PTFE/Cu材料动态压缩特性

通过冷等静压和冷压烧结制备出六种不同密度的聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene,PTFE)/Cu复合材料,并采用霍普金森系统研究了密度和制备方法对PTFE/Cu动态力学性能影响。结果表明,冷压烧结试样在其烧结过程中发生纵向膨胀,导致密度降低,且试样表面生成一层金属膜;冷压烧结试样的动态压缩性能优于冷等静压试样;冷压烧结后的PTFE/Cu材料中PTFE晶体发育更好,对Cu颗粒包裹力更大,界面结合力更高,提升了冷压烧结PTFE/Cu材料的力学性能。

无压烧结温度对15%SiC/2009Al复合材料微观组织与力学性能的影响

针对传统粉末冶金工艺制备成本高、制备效率低等问题,采用冷等静压结合无压烧结及热挤压工艺制备15%(体积分数,下同)SiC/2009Al复合材料。研究不同烧结温度(600,620,640℃)对15%SiC/2009Al复合材料微观组织及力学性能的影响。结果表明:在600℃下烧结,SiC与基体间的结合差,微观下可观察到较多的大尺寸孔隙,材料的致密度低,力学性能差;在640℃高温下烧结,坯锭产生大量液相,并溢出到坯锭表面,造成心部合金元素下降,此外,640℃会引发强烈的界面反应,生成较多大尺寸脆性相,成为材料断裂过程中的裂纹源,导致材料性能下降;620℃为最佳烧结温度,产生较多的液相能填充坯锭中的部分孔隙,进而提高材料致密度以及界面结合强度,复合材料的强度和塑性均取得最佳值,抗拉强度与屈服强度分别达到505,345 MPa,伸长率达到7.2%。

钛粉冷等静压影响烧结性能实验研究

这是一篇冶金工程领域的论文。本文选用TiH_(2)粉作为实验原料,研究冷等静压不同压制压强和保压时间下TiH_(2)粉的烧结行为,揭示压制压强和保压时间对TiH_(2)烧结试样收缩率和相对密度的影响,以提高压坯密度和产品性能。研究结果表明:烧结试样收缩率随压制压强增加减小,压制压强达到400 MPa后,压制压强对烧结试样相对密度影响不大,出于制样效率及该冷等静压机压制压强极限考虑,压制压强不宜超过400 MPa;烧结试样收缩率随保压时间增加减小,当保压时间达到20 min后,烧结试样相对密度随着保压时间的延长变化甚微,出于制样效率的考虑,保压时间以15~20 min为宜。

氧化锆零件激光选区烧结/冷等静压复合成形技术

氧化锆陶瓷材料以其优异的性能在工业生产中具有极大的应用前景,但由于脆性大、硬度高等原因,复杂形状氧化锆零件往往难以成形和加工。为了获得复杂形状氧化锆陶瓷零件,通过溶剂沉淀法将粘接剂尼龙12覆膜至纳米氧化锆粉末的表面,然后对覆膜后的粉体进行激光选区烧结(Selective laser sintering,SLS)成形,并通过传统的冷等静压(Cold isostatic pressing,CIP)技术对SLS零件进行致密化处理,同时满足氧化锆初坯成形时形状复杂度和密度的要求。通过试验得出在激光能量密度为0.415 J/mm2时,获得的SLS陶瓷件密度较大,对不同激光能量密度制备的SLS陶瓷件进行保压压力为200 MPa的冷等静压致密化处理,根据热脱脂机理以及粘接剂的TG曲线,分别制定了SLS/CIP试样的热脱脂工艺,最后对脱脂试样进行高温烧结,在后续处理的各环节,氧化锆零件的密度仍受SLS成形的影响,但该影响逐渐减弱,SLS/CIP/FS成形件最大相对密度和维氏硬度分别达到了97%和1180 HV1,已接近'模压-烧结'的致密氧化锆陶瓷的性能,在试样断口的扫描电子显微镜(SEM)分析基础上,对氧化锆复合成形的微观演变进行了研究。虽然最终烧结件密度和硬度仍有待提高,但是提出了一种极具潜力的氧化锆零件近净成形工艺方法,为制造高性能复杂形状的陶瓷零件奠定了基础。

