Al-Sn预合金粉末及其在金刚石磨具中的应用

通过超声雾化法制备Al-Sn预合金粉末,研究Al-Sn预合金粉末的形貌、热压性能、抗氧化性能及其在铝基金刚石磨轮中的应用情况。结果表明:制备的Al-Sn预合金粉球形度高,与相同组成的单质Al、Sn混合粉末相比,其抗氧化性能提高2.23倍,而热压温度低50℃左右,且热压后组织均匀;预合金粉末有利于制备的铝基金刚石磨轮的成分均匀。

预合金化粉末制备钛基复合材料研究进展

钛基复合材料(TMCs)以其高强度、高比模量、优良的耐磨性和耐热性,成为航空航天等领域广泛使用的先进结构材料。粉末冶金(PM)和增材制造(AM)作为TMCs的常见先进制备工艺,因其具有高材料设计自由度和材料利用率而备受青睐。然而,这些工艺在增强相分布、尺寸及结构方面的局限性,使得TMCs的力学性能提升面临挑战。预合金化粉末为TMCs提供了新颖的增强相结构,可以将TiC、TiB等陶瓷颗粒细化至纳米级并均匀分布,显著细化材料,同时,还可以与一次粉末边界(PPB)网络结构结合,实现增强相的多级分布,为PM和AM工艺在优化TMCs的强塑性方面开辟新的途径。基于此背景,本文综述了利用预合金化粉末制备PM TMCs和AM TMCs的研究进展,介绍了预合金化粉末的制备工艺,并探讨了其带来的新型结构与性能优化效果。最后,总结了该工艺在当前阶段面临的突出问题,并展望了未来的研究方向和发展趋势。

FeCoCu预合金粉末含量和烧结温度对碳化钨基钻头性能的影响

为提高钻头胎体耐磨性与地层研磨性的适应性,提高钻头自锐能力,选取FeCoCu预合金粉作为胎体成分,对胎体性能进行研究。在碳化钨基胎体中添加FeCoCu预合金粉末,调节金刚石钻头胎体中FeCo-Cu粉末与WC粉末的配比关系,并在不同的烧结温度下烧制试样,寻找FeCoCu含量和烧结温度对胎体性能的影响规律。试验结果发现:随着FeCoCu含量的升高,胎体的相对致密度、洛氏硬度、抗弯强度和耐磨性随之降低;烧结温度对相对致密度、洛氏硬度、抗弯强度的影响幅度小,对胎体耐磨性的影响幅度大,最大变化幅度达到310%。FeCoCu预合金与烧结温度的耦合作用下,胎体的耐磨性变化存在较宽的调节区间,可通过二者组合的变化,调节胎体耐磨性,提高胎体对地层的适应性。

Ni-Cr预合金粉末对FeCoCu基钻头胎体性能的影响

为进一步替代WC并改善FeCoCu基胎体的性能,在其中掺入预合金化的Ni-Cr粉末,研究Ni-Cr预合金粉末对FeCoCu基胎体性能的影响。对不同Ni-Cr或WC质量分数下烧结试样的抗弯强度、硬度进行了测试,利用SEM、EDS和XRD等分析手段对烧结试样进行了微观分析,最后通过摩擦磨损试验观测了不同Ni-Cr质量分数下胎体中金刚石的出刃情况。结果表明:随着Ni-Cr质量分数由0增大到15%,胎体的抗弯强度、抗弯强度损失率呈先增大后减小的趋势,而胎体的硬度则不断增大;纯FeCoCu胎体中的金刚石表面存在侵蚀现象,但随着Ni-Cr质量分数增加,金刚石的表面形貌改善,金刚石表面热损伤缓解,胎体材料对金刚石的润湿性增强;适量Ni-Cr预合金粉末的加入,有助于增强胎体的自锐性,改善胎体对金刚石的把持性能;Ni-Cr预合金粉末对FeCoCu基胎体硬度、把持性能的增强效果明显优于WC粉末,并且可以改善胎体的自锐性,是Fe基钻头胎体配方中良好的WC替代材料。

