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等离子烧结态TC4钛合金热变形行为及本构模型研究

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塑性工程学报 2019年第6期26卷 263-270页

作者：刘海军张治民徐健吴耀金李旭斌薛勇中北大学材料科学与工程学院山西太原030051 中北大学机电工程学院山西太原030051

在Gleeble-1500D热模拟机上对等离子烧结态TC4钛合金开展单向热压缩实验,研究该合金在应变速率为10-3~5 s-1、变形温度为850~1050℃条件下的热变形行为。根据Arrheniu方程构建符合等离子烧结态TC4钛合金高温塑性变形的本构方程。结果表... 详细信息

在Gleeble-1500D热模拟机上对等离子烧结态TC4钛合金开展单向热压缩实验,研究该合金在应变速率为10-3~5 s-1、变形温度为850~1050℃条件下的热变形行为。根据Arrheniu方程构建符合等离子烧结态TC4钛合金高温塑性变形的本构方程。结果表明:在初始变形阶段,由于加工硬化的作用,等离子烧结态TC4钛合金流变应力值随应变的增加迅速达到峰值应力,而后应力值开始减小并趋于稳定,表明该合金变形行为符合稳态流变特征;采用所建立的等离子烧结态TC4钛合金的Arrhenius双曲正弦本构方程能够较好地预测TC4钛合金的峰值应力,且预测值与实测值之间的平均相对误差为6.73%。在950℃和0.1 s-1以及1050℃和5 s-1条件下,模型平均相对误差绝对值分别为2.03%和4.67%。等离子烧结态TC4钛合金的平均变形激活能为411 k J·mol-1,平均应变速率敏感指数为0.21。

关键词：等离子烧结 TC4钛合金热压缩本构模型

W和W-Mo对等离子烧结Nb／Nb5Si3复合材料显微组织的影响

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稀有金属材料与工程 2009年第6期38卷 1112-1115页

作者：熊博文龙文元陈哲万红严有为南昌航空大学江西南昌330063 南昌工程学院江西南昌330099 华中科技大学模具技术国家重点实验室湖北武汉430074

利用等离子烧结(SPS)技术,对Nb-20Si,Nb-20Si-10W和Nb-20Si-10W-10Mo试样进行了烧结,主要研究了W和W-Mo对Nb/Nb5Si3复合材料显微组织的影响。利用扫描电镜(SEM)观察显微组织,X射线衍射仪(XRD)分析相组成,电子探针微观分析(EPMA)进行成... 详细信息

利用等离子烧结(SPS)技术,对Nb-20Si,Nb-20Si-10W和Nb-20Si-10W-10Mo试样进行了烧结,主要研究了W和W-Mo对Nb/Nb5Si3复合材料显微组织的影响。利用扫描电镜(SEM)观察显微组织,X射线衍射仪(XRD)分析相组成,电子探针微观分析(EPMA)进行成分分析。结果表明:烧结样品相对密度达到99.59%;W可以很好地固溶在Nb/Nb5Si3复合材料中,且显微组织没有变化;W-Mo固溶后显微组织有明显变化,出现了单质Nb相,W和Mo复合固溶的Nb相固溶体,并且有部分Nb固溶在W相中,在Nb5Si3相中没有发现固溶现象。

关键词：等离子烧结原位合成显微组织 Nb/Nb5Si3复合材料

机械合金化和放电等离子烧结制备NbMoCrTiAl高熵合金

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材料导报 2019年第10期33卷 1671-1675页

作者：颜建辉李凯玲汪异邱敬文湖南科技大学材料科学与工程学院湘潭411201 湖南科技大学高温耐磨材料及制备技术湖南省国防科技重点实验室湘潭411201 湖南科技大学新能源储存与转换新进材料湖南省重点实验室湘潭411201

研究了球磨转速、球料比和球磨时间对NbMoCrTiAl高熵合金粉末的物相、微观形貌及粒度的影响,探讨了不同温度下放电等离子烧结制备NbMoCrTiAl高熵合金微观组织和硬度的变化规律。结果表明:在转速300 r/min和球料比10∶1条件下,球磨60 h... 详细信息