激光选区烧结用陶瓷材料的制备及其成型技术

相对于传统技术,3D打印技术在直接成型复杂形状金属和高分子零部件方面显示出了巨大的优越性。然而,3D打印技术在陶瓷零部件的成型方面尚存在诸多难题。为此,华中科技大学史玉升教授团队在3D打印陶瓷材料的制备及其成型技术方面做了较多研究。详细介绍了激光选区烧结(SLS)技术中复合粉体的两种主要制备方法:一种是通过机械混合法将陶瓷粉体与高分子聚合物机械混合制得SLS成型用复合粉体;另一种是通过溶解沉淀法或溶剂蒸发法将高分子聚合物包覆在陶瓷颗粒表面制得复合粉体。研究表明,采用上述两种制粉方法均可制备出具有良好流动性的适于3D打印的复合陶瓷粉体。还系统地讨论了SLS素坯的成型机理以及预热温度、激光功率和单层厚度等SLS工艺参数对陶瓷素坯的力学性能和成型精度的影响。在此基础上,采用最佳SLS工艺参数制备出传统成型工艺难以成型的具有三维孔洞结构的多孔堇青石和高岭土陶瓷零部件。此外,结合SLS工艺与冷等静压(CIP)技术提出了SLS/CIP复合成型技术,提高了SLS成型陶瓷的致密度和力学性能,制备出高性能、复杂结构的Al_2O_3、ZrO_2、Si C等致密陶瓷零部件,为采用3D打印技术制备航空航天、国防等领域用高性能陶瓷零部件打下了良好的基础。

喷雾干燥-冷等静压-烧结法制备ITO靶材的工艺研究

以化学共沉淀法制备的ITO粉末为原料,采用喷雾干燥-冷等静压-烧结法制备了ITO靶材,通过扫描电子显微镜(SEM)观察粉末、素坯及烧结后ITO靶材的表面形貌和气孔分布,并就粉末不同粒度组成对靶材压制与烧结效果的影响进行了分析。实验结果表明:通过喷雾干燥-冷等静压-烧结工艺可制备出相对密度大于97%的ITO靶材,喷雾干燥工序能有效改善粉末的流动性与压形性,以细粉为主的素坯其烧结致密化程度更高。

成型压力对ZrO_2陶瓷力学性能的影响

对含Y2O3的ZrO2粉末,在不同压力下冷等静压成型、常压烧结,制备出了ZrO2陶瓷材料.分别利用三点弯曲、单边切口梁(SENB)法等力学方法和扫描电镜(SEM)测试方法,研究了冷等静压成型压力对ZrO2陶瓷材料力学性能和显微组织结构的影响.结果表明,随着冷等静压成型压力的增加,ZrO2陶瓷的抗弯强度及断裂韧性均下降,在弯曲载荷下,微裂纹首先在ZrO2颗粒界面形成并沿此界面扩展,最终导致材料断裂.

高密度纳米钛酸钡素坯的制备和对烧结的影响

10nm钛酸钡粉在7MPa的压力下预成型后再在0.5～6GPa的压力下冷等静压。素坯的相对密度从0.5GPa的49.6%增加到6GPa时的69.2%。素坯在6GPa的压力下冷等静压后在烧结温度为1000℃,保温时间为2h的条件下常压烧结得到的钛酸钡陶瓷的晶粒尺寸约为400nm,相对密度大于99%。没有经过高压的相同的素坯在1150℃,保温时间为2h后得到的钛酸钡陶瓷的晶粒大小约为1200nm。实验结果表明:超高压成型能显著增加素坯的密度;高密度的素坯能降低陶瓷的烧结温度。

选择性激光烧结制件冷等静压形变模拟与试验

将选择性激光烧结(selective laser sintering,SLS)和冷等静压(cold isostatic pressing,CIP)结合,快速制造复杂零件.采用修正的Cam-Clay模型,用ABAQUS软件实现了长方体和齿轮的SLS制件CIP过程的数值模拟,得到相对密度与压力的关系,预测了SLS制件CIP后的结构和尺寸.与试验对比表明:长方体Z向的收缩率误差比较大(34.9%),齿轮齿根处尺寸误差比较大(-47.97%).为复杂制件结构设计和压力选取提供了依据,并为SLS/CIP成形提供了有效的指导.

