SiC含量对铝基复合材料性能的影响

SiC增强铝基复合材料因具有高比强度、高导热与高耐磨等性能而被广泛应用于航空航天、电子封装与交通运输等领域。本文采用热压烧结法制备了SiC颗粒增强铝基复合材料,研究SiC含量对铝基复合材料微观组织及力学性能的影响。用X射线衍射、阿基米德排水法、洛氏硬度分析与三点抗弯法测定试样的物相组成、表观密度与力学性能,用SEM分析试样微观形貌,用激光闪射法测定导热系数。研究结果表明,随SiC颗粒体积分数从0%增加到60%,试样的硬度先增大后降低,在SiC体积分数为50%时达最大值,为90 HRB。试样的导热率先增加后降低,在SiC体积分数为30%时达到最大值,为324.05 W/(m·K)。随SiC体积分数增加,金属基体与增强体结合紧密,无明显孔隙。当SiC体积分数增加到60%,试样孔隙率增加,致密度降低,强度下降。

SiC体积分数对铜基复合材料性能的影响

采用热压粉末冶金法引入Al和Mg元素制备SiC/Cu复合材料,研究SiC体积分数对SiC/Cu复合材料性能的影响。采用X射线衍射、阿基米德排水法、三点弯曲法和扫描电镜分析复合材料样品的物相组成、相对密度、力学性能及微观形貌,并测定其导热系数和热膨胀系数,用ROM混合定律和Turner模型预测复合材料的热膨胀系数。结果表明:试样基体中生成了AlCuMg相,强度大幅增加,且以混合型断裂为主;当SiC体积分数较低时,SiC颗粒在基体中分散较均匀。当SiC体积分数为35%时,SiC/Cu复合材料的致密度、抗弯强度、导热系数和热膨胀系数分别为98.81%、478 MPa、254.76 W/(m·K)和11.84×10^(-6)/K。随着SiC体积分数的增加,SiC颗粒团聚较严重,复合材料的致密度、抗弯强度、导热系数和热膨胀系数随之降低,其硬度呈先增加后降低的趋势,在SiC体积分数为45%时达到最大值110 HRB。Turner模型的预测值与复合材料实测值最为接近。

热压烧结温度对SiCp/Al复合材料性能的影响

采用热压烧结法制备SiCp/Al复合材料,研究烧结温度对复合材料性能的影响。用X射线衍射、阿基米德排水法、三点弯曲法和扫描电镜分析复合材料样品的物相组成、相对密度、力学性能及微观形貌,并测定其热导率和热膨胀系数。结果表明:SiCp/Al复合材料由SiC、Al和Mg2Si相组成,加入Mg提高了基体和SiC颗粒之间的浸润性。随着烧结温度升高,复合材料的硬度和抗弯强度先增加后下降,在700℃时达到最大值98 HRB和275 MPa;复合材料的热导率先增加后下降,热膨胀系数先下降后增加,在700℃时分别达到最大值218.187 W/(m·K)和最小值8.6×10^(−6)K^(−1)。

水气联合雾化法制备铁基预合金粉末及其在金刚石工具中的应用

采用水气联合雾化工艺制备了金刚石工具用铁基预合金粉末,对水气联合雾化法、常规水雾化法制备的预合金粉末进行物性对比,并对相应地预合金粉末烧结块的断口形貌、力学性能进行比较与分析。结果表明:水气联合雾化工艺制备的预合金粉末氧含量较低,球形度好,粉末粒度细;水气联合雾化制备的预合金粉末TZ611烧结块断口形貌呈典型的韧性断裂和沿晶断裂特征;烧结块相对密度、硬度和抗弯强度等力学性能显著提高,对金刚石颗粒把持更好。采用水气联合雾化工艺制备的预合金粉末制造的圆锯片切割更为锋利,且使用寿命为常规水雾化粉末的1.62倍。

气雾化法(Fe_(1-x)Co_x)_(93.5)Si_(6.5)软磁合金粉末的显微组织与磁性能

采用气雾化法制备了(Fe_(1-x)Co_x)_(93.5)Si_(6.5)(x=0,0.01,0.03,0.05,0.07,0.1,wt%)系列合金粉末,利用扫描电镜、X射线衍射仪和振动样品磁强计等分析检测手段研究了合金粉末显微组织和磁性能。结果表明,气雾化合金粉末球形度好,表面光洁,组织均匀,合金为单一的α-Fe(Si)相;掺杂Co元素不改变Fe_(93.5)Si_(6.5)合金粉末显微结构,但提高了合金比饱和磁极化强度。当x=0.1时,合金粉末比饱和磁极化强度σ_s达到最大值219.26 A·m^2/kg,其原因为Fe-Co原子间的交换耦合作用使得单原子波尔磁矩达到最大。粉末矫顽力随Co含量的增加单调递增,这主要归因于Co原子磁晶各向异性常数K_1远大于Fe,导致其矫顽力增大。总体而言,(Fe_(0.9)Co_(0.1))_(93.5)Si_(6.5)合金粉末磁性能较优异。

