粉末冶金高速压制技术及其应用

高速压制技术(HVC)是2001年瑞典提出的一种先进的成形技术,兼有动态压制的高冲击能量和传统压制的高速平稳性等多重特征,可广泛用于金属、陶瓷和聚合物等材料的成形。介绍了HVC技术的原理。论述了该技术与其它成形技术相比具有成本低、压坯密度高且分布均匀、低弹性后效和高精度、模具使用寿命长等特点。讨论了HVC技术对所用模具和原料粉的要求。介绍了HVC技术的研究进展,并对实际生产应用前景进行了展望。

粉末注射成形纯钨的活化烧结致密化研究

采用添加微量元素对粉末注射成形钨零件进行活化烧结的方法,实现在较低烧结温度下获得较高致密度的纯钨制品,应用扫描电子显微镜和透射电子显微镜检测分析其断口形貌、显微组织及能谱,应用阿基米德法测量样品的密度,研究微量元素对制品金相组织、显微断口和密度的影响。研究结果表明,Ni在低温烧结时对提高钨制品的密度作用显著,而Y2O3在高温烧结时对钨制品密度提高的作用明显。添加微量镍能显著降低钨的烧结温度,镍质量分数为0.8%时,在1 580℃湿氢气氛下烧结后,粉末注射成形钨零件的相对密度达到99.12%。添加微量的Y2O3能提高钨烧结致密度,而且还能细化晶粒,添加0.3%的Y2O3在2 280℃烧结,钨的相对密度可达95.15%。其活化烧结机制主要是Y与W在高温下发生了界面反应,从而降低烧结系统的自由能,促进烧结。

粉末冶金钛合金的应用现状

简要介绍了粉末冶金钛合金的特性,从应用的角度总结了粉末冶金钛合金的材料体系,主要技术和产品的发展现状和趋势,回顾了粉末冶金钛合金在航空、航天、航海、汽车工业、医疗及生物、储氢合金等方面的应用。最后针对国内粉末冶金钛合金的市场发展和需求,讨论分析了国内粉末冶金钛合金材料的发展重点和方向。

粉末冶金注射成形制备高强度不锈钢锁芯

用水雾化316L不锈钢粉,粉末填充量分别为54%和56%,以普通石蜡、低密度聚乙烯、聚丙烯和硬脂酸为粘结剂,对锁芯零件进行注射成形.零件经高温烧结,1050℃氮化处理后,其密度、强度及尺寸精度等指标均达到产品性能的要求.

高强度铁基粉末冶金QDJ2829起动机内齿圈的研制

以Fe-Ni-Mo系合金粉作为基础，研究了Cu，C含量对内齿圈力学性能和烧结膨胀率等的影响。并研制出密度为6．95g／cm^3，烧结膨胀率为0．15％，硬度为HRC33-38，齿根抗弯强度达到570MPa的QDJ2829起动机内齿圈，其技术指标达到了产品要求指标．

高强高导高软化温度Al_2O_3p/Cu合金的制备及研究进展

Al2O3p/Cu合金是具有优良物理性能和力学性能的新型结构-功能材料,在现代电子和电工领域有广阔的应用前景。综述了高强高导高软化温度Al2O3p/Cu合金的性能特点及制备方法。简述了国内外研究现状,分析了Al2O3p/Cu合金存在的问题,并展望了其今后的发展方向。

高速压制成形纯钛粉的特性研究

以纯钛粉为原料,借助高速冲击成形压机压制内、外径分别为30、60mm的圆环状和直径为20mm的圆柱状两类试样,研究冲击能量和装粉量对压坯密度的影响。结果表明:对于内、外径分别为30和60mm的圆环试样,当冲击能量为2 283 J、冲击速度为5.82m/s时,所成形的压坯最大密度为3.43g/cm3,相对密度为76.2%;对于直径为20mm的圆柱试样,当冲击能量为1 217 J、冲击速度为4.25m/s时,所成形的压坯最大密度为4.32 g/cm3,相对密度为96.0%。对于同类试样,压坯密度随冲击能量的增加而增大,随装粉量的增加而减小。质量能量密度能全面地表征试样种类、冲击能量和装粉量等不同参数下钛粉的压坯密度;当质量能量密度相同时,压坯密度相同。

内氧化-高速压制法制备Al_2O_3弥散强化铜合金的性能研究

以Cu-0.18%（质量分数）Al合金粉末为原料、Cu2O 为氧化剂,采用内氧化法制备Al2O3弥散铜合金粉末,采用高速压制（HVC）对粉末进行成形,经氢气中960-1080℃烧结制备弥散强化铜合金,研究合金粉末的HVC 成形效果和烧结温度对合金致密度、硬度、导电率和压缩强度等性能的影响. 结果表明,HVC成形Al2O3弥散铜合金粉能获得良好的成形效果,压坯密度达到8.71g/cm^3（98.4%致密度）.与压坯相比,烧结后合金的致密度并无明显变化,但其导电率显著提升,硬度有所降低,压缩强度升高.随烧结温度的升高,合金的导电率有所升高,硬度略有降低,压缩强度基本保持恒定.经1040-1080℃烧结制备合金的导电率、硬度分别达到80%IACS和77HRB以上,压缩强度达到450MPa,能基本满足点焊电极的实际应用需求.

