纳米结构透明陶瓷的烧结机理研究

通过对超高压低温烧结制得的MgAl2O4纳米透明陶瓷的烧结机理研究表明:纳米结构陶瓷是在晶粒长大前通过一定的条件使其致密化,所以它本身有着独特的致密化机理.     

热处理对纳米钨粉体微结构的影响

采用紫钨氢还原制备纳米钨粉体并对其进行热处理,通过样品的形貌、物相、含量、比表面和孔结构的表征,分析晶格的变化和晶粒的长大机理.结果表明,经热处理后的纳米钨粉体更致密,形状更规则,晶格由收缩变膨胀;比表面积和孔径减小,粒径增大且分布更均匀.随着热处理温度升高,晶格膨胀趋于稳定;当热处理温度达到1 200℃时,晶粒长大迅速,其长大机理可根据晶界迁移进行解释.     

初始粉体状态对氧化铝/氧化锆纳米陶瓷烧结性能的影响

通过放电等离子体烧结(SPS),分别以纳米多晶粉体和非晶粉体作为原料制备了Al2O3-ZrO2纳米陶瓷复合材料,并研究了初始粉体状态对致密化过程和微观结构的影响。将纳米多晶粉体通过SPS烧结为致密的纳米块体,所需的最低烧结温度为1 400℃,所得产品的晶粒尺寸约为320nm;非晶粉体完全致密所需的SPS温度为1 200℃,所得产品的晶粒尺寸约为150nm。相比于纳米多晶粉体,非晶粉体可以在较低的温度下烧结成为致密纳米块体,我们将这一现象归结为非晶粉体在烧结中的相转变。这一发现为纳米陶瓷块体的低温烧结提供了新的思路。     

烧结工艺对透明氧化铝陶瓷性能的影响

以Isobam600AF为分散剂,Isobam104为胶黏剂,采用注凝成型工艺和真空无压烧结技术,通过改进两步烧结法制备了透明氧化铝陶瓷,探究了不同烧结温度和保温时间对氧化铝陶瓷晶粒尺寸、致密度、光学性能和力学性能的影响.结果表明:该烧结工艺可有效控制晶粒尺寸长大和提高相对密度,进而提高其光学性能和力学性能.在烧结过程中,当温度升高到一定范围时,致密化过程开始,且致密化速率随着温度的升高和保温时间的延长先增加后降低,在两步烧结1 400 ℃保温3 h时致密化速率达到最快.因此,坯体的致密化过程是非线性的,且具有一个最高致密化速率温度和保温时间点.     

纳米硬质合金制备工艺的研究与发展

综述了纳米硬质合金制备工艺的研究与发展,比较了生产纳米粉末的两种不同方法的优缺点,重点介绍了喷雾转化法,实验数据表明,晶粒长大抑制剂的种类、加入方法对晶粒长大有很大的影响,最后阐述了目前较流行的烧结工艺以及适用于纳米硬质合金烧结的等离子活化烧结和微波烧结。     

液相烧结SiC陶瓷的微观结构

采用Al2O3、Y2O3为助烧剂,液相烧结获得了致密的α－SiC和β－SiC陶瓷,并研究了SiC了烧结体的物相组成和微观结构。实验结果表明,Al2O3,Y2O3原位形成了YAG,材料以液相烧结机制致密化,α－SiC通过溶解和再析出机制,促进晶体生长,并形成“Core/Shell”结构,物相分析表明,β－SiC陶瓷粉末在烧结过程中发生β→a的相变,微观结构观察显示,β-SiC陶瓷中生成了长柱状晶粒。     

烧结压力对铜粉放电等离子烧结的影响规律

研究了平均粉末粒度为1μm的铜粉在不同压力条件下的放电等离子烧结过程,系统分析了压坯的密度和微观组织与烧结升温阶段的初始压力和保压压力之间的关系. 结果表明:烧结温度为800℃,初始压力为1MPa,保压压力为50MPa的烧结工艺,可以制备相对密度大于98%,平均晶粒度小于10μm的烧结铜. 同时发现,采用SPS工艺制备的烧结铜沿厚度方向存在不同于传统双向压制的密度分布,SPS烧结铜的表面密度低于心部密度.     

