钴粉粒度和成分对亚微米晶WC-10Co硬质合金组织和性能的影响

研究了原料钴粉的粒度、成分对亚微米晶WC-10Co硬质合金物理力学性能的影响。结果表明:在烧结工艺相同的情况下,钴粉越细,其表面能越高,熔化温度越低,合金致密化的时间越长,同时钴蒸气挥发时间也相应增加;随着钴粉粒度减小,合金密度增大,硬度、矫顽磁力降低,抗弯强度先增大后减小,当钴粉粒度为0.73μm时达最大。钴粉中Cl含量也是影响硬质合金孔隙的重要因素之一,当Cl含量达到550×10^(-6)时,合金内部出现大量孔隙。为得到优异性能的亚微米晶硬质合金,需严格控制原材料成分,同时调整生产工艺,缩短球磨时间,降低烧结温度。以FSSS粒度为0.73μm、Cl含量为171×10^(-6)的钴粉制备的亚微米晶WC-10Co硬质合金抗弯强度达4231N/mm^(2),硬度达91.8HRA,密度达14.45g/cm3,矫顽磁力达19.1kA/m。

压缩变形制备亚微米晶钛合金的研究

对压缩变形制备超细晶钛合金的可行性进行了初步的实验研究。结果表明， 低于７２５℃的压缩变形可以在ＴＣ１１合金中获得亚微米晶组织； 变形中α相发生再结晶， 而同时β相经历一个析出和长大的过程；变形促进了β相的析出和长大，

高温固相合成Gd_2O_2S∶Tb^(3+)微米亚微米晶及其发光性能研究

通过高温固相法合成Gd_2O_2S∶Tb^(3+)微米亚微米晶,研究了不同反应条件对晶体生长及其荧光发光性能的影响。利用场发射扫描电镜(FE-SEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、X射线粉末衍射仪(XRD)和荧光光谱(PL)对Gd2O2S∶Tb^(3+)粉末进行表征。结果表明:反应时间、温度及Tb掺杂量对产物的荧光发光强度有显著影响,当Tb^(3+)掺杂量为7%时,在900℃下反应4h的样品荧光强度最佳。实验合成的Gd_2O_2S∶Tb^(3+)粉末具有优越的发光性能,用254nm光激发时,在λ=543nm处有一对应于Tb^(3+)(5D4→7F5)跃迁的强发射峰。

常压烧结制备亚微米晶Al_2O_3陶瓷及其力学性能研究

以高纯α-Al2O3粉体为原料,MgO-Y2O3为烧结助剂,采用常压烧结法制备亚微米晶Al2O3陶瓷。研究了烧结温度、烧结助剂对Al2O3陶瓷的致密化过程、显微结构及力学性能的影响。结果表明:添加一定量的复合助剂MgO-Y2O3可起到促进Al2O3陶瓷致密化,细化显微结构,并改善其力学性能的作用。经1450℃常压烧结1h可获得相对密度达99.6%、平均晶粒尺寸约0.71μm的亚微米晶Al2O3陶瓷,其维氏硬度和断裂韧性分别为18.5GPa和4.6 MPa·m1/2。

亚微米晶Cu-5%Cr冷拉拔后的回复再结晶及热稳定性

通过对冷拉拔的亚微米晶Cu-5%Cr丝材进行退火及高温热处理,研究其回复与再结晶、组织与性能的变化及其热稳定性。采用透射电镜(TEM)分析了退火后Cu-5%Cr的组织结构,并对其进行了硬度和导电性的测试。结果表明,冷拉拔的亚微米晶Cu-5%Cr丝材退火处理时析出大量的Cr相颗粒,Cu基体发生了回复和再结晶,其再结晶温度是在480℃～560℃范围内,其导电率在退火温度为550℃左右出现峰值。冷拉拔的亚微米晶Cu-5%Cr丝材在600℃以上热处理,硬度趋于稳定,其组织也比较稳定。在800℃热处理时,Cu晶粒虽有所长大,但其晶粒尺寸仍保持在500 nm～600 nm。这主要是因为Cr相颗粒有阻碍Cu晶粒长大的作用。同时发现,拉拔变形量大的在热处理时再结晶形核数量多,晶粒更细小。