金刚石制品用FeCoCu预合金粉末的制备及应用研究

采用共沉淀法制备了金刚石制品用FeCoCu预合金粉末,研究了共沉淀反应溶液的浓度、反应温度与还原温度、时间对粉末收得率与粒度的影响,并对其使用性能进行实用性研究。结果表明:采用共沉淀法可以制备出良好的预合金化粉末,随着混合金属盐溶液与沉淀剂溶液的浓度的增大,预合金粉末的粒度呈现明显的增加趋势,同时收得率也随之缓慢增加;随着温度的升高,粉末的粒度与收得率均呈增大趋势;随着还原温度的升高和还原时间的延长,粉末的含氧量逐渐降低,而粉末的粒度却逐渐增大。在850℃下烧结的预合金粉末烧结块体具有较高的弯曲强度和硬度,同时还具有较高的致密度。FeCoCu合金粉末过渡层的焊接强度完全达到并超过BS En13236—2001安全标准。与国外某公司过渡层相比,FeCoCu合金粉末过渡层具有更高的焊接强度以及更好的安全性和可靠性。

金刚石工具预合金代钴粉末的研究及应用

近年,国内外开展了金刚石工具代钴粉末的研究。本文采用水雾化法开发了三种预合金代钴粉末:对粉末的基本属性、形貌,粉末的相组成,粉末的差热性进行了分析研究;测定了它们的烧结密度、硬度、抗弯强度、弹性模量随热压烧结温度变化的规律;采用作者自行建立的磨料磨损试验方法,测定了它们的质量磨损百分率(即耐磨性);测定了它们的冷压生坯密度、模拟生坯强度以及高频钎焊的结合力矩;观察了热压烧结SEM腐蚀组织和SEM断口形貌。结果表明: 三种预合金粉末有着优良的低温烧结性能和耐磨性,表现出接近于超细钴和相当于国外代钴粉末的优良的物理、机械性能,对金刚石把持力高;具有高的高频钎焊结合力矩;粉末成本较低,用粉量可降低。实际切割花岗石、混凝土,切割锋利,使用寿命长。

雾化预合金胎体粉末的制备及其在金刚石工具中的应用

采用高压水雾化快冷技术,将熔融的金属液流注入上部设有漏包坩埚的水雾化喷嘴,当熔融的金属液流通过倒流嘴流经喷嘴时,被喷嘴射出的高速水流击碎成小液滴,随后合金液滴落在水中凝固成粉末的方法制取Follow系列预合金胎体粉末;利用SEM,差热分析等手段研究了粉末的特性,结果表明预合金粉末呈不规则状,压制性能好,成分均匀,烧结温度低;用Follow系列预合金粉末制成金刚石工具,切割性能优异,可切中硬花岗岩品板500m^2以上,中硬花岗岩荒料250m^2以上,具有寿命长切割效率高,成本低等特点。采用Follow系列预合金粉末可降低生产成本,提高金刚石工具的使用性能。

预合金粉末在金刚石工具中的应用研究

本文初步分析研究了预合金粉末在金刚石工具胎体材料中的应用情况，讨论了预合金粉末作为工具胎体材料的优越性能和应用前景，分析发现，只要选择得当，预合金粉末胎体材料的性能可达到钴基胎体材料的性能水平，并且具有切割速度快，寿命长，对金刚石粘结牢固等优点，预合金粉末的应用成功必将推动金刚石工具制造技术的进一步发展。