数值模拟在氧化铝陶瓷SLS/CIP过程中的应用

采用选择性激光烧结(SLS)和冷等静压(CIP)复合工艺制造高密度形状复杂的氧化铝零件,经高温烧结,氧化铝零件密度高达94.5%.应用修正的Cam-Clay模型模拟了零件的CIP过程,同时通过模拟和实验研究其在CIP过程中的致密化、变形及收缩规律.研究表明,在激光扫描平面内模拟与实验的尺寸相对误差不超过2.26%,证明该模拟可为氧化铝SLS零件的尺寸设计和CIP过程提供有利指导.

激光成型AISI316L复杂零件的性能

将等静压(IP)技术引入选区激光烧结(SLS)技术,以改善SLS成形零件的致密度与力学性能。采用PA12的TG曲线、拉伸实验与显微形貌等分析手段,探讨了PA12覆膜AISI316L零件的热脱脂机理与工艺,分析了SLS/IP过程高温烧结(HS)与热等静压(HIP)环节FeMn对AISI316L零件致密度与力学性能的影响规律等。结果表明:针对SLS成形AISI316L原型件,制定的脱脂工艺合理;在高温烧结与HIP环节,添加微量FeMn有利于其致密度与拉伸性能改善,经大于300MPa冷等静压(CIP)压制、1320℃高温烧结与1250℃/120MPaHIP处理后,其致密度超过95%,弹性模量、屈服强度、拉伸强度与延伸率分别达到209.5GPa、306MPa、656.45MPa与53.1%。因此,SLS/IP技术为制造高致密高性能金属零件提供了一种新方法。

旋锻Mo-Ti-Zr合金棒材的退火行为

采用冷等静压、高温烧结和直接高温旋锻的方法制备Mo-Ti-Zr合金棒材,研究不同退火温度对合金力学性能与显微组织的影响以及对断面收缩率为30%的旋锻Mo-Ti-Zr合金棒材的退火行为。结果表明:当退火温度低于1000℃时,随着退火温度的升高,Mo-Ti-Zr合金硬度未急剧下降,抗拉强度和伸长率逐渐提高;经900℃退火后,合金抗拉强度达到669MPa,伸长率达到3.1%,获得良好的综合力学性能;当退火温度在800～1000℃范围内时,Mo-Ti-Zr合金晶粒发生再结晶细化;旋锻态Mo-Ti-Zr合金的断口主要为穿晶解理断裂,随着退火温度的提高,出现较多细晶粒的穿晶断裂和沿晶断裂。

选择性激光烧结AISI316L不锈钢制品的致密度

为了提高选择性激光烧结(selective laser sintering,SLS)AISI316L不锈钢制品的致密度,在AISI316L不锈钢粉末中添加微量Si,依次进行SLS、脱脂、冷等静压、1 250℃高温液相烧结和热等静压处理。通过致密度测试、扫描电镜观察和能谱分析等手段,探讨等静压压力对AISI316L制品致密度的影响,研究微量Si对制品致密度的作用机理。结果表明:在冷等静压过程中,AISI316L试样致密度随压力增加而提高,压力为100 MPa时,致密度增量最大;压力为500 MPa时,致密度达到80.3%;冷等静压致密化机理为烧结颈破碎、金属颗粒位移与塑性变形等综合作用。经过1 250℃液相烧结,由于微量Si的作用,试样致密度增至93%左右;最后,经过1 250℃/120 MPa热等静压,试样致密度增至约95.3%,满足工程应用要求。因此,采用等静压技术与微量Si的液相烧结可以提高SLS成形的AISI316L制品的致密度。

钛粉烧结工艺参数控制研究

为得到适宜的钛粉烧结工艺参数,从而制备出全致密高性能的钛粉末冶金件,研究了烧结温度、保温时间和升温速率对烧结坯收缩率和相对密度的影响。结果表明:烧结试样的收缩率及相对密度随烧结温度、保温时间升高而增大,随升温速率减小而增大。提高烧结温度可以降低烧结坯孔隙率、减少残余孔隙尺寸,但可能导致材料力学性能下降;保温时间达到4 h后,孔隙逐步扩散、长大和湮灭,大孔隙消失;较低升温速率有利于组织内部缺陷消失、内应力释放和气孔消除。综合考虑烧结效率、烧结炉温度极限、烧结组织控制、烧结试样收缩率、烧结试样相对密度和节约能源等因素,选择烧结温度1200℃、保温时间4 h、升温速率5℃/min。

