SPS烧结双主相Sm_(2)Co_(17)-Ce_(2)Co_(17)复合永磁体的微观组织

研究了放电等离子烧结(SPS)工艺和退火温度对双主相Sm_(2)Co_(17)-Ce_(2)Co_(17)复合永磁体微观组织的影响。结果表明:制备双主相Sm_(2)Co_(17)-Ce_(2)Co_(17)复合永磁体的最佳SPS工艺为:烧结温度750℃、压强64 MPa、烧结时间10 min,这样有利于减少稀土元素之间的扩散。退火可使烧结后磁体中存在的非晶相晶化。退火温度越高,双主相磁体中的稀土元素之间越容易相互扩散,Ce原子易扩散到Sm_(2)Co_(17)相中取代Sm原子,而Sm原子扩散到Ce_(2)Co_(17)相中取代Ce原子的机会就相对较少些,且在Sm_(2)Co_(17)相与Ce_(2)Co_(17)相的边界处形成一个过渡的富稀土区。

WC-6Co硬质合金SPS烧结工艺

以平均粒径约为30μm,空心球壁厚约1.8μm的空心球结构WC-6Co复合粉为原料,利用放电等离子烧结(SPS)技术制得不同烧结温度、保温时间、烧结压力工艺下的WC-6Co硬质合金.采用扫描电镜、钴磁仪等检测手段对合金的组织与性能进行表征分析.结果表明:随着烧结温度的升高,合金的致密度和硬度升高;在实验范围内合金密度与硬度随着保温时间的延长而增加,再趋于稳定;烧结压力对合金密度、硬度等性能影响不大.综合考虑合金性能,较好烧结工艺为:温度1 250℃、保温时间5 min、烧结压力50 MPa.该烧结工艺制得的合金的密度达14.69 g/cm3、断裂韧性达12.23 MPa·m1/2,其组织也很细很均匀.

Ti_3SiC_2/Al_2O_3复合材料的SPS烧结及其性能研究

利用放电等离子烧结(SPS)方法成功制备了Ti3SiC2/Al2O3复合材料,用XRD及SEM对其组成和结构进行了表征。另外系统研究了Ti3SiC2/Al2O3复合材料的弹性模量及673K时的热传导性能。结果表明复合材料弹性模量高于理论上限模量,随着Ti3SiC2含量的增加复合材料弹性模量减小,且Ti3SiC2的加入使复合材料的热导率较Al2O3有一定的提高,673K时复合材料热导率符合"海岛-网络"模型。

YG20C硬质合金的SPS烧结工艺研究

采用正交试验优化YG20C硬质合金的SPS烧结工艺,研究烧结温度、烧结时间和烧结压力对材料性能的影响,并制备硬质合金。结果表明：YG20C硬质合金粉末经1 070℃×15 min×60 MPa最佳工艺烧结后,WC晶粒细小均匀地分布在Co基体上,致密度达到99.4%,硬度达到89.2HRA,比传统真空烧结提高2~3HRA。

SiC_p/Cu复合材料的SPS烧结及组织性能

以化学镀Cu包覆SiC粉末和高压氢还原法制备的Ni包SiC复合粉末为原料,用放电等离子体烧结法制备了SiCp/Cu复合材料。分析了增强相含量和烧结温度对致密化的影响,比较了非包覆粉末和包覆粉末制备的复合材料的界面结合状况,然后对SiCp/Cu复合材料的热膨胀行为和力学性能进行了研究。结果表明:包覆粉末能够促进材料的致密化并且能获得良好的界面结合,所得SiCp/Cu复合材料的致密度达96.7%,抗压强度达1061MPa。SiCp/Cu复合材料的热膨胀系数介于7.5×10-6～11.4×10-6·K-1之间,并且随SiC体积分数的增加而降低。材料在热循环过程中出现热滞现象,热滞现象受增强相的含量及界面结合状况的影响。

