微波技术在金属材料制备中的应用现状

微波技术如何应用于金属材料制备是当前材料研究工作的重要方向之一。本文在分析微波场与金属的相互作用后,简要介绍了微波技术在金属间化合物合成、金属粉末冶金材料烧结、金属材料熔炼及焊接等方面的研究进展。

不同温度下微波烧结Fe-Cu-C的性能

对微波烧结Fe-2Cu-0.6C粉末冶金材料进行探索性研究,研究不同烧结温度下微波烧结样品的性能和显微组织,并与相同温度下的常规烧结样品进行对比。研究结果表明:与常规烧结相比,微波烧结可得到较高的烧结密度以及较高的抗拉强度和伸长率,两者的洛氏硬度相当;微波烧结样品在1150℃时性能最佳,密度为7.20g/cm3,抗拉强度为413.90MPa,洛氏硬度为HRB75;微波烧结样品具有良好的微观结构,即小的、近圆形且均匀分布的孔隙结构,从而也有利于获得细小的晶粒和较高的致密度;微波烧结与常规烧结相比,样品具有更多片状和粒状珠光体,能显著改善其性能。

微波烧结W-Ni-Fe高比重合金及其机理研究

对90W-7Ni-3Fe高比重合金微波烧结工艺进行了系统的研究,比较了合金在2种温度下的微波烧结与常规氢气烧结工艺的性能。结果表明:微波液相烧结比固相烧结效果好,但微波烧结试样的各项性能均低于常规烧结。微波液相烧结相对密度97.5%要比常规烧结相对密度99.2%低;前者的布氏硬度2500MPa低于后者的2600MPa;前者的抗拉强度694.21MPa低于后者的776.97MPa。1460℃微波固相烧结的性能明显偏低,其内部组织疏松且有大量孔洞,但其外层却相当致密,微观组织也较均匀;1480℃微波液相烧结的内部组织整体比较均匀,但致密化程度较低,其粘结相分布不均匀,断裂多为沿晶断裂,只有少量穿晶断裂。

微波烧结Fe-2Cu-0.6C的性能与组织研究

研究了Fe-2Cu-0.6C粉末冶金材料在1150℃时的微波烧结的性能,并与常规烧结试样进行了对比,分析了其显微组织。结果表明:与常规烧结相比,微波烧结时间短,能量利用率高,微波烧结试样的性能有明显的提高,试样密度达到7.20g/cm3,硬度75HRB,抗拉强度为413.90MPa,伸长率6.0%。金相显微和扫描电镜断口分析的结果表明:微波烧结试样的组织主要是由铁素体、片状和粒状珠光体以及极少量的孔隙组成的。大量珠光体的存在能显著改善其力学性能。由断口分析可知,常规烧结试样属于脆性穿晶断裂,而微波烧结试样为脆性穿晶断裂和韧窝型的穿晶韧性断裂的混合型断裂。

行之愈笃,则知之益明——《功能材料概论》课程教学改革实践探索

本文针对“功能材料概论”课程中存在的专业基础知识通篇口头讲授、授课内容分散缺乏整体系统性和逻辑性、授课缺乏一定的思政内容的问题。综合国内外功能材料相关课程教授的先进理念,提出在《功能材料概论》课堂教学中提升教师自身的思政意识和水平;制定科学的“功能材料概论”课程思政的教学大纲;找准思政教育在“功能材料概论”课堂的切入点,让爱国主义家国情怀进入课堂;拓展课堂,将课堂与科学和技术前沿接轨;促进学生创新能力的提升;在教学评价中完善思政教育。增强学生的课堂参与度,激发学生课后深入学习的动力,提升学生运用材料科学的基本规律分析问题和解决问题的能力。该项目有助于引导学生树立正确的世界观、价值观、人生观,激发学生作为“材料人”的使命感和责任感,培养学生的科学精神。

