淬火温度对S590粉末冶金高速钢组织和性能的影响

采用等离子旋转电极雾化和热等静压法制备S590粉末冶金高速钢,分别在1050、1100、1150和1180℃进行淬火热处理,并经过一次550℃回火(1 h),一次−196℃深冷处理(4 h)和两次550℃回火(1 h),研究不同淬火温度对S590粉末冶金高速钢微观组织和力学性能的影响。结果表明:热处理后S590高速钢微观组织主要包括马氏体、M6C型碳化物和MC型碳化物。随淬火温度升高,碳化物逐渐溶入基体中,数量减少,基体晶粒尺寸变大。高速钢硬度和抗压强度随淬火温度升高呈上升趋势,1180℃淬火试样经后续热处理后,硬度可达HRC 67.8,抗压强度为3827 MPa;抗弯强度随淬火温度的升高先上升后下降,冲击韧性随淬火温度升高而下降,1100℃淬火试样抗弯强度达到最高,为5473 MPa;1050℃淬火试样冲击韧性最高,为76.9 J·cm^(−2)。综合考虑显微组织和力学性能,S590粉末冶金高速钢的最优淬火温度为1100℃。

EIGA和PREP制备M62轴承钢粉末

采用电极感应熔炼气雾化法(electrode induction melting gas atomization,EIGA)和等离子旋转电极雾化法(plasma rotating electrode process,PREP)分别制备出了高纯度M62轴承钢粉末,利用激光粒度分析仪、氧氮分析仪、扫描电子显微镜对M62轴承钢粉末的粒径分布、氮氧含量、微观形貌进行了对比分析。结果表明:两种粉末都以球形粉为主,其中PREP制备的粉末(M62-PREP)球形度更高,而EIGA制备的粉末(M62-EIGA)中卫星粉和不规则粉末的比例较多;M62-PREP粉末的中值粒度(D50)为108.11μm,明显高于M62-EIGA粉末的中值粒度(D50=38.68μm)。两种粉末成分分布均匀,无明显元素偏析,其中M62-EIGA粉末颗粒内部的晶粒更细,两种粉末都具有良好的流动性。预合金电极棒、M62-PREP粉末、M62-EIGA粉末的N含量(质量分数)分别为0.0070%、0.0072%、0.0068%,N元素的含量变化不大;M62-PREP粉末的O含量(质量分数)由预合金电极棒的0.0008%增加到了0.0035%,而M62-EIGA粉末的O含量增加到了0.0089%,粉末中O含量明显增多。对热等静压后的烧结试样进行了夹杂物分析,M62-EIGA粉末轴承钢中大尺寸含氧夹杂物数量更多,选用M62-PREP粉末轴承钢应有更好的性能。

复杂形状SiC_p/Al复合材料零件的制备与性能

采用粉末注射成形制备SiC预成形坯和铝合金无压熔渗相结合的技术,成功制备出高体积分数且形状复杂的SiCp/Al复合材料零件。研究了烧结工艺对SiC预成形坯开孔率和强度的影响规律,并对所制备的复合材料的热物理性能进行了评价。结果表明:经1 100℃真空烧结8 h的SiC预成形坯开孔率可以达到99.6%,抗压强度为0.57 MPa;所制备的57%SiCp/Al复合材料相对密度为98.7%,热膨胀系数为7.5×10-6℃-1,与GaAs、BeO的接近,热导率为1.65×105W/K,与传统Cu(15%)/W相当,是柯伐合金的10倍,在密度上接近Al,不到Cu/W的1/5。由综合比较可以看出,采用注射成形与无压熔渗相结合的制备工艺,可以低成本制备综合性能优异的高体积分数SiCp/Al复合材料。

电子封装用高体积分数SiCp／Al复合材料的制备

采用粉末注射成形制备SiC预成形坯和Al合金无压熔渗相结合的工艺,用单一粒度的粉末成功地制备出了致密度为98．7％的60％SiCp／Al高体积分数复合材料．SEM分析表明,所制备的复合材料增强体和基体分布均匀,组织致密,热膨胀系数在100℃到400℃范围内介于(7．10- 7．75)×10-6K-1之间,室温热导率为170W·m-1·K-1,能够完全满足电子封装的技术要求．