等离子重熔处理对SPS烧结FeWB涂层组织及耐磨性影响

采用SPS烧结工艺,以W、Fe和Fe-B合金粉为原料,在Q235基板表面制备FeWB涂层,并在不同电流下对预制的涂层进行重熔处理。借助X射线衍射仪、扫描电镜、显微硬度计和磨损试验机分析了FeWB涂层的显微组织结构、显微硬度和耐磨性。结果表明：未重熔SPS烧结涂层与Q235基板呈机械结合,涂层中存在大量的原料W及部分中间产物W2B、Fe7W6,只有少量FeWB生成,且组织偏聚严重、孔隙较多,导致其显微硬度较低且不均匀,耐磨性较差;经低电流（30 A）重熔,部分原料进一步转化为FeWB,缺陷有所减少;随着重熔电流增加（40 A和50 A）,涂层与Q235基板结合界面形成结合紧密的过渡层,呈冶金结合,原料基本完全转化为FeWB,并呈块状均匀分布在α-Fe基体中,组织结构更加致密,表现出较高的显微硬度,耐磨性显著增强,尤其40 A电流下重熔涂层表现出更加优异的耐磨性,其磨损量仅为未重熔SPS烧结涂层的17.4%。

Li_2O对SPS烧结AlN陶瓷致密化、显微结构和导热性的影响

研究了低温烧结助剂Li2O对SPS烧结AlN陶瓷烧结致密化过程、烧结体显微结构和导热性的影响.研究表明:在SPS烧结过程中,烧结助剂Li2O和Sm2O3(或Y2O3)的加入使AlN试样开始收缩并进入烧结初期阶段的温度从1550℃左右下降到1200℃以下;同时Li2O使AlN试样的烧结温度显著降低,完全致密化温度降低到1650℃左右.烧结体的显微结构表明:Li2O的加入有助于形成润湿性良好的液相,促进AlN陶瓷的液相烧结;但不利于快速烧结坯体中气体的扩散与逸出,使试样的致密度受到影响.同时,Li2O影响AlN晶粒的发育,使液相润湿性提高,晶界相均匀分布,增加了晶粒界面上的声子散射,对AlN材料的热导率产生不利影响.同时,添加1.0wt%Li2O和1.5wt%Sm2O3的AlN试样的热导率低于仅添加1.5wt%Sm2O3的试样.

SPS烧结制备AgxCa3-xCO4O9热电氧化物及其电性能

以金属硝酸盐为起始原料，采用溶胶．凝胶法制备了AgxCa3-xCO4O9（X=0.1-0.6）复合氧化物粉末，SPS烧结了其块体，研究了Ag^＋掺杂量对系统物相组成及电性能的影响。结果表明，在本实验范围内随着Ag^＋掺杂量的增加，出现了单质Ag和CO3O4，与此伴随的是块体各温度点电阻率和Seebeck系数的降低．当X=0.6时，100℃时的电阻率达到最低值1.7×10^-5Ω．m，且块体导电特性由半导体转变为金属。当X=0．3，SPS烧结时间2h时功率因子达7.612×10^-4m.K^-2。

SPS烧结层状TiB_2/BN陶瓷的界面研究

本文采用放电等离子烧结 (SPS)技术烧结层状TiB2 /BN陶瓷 ,研究其界面结合的性质和状况。并讨论了当夹层厚度不同的时候 。

粉末预处理和合金固溶对SPS烧结Ti(CN)基金属陶瓷的影响

采用粉末真空脱氧处理、SPS烧结、合金固溶处理制备Ti(CN)基金属陶瓷。用XRD、SEM等分析烧结体的物相、显微组织、断口形貌。结果表明:通过对原料粉末在800℃下进行2h真空脱氧处理可降低金属陶瓷的孔隙率和增加WC固溶,使抗弯强度从482MPa提高到655MPa。在1250℃对SPS烧结后的金属陶瓷进行45min真空固溶处理,其抗弯强度提高到1250MPa,但是如果温度继续升高至1300℃,由于包覆相的厚度增加,抗弯强度降低。分析发现:高的抗弯强度主要源于环形相的形成和孔隙率的进一步降低。

利用SPS烧结Cu-Al合金去合金化制备多孔铜工艺研究

金属多孔材料由于兼具结构材料和功能材料的特性,在催化、过滤、热交换、燃料电池、传感、储能和生物电化学等方面有着广泛的应用前景,是近些年来的研究热点。目前多孔金属的制备面临着所得材料孔径较大且分布不均的问题,这使其使用场合受到限制。因此,制备孔隙较小且分布均匀的多孔铜具有重要意义。本实验对Cu15Al85、Cu30Al70成分原料进行放电等离子烧结,烧结温度400℃,烧结压力分别为10 MPa、20 MPa和30 MPa,制备出两种Al-Cu合金前驱体。前驱体随后在0.5 mol/L、1.0 mol/L和1.5 mol/L三种不同浓度盐酸中进行去合金化,获得的多孔铜材料成分、形貌、微观结构等利用扫描电子显微镜、能谱仪进行观察和分析。研究表明,Cu15Al85原料粉在30 MPa烧结压力下获得的前驱体外观体积最小,材料最致密,随后的去合金化速率最小;1.5 mol/L的盐酸对Cu-Al前驱体中Al的去除率最高,且表现出最快的腐蚀速度;同一盐酸浓度下去合金化,Cu15Al85比Cu30Al70体现出更低的腐蚀速率,获得孔隙尺寸较大且孔隙率较高的多孔铜。