亚微米晶Cu-5%Cr冷拉拔的组织与性能研究

通过机械合金化、热压制坯和热挤压制备了完全致密的亚微米晶Cu-5%Cr(质量分数,以下同)高强高导电材料,在此基础上研究了亚微米晶Cu-5%Cr冷拉拔所引起的组织与性能的变化。结果表明,冷拉拔使亚微米晶Cu-5%Cr中的位错密度增大,并形成了胞状组织;使晶粒尺寸约400～500nm的亚微米晶Cu-5%Cr的晶粒进一步细化为100～200nm;经过550℃退火后得到了晶粒尺寸为200～300nm的再结晶晶粒。这说明通过大塑性变形和适当的再结晶,亚微米晶Cu-5%Cr的晶粒可以被进一步细化。亚微米晶Cu-5%Cr经过冷拉拔后产生了加工硬化,且随拉拔变形量的增加,其强度和伸长率都提高,而导电率降低,其室温断裂方式为微孔聚集型断裂。这说明其塑性变形机制仍以位错滑移为主;随晶粒的进一步细化,其延性进一步提高。

SPS制备亚微米晶氧化铝陶瓷

以商业α-Al_2O_3粉体为原料,MgO为烧结助剂,采用放电等离子烧结技术(SPS)制备亚微米晶氧化铝陶瓷.系统研究了烧结温度、烧结助剂含量对亚微米晶氧化铝陶瓷的致密化过程及显微结构的影响.分析结果表明,1250℃以及0.05wt%分别是最佳的烧结温度和烧结助剂含量;在此条件下获得的亚微米晶氧化铝陶瓷,其相对密度达到99.8%TD(theoretical density),平均晶粒尺寸约0.68μm,显微硬度(HV5)达到20.75GPa,在3～5μm中红外范围内直线透过率超过83%.当MgO掺杂量超过0.1wt%时,第二相MgAl_2O_4形成,引起光散射,降低红外透过率.

固相合成CdTiO3亚微米晶

以低熔点的Cd(NO3)2·4H2O和高反应活性的P25 TiO2纳米粉为反应物,通过固相合成得到CdTiO3。通过XRD、FESEM和EDX的测试分析表明,600℃温度固相加热10 h得到了具有氧空位缺陷的钛铁矿CdTiO3亚微米晶。紫外-可见吸收光谱显示CdTiO3在305 nm处具有最大吸收峰,CdTiO3微米晶的室温荧光光谱显示在325 nm激发光源下获得520~560 nm的宽而强的发射峰。

亚微米晶WC-Co硬质合金中粗晶组织的形成

原料粉末氧化问题是亚微米晶硬质合金生产中一个不可回避的难题,因为氧化料会在硬质合金制备过程中形成粗晶或孔洞,使合金性能降低。本文在亚微米晶WC-Co硬质合金中添加氧化料并在不同温度下烧结,采用SEM观察氧化料在烧结过程中的形貌变化特征。结果表明压坯中的氧化料在烧结后会形成明显的粗晶组织。氢气烧结条件下粗晶组织更加明显。对粗晶组织的形成机理进行探讨,认为粗晶组织的形成是气相反应的结果,中间经过产生脱碳相组织CoxWyCx和W2C的过程。TG-DSC结果表明,在常压Ar气氛条件下,碳粉还原Co3O4的反应温度为732℃,碳粉还原WO3的反应温度为1 050℃。

亚微米晶TiAl合金的机械合金化及其机械性能

最近几年的广泛研究表明,可以通过机械合金化来制备晶粒尺寸范围为10～100nm的纳米晶体材料.由于晶粒边界密度特别高,这些材料显示出极好的机械性能.例如,与粗晶材料相比,硬度提高2～7倍.因此,似乎可以认为,机械合金化是制备能够作为高温结构材料的TiAl合金的颇有竞争力的方法.就粉末冶金工艺而言,除了能够获得近成品形状和避免显微组织不均匀性之外、非常细小的晶粒度还会改善其热加工性.因此,还可以继续通过等温热锻来细比TiAl合金的晶粒,甚至可以利用超塑性成形来达到大约5μm的晶粒尺寸.德国GKSS研究中心材料研究所的M.Ochring及其同事报道了借助机械合金化工艺制取晶粒度为30nm～1μm的TiAl合金及其性能检测结果.

