片状粉末法制备碳纳米管/铝复合材料的组织特征及性能调控

本文利用片状粉末法中片状铝粉末大比表面积优势,结合粉末冶金法成功制备了碳纳米管/铝复合材料,实现了碳纳米管的低结构损伤和在铝基体中的良好分散。但片状铝粉表面自发生成的氧化铝薄膜阻碍了碳纳米管与铝的直接结合。由于粉末冶金低的制备温度,这种碳纳米管-氧化物-铝之间难以形成强的化学键合,复合材料在拉伸后直接在混合界面上破坏,导致复合材料相比基体合金强度不增反降。通过增加片状粉末厚度进而减小其表面的氧化物以及结合添加镁元素的方法,大幅增加界面结合强度,复合材料的屈服强度和抗拉强度相比基体出现高效提升。

纳米晶Ta-10%W复合粉末的制备和烧结行为研究

本文采用氨水中和溶液共沉淀-氢还原-钠还原-气态镁脱氧的方法,制备出了纳米晶Ta-10%W复合粉末,并将该粉末体经垂熔烧结致密化制备出了显微组织均匀细小的Ta-10%W合金。研究了复合粉末在制备过程中的相转变、形貌特征以及粉末烧结体的性能和烧结致密化行为。结果表明:前驱体复合粉末为非晶结构,经氢还原后形成了(Ta,O)和W相,经钠还原后转变为Ta2H+W相;最后经气态镁脱氧后转变为Ta+W相,获得的纳米晶Ta-10%W复合粉末平均晶粒尺寸和氧含量分别为70 nm、0.27%。粉末体在2400℃经一次垂熔保温120 min,粉末烧结体的相对密度达到93.56%,显微硬度(HV)325.4,经开坯变形和二次垂熔后,相对密度达到97.92%。合金断裂以穿晶解理断裂为主,断口呈现解理台阶、放射状裂纹、河流花样以及颗粒拔出等特征。纳米晶Ta-10%W复合粉末烧结活性高,Ta和W相互固溶缩短了扩散距离,通过纳米自催化作用相互碰撞和吸引致使晶粒并合长大,显著促进了垂熔致密化过程。

纳米陶瓷颗粒在铝基复合材料中的研究进展

纳米陶瓷颗粒在铝基纳米复合材料领域是极具潜力的增强相,可较容易地使基体材料实现轻质化、耐高温、耐摩擦、化学稳定性强的改性效果。在复合工艺中,纳米陶瓷颗粒的不均匀分散及其在基体材料中的润湿性差是当下的主要挑战。本文以不同种类的纳米陶瓷增强相为线索,分析梳理了不同性能及不同应用导向的纳米陶瓷颗粒在铝基复合材料应用中的研究进展。

粉末冶金制备碳纳米管增强金属基复合材料:进展和挑战

自20世纪90年代以来,碳纳米管增强金属基复合材料的研究备受关注,但尚未转化为商业应用。迄今,粉末冶金已成为制备该类金属基复合材料的主要工艺。结合碳纳米管表面涂层或原位自生碳纳米管,利用球磨、挤压、轧制或大塑性变形等工艺,可明显改善碳纳米管在基体中的分散和界面结合。目前已经可以制备0.5%~7.5%碳纳米管(体积分数)的高性能金属基复合材料。总结了碳纳米管增强金属基复合材料在制备工艺、组织和性能方面的研究进展,探讨了其潜在应用、挑战和未来方向。

粉末冶金法制备的碳纳米管增强镁基复合材料的微观组织及力学性能研究

以粉末冶金法制备的碳纳米管增强镁基复合材料为研究对象,利用扫描电子显微镜等手段对其微观组织进行表征,并采用力学性能测试方法对其力学性能进行测试和分析。结果显示,加入适量的碳纳米管可以有效地提高镁基复合材料的力学性能,同时也能够改善其微观组织结构。本研究为镁基复合材料在工业应用中的推广和发展提供了一定的理论依据和实验基础。

湿法制备W-1%TiC纳米复合粉末的烧结致密化及其合金组织与力学性能

用偏钨酸铵和纳米TiC粉末为原料,采用溶胶–喷雾干燥–氢还原法制备W-1%TiC复合粉末,并将粉末进行模压成形和氢气气氛高温烧结,得到微量TiC弥散强化细晶钨合金,研究W-1%TiC复合粉末的烧结致密化行为,以及不同烧结温度下所得合金的组织与室温力学性能。结果表明,采用溶胶–喷雾干燥–氢还原法制备的W-1%TiC复合粉末,其BET粒径约为50 nm,氧含量为0.24%,TiC颗粒均匀分散在W颗粒中。制备的纳米W-1%TiC复合粉末具有较高的烧结活性,粉末在1 920℃烧结后,相对密度达到99.5%,钨晶粒尺寸约为4μm,TiC颗粒尺寸非常细小(0.2~0.5μm),合金抗拉强度达到426 MPa,比纯钨高约1倍。