NASICON型固体电解质Li_(1.1)Y_(0.1)Zr_(1.9)(PO_4)_3的SPS烧结及性能

采用溶胶-凝胶法合成NASICON型固体电解质Li_(1.1)Y_(0.1)Zr_(1.9)(PO_4)_3粉体.研究了不同烧结方式对Li_(1.1)Y_(0.1)Zr_(1.9)(PO_4)_3电解质的性能影响.通过差热分析仪分析前驱体的热性能,采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、交流阻抗仪对固体电解质的物相、结构及电化学性能进行表征.结果表明,溶胶-凝胶法成功制备出纯相的NASICON型Li_(1.1)Y_(0.1)Zr_(1.9)(PO_4)_3,并且颗粒均匀;相比传统的无压烧结,SPS烧结明显提高了样品致密度(致密度达94.38%),室温离子电导率高达8.99×10^(-5)S/cm.

SPS烧结参数对Ti3Al2Mo5Nb室温及低温力学性能的影响

目的研究SPS烧结温度、保温时间等工艺参数对Ti3Al2Mo5Nb在不同温度下力学性能的影响规律。方法利用放电等离子烧结(SPS)技术快速烧结,得到致密度较高的Ti3Al2Mo5Nb低温钛合金,通过设置不同的烧结温度及保温时间,结合室温及77 K低温力学性能测试,对不同参数得到的合金的室温及低温性能进行表征,探究SPS烧结过程中工艺参数对Ti3Al2Mo5Nb合金室温及低温力学性能的影响规律。结果随着烧结温度的升高,合金的致密度、硬度逐渐提高,室温条件下的抗拉强度逐渐提高,伸长率逐渐降低,而77 K条件下合金的抗拉强度逐渐增加,伸长率先增加后减少。随着保温时间的增加,合金的致密度及硬度变化不大,无论在室温还是在77 K低温条件下,合金的强度均先减小后增加,伸长率逐渐减少。微观组织显示,随着烧结温度的增加,β相含量逐渐减少,与伸长率的变化相同,这可能是由于β相的存在促进了室温变形过程中晶界滑移及低温条件下产生孪晶;随着保温时间的增加,析出的强化相含量先减少后增加,这可能是导致合金强度变化的原因,同时β相含量减少,从而导致合金在273 K及77 K条件下的塑性均降低。结论对低温条件下使用的钛合金而言,在50 MPa压力下,当温度为1050℃时,保温5 min得到的样品力学性能最好,过高的烧结温度及保温时间会减少合金中β相含量,降低低温塑性。

叠层加压SPS烧结制备梯度硬质合金

采用叠层加压SPS烧结法制备致密的YG10/YG20梯度结构硬质合金。通过调整WC粒度和添加微量元素B来调整烧结温度,使含钴量低的粉末与含钴量高的粉末的烧结温度相近。研究了烧结温度对致密度、组织形貌、显微硬度和断裂韧性的影响,分析了沿梯度截面上C,Co,W等成分、显微硬度的变化及YG10/YG20界面的结合情况。结果表明:原始WC粒度为1μm的YG10+0.05%B混合粉末和9μm的YG20混合粉末都能在1100℃~1160℃烧结致密,相对密度达到99%以上,晶粒尺寸均匀,梯度界面结合良好,没有开裂现象。低钴端的硬度达到了15500MPa^16000MPa,高钴端的硬度为11100MPa;在294N载荷的作用下低钴端的断裂韧性为12.62MPa·m1/2,而高钴端在这一载荷的作用下没有出现裂纹,断裂韧性较高,从而实现了硬质合金一端具有高硬度,另一端具有良好的韧性的有机结合。

SPS烧结制备高性能超细晶钼合金

采用平均粒度为1.03μm的超细钼粉和La2O3颗粒的混合粉末作为原材料,应用SPS粉末冶金法制备出粒度为3.74μm、致密度为98.71%的力学性能优异的钼合金烧结坯。探究了SPS制备超细晶高强度高硬度钼合金烧结坯的最佳烧结温度、保温时间以及温度制度对烧结坯致密度、晶粒大小、显微硬度的影响,并进一步对比了SPS烧结与氢气烧结钼合金的力学性能。结果表明,当SPS烧结温度设定为1600℃、保温时间为7 min时能制备出高致密度高性能的细晶结构钼合金烧结坯。