SiC粒度及粉末装载量对SiC_p/Al复合材料热循环行为及力学性能的影响

选用4种不同粒度的SiC分别与平均粒度为14μm的SiC粉末混合,混炼后得到4种不同粉末装载量(体积分数)的喂料,采用粉末注射成形方法制备成SiC坯体,再无压熔渗Al^12%Si^8%Mg合金,获得高体积分数SiCp/Al复合材料,研究SiC粉末粒度及SiCp/Al复合材料中SiC的体积分数(即注射成形喂料中SiC粉末装载量)对该材料在热循环过程中的尺寸稳定性以及力学性能的影响。结果表明,高体积分数SiCp/Al复合材料的热循环尺寸稳定性受SiC粉末粒径和SiC体积分数的影响较为显著,SiC粉末粒径越小,SiCp体积分数越高,则热循环过程中产生的残余热应变越小,热循环尺寸稳定性越高。SiCp/Al复合材料的抗弯强度随着SiC粒径增加而减小,而弹性模量不受SiC粒径的影响。提高SiCp的体积分数可增加复合材料的弹性模量。

无压熔渗制备SiCp/A l复合材料的界面改性研究进展

研究表明,S iCp/A l间界面润湿性的好坏是采用无压熔渗法制备高体积分数S iCp/A l复合材料的最关键因素,也是影响复合材料性能的主要因素.本文从界面反应和界面润湿性角度出发,综述了近几年来国内外关于S iCp/A l复合材料的界面研究情况.

Al合金无压熔渗多孔SiC预成形坯体的组织变化及机理

高体积分数SiCp/Al复合材料可以通过Al合金无压熔渗SiC多孔预成形坯体实现其近净形成形。本文通过观察无压熔渗过程中相关的显微组织变化,研究Al合金在SiC多孔坯体中的熔渗行为及机理。研究结果表明:实现Al合金对SiC预成形坯无压自发熔渗的关键是合金中必须存在Mg元素,并且须在氮气氛中进行;正是利用合金中Mg与氮气氛的相互反应在SiC颗粒的表面生成Mg3N2,并通过Mg3N2与Al的反应帮助Al合金顺利熔渗到SiC孔隙中去。

熔渗铜用多孔金刚石坯体的制备

高体积分数金刚石颗粒增强Cu基复合材料由于硬度高导致其难以加工成形。采用粉末注射成形制备多孔金刚石预成形坯和Cu熔渗相结合的工艺可以实现金刚石/Cu的近净成形。本文对经过表面镀铬再镀铜的金刚石粉末注射成形涉及的关键工艺,包括粘结剂的选择、注射成形工艺过程、烧结工艺等进行研究。结果表明,采用成分为70%石蜡+25%高密度聚乙烯+5%硬脂酸的粘结剂作为金刚石粉末注射成形的载体时,喂料具备优异的综合流变性能,同时可以获得较高的固相体积分数。采用上述配方的粘结剂,最佳的注射温度为165～175℃,注射压力为80～90 MPa。脱脂金刚石预制坯最佳的烧结条件为:烧结温度1 050℃,保温时间25 min,此时坯体的强度达到10 MPa,孔隙基本全部为开孔隙。

多孔金刚石坯体熔渗铜工艺

金刚石/Cu具有优异的热物理性能,采用熔渗法可以实现金刚石/Cu的近净成形,本文对多孔金刚石坯体熔渗铜的相关工艺及影响因素进行了较深入的研究。研究结果表明,在多孔坯体上下方都放置铜块时对熔渗过程比较有利;熔渗温度达到1 200℃、压力为20 MPa、保温30 min时复合材料致密度达到99.8%,接近全致密,热导率可以达到587 W/(m.K),进一步提高熔渗温度和延长保温时间时,该复合材料的致密度没有显著变化,热导率下降,这主要与界面结构变化引起的界面热阻变化有关。熔渗过程存在孕育期,熔渗温度低于1 200℃或压力低于20 MPa时,复合材料的致密度较低,甚至不能完成熔渗。

电子封装用金属基复合材料的研究进展

随着电子器件功率的不断增大以及芯片集成度的不断提高,器件的散热已成为制约其发展的关键因素。主要对承担散热任务的封装材料的发展进行了综述,重点是针对近几年为满足大功率微波器件的散热要求而开发的金属基复合材料的发展及制备方法进行了介绍,最后对性能优异的金刚石-Cu材料目前国内存在的问题及未来的研究方向进行了展望。