碳含量对Fe-Cu-C扩散预合金粉末烧结性能的影响

扩散预合金化铁基粉末由于具有高的压缩性和成分均匀性而在粉末冶金零件中得到广泛应用。本文以扩散预合金化Fe-2%Cu(质量分数,下同)粉末为主要原料,研究了添加不同含量(0.4%、0.6%、0.8%、1.0%)的石墨粉后烧结Fe-Cu-C合金的显微组织、力学性能和尺寸变化率,并与相同成分的混合粉烧结坯进行对比。结果表明,随着碳含量的增加,Fe-Cu-C合金的烧结密度降低、硬度增加、尺寸变化率减小。扩散预合金粉末烧结后的组织更加均匀,硬度比混合粉烧结坯高5～6HRB,尺寸膨胀率仅为0.10%～0.20%,且尺寸稳定性优于混合粉烧结坯。

金刚石工具胎体预合金粉末制取与应用

预合金粉末是采用多种金属熔炼成低熔点合金后再喷制成的粉末,其制取可以用雾化法和湿法冶金等工艺生产。文中介绍了气体雾化法预合金粉末的工艺过程;描述了湿法冶金制取预合金粉末的工艺流程。分析了预合金粉末胎体金刚石工具的优点,说明了国外预合金粉末技术现状和发展趋势,剖析了国内预合金粉末及工具的研究情况,探讨了金刚石地质钻头胎体用预合金粉末的制取和实际应用情况,研究了切割花岗岩的预合金粉末胎体金刚石锯片。

基于类等势场的粉末高温合金盘件预成形设计及有限元模拟

为了提高产品的质量和工作效率并降低生产成本,需对预制坯进行合理的预成形设计。根据能量最小原理和最小阻力原理,利用塑性变形过程中坯料的流动规律与静电场等势线分布类似这一特性,提出一种能够进行预成形设计的新方法—类等势场法,并采用该方法对粉末高温合金盘件进行预成形设计,从中优选出6组预成形形状,并利用商用有限元软件MSC/SuperForm对上述预制坯的等温成形过程进行数值模拟,得到了6组粉末高温合金盘件终锻结束时各个部分的等效应变分布以及预锻和终锻的变形程度分配。通过对盘件轮毂、辐板和轮缘三部位以及整体盘件最大等效应变和最小等效应变的比较与分析,以及预锻变形量和终锻变形量的比较,并参考模具法向和切向的受载情况,认为选择3号预锻模为最佳方案。结果表明,该方法克服了传统方法精度低、耗时和耗力等缺点,其结果可靠。

添加剂对预合金粉末胎体性能及其金刚石工具使用效果的影响

研究了ＴＴ１５预合金粉末及添加适量其他成分后的烧结性能、对金刚石的包镶与粘结性能及其组织结构，确定了该种粉末作为金刚石工具胎体的制造工艺条件，指出以ＴＴ１５合金粉末为基，通过添加适量铜合金或钴，可以得到适用于不同石材的金刚石工具胎体。

铬对FeNiMoCu系预合金粉末烧结性能的影响

将Cr以铬铁的形式加入到FeNiMoCu系预合金粉末中,经充分混合后单轴600MPa下压制,然后分别采用冷压烧结、烧结热锻和复烧工艺,研究铬对FeNiMoCu系预合金粉末烧结密度、组织及性能的影响。实验结果表明,添加到预合金粉末中的铬在1573K温度烧结时可均匀扩散到组织中,使组织性能得到改善;随添加的铬量和复烧温度的提高,微观组织硬度和表观硬度逐渐增加,经热锻及热锻复烧可获得较高的烧结密度和硬度。当复烧温度为1573K时,Fe-1.5Cr-2.0Ni-0.85Mo-1.7Cu-0.5C获得的密度为7.71 g/cm3,硬度为105HRB;Fe-4.0Cr-3.0Ni-0.85Mo-1.7Cu-0.5C获得的密度为7.63 g/cm3,硬度为105HRB。