粉末特性对烧结Sm_2(Co、Fe、Cu、Zr)_(17)合金磁性能的影响

为深入了解烧结Sm2 (Co、Fe、Cu、Zr) 17合金磁性能与所用粉末特性的关系 ,通过设计不同球磨工艺 ,对不同滚动球磨条件下所制粉末进行了粒度和氧含量的测量 ,观察了滚动球磨与振动球磨两种方式下所制粉末的颗粒形状。研究了粉末粒度与形状对合金磁性能的影响。实验结果表明 ,粉末粒度在 4～ 6 μm时对应的合金磁性能最高 ;粒度≥ 6 μm时 ,随粒度增大磁性能下降 ;粒度≤ 4μm时 ,随粒度减小磁性能下降 ;

压制压力对微波烧结W-Ni-Fe高密度合金性能的影响

以还原钨粉、羰基镍粉和羰基铁粉为原料,研究了压制压力对微波烧结90W-7Ni-3Fe高密度合金性能的影响,并对分别在1480℃和1460℃烧结的合金性能进行对比分析。实验结果表明:微波烧结W-Ni-Fe高密度合金的密度和力学性能随压制压力升高而升高,在600MPa时达到最大,随后迅速下降。在1480℃进行微波烧结的合金,其各项性能明显高于在1460℃烧结的,例如,在600MPa时,前者的相对密度为97.5%,而后者为96.3%;前者的断口存在穿晶断裂,后者则沿晶断裂明显。

高温稀土永磁体Sm(CoCuFeZr)_z的研究现状

总结了影响高温磁体使用温度的关键因素,分析了成分对高温永磁体Sm(CoCuFeZr)_z使用温度的影响,概括了高温永磁体Sm(CoCuFeZr)_z的矫顽力机理,并探讨了高温永磁体Sm(CoCuFeZr)_z今后的研究方向。

微波烧结Fe-2Cu-0.6C合金的保温时间对组织与性能的影响

对微波烧结Fe-2Cu-0.6C粉末冶金材料进行了1150℃不同保温时间下的性能和显微组织研究,并与常规烧结试样进行了对比。结果表明:微波烧结保温时间由5min增加至15min,试样的各项性能达到最佳:密度为7.22g/cm3,硬度HRB为78,抗拉强度为416.8MPa,延伸率为5.5%;保温时间延长至20min对试样性能影响不大。微波烧结的性能较常规烧结高。通过金相显微分析表明:微波烧结有着良好的微观结构,即小的、近圆形且均匀分布的孔隙结构,从而也有利于获得细小的晶粒和高的致密度;微波烧结较常规烧结有着更多片状和粒状珠光体,能显著改善其性能。由断口分析可知,常规烧结样品属于脆性穿晶断裂,而微波烧结样品为脆性穿晶断裂和韧窝型的穿晶韧性断裂的混合型断裂。

温压工艺的研究进展

温压工艺在制造低成本、高密度、高强度、高精度异形复杂的粉末冶金零件方面具有巨大的优势。因而,详细介绍了该工艺所具有的诸如压坯密度大、强度高,烧结密度高、密度分布均匀,脱模压力低,制造成本低等技术与经济特点;分析了其关键技术,如温压用粉末制备、新型润滑剂和温压系统;总结了其致密化机理,即颗粒重排和塑性变形,并概括了其应用状况。最后指出发展我国温压工艺的意义。

烧结温度对高矫顽力Sm_2(Co,Fe,Cu,Zr)_(17)永磁体磁性能的影响

为深入了解高矫顽力Sm2 (Co ,Fe ,Cu ,Zr) 17永磁体烧结温度与磁体磁性能的关系 ,设计了 6种不同烧结温度 ,分别测试了各温度下烧结试样的密度和磁性能。试验结果表明∶高矫顽力Sm2 (Co ,Fe,Cu ,Zr) 17磁体的密度随着烧结温度的升高而升高 ,在 12 10～ 12 2 0℃达到最大值 ;磁体在 12 0 5～ 12 10℃烧结时有较高的磁性能 ,内禀矫顽力超过 1910kA/m ,最大磁能积达到 2 10kJ/m3,温度过高或过低都使磁体性能下降 ;剩磁 Br随磁体密度的升高而上升 。