纳米CeO_2/Zn复合粉末的高能球磨法制备与表征

采用高能球磨法制备了用于热浸镀锌的纳米C eO2/Zn复合粉末,并利用X射线衍射(X-ray d iffraction,XRD)、X射线光电子能谱(X-ray photoe lectron spectroscopy,XPS)、透射电镜(T ransm iss ion e lectron m i-croscopy,TEM)、扫描电镜(Scann ing e lectron m icroscopy,SEM)以及能谱分析(X-ray energy d ispers ive spec-trum,EDS)等方法,对复合粉末的显微结构、表面成分、晶粒大小、微观形貌以及元素分布进行了研究。结果表明,随着球磨时间的延长,纳米C eO2硬团聚体逐渐解聚,Zn晶粒不断细化,形成层片状复合粉末;球磨120 m in后纳米C eO2粒子分散良好,呈理想的单个均匀弥散分布状态包覆在Zn颗粒上形成近似球形的复合粒子,其粒径分布均匀。

矿物和纳米材料对活性粉末混凝土性能的影响

这是一篇陶瓷及复合材料领域的论文。利用硅粉、偏高岭土和纳米材料制备了活性粉末混凝土,并对矿物成分和纳米材料对活性粉末混凝土基本特性的影响规律进行了研究。硅粉和偏高岭土按照固定比例掺入,纳米二氧化硅和纳米氧化铝则分别按照水泥质量0.5%、1%、2%和3%的比例进行掺入。通过新拌混凝土的密度和流动度实验以及不同龄期下的强度实验对改性后的活性粉末混凝土的基本特性进行测试,结果表明随着纳米材料的掺入,混凝土的密度逐渐增加,而流动度则不断减小;抗压强度和抗折强度随着纳米材料掺入量的增加先增后减,由此得出纳米材料的较优掺量为1%~2%。高温实验结果表明活性粉末混凝土的抗压强度和抗折强度随着温度先增后减,较佳温度为200℃;温度导致的强度下降的速度为CSS>CSA>CMA>CMS。此外,SEM分析表明高温会导致混凝土内部出现劣化。

MA制备W-Ni-Fe纳米复合粉末的工艺优化

研究了90W 7Ni 3Fe混合粉末在行星式高能球磨机中的机械合金化(MA)工艺。在一定条件下球磨后,采用XRD分析了粉末相变化、晶块尺寸和晶格畸变,采用SEM对粉末形貌进行了分析。研究了球磨时间、球磨机转速、球料比、球装填系数、不同的表面活性剂等因素对粉末性能的影响。确定了机械合金化制备W Ni Fe纳米复合粉末的最优化工艺:球磨转速为200r/min,球装填系数为6%～12%,球料比为10∶1,液体介质比为V液体∶V(球+料)=1.4～2.0。不同种类的过程控制剂对MA粉末分散和粉末的成形性有很大的影响,采用8#过程控制剂能在有效分散MA粉末的同时具有好的成形性。

高能球磨制备纳米CeO_2/Al复合粉末

采用高能球磨法制备了纳米 Ce O2 /Al复合粉末 ,并利用 X射线衍射 ( XRD)、场发射显微镜 ( FEM)、扫描电镜 ( SEM)以及能谱分析 ( EDS)等测试分析手段 ,对球磨过程中复合粉末相结构、组织形貌和成分分布的变化进行了研究。结果表明 :随着球磨时间的增加 ,纳米 Ce O2 团聚体逐渐进入 Al颗粒中 ,并被很好地分散开来 ,呈均匀弥散分布 ;Al晶粒尺寸不断细化。

喷雾干燥-氢还原制备W-50Cu纳米复合粉末过程中的相转变

采用溶胶-喷雾干燥、煅烧和氢还原工艺制备了纳米级W-50%Cu(质量分数,下同)复合粉末,采用扫描电镜(SEM)和X射线衍射分析(XRD)研究了粉末制备过程中的相演变。非晶态喷雾干燥前驱体经煅烧形成复合氧化物粉末,其形貌和相结构随煅烧温度而变化。煅烧后的复合氧化物粉末在还原过程中经过了一系列复杂的相转变,其相转变过程分为3个阶段:在350℃,粉末主要由Cu、Cu2O、WO3、W相组成;在450℃还原后粉末由Cu、Cu2O、WO3和WO2相组成;在550℃以上还原时,铜的氧化物全部变成Cu相,WO3和WO2渐渐变成W相,其中WO2一直在750℃仍保持稳定。一系列的XRD分析结果表明,还原后的W-Cu纳米复合粉末由W(Cu)超饱和固溶体新相和Cu相组成,其晶粒尺寸分别为33nm和63nm。

化学镀法制备纳米Ni-B包覆Al复合粉末

以硼氢化钾（KBH4）为还原剂,采用化学镀法制备了纳米Ni-B包覆Al复合粉末,研究了镀液组分及工艺对包覆效果的影响,获得了制备复合粉末的优化条件。采用SEM,XRD,ICP和BET对复合粉末的表面形貌、物相结构、元素组成和比表面积进行了表征分析。结果表明：纳米Ni-B在Al表面包覆连续、均匀,且纳米Ni-B呈非晶态,粒径80100nm,化学组成约为Ni72B28,纳米Ni-B/Al复合粉末比表面积达到了26.21m2.g-1。