β型γ-TiAl合金的制备及其反常屈服行为研究

β型γ-TiAl合金具有良好的高温变形能力,为TiAl合金的发展开辟了新的发展方向.采用水冷铜坩埚真空感应熔炼技术制备了β型γ-TiAl合金,即Ti-45Al-9(V,Nb,Y)合金,研究了该合金的铸态组织、相组成及力学性能.结果表明,Ti-45Al-9(V,Nb,Y)合金的铸态组织为近层片组织结构,主要由γ-TiAl相、α2-Ti3Al相及β(B2)相组成.室温条件下,该合金的屈服强度为393MPa,700℃时合金的屈服强度为562MPa,当测试温度升高到800℃时,合金的屈服强度为420MPa.该合金表现出了明显的反常屈服行为.

钛注射成形用催化脱脂型喂料的制备与性能研究

针对钛粉末注射成形用催化脱脂型喂料,设计和优化了粘结剂的成分配比及粉末装载量,研究了催化脱脂型粘结剂组元不同配比喂料的流变性能,分析了时间和温度对粘结剂的脱除效率的影响,考察了钛烧结件致密度和碳氧含量的变化。实验结果表明:粘结剂各组元配比为m(POM)∶m(HDPE)∶m(EVA)∶m(SA)∶m(M)=86∶5∶5∶2∶2,=44%时,钛喂料的流变性能最好,其综合模塑性指数为2.25 m2/N·s·K,SEM结果显示钛粉末和粘结剂分布均匀。在120℃催化脱脂6小时,脱除率为78%。钛件经1 180℃真空烧结,致密度为94.8%,其C、O含量分别为0.24%和0.70%。

TiH_2发泡制备TiAl基多孔材料及其组织性能研究

通过在Ti、Al粉末中使用少量TiH2发泡剂替代纯Ti粉,制备具有高孔隙率特征的TiAl基多孔材料。探索适合的粉末复合方法,研究不同含量TiH2、不同Ti、Al粉末成分配比以及烧结工艺对材料孔隙率的影响。结果表明：n（Ti）∶n（Al）=1∶2,TiH2质量比为5%,真空反应烧结温度620℃、保温时间4 h条件下材料的孔隙率最大,可达到63.5%。材料的孔隙率随TiH2含量的增多、Al含量的增多先增大后逐渐减小,随烧结温度的升高逐渐减小,且多为连通型孔隙。烧结后多孔材料热导率为2～14 W·（m·K）-1。不同TiH2含量TiAl基金属间化合物抗压强度在6～40 MPa之间。

惰性气体雾化法制备TiAl_3粉末的特性

采用惰性气体雾化法制备TiAl_3粉末,并通过激光粒度分析仪、扫描电镜、X射线衍射仪等研究TiAl_3粉末的粒度分布、表面形貌及物相结构。结果表明:粉末中值粒径(d_(50))为62.23μm,微分分布曲线呈单峰且近似于正态分布,这是因为高雾化压力有利于熔滴的二次破碎;大部分粉末颗粒呈球形或近球形,粉末表面相对较为粗糙,这是由于TiAl_3熔液粘度较大所致;粉末的物相结构主要是TiAl_3相和少许Ti_2Al_5相,雾化过程中较高的冷却速率抑制Ti_2Al_5向TiAl_3相进行包晶转变。

挤压比对粉末包套热挤压致密W-40%Cu合金的影响

采用不同挤压比对W-40%Cu混合粉末进行粉末包套热挤压,获得了W-40%Cu合金。研究了模具总挤压比λ对热挤压坯料致密化以及组织性能的影响。结果表明,随着挤压比的增加,热挤压坯料的相对密度也增加,同时电导率和硬度值也随之提高。由于含铜量比较高(质量分数为40%),即便在挤压比为25时,挤压坯内部W相也不发生变形,主要是铜相产生变形。进一步将模具总挤压比λ细分为不考虑体积变形的坯料总挤压比α,除去体积变形因素的坯料塑性挤压比β以及包套挤压比γ三种实际挤压比,分析了不同挤压比对热挤压致密化过程的影响。

W-40Cu粉末包套热挤压过程数值模拟

采用DEFORM-2D软件对W-40Cu粉末包套热挤压过程进行了数值模拟,研究了挤压过程中内部多孔体粉末坯料和外部塑性钢套的温度场、应力应变场和速度场的分布情况,并深入分析了坯料的等效应力应变和坯料、包套的最大流动速度随挤压温度、挤压速度、挤压比等的变化情况,以及包套厚度对粉末包套热挤压过程的影响。结果表明:粉末包套挤压过程中在模口附近出现最高温度值,等效应力的最大值出现在锥形区转角处,等效应变最大值出现在模口附近的包套表面,坯料最大流动速度值出现在模口附近的坯料芯部位置,包套最大流速值出现在挤压头部位置;坯料等效应变和流动速度随包套壁厚的增加先升高后降低,在包套壁厚为7.5mm时应变值最高;包套底厚影响挤压坯的形状和材料利用率。模拟得到的不同温度和挤压比下的变形载荷与实验值误差小于10%,吻合较好。