润滑剂含量对雾化铁粉温压行为的影响

采用水雾化铁粉,分别加入不同含量的润滑剂,以常温压制与温压两种压制方式成形,温压温度为130℃;测量了压坯、烧结坯的密度和弹性后效,并进行了对比与分析。结果表明:润滑剂的适量加入可以提高粉末的流动性以及减小其与模壁间的摩擦力,从而得到更高的压坯密度与烧结密度,加入量最佳值为0.4%(质量分数)左右;同时,温压可提高粉末的生坯密度、烧结密度,并且可以降低弹性后效和脱模力;常温压制的压坯密度和烧结坯密度最高值分别为6.89和7.10 g.cm-3,而温压的则提高至7.06和7.26 g.cm-3。

C含量对Fe-Cu-C合金性能的影响

研究了碳含量对Fe-Cu-C合金性能的影响。结果表明:碳含量低于1.2%时,随着碳含量的增加,材料的表观硬度增加,强度先增后减,在含碳0.8%时综合性能最佳,其表观硬度HRB达74.7,强度为487.30 MPa,延伸率达1.8%。烧结后Fe-Cu-C材料的轴向膨胀率随碳含量的增加逐渐减少。经淬火+回火处理后的Fe-2Cu-0.8C试样性能为:硬度HRC 22.5,强度630.20 MPa,延伸率1.4%;较之于烧结态,强度、硬度提高明显,但延伸率稍有下降。

防蠕动多级水力喷射压裂工艺管柱的研制与应用

水力喷射压裂改造技术是集射孔、压裂、隔离一体化的改造技术,具有起裂位置准确、起裂压力低、无需封隔器封隔、压出裂缝长、不受完井方式限制等特点,特别适用于低渗透、薄夹层地层的改造。同时为降低施工成本,缩短施工时间,对单趟钻多级改造技术需求很高,而目前的多级水力喷射压裂技术存在需带封隔器、需动管柱、喷枪寿命短,施工管柱易转动和蠕动的问题。通过研制极差滑套式耐磨喷枪、导流式高压安全锚定器及刚性扶正器,形成了不动管柱多级水力喷射压裂工艺技术。该工艺可不带封隔器、不动管柱实现连续分段改造,克服了常规多级水力喷射压裂技术的不足。

高温Sm(Co,Fe,Cu,Zr)_z永磁体的设计原则

为了提出制造具有较高的最高使用温度的高温Sm(Co,Fe ,Cu ,Zr) z 永磁体的设计要求 ,根据最高使用温度公式中影响TMO的Hci,TR及 β值 ,提出了高温Sm(Co ,Fe ,Cu ,Zr) z 永磁体的成分设计要求为∶Cu含量高 ,Fe含量低 ,Zr含量适当 ,z值小 .用粉末冶金方法分别制造了 4种成分不同的合金 .其中 :Cu含量高、Fe含量低、Zr含量适当、z值小的C样品Sm(CobalFe0 .1Cu0 .0 8Zr0 .0 3) 7永磁体的室温内禀矫顽力Hci为 183 0 .8kA/m ,温度系数 β( 2 0～ 2 0 0℃ )为- 0 .2 0 % /℃ ,估算其使用温度能超过 4 0 0℃ ;Fe含量高 ,Cu含量低 ,z值大的B样品Sm(CobalFe0 .2 Cu0 .0 6 Zr0 .0 2 ) 8.5永磁体的Hci为 2 3 88kA/m ,β为 - 0 .3 3 % /℃ ( 2 0～ 2 0 0℃ ) ,其tMO仅为 2 70℃ ;而A ,D样品的性能及使用温度介于B与C之间 .实验结果表明 ,Cu含量高、Fe含量低、Zr含量适当、z值小是制造高温Sm(Co,Fe ,Cu ,Zr) z 永磁体的必要条件 .为制造高温Sm(Co,Fe ,Cu ,Zr) z