纳米晶复合碳化钨-钴粉末的工业化制备技术

超细晶粒的WC-Co硬质合金具有高硬度、高强度的性能,纳米晶WC-Co复合粉末的合成是制备该合金的首要前提工作,中国正努力保持和强化“钨钴液相复合—喷雾干燥—流态化连续还原碳化技木”在国际上的前沿优势。该技术将偏钨酸铵和水合硝酸钴以分子级水平混合,经喷雾干燥制备出CoWO_4/WO_3复合氧化物前驱体粉末,然后将前驱体粉末置于流态化反应炉中,在H_2/CH_4/CO_2/N_2气氛下经过连续的还原、碳化、调碳过程,得到无缺碳相的纳米晶WC-Co复合粉末。

纳米级金属复合粉末研究的进展

系统地介绍了纳米级金属纳米复合粉末的制备技术、粉末中相的生成规律和复合粉末的生成过程原理。

纳米WC-Co复合粉末的制备工艺及其烧结特性

综述了纳米WC -Co复合粉末制备工艺的国内外研究进展 ,总结了纳米WC -Co硬质合金复合粉末的烧结特性 ,并对目前国内外的研究现状进行了分析 。

纳米级90W-7Ni-3Fe复合粉末的烧结特性

以喷雾干燥 H2还原法制备的纳米级90W 7Ni 3Fe复合粉末为原料,采用模压成型并在800℃保温120min的条件下对试样进行预烧,研究了试样在不同烧结温度和不同烧结时间下的烧结特性,采用高倍SEM和光学金相分别对断口进行了形貌观察和钨晶粒测试;对烧结样的相对密度、抗拉强度、延伸率等性能进行了测定与分析。结果表明:保温时间为120min时,随着烧结温度的提高,试样的性能有显著的变化,当烧结温度为1390℃时,试样的抗拉强度和延伸率都达到一个极大值,分别为900MPa和13%,此时试样的相对密度为99.0%;当烧结温度为1390℃时,随着烧结时间的延长,试样的性能也有显著的变化,试样的抗拉强度、延伸率和相对密度都达到一个极大值;平均钨晶粒度为15～20μm,钨晶粒呈球形或近球形;复合粉末烧结活性高,比传统烧结温度降低80～120℃;试样中出现了W30.73Ni40.21Fe29.06过渡相。

La-Y对纳米级W-Ni-Fe复合粉末制备的影响

以喷雾干燥法制备的(W,Ni,Fe)复合氧化物粉末为原料,采用700℃,保温90min的条件进行还原,研究了La-Y含量对还原制备纳米级W—Ni—Fe复合粉末特性的影响;采用XRD及高倍SEM分别对所制备的复合粉末进行了物相分析、晶粒尺寸测试和形貌观察;并对所制得复合粉末的Fsss粒度、比表面进行了测定与分析。研究结果表明:不加La-Y时还原粉末由W和γ-(Ni,Fe)两相组成,添加一定量La—Y的还原粉末有W,γ-(Ni,Fe),Y(Ni0.75W0.25)O3和La(Ni0.75W0.25)O3四相组成;当La.Y的质量分数在0～0.8％范围时(占90W-7Ni-3Fe复合粉末的质量分数),随着La—Y含量的增加,粉末dBET粒度由96.6降到50.3 nm,粉末Fsss粒度由0.64降到0.33 μm,粉末晶粒尺寸由26.1降到22.2 nm;未添加La-Y时粉末颗粒为球形,添加一定量的La-Y,粉末颗粒变为近球形或多面体;添加一定量的La—Y不仅可以有效地抑制晶粒长大,还可以在一定程度上提高粉末的分散性。

纳米晶WC-Co复合粉末制备的研究

采用W,C,Co粉末为原料,通过机械活化-反应热处理工艺制备出晶粒尺寸为30.5nm的WC-Co复合粉末。研究发现该工艺具有以下特征:反应温度低,反应速度快。在800℃热处理时已有大量的WC生成。在850℃保温25min,W2C就完成了向WC的转化。经900℃保温35min制得纳米晶粒WC-Co复合粉末。

Mo-30%Cu纳米复合粉末的制备

采用喷雾干燥＋煅烧＋氢气还原的方法制备出晶粒尺寸为17-30nm的Mo-30％Cu（质量分数）纳米复合粉末。通过XRD及SEM分别对粉末的相组成、形貌和粒度进行表征，从热力学的角度对粉末的还原过程进行分析，并研究了各还原阶段粉末的形貌变化和生长机制，建立了气-液-固（V-L-S）自催化反应模型。

粉末冶金法制备纳米碳管增强铜基复合材料的研究

用化学镀在纳米碳管表面镀覆了铜及镍 ,并用粉末冶金法制备纳米碳管增强铜基复合材料 ,研究了制备工艺的有关参数对其性能的影响 .结果表明 :不同的工艺参数对复合材料的性能有不同影响 ,相对其它参数 ,纳米碳管体积分数显著影响复合材料的综合性能 .纳米碳管体积含量在 12 %左右时 。