退火处理对AISI301奥氏体不锈钢纳米／亚微米晶粒尺寸形成的影响

近年来，纳米／亚微米奥氏体不锈钢因为其良好的组织控制满足了各种工程性能而倍受关注。在纳米／亚微米晶粒级别，虽然存在明显的晶界强化，但仍保持优良的塑性。为了获得纳米／亚微米晶粒尺寸，对亚稳态奥氏体不锈钢进行大变量冷加工，然后退火，使冷轧过程中形成的形变诱导马氏体转变成奥氏体，转变量与退火温度有关。在本研究中，对一AISI301亚稳态奥氏体不锈钢进行90％冷轧，然后在600～900℃温度下退火，保温30分钟。研究了退火对材料显微组织、奥氏体平均晶粒度、马氏体／奥氏体转化比例以及碳化物形成的影响。

退火处理对冷拉拔亚微米晶Cu-5wt%Cr合金组织与性能的影响

对冷拉拔的亚微米晶Cu-5wt%Cr合金丝材进行350～1000℃退火处理,用透射电镜分析了退火后合金回复与再结晶以及Cr相析出的变化,并测定合金硬度、强度、伸长率和电导率的变化。结果表明,冷拉拔的亚微米晶Cu-5wt%Cr丝材在450℃左右退火后析出大量Cr相颗粒,其再结晶软化温度为480～560℃。经550℃退火,得到了晶粒尺寸为200～300 nm的再结晶组织。其电导率在550℃左右退火时出现峰值。冷拉拔的亚微米晶Cu-5wt%Cr丝材在600℃以上退火,其组织和性能趋于稳定。经800℃高温退火,Cu基体晶粒长大到500～600 nm,仍保持在亚微米级。Cr相颗粒有阻碍Cu基体晶粒长大的作用,从而使亚微米晶Cu-5wt%Cr的组织和性能比较稳定。

自蔓延燃烧法合成CuCr2O4亚微米晶

采用自蔓延燃烧法制备CuCr2O4,以硝酸铜、硝酸铬为原料,添加柠檬酸、尿素和PEG200配制混合溶液,借助自主设计的自蔓延燃烧合成炉实现了浓缩溶液的连续自蔓延燃烧。通过调整PEG200加入量,获得了高度蓬松的无定型态燃烧产物。对燃烧产物进行煅烧处理,研究了煅烧温度、升温速率、保温时间等工艺参数对样品物相组成和微观形貌影响。经15℃/min升温至950℃保温0.5~1.0 h煅烧处理,燃烧产物转化为晶体结构完整、粒径分布在亚微米范围的CuCr2O4亚微米晶,所得CuCr2O4粉体特别适合作为铜铬黑颜料推广应用。

不同底材对亚微米亚共晶白口铸铁组织和力学性能的影响

通过铝热反应法分别在铜底材和玻璃底材上制备了亚微米亚共晶铸铁。利用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪及电子探针对亚共晶铸铁的组织及成分进行了研究。测试了亚共晶铸铁的硬度、压缩性能和拉伸性能。结果表明:该方法制备的亚共晶铸铁是由渗碳体以及珠光体组成,铜底材和玻璃底材亚共晶铸铁的平均珠光体层间距分别为220nm和165nm。铜底材和玻璃底材亚共晶白口铁的维氏硬度分别为564HV和552HV,抗压强度分别为2429MPa和2224MPa,抗拉强度分别为391MPa和383MPa,伸长率分别为2%和3%。

微米晶单斜氧化锆高压相变制备亚微米四方多晶氧化锆

高压相变已逐渐发展成为一种制备纳米/亚微米多晶陶瓷块体材料的有效方法。高压可以抑制原子的长程扩散进而抑制晶粒长大,高压下截获的新相不受初始材料晶粒尺寸的制约,通过热力学调控可以得到晶粒尺寸更小的多晶块体材料。陶瓷材料在特定热力学条件下通常会发生相变,新相的形成要经历形核、生长的过程。采用晶粒尺寸为2μm的单斜ZrO2与晶粒尺寸为50 nm的Y2O3以97:3的摩尔比混合,在5.5 GPa、800～1700℃温压区间内对初始材料进行烧结,采用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜对所得样品进行表征。研究结果表明:高压下截获了单斜相和亚微米四方相复合的多晶ZrO2块体材料,1200、1400、1600和1700℃温度下获得的四方相的平均晶粒尺寸为(145±62) nm、(246±165) nm、(183±62) nm和(245±107) nm。利用高压相变以微米晶制备细晶粒多晶块体材料,可以避免常规方法中以纳米粉末为初始材料制备细晶粒多晶块体材料存在的团聚、吸附及晶粒长大的问题,进而发展一种以微米晶为初始材料通过高压相变制备高性能细晶粒多晶块体材料的方法。