微波烧结Fe-2Cu-0．6C合金的显微组织分析

研究了Fe-2Cu-0.6C粉末,台金材料在1150℃时的微波烧结与常规烧结试样的性能,分析了其显微组织。结果表明:与常规烧结相比,微波烧结试样的性能有明显的提高,试样密度达到7.20g/cm3,硬度HRB75,抗拉强度413.90MPa,延伸率6.0%。金相显微和扫描电镜断口分析结果表明:微波烧结与常规烧结样品相比,有着更少的孔隙。即小的、近圆形的、分布较为均匀的孔隙。且微波烧结中心致密,边缘微多孔。微波烧结样品的组织主要是由铁素体、片状和粒状珠光体以及极少量的孔隙组成。大量珠光体的存在能显著改善其力学性能。由断口分析可知。常规烧结样品属于脆性穿晶断裂,而微波烧结样品为脆性穿晶断裂和韧窝型的穿晶韧性断裂的混合型断裂。

安棚深层系致密砂岩水平井替浆完井保护液技术

针对安棚深层系致密砂岩油气储层特点以及裸眼管外封隔器+投球滑套分段完井工艺特点,有针对性地研制出了无固相聚合物盐水完井保护液体系,主要由密度调节剂NaCl/HCOOK、抗盐增黏剂HV-CMC/XC、抗高温保护剂CSMP-1、黏土稳定剂WY-1、防水锁/破乳剂DXGX组成。该完井液密度在1.01~1.60 g/cm3范围内可调,抗温达120℃、与钻井液的混合液流动性好、与地层水和压裂液、破胶液配伍性好的特点,同时能够降低表/界面张力,对管柱腐蚀性小,岩心渗透率恢复值大于89%,储层保护性能好,具有良好的应用推广价值。该完井液在安深3-1HF井进行了应用,替浆3 d后第一级压差滑套被顺利打开,效果很好,有推广应用价值。

高温永磁Sm(CoCuFeZr)_z的研究现状

综述了高温永磁体的现状,总结了影响高温磁体使用温度的关键因素,介绍了永磁体Sm(CoCuFeZr)_z的发展状况,分析了成分对高温永磁体Sm(CoCuFeZr)_z使用温度(内禀矫顽力H_(ci)和温度系数β)的影响,概括了其矫顽力机理,并探讨了其今后的研究方向。

新型高温永磁体的研制

通过分析影响磁体高温性能的因素,设计了新磁体的成分为:Cu含量高,Fe含量低,Zr适量,Sm含量高;采用粉末冶金工艺制备了高温Sm_2(CoFeCuZr)_(17)永磁体。制得的磁体室温磁性能为:B_r1.075 T,H_(ei)2 098.2 kA/m,H_(eb) 776.1 kA/m,H_k843.8 kA/m,(BH)_(max)210.0 kj/m^3;在200℃时的磁性能为:B_r0.991 T,H_(ci)1 175.7 kA/m,H_(cb)531.7 kA/m,H_k577.9 kA/m,(BH)_(max)172.5 kJ/m^3;矫顽力温度系数β(20～200℃)为-0.24％/℃。经理论分析和实验验证,磁体的使用温度均超过400℃,为高温环境(高于400℃)提供了一种实用性永磁材料。

低合金钢烧结硬化性能研究

研究了4种成分的低合金钢材料烧结硬化性能。结果表明,添加Mo、Mn、Cr等合金元素的烧结低合金钢抗拉强度、硬度明显提高,合金强化效果显著。采用烧结硬化工艺,低合金钢都获得了比常规烧结更好的力学性能。其中硬化能力倍数高的4#材料效果最佳,硬度达到HRC35.4,强度为540.74 MPa,接近常规热处理的性能。金相分析表明,烧结硬化组织主要是马氏体,此外有少量残留奥氏体、铁素体、珠光体。