亚微米-纳米晶粒WC-Co硬质合金烧结与组织

将用高能球磨法制取的亚微米-纳米晶粒WC-Co粉,采用脉冲电流在不同温度下加热烧结.结果表明,在1 200 ℃真空烧结3 min可以获得致密的块状亚微米-纳米晶粒WC-Co硬质合金,而WC晶粒无明显长大,其硬度高达HRA94.温度过低则组织疏松,过高则WC晶粒发生再结晶长大.     

纳米BeO粉体的二步烧结

为拟制烧结后期的晶粒生长,采用二步烧结方法研究纳米BeO粉体的烧结。采用2个常规烧结实验确定每步烧结的温度范围之后,研究纳米BeO粉体的二步烧结工艺,通过扫描电子显微镜和图像分析软件研究烧结过程中微观组织结构的变化,采用激光导热仪测试材料的热导率,并分析纳米BeO粉体的二步烧结机制。研究结果表明:第1步的烧结温度(t1)范围为1 450℃≤t1≤1 500℃;第2步的烧结温度(t2)范围为1 300℃≤t2≤1 400℃;较合适的二步烧结工艺为:(1 450℃,1 min)+(1 400℃,25 h),该工艺下所得陶瓷的微观组织结构较均匀,致密度和热导率均较高,分别为96.6%和237 W/(m?K);在纳米BeO粉体的二步烧结过程中,晶界扩散和体扩散等利于致密化的机制起主要作用。     

速凝铸造工艺制造高性能烧结Nd-Fe-B磁体

研究了用速凝铸造工艺制造高性能烧结Nd Fe B磁体·同传统的铸锭工艺相比,速凝铸造工艺细化柱状晶,阻止α Fe枝晶相的产生,改善了铸态合金的微观结构·柱状晶宽度基本在5～25μm之间,尺寸较均匀;在制粉过程中容易得到粒度分布较好的磁粉;富Nd相分布较好,所以在较低烧结温度下可得到较高密度的磁体;由于具有细小均匀的微结构,利用速凝铸带工艺烧结出的磁体具有更高的Br,Hci和(BH)max·     

用机械活化粉末制备钨合金

为了改进制备工艺和提高钨合金的性能,对原材料粉末做了机械活化和化学活化处理,通过烧结制备了钨合金,考察了经机械活化和化学活化后粉末的变化,观察了合金的组织、测试了合金的密度、硬度、抗弯强度等性能。结果表明,机械活化可以使粉末颗粒变细、比表面增大、缺陷增多;化学活化可以在粉末颗粒表面形成含微量合金元素的均匀薄层,并通过反应形成高活性层。二者都能使粉末的活性提高,对经活化处理的粉末施以烧结可以获得较高密度和性能的钨合金。     

不同氧化钨氢还原制取超细钨粉

选取相成分单一的氢钨青铜 (HTB ,H0 .33WO3)、铵钨青铜 (ATB ,(NH4) 0 .5 WO3)、紫钨 (TVO ,WO2 .72 )、黄钨(TYO ,WO3)和相成分不单一的蓝钨 (TBO ,含WO2 .9和WO2 .72 两相 )作为原料 ,研究钨原料对制取超细钨粉的影响 .结果表明 :相成分单一的氧化钨通过氢还原能制取细而均匀的钨粉 ;紫钨WO2 .72 制得的钨粉细而均匀 ,分散性好 ,是适合做微晶硬质合金的原料     

超细晶粒W-Ni-Fe合金烧结收缩动力学特征

利用高温膨胀仪在氢气气氛下测定和研究了粉末平均晶粒≤150 nm 的W-(Ni-Fe)10%合金在烧结过程中的膨胀——收缩动力学曲线特征、起始收缩温度、剧烈收缩温度、收缩速率与W粉的平均粒径、烧结温度、升温速度以及压坯密度的关系.结果发现超细粉末压坯开始及剧烈收缩温度分别为970℃和1240℃,最大收缩速率为9μm/℃.压坯密度愈高,合金收缩率愈低; 压坯密度一定时,烧结温度愈高,合金收缩率愈大.     

