨制备的粉末的烧结体致密度高于湿磨法所制备的,且在大尺寸样品中其致密度分布也较湿磨法所制备粉末的烧结体更加均匀。湿磨粉颗粒粒径分布较广,颗粒容易长大。干磨粉由于活化效果较弱,烧结体颗粒更加细小。     

纳米晶W-Ni-Fe复合粉末烧结过程中的致密化与显微组织演变

采用溶胶喷雾干燥-热还原法制备纳米晶93W-4.9Ni-2.1Fe复合粉末,利用高温热膨胀仪测定和研究纳米品复合粉末的烧结收缩动力学曲线特征,计算纳米晶W-Ni-Fe复合粉末的固相烧结激活能,并利用金相显微镜和扫描电镜分析致密化过程中显微组织的演变规律.研究结果表明:纳米晶W-Ni-Fe复合粉末的开始收缩和剧烈收缩温度分别为900℃和1 120℃,其最大的线收缩率达0.097 ％/℃;在1 200℃以下的固相烧结阶段,压坯便发生显著的致密化,其致密化程度可达98％以上,固相烧结的表观激活能为154.83 kJ/mol,比传统粉末烧结激活能大大降低;在固相烧结期间,W晶粒尺寸长大缓慢,在1 380℃以上液相烧结时W晶粒长大急剧加快.     

Fe包覆Si3N4金属陶瓷相反应热力学分析

研究非均相沉淀-热还原法制备Fe包覆α-Si3N4复合粉末常压烧结界面反应特性,并进行热力学分析.研究结果表明:在1 600℃下烧结时,α-Si3N4部分转变为β-Si3N4,Fe相消失,转而生成FeSi化合物;在1700℃下烧结时,α-Si3N4基本转变为β-Si3N4,FeSi化合物消失,Fe相重新出现；在烧结过程中,FeSi化合物或Fe晶粒发生明显长大,呈圆球状分布在Si3N4晶粒之间,实验结果可通过热力学分析进行解释.     

细晶Mo-40%Cu合金的烧结性能

采用溶胶—喷雾干燥—煅烧—氢还原工艺制取纳米晶Mo-40%Cu(质量分数)复合粉末,并利用该粉末制备具有优良物理力学性能的细晶Mo-40%Cu合金。研究烧结温度、时间对合金性能的影响,检测合金的物理力学性能,分析合金的显微组织与断口形貌特征。研究结果表明:采用该法制取的纳米晶Mo-40%Cu复合粉末烧结活性高,其成形压坯在1 050～1 100℃于H2气氛中烧结保温60 min即可实现材料的快速致密化,合金的相对密度可达到98%以上,最大拉伸强度和伸长率分别为630 MPa和6.97%,且组织晶粒细小(平均粒径小于1μm)。