车离合器用SPS烧结B4C颗粒增强Cu基复合材料组织和摩擦性能分析

为了提高汽车制动性能,通过B4C颗粒增强Cu基复合材料,并对其进行放电等离子烧结(SPS)制造。采用实验测试的手段研究不同质量分数的B4C颗粒对复合材料组织和摩擦性能的影响。研究结果表明:B4C处于10%~30%范围时,未出现明显团聚;当B4C达到50%时,B4C颗粒出现团聚状态。材料密度随着B4C含量的上升而逐渐增加,通过SPS烧结,能够明显降低Cu合金的体积膨胀率。当B4C含量处于较低水平时,摩擦副能够良好地贴合Cu基体,导致基体产生剥离现象。当材料中增强体含量继续上升,犁沟状磨损形貌。B4C/Cu基材料具有较高的最大摩擦系数与平均摩擦系数。通过降低B4C/Cu基材料颗粒脱落程度,可以有效提高材料的摩擦稳定系数。

机械活化Fe-Al粉在SPS烧结条件下的相变特征

采用机械活化-放电等离子烧结(MASPS)方法制备FeAl金属间化合物,利用差热分析仪、X射线衍射、扫描电镜和能谱对烧结过程相的变化、组织形貌和反应过程进行了研究,发现在500℃时,Fe与Al还是以单质形式存在,600℃时,单质Al消失,并伴随有Fe2Al5的生成,700℃时有FeAl生成,在900℃时则只有FeAl.采用该种方法可以快速原位制得FeAl金属间化合物.

SPS烧结钛固溶体致密陶瓷TiOxCyNz的研究

以TiO、TiC和TiN的商业粉末为原料,采用放电等离子烧结技术(SPS)在1 600℃制备致密的钛固溶体Ti3OCN,系统研究了不同烧结方式下(包括SPS、传统烧结(CS)和它们的组合)烧结Ti3OCN的致密化过程和性能变化。结果表明,制备的Ti3OCN具有面心立方结构,其形成机理是O、N元素进入TiC。在SPS之后进行的CS过程可以小范围地增加钛固溶体的密度和电导率,但会降低其机械性能。

SPS烧结温度对ZrB_2-SiC复合陶瓷性能的影响

以放电等离子烧结法(spark plasma sintering,SPS)分别在1700℃和1900℃烧结制备Zr B2-20%Si C(ZS)复合陶瓷(分别简称为ZS1700和ZS1900),通过分析两种陶瓷的SEM、EDS、硬度、断裂韧度、高温弯曲强度、氧化增重和氧化截面等,研究烧结温度对ZS复合陶瓷微观结构、力学性能和抗氧化性能的影响。结果表明:烧结温度由1700℃提升至1900℃,ZS陶瓷晶粒长大,致密度由98%提高至99.8%,硬度由12.6 GPa提高至14.7 GPa;1600℃弯曲强度由101 MPa提高至286 MPa,1800℃弯曲强度由138 MPa提高至302 MPa,高温弯曲强度显著提高;与ZS1700相比,ZS1900在1500℃空气中的氧化深度小,基体中氧渗入量较少,抗氧化性能有一定提升。

SPS烧结双主相Nd_2Fe_(14)B-Ce_2Fe_(14)B稀土永磁材料微观结构的研究

研究了放电等离子烧结(SPS)技术制备的双主相Nd_2Fe_(14)B-Ce_2Fe_(14)B稀土永磁材料的微观结构。结果表明,使用SPS等离子烧结炉能够在较低烧结温度和较少保压时间下制备高密度的烧结双主相Nd_2Fe_(14)B-Ce_2Fe_(14)B稀土永磁材料,其微观组织是由独立的Nd_2Fe_(14)B相和Ce_2Fe_(14)B相均匀分布构成;退火能够使烧结后还未晶化的非晶体晶化,且SPS等离子烧结能够使烧结双主相Nd_2Fe_(14)B-Ce_2Fe_(14)B稀土永磁材料发生很少的稀土元素扩散。随着退火温度的升高,Nd_2Fe_(14)B相和Ce_2Fe_(14)B相之间稀土元素的扩散距离增大。