注射成形0Cr17Mn11Mo3N无镍高氮不锈钢的烧结

采用粉末注射成形技术制备了0Cr17Mn11Mo3N无镍高氮奥氏体不锈钢,研究了各烧结工艺参数(温度、时间、气氛)对其相对密度及氮含量的影响. 结果表明:温度是最重要的烧结参数,提高温度可以显著增加烧结体的相对密度,但引起氮含量的下降,在1300℃以上烧结,烧结体相对密度可达99%以上;烧结时间所起作用不明显,烧结2h足够使粉末致密化过程完成;气氛对0Cr17Mn11Mo3N不锈钢的烧结影响显著,在N2 H2混合气中烧结比在纯N2气中获得更高的相对密度及更低的氮含量. 0Cr17Mn11Mo3N不锈钢的最佳烧结条件为:温度1300℃,时间2h,气氛采用流动的高纯氮气,此时烧结体相对密度达到99.1%,氮质量分数为0.78%.     

粉末冶金钨(W)电极旋锻制造过程中碎裂原因分析

在粉末冶金钨(W)电极旋锻制造过程中采样,采用显微组织分析、断口分析和成分分析方法对旋锻制造过程中的碎裂样件进行检测分析,找出导致碎裂的原因为:粉末烧结工艺不稳定导致区域烧结不足,粉末烧结坯料中存在大量聚集的孔洞和大量的非金属夹杂物。     

纳米钨合金粉末常压烧结的致密化和晶粒长大

高密度合金由于具有密度和强度高、延性好等一系列优异的性能,在军工上被用作动能穿甲弹材料.纳米材料被认为是21世纪应用前景非常广阔的新型材料,采用纳米粉末可望大大细化钨合金晶粒,显著提高合金的强度、延性和硬度等力学性能,因而是制备新型高强韧高密度钨合金的很重要的研究方向.作者采用机械合金化(MA)工艺制备了纳米钨合金复合粉末,研究了纳米钨合金粉末在常压氢气气氛中的烧结致密化和在烧结过程中的W晶粒长大行为.同时,指出了在液相烧结时存在的问题,即W晶粒加速重排、产生晶粒聚集与合并,迅速发生W晶粒长大,在较短时间内液相烧结时,W晶粒尺寸又长大到接近传统高密度合金水平.研究结果表明,MA纳米粉末促进了致密化,使致密化温度降低100～200℃;在一般固相烧结温度时可以得到晶粒粒径为3～5μm的细晶高强度合金.     

纳米W-Cu合金热压收缩动力学曲线特征

采用纳米W-Cu合金粉进行热压烧结,研究热压压力、热压气氛、钨粉粒度对热压烧结收缩动力学曲线的影响,观察和测定合金中钨晶粒的长大,测定部分力学性能.实验结果表明,采用纳米W-Cu合金粉在H2中热压烧结的方法可以在较高压力、很低的烧结温度下制成钨晶粒的超细晶粒W-Cu合金,其相对密度可达98.8%,高温500℃的力学性能远远超过常规W-Cu合金.     

Cu-Ni-Al粉末合金的烧结膨胀行为及其机理

以Cu,Ni和Al元素粉为原料,采用模压法制备Cu-Ni-Al粉末合金,对其烧结行为和膨胀机理进行研究。实验结果表明:Cu-10Ni-1.25Al合金在600～800℃温度区间内发生烧结膨胀,相对密度显著降低,孔隙率明显增加。结合差热分析、EDAX能谱分析以及微观组织观察发现,Al与Cu和Ni在600℃左右发生反应并产生富Al液相,引起膨胀速率和膨胀量增大;富Al液相沿Cu颗粒表面流动,并在原液相产生位置留下孔洞;同时,Al在Cu和Ni中的溶解度远高于Cu和Ni在Al中的溶解度,引起元素原子间的不等量扩散,使富Al液相最终渗透进入Cu颗粒内部,造成固-液界面间的物质迁移,导致固相颗粒体积长大和试样的整体膨胀。