现代轨道交通刹车材料的发展与应用

分析了轨道交通车辆用盘形制动装置中闸片/制动盘组成的摩擦副的工作条件及其对材料的要求,介绍了铸铁闸片、树脂基闸片、铁基和铜基粉末冶金闸片的性能特点及适用领域,重点分析了粉末冶金闸片各组元的功能及摩擦磨损性能调控机制.基于制动盘热斑形成机理,阐明了闸片形状与排布对制动盘热源分布的影响规律.阐述了铸铁、铸钢、锻钢、金属基复合材料和C/C复合材料制动盘的研究进展,并指出了现代轨道交通刹车材料设计与制造的研究热点及研究方向.

无压浸渗法制备高体分比 SiCp／Al

采用粉末注射成形／无压浸渗法成功制备出了 SiC 体积分数为63％的 SiC_p／Al 复合材料．重点研究了主要工艺参数对 SiC 骨架及复合材料性能的影响规律．研究表明,采用粉末注射成形制备的 SiC 骨架经1100℃预烧后,仍具有很高的开口孔隙率,达到总孔隙率的97．9％．SiC 颗粒经高温氧化处理后所生成的 SiO_2薄膜可明显改善铝合金熔液与 SiC 颗粒之间的润湿性,显著提高复合材料的密度．通过对工艺参数的优化可使铝液较好地润湿 SiC 骨架,获得最高相对密度可超过 97％的复合材料．

放电等离子烧结法制备金刚石/Cu复合材料

通过真空镀铬对金刚石颗粒进行表面改性,采用放电等离子烧结法(SPS)制备改性金刚石/Cu复合材料;研究金刚石的体积分数、工艺参数以及金刚石颗粒表面改性对复合材料导热性能的影响。结果表明,烧结温度、混料时间以及金刚石颗粒的体积分数都会影响材料的致密度,金刚石颗粒的体积分数还会影响材料的界面热阻,而致密度和界面热阻是影响该复合材料导热性能的2个重要因素;对金刚石颗粒进行真空镀铬表面改性,可改善颗粒与铜基体的润湿性,降低界面热阻。在一定的工艺条件下,镀铬金刚石体积分数为60%时,改性金刚石/Cu复合材料具有很高的致密度,其热导率达到503.9W/(m.K),与未改性的金刚石/Cu复合材料相比,热导率提高近2倍,适合做为高导热电子封装材料。

放电等离子烧结法制备高导热金刚石/Al复合材料

以金刚石颗粒和铝粉为原料,通过放电等离子烧结(spark plasma sintering,SPS)制备高导热金刚石/Al复合材料,在烧结前采用真空微蒸发镀钛工艺对金刚石颗粒进行表面金属化,以降低复合材料的界面热阻。研究SPS工艺参数、铝粉粒度搭配以及复合材料中金刚石含量(体积分数)等对该复合材料致密度及热导率的影响。结果表明,将平均粒度为17μm和100μm的铝粉按1:3的质量比搭配,再与表面镀钛金刚石颗粒按2:3的体积比混合,采用50 MPa的先加压后送热的加压方式在610℃下进行放电等离子烧结,可获得致密度达99.7%的金刚石/Al复合材料。与匀速加压相比,采用先加压后送热的加压方式可使材料致密度提高近3%。对金刚石颗粒进行真空微蒸发镀钛,能使复合材料的热导率从125.3 W/(m.K)提高到486.3 W/(m.K),可以很好地满足大功率电子器件对封装材料的散热要求。

高性能SiCp/Al电子封装壳体的近终成形

用粒度为63μm和14μm的SiC粉末为原料,在注射温度和注射压力分别为160℃和70 MPa、粉末装载量(体积分数)为63%的条件下,获得SiCp注射坯,经过溶剂脱脂和真空热脱脂以及1 100℃/7 h的真空预烧结后,在1 000℃、N2气氛下进行Al合金熔渗,制备高体积分数63%SiCp/Al复合材料电子封装壳体。研究表明,熔渗组织均匀、致密,SiC颗粒均匀分布在Al基体中。熔渗时需要严格控制熔渗时间,熔渗时间超过10 min后会导致坯体被Al合金熔体过度熔渗,从而在复合材料表面产生Al合金层,时间越长,Al层厚度逐渐增加。最终制得的高体积分数63%SiCp/Al复合材料封装壳体的尺寸精度优于0.3%,其热物理性能优异,热膨胀系数和热导率分别为7.2×10-6K-1和180 W/m·K,密度为3.00 g/cm3,能够满足电子封装材料性能的要求。