水气联合雾化制备超细铁粉及其在激光焊锯片上的应用

用水气联合雾化工艺制备超细铁粉,对比超细铁粉、还原铁粉和羰基铁粉的物性和微观形貌,并在一定的热压工艺下制备3种铁粉的烧结块,考察其断口形貌和力学性能;同时,在一定焊接条件下将3种铁粉应用于激光焊锯片的过渡层,考察其焊接性能。结果表明:水气联合雾化工艺制备的超细铁粉颗粒较细、氧含量低、纯度和球形度高、烧结活性好;且烧结块断口存在明显韧窝组织,其韧性较高,在较低的烧结温度下便可达到较大的致密度、硬度及抗弯强度。将超细铁粉应用到激光焊锯片过渡层中,锯片焊接强度远高于欧盟EN13236标准规定的600 MPa。在烧结压力为35 MPa、烧结温度为810℃、保温时间为3 min时制作刀头,再用此刀头制作锯片,锯片达到的最大焊接强度为1900 MPa。

水气联合雾化制备的低损耗纳米晶软磁粉末

基于水气联合雾化工艺制备了纳米晶体系的Fe-Si-B-Cu-Nb合金粉末,其淬态为非晶结构。经过10℃/min升温至560℃、保温1 h的热处理工艺,可获得Fe-Si-B-Cu-Nb均匀的纳米晶结构,其平均晶粒尺寸为15nm。水气联合雾化工艺方法制备的非晶Fe-Si-B-Cu-Nb粉末具有纳米晶化热处理工艺稳定的特点,在退火温度为560℃下制备的Fe-Si-B-Cu-Nb纳米晶粉末的Bs=167.6 emu/g,矫顽力Hc=47.7 A/m。在100 mT条件下具有极低的损耗,Ps=497 mW/cm^(3),且此工艺适用于规模化生产,有望在高频率低损耗电感器领域获得应用。

镍粉的高压水雾化制备及其在碳化钨增强PDC钻头中的应用

采用高压水雾化法制备PDC钻头胎体用镍粉,利用碳硫仪、氧氮仪、扫描电镜、粒度分析等测试手段分析雾化工艺对粉末性能的影响,同时分别采用普通水雾化制得的不规则镍粉与本试验制得的镍粉以无压浸渍工艺制备了胎体材料,并对其性能进行了分析.结果表明,当雾化温度为1600℃、雾化压力40 MPa时,制备的镍粉的氧含量为0.21%,碳含量为0.05%;粉末多数为近球形,其表面较为光洁;-38μm镍粉主要分布在8~40μm,其D_(50)为20.1μm;其松装密度为3.75g/cm^3,振实密度为5.26g/cm^3;以本试验制得的镍粉制备的胎体材料致密,其抗弯强度和冲击韧性分别为780 MPa和5J/cm^2.

水气联合雾化制备的Fe_(72)Si_(10.7)B_(10.7)Cr_(2.2)P_(1.5)C_(2.9)非晶粉末的结构及软磁性能

采用水气联合雾化法制备了Fe_(72)Si_(10.7)B_(10.7)Cr_(2.2)P_(1.5)C_(2.9)(at%)合金粉末,并利用扫描电镜、X射线衍射仪和DSC差示扫描量热仪、振动样品磁强计等分析检测手段研究了合金的晶体结构、非晶形成能力及磁性能。结果表明,水气联合雾化非晶粉末粒度较细,球形度较好且表面光洁,组织结构均匀,合金为单一的非晶结构;合金比饱和磁化强度达到167.61 A·m^2/kg,在100 kHz、Bm=100 mT条件下,合金磁粉芯铁损Pc<800 mW/cm^3,且在100 Oe条件下,其磁导率降幅仅为22%,综合软磁性能优异。

水气联合雾化法制备的非晶纳米晶FeCuNbSiBC粉末

采用水气联合雾化法制备FeSi_(4.5)B_(0.3)Cu_(1.5)Nb_(9.5)C_(0.04)非晶纳米晶合金粉末,采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、差示扫描量热分析(DSC)和LCR数字电桥等分析检测手段对试样进行表征。结果表明,水气联合雾化非晶粉末粒度分布合理,球形度较好且表面光洁,组织结构均匀,雾化粉末为单一的非晶结构;FeSi_(4.5)B_(0.3)Cu_(1.5)Nb_(9.5)C_(0.04)非晶合金能较好地通过晶化退火获得具有良好软磁性能的―非晶+纳米晶‖双相组织结构。FeSi_(4.5)B_(0.3)Cu_(1.5)Nb_(9.5)C_(0.04)非晶纳米晶在100 kHz、Bm=100 mT条件下,铁损Ps<500 mW/cm^(3),综合软磁性能优异,适用于规模化生产。

热处理工艺对Fe_(73)Si_(13)B_(10)Cu_(1)Nb_(3)软磁粉末性能的影响

用水气联合雾化工艺制备了Fe_(73)Si_(13)B_(10)Cu_(1)Nb_(3)合金粉末,研究了热处理温度与时间对粉体性能及软磁性能的影响。研究结果表明,随着热处理温度的升高与热处理时间的延长,α-Fe与Fe-B相的结晶体积分数逐渐增大,晶粒尺寸也逐渐增大。580℃、60 min热处理后的Fe_(73)Si_(13)B_(10)Cu_(1)Nb_(3)合金粉末有优异的软磁性能:B_(s)=139.67emu/g、H_(c)=6.54A/m。