CuSn预合金对金属粉末选区激光烧结过程及烧结体质量的影响

研究了CuSn预合金对Cu基金属粉末和Ni基金属粉末选区激光烧结的影响。结果表明,对于Cu-CuSn-CuP和Ni-CuSn-CuP两类合金粉末,通过合理控制激光工艺参数(特别是激光功率和扫描速率),能顺利实现粉末烧结成形,且无明显的“球化”效应和翘曲变形。对于Cu-CuSn-CuP合金,由于结构金属Cu的熔点相对较低,在一定的工艺条件下,可以通过调整CuSn的配比,得到致密的显微组织均匀的烧结件;而对于Ni-CuSn-CuP合金,结构金属Ni的熔点相对较高,虽然也可以得到较为致密的烧结件,但其微观组织存在明显的不均匀性。

激光焊接金刚石工具过渡层预合金粉末研究

过渡层材料对激光焊接金刚石工具的焊缝强度、外观、性能均有很大影响。为了保证激光焊接金刚石工具的使用性能,过渡层材料应当具有合理的配方组分和优良的烧结性能,本文在这方面进行了一些研究。着重介绍了德国Dr. Fritsch的Diabase-V系列、法国Eurotungstene的NEXT系列、比利时Umicore的Cobalite系列预合金粉末和BASF公司的羰基Fe粉和羰基Ni粉的技术参数,并分别对它们的烧结特性进行了分析。

预热处理对FGH95高温合金粉末中碳化物的影响

对等离子旋转电极雾化(PREP)FGH95高温合金粉末颗粒在不同温度下进行预热处理,并对热处理粉末中碳化物的变化规律进行分析,结果表明:经预热处理,粉末颗粒中的MC’型亚稳碳化物发生分解和转变,析出稳定的MC,M_(23)C_6及M_6C型碳化物,明显改变碳化物的稳定性和分布状态。

TiAl系金属间化合物球型预合金粉末制备及粉末冶金工艺研究

文摘成功制备了Ti-46A l-2Cr-2Nb-0.2B-0.1W(原子分数)球型预合金粉末,并对粉末的特性进行了研究。在随后的粉末冶金技术研究中,运用热等静压技术得到了组织细小、均匀的粉末TiA l系金属间化合物,但材料的伸长率很低。经热处理后,材料的伸长率达到了2.5%。

预合金粉末在金刚石工具中的应用

本文简要综述了超细预合金粉末的特性及其制备方法。重点介绍了超细预合金粉末在金刚石工具中的应用现状。指出在金刚石工具中使用超细预合金粉末具有烧结温度低、烧结温度范围广,对金刚石把持力高等优点。分析了超细预合金粉末在金刚石工具中的应用前景。

激光焊接金刚石工具用铁钴预合金粉末的制备与性能

采用共沉淀法制备了用于激光焊接金刚石工具过渡层的铁钴预合金粉末,用X射线衍射仪分析其物相组成,用扫描电镜观察其形貌特征;将预合金粉末进行热压烧结后,对其相对密度、硬度、抗弯强度和焊接性能进行了研究。结果表明:制备的粉末为FeCo(α′)相,随烧结温度的升高,烧结试样的相对密度略有增大,而硬度有所下降,抗弯强度变化较小;高温烧结试样的焊接性能优于低温烧结试样,在850℃烧结制备的试样焊接强度达到51.6 N.m。

铬对铁基预合金粉末烧结组织和性能的影响

采用冷压烧结方法制备Fe-Ni-Mo-Cu-Cr系铁基粉末冶金材料,研究了铬对粉末烧结密度、微观组织特征及耐磨性能的影响,并借助于扫描电镜观察分析磨损形貌、探讨其摩擦磨损机制。结果表明,添加少量铬的Fe-Ni-Mo-Cu预合金粉末,在1120℃下烧结,可获得较高的烧结密度；微观组织硬度随铬量的增加而增加,表观硬度随密度的增加而增加。干滑动摩擦磨损率随磨损滑移距离的增加先增加而后逐渐降低,磨损机制主要为粘着磨损和氧化磨损。