高体分比SiCp/Al复合材料的近净成形技术

高体积分数SiCp／Al复合材料具有优异的热物理性能，且密度较低，是非常理想的电子封装材料。但是由于其本身高的脆性和硬度，使得该材料很难通过二次机械加工成所需要的形状，严重制约了该材料的应用：采用粉末注射成形-无压熔渗工艺成功实现了高体积分数SiCp／Al复合材料的近净成形：采用该工艺所制备的复合材料的致密度高于99％，可实现热膨胀系数在（5—7）×10^-6K^-1范围内进行调节，材料的热导率高于185W／（m·K），抗弯强度高于370MPa，气密性可达10^-11Pa·m^3·s^-1，各项指标均叮以满足电子封装对材料的性能要求，另外为了实现SiCp／Al复合材料与其他材料的封接，项目成功开发了一种Al—Si—Cu系焊料，封接后器件的各项性能指标尤其是气密性也均能满足使用要求。

凝胶注模成型制备医用多孔钛植入材料及其性能

应用一种新的近净成型技术——凝胶注模成型技术，成功制备大尺寸、复杂形状医用多孔钛人造骨替代材料，并研究了凝胶注模成型工艺参数对浆料流动特性、坯体强度及烧结体孔隙、力学性能的影响。研究结果表明：预混液中有机单体的浓度、单体／交联剂比例以及固相含量是决定钛粉浆料表观粘度、Gelcasting坯体强度的重要参数；对于医用多孔钛植入材料的凝胶注模成型工艺，适合的顸混液单体浓度为30％（质量分数），单体，交联剂比例为120：1，浆料固相含量为34％（体积分数）；1100℃保温1．5h是凝胶注模成型多孔钛较为适合的烧结工艺路线；所制得孔隙度46．5％、开孔隙度40．7％多孔钛的抗压强度158．6MPa、弹性模量8．5GPa，与自然骨基本匹配，适合作为人造骨替代材料。

粉末冶金制备高氮不锈钢的研究进展

概述了加压冶炼制备高氮不锈钢存在的问题,介绍了粉末冶金制备高氮不锈钢的发展现状,其中包括高压气雾化法、机械合金化法等高氮不锈钢粉末制备技术,和注射成形、热等静压成形、热挤压、粉末包套烧结–自由锻造、等离子烧结成形等高氮不锈钢粉末致密化及成形技术,指出了粉末冶金制备高氮不锈钢存在的问题,并对其未来的发展趋势进行了预测。

Co对熔渗法制备金刚石/Cu复合材料性能的影响

采用熔渗法制备金刚石/Cu复合材料,研究了采用15μm和50μm金刚石颗粒进行组合,体积分数为60%时基体中添加Co对复合材料的致密度、导热率、热膨胀系数及抗弯强度的影响。结果表明,随着Cu中Co含量的增加,复合材料达到熔渗致密时的温度也逐渐增加。采用同一合金成分,过高的熔渗温度会造成复合材料致密度的降低;当Cu中Co含量为2%时,复合材料的导热率提高了57%,达到347 W/(m·K),Co含量超过2%后复合材料的导热率开始降低;而Co含量的增加对降低复合材料的热膨胀系数、提高抗弯强度是有利的,这主要归因于铜中加入Co后对金刚石与Cu的界面改善作用。

增强相金刚石对金刚石/Cu热膨胀系数的影响

金刚石/Cu复合材料作为新一代电子封装材料受到广泛关注。采用真空压力熔渗法制备金刚石/Cu复合材料,研究金刚石体积分数、颗粒尺寸以及表面镀层对复合材料的热膨胀系数的影响。结果表明:热膨胀系数随着金刚石体积分数增加而减小;减小金刚石的粒径有利于降低复合材料的热膨胀系数;金刚石表面镀Cr较镀Ti时表现出更低的膨胀系数;当金刚石体积分数为70%、颗粒尺寸为40μm时,复合材料的热膨胀系数可低至6.5×10^(-6)K^(-1)。