成型方式对反应烧结碳化硼基复合材料性能的影响

本文针对干压成型结合冷等静压成型对反应烧结碳化硼基复合材料样品性能的影响进行研究。考察了成型压力、保压时间、加压方式对压坯密度和强度的影响。结果表明:采用100 MPa干压2 min,再经过150 MPa冷等静压保压1 min,压坯密度由干压压制时最大密度1.86 g/cm3升高到1.96 g/cm3,压坯强度可达到2.0 MPa。保压时间和加压方式对压坯的密度、强度的影响不大。干压结合冷等静压相对于干压成型,在相同的烧结温度下样品性能有明显的提高,烧结后样品密度为2.44 g/cm3,显微硬度为2394 kg/cm2,三点抗弯强度为241 MPa。

无压烧结制备TiAl合金的致密化工艺研究

以Ti-48Al-2Cr-2Nb预合金粉末为主要原料,进行冷等静压结合无压烧结制备TiAl合金的致密化工艺研究。重点研究预合金粉末粒径、烧结气氛以及其他元素粉末掺杂对TiAl合金显微组织及力学性能的影响,确定最优的工艺参数。结果表明:在800°C以内烧结时,通氢气气氛能显著降低合金的氧化程度;在合金粉中掺杂少量的Al粉能够显著提高合金的致密度,使其具有良好的综合力学性能。

干压结合冷等静压成形对陶瓷力学性能的影响

本文通过研究在不同压力下进行干压结合冷等静压成形过程对陶瓷素坯体和烧结体的结构、性能的影响,得出了最佳的成形工艺条件,即干压压力为20T、冷等静压压力为200MPa。

ZrO_2添加量和烧结温度对氧化铝陶瓷性能的影响

采用不同的氧化铝粉为原料,添加ZrO_2,通过冷等静压和烧结工艺制备了致密度较高的氧化铝陶瓷。研究了不同ZrO_2添加量和烧结温度对氧化铝陶瓷的显微组织、烧结性能和显微硬度的影响。结果表明,对于烧结温度为1 600℃和1 550℃的试样,ZrO_2分布在氧化铝晶粒晶界上,显著减少了烧结试样中的气孔。添加ZrO_2降低了烧结温度,提高了烧结试样的致密度,ZrO_2作为第二相也起到了弥散强化的作用。添加ZrO_2可显著改善ZTA复相陶瓷的烧结性能,大幅度提高其相对密度。ZrO_2的加入和烧结温度的提高,均能有效提高试样的抗弯强度。影响试样抗弯强度的因素包括试样的气孔率及试样组分及其性质和微观组织形貌,但试样的气孔率为主要影响因素。提高烧结温度和加入ZrO_2均是通过提高试样的相对密度,降低其气孔率实现力学性能的提升。

高性能Nd-Fe-B烧结磁体制作工艺近况

阐述了有望提高Ｎｄ－Ｆｅ－Ｂ烧结磁体性能的新思路和新工艺，包括：配方趋近Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂ正分成分、片铸（带铸）工艺、日立低氧湿压工艺、橡胶模冷等静压。

WC/Co纳米复合粉原料制备硬质合金细晶粒顶锤的方法研究

采用流态化制备方法生产的WC/Co纳米复合粉作原料,研究制备硬质合金细晶粒Φ175顶锤的生产方法。WC/Co纳米复合粉中加入微量抑制剂,配制成含钴量为10%的细晶粒合金配方,经搅拌球磨、喷雾干燥、冷等静压、低压烧结后检测其合金特性值。生产合格Φ175顶锤,进行使用效果验证。研究结果表明:WC/Co纳米复合粉可应用于搅拌球磨制备硬质合金细晶粒大顶锤,这种顶锤在使用中表现出卸压回弹性小的特点,可解决大顶锤在合成保压后卸压瞬间易发生裂纹失效的难题。