Influence of particle size on property of Ti-6Al-4V alloy prepared by high-velocity compaction

Three Ti-6Al-4V alloy powders with median diameters of 103, 66 and 44 pm, respectively, were pressed by high-velocity compaction （HVC） technology and then sintered in vacuum. The effects of particle sizes on forming as well as properties of sintered samples were investigated. The results show that fine powders are more difficult to press than coarse powders and its compact density is lower too. But the sintered density of fine powders is obviously higher than that of coarse powders. Compared with the powders with 103 and 66 ~un in diameter, the green density with 44 ~rn diameter powders is lower, which is 85.1% of theoretical density （TD） at an impact energy of 913 J. After sintering at 1300 ~C for 2,5 h, the sintered density of the compacts with 44 pm diameter powders is the highest, and reaches 98.2% of TD. Moreover, the sintered sample with 44 pan in diameter has the highest hardness and compressive strength, which are HV 354 and 1265 MPa, respectively.

烧结温度对TiAl合金块体材料组织和性能的影响

采用机械合金化和等离子烧结工艺成功制备细晶TiAl合金,研究不同烧结温度（750-1050℃）对所得块体材料的显微组织和力学性能的影响。XRD研究发现：完全固结的块体材料主要由γ-TiAl和α2-Ti3Al相组成。采用SEM和TEM观察块体材料的显微组织。当烧结温度为950℃时,所得的块体材料致密度高,接近完全致密化,其压缩屈服强度为2106 MPa。当烧结温度大于950℃时,致密度未发生明显变化,块体材料的屈服强度有所下降。

高速压制法制备Al_2O_3弥散强化铜合金

采用高速压制(HVC)方法成形Al2O3质量含量分别为0.34%、1.00%和3.19%的3种弥散铜合金粉末,研究不同粉末HVC的成形效果和压坯的烧结性能。结果表明:压坯致密度随冲击能量的增加而增加,随Al2O3含量的增加有所降低。在最大冲击能量为927.5 J时,3种粉末压坯的最大致密度分别达到98.4%、96.2%和93.4%。压坯在氢气中经1080℃烧结1 h后,致密度并无明显变化,但导电率显著提高,同时硬度略有降低。所制备的3种Al2O3弥散强化铜合金的导电率分别为81.0%(IACS)、64.1%(IACS)和48.3%(IACS),硬度分别为77.3、85.7和81.3 HRB。3种烧结合金在氢气中经1080℃处理2 h后,其硬度基本保持不变。整体而言,采用HVC法制备含0.34%Al2O3的弥散铜合金具有良好的导电率、硬度和抗高温软化性能,可基本满足点焊电极的实际应用需求。

压制方式对电解Cu粉高速压制成形特征的影响

采用HYP35-2型高速冲击压机对电解Cu粉(<150μm)分别进行单次和2次压制成形,测定压坯的密度、最大冲击力与脱模力,研究压制方式对成形过程的影响。结果表明,在总冲击能量相同的情况下,单次压制的压坯密度高于2次压制的密度;而2次压制时,第1次压制能量较小时获得的压坯密度高于第1次能量较大时的压坯密度。压制方式对最大冲击力的影响与其对压坯密度的影响相似。采用单次压制和2次压制的高速压制方式,脱模力均较低且稳定,压坯密度与最大压力之间的关系符合黄培云压制方程。此外,对比研究了单次压制和2次压制的应力波曲线。

包套锻造对Ti-45Al-5.4V-3.6Nb-0.3Y合金组织和性能的影响

采用水冷铜坩埚真空感应熔炼技术制备名义成分为Ti-45Al-5.4V-3.6Nb-0.3Y(摩尔分数,%)的高质量合金铸锭,采用XRD、OM、SEM及TEM等分析手段分析研究该合金的组织演变过程,同时进行力学性能测试。结果表明:Ti-45Al-5.4V-3.6Nb-0.3Y合金具有近层片组织结构,由γ、α_2和β三相组成;经包套锻造处理后,合金的晶粒尺寸显著减小,由100μm下降至7μm左右;合金的室温屈服强度提高220 MPa左右,达到620 MPa,室温伸长率提高到1.08%;经700℃处理后,该合金的屈服强度从562 MPa升高到708 MPa,伸长率从7.6%提高到35.55%。

制备工艺对Mo-Cu合金组织性能的影响

Mo-Cu合金具有高的导热系数和低的热膨胀系数，被广泛用作热沉材料和电子封装材料．本文介绍了Mo-Cu合金的几种制备方法，并对其优缺点进行了对比分析．结果表明采用化学镀＋液相烧结法、熔渗以及熔渗＋热压＋二次烧结制得的Mo-Cu合金性能较优，其致密度大于99％，组织分布更均匀、细小。综合性能最好．