具有亚微米晶精细组织Mg-Zn合金薄片的制备（英文）

具有超细晶结构的金属材料具有优异的力学性能,然而,通过简单的工艺方法制备超细晶结构的块体或者片体金属材料仍然是个难题.镁合金室温变形的各向异性,使制备超细晶结构的镁合金片体材料更是难上加难.目前,某些精密的电子电器领域、大功率镁阳极电池领域以及航空航天领域亟需的镁合金片材大多依靠进口.针对这种现状,本文提供了一个简便的工艺解决方案.首先选取Mg-Zn合金,进行热轧制以及退火.然后,在室温环境下进行快速轧制,通过此工艺成功地制备了具有超细晶组织结构的完好镁合金薄片.本文还对Mg–Zn合金在快速冷轧过程中涉及的材料学问题进行了研究,认为在冷轧过程中多晶面位错滑移的启动是材料获得完好室温冷轧性的关键所在.

Cr_(3)C_(2)含量对模具用亚微米晶WC-10%Co硬质合金性能的影响

本文研究了不同Cr_(3)C_(2)含量对亚微米晶WC-10%Co硬质合金力学性能和磨削性能的影响。结果表明:随着Cr_(3)C_(2)含量的增加,合金硬度、抗弯强度先增大后减小,矫顽磁力增加,断裂韧性及密度降低;当Cr_(3)C_(2)含量达到0.6%(质量分数,下同)时,抗弯强度达到3975 N/mm^(2),硬度HRA达到91.8,密度达到14.38 g/cm^(3),断裂韧性K;达到21.8 MPa·m^(1/2);进一步增加Cr_(3)C_(2)含量(≥1.0%),Cr_(3)C_(2)偏析,合金出现第三相。磨削测试表明:Cr_(3)C_(2)含量在0.6%时,合金刃口平整;Cr_(3)C_(2)含量达到1.0%时合金刃口崩缺比较严重。因而Cr_(3)C_(2)含量在0.6%时,亚微米晶WC-10%Co合金制备的模具具有较好的综合力学性能和磨削加工几何尺寸精度。

改善部分再结晶亚微米晶粒TWIP钢的拉伸性能

本文研究了冷轧压下量和退火温度对TWIP钢力学性能的影响。结果表明,随着冷乳压下量的增加,具有高密度的纳米机械孪晶的未再结晶区的强化效果增强。此外,随着退火温度的升高,材料的塑性也得到增强。因此,建议采用大的冷轧压下量和在部分再结晶区进行退火处理,以获得强度和延展性均极佳的亚微米晶粒的TWIP钢。

通过热-力耦合方法实现低碳微合金钢奥氏体的亚微米化

以两种成分不同但组织均为温轧铁素体和珠光体的低碳微合金钢为研究对象,通过合理选择加热奥氏体化过程中的变形参数,实现了奥氏体晶粒的细化;结合真应力-真应变曲线以及显微组织对其细化机理进行了分析。结果表明:通过热-力耦合的方法成功得到了亚微米晶奥氏体晶粒;奥氏体动态相变、铁素体动态再结晶以及变形过程中应变硬化等机制的竞争耦合作用对奥氏体的亚微米化过程至关重要。

连续柱状晶组织纯铜室温超延展变形机理

通过下引式连续定向凝固设备,调控合理的工艺参数制备出表面光洁、单一?100?取向的柱状晶铜杆。然后经室温拉拔(不经过中间热处理),表现出超延展变形。通过组织观察和性能分析,发现其塑性变形可以分为3个阶段:一般硬化阶段(ε≤4.13),低硬化速率阶段(4.13≤ε≤10.16),部分亚微米等轴晶粒形成阶段(ε≥10.16)。每个阶段的塑性变形行为各有不同,各有其特点。研究结果全面地概括连续柱状晶组织铜杆在室温拉拔过程中的变形机理,同时也为超细铜丝的制备提供必要的理论依据。