研究了球磨转速、球料比和球磨时间对NbMoCrTiAl高熵合金粉末的物相、微观形貌及粒度的影响,探讨了不同温度下放电等离子烧结制备NbMoCrTiAl高熵合金微观组织和硬度的变化规律。结果表明:在转速300 r/min和球料比10∶1条件下,球磨60 h粉末只达到部分合金化;在转速300 r/min和球磨50 h时,球料比要达到12∶1才能实现粉末完全合金化;在球料比10∶1和球磨50 h条件下,球磨转速要高于400 r/min才能获得单一BCC固溶体高熵合金。NbMoCrTiAl粉末在高能球磨中元素发生合金化的先后顺序为Al→Ti→Cr→Nb→Mo。NbMoCrTiAl高熵合金粉末在放电等离子烧结(SPS)时发生了第二相析出和溶解转变。随着烧结温度的升高(1 400～1 600℃),第二相的数量减少及其尺寸增大,导致了合金硬度的降低。

关键词：高熵合金 NbMoCrTiAl 机械合金化等离子烧结

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AlN陶瓷的空心阴极等离子烧结工艺研究

粉末冶金技术 2005年第4期23卷 279-283页

作者：王从曾苏学宽高帆段成军张连宝马捷北京工业大学材料科学与工程学院北京100022 中国科学院上海硅酸盐研究所高性能陶瓷与超微结构国家重点实验室上海200050

将空心阴极效应运用于AIN陶瓷的烧结,选用自蔓延高温合成的AIN粉体为原料,用Y2O3-Li2O-CaO(YLC)作为烧结助剂,进行了烧结试验,并探讨了工艺参数的影响。结果表明,空心阴极烧结工艺可制备出致密度高,导热性能好的AIN陶瓷。添加质量分数为... 详细信息

将空心阴极效应运用于AIN陶瓷的烧结,选用自蔓延高温合成的AIN粉体为原料,用Y2O3-Li2O-CaO(YLC)作为烧结助剂,进行了烧结试验,并探讨了工艺参数的影响。结果表明,空心阴极烧结工艺可制备出致密度高,导热性能好的AIN陶瓷。添加质量分数为5.5%的YLC烧结助剂,在1 700℃、保温3h的烧结条件下,获得相对密度为98.9%、热导率为93.8W/(m.K)的AIN烧结体。烧结体断口的SEM照片显示,烧结试样的晶粒生长发育完善,晶粒轮廓清晰,呈尖锐的多面体形状,晶粒大小均匀,孔隙和晶界相少,断裂模式主要为穿晶解理断裂。TEM观测表明,晶界相少,且大部分都缩至三角晶界,AIN晶粒与晶粒接触紧密。

关键词：空心阴极等离子烧结氮化铝(AlN) 空心阴极效应 AlN陶瓷等离子烧结工艺研究晶粒大小烧结助剂

等离子烧结粉末TC4钛合金热变形和热处理的微观组织演变过程及规律

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等离子烧结粉末TC4钛合金热变形和热处理的微观组织演变过程及规律

作者：闫江鹏中北大学

学位级别：硕士

本文以TC4钛合金为研究对象,通过对热压缩实验条件下不同工艺参数的实验研究,采用将热变形和固溶-时效处理的参数相耦合的方式,对放电等离子烧结后的TC4钛合金微观组织进行表征。目的是在满足降低TC4钛合金在锻造过程中变形抗力的条件下... 详细信息

本文以TC4钛合金为研究对象,通过对热压缩实验条件下不同工艺参数的实验研究,采用将热变形和固溶-时效处理的参数相耦合的方式,对放电等离子烧结后的TC4钛合金微观组织进行表征。目的是在满足降低TC4钛合金在锻造过程中变形抗力的条件下,探究TC4钛合金的微观组织演变过程并准确描述其规律。具体工作有:采用Gleeble-1500D热模拟试验机,对放电等离子烧结态TC4钛合金进行单道次与多道次高温热压缩实验,分析了在不同变形温度(850050°C)与不同应变速率(0.001s)下的应力应变曲线特征及热变形参数对显微组织的影响。通过调节不同固溶处理与时效处理时的参数,分析温度与时间对力学性能与微观组织的影响。结果表明:测量热变形前TC4钛合金致密度的平均值在90.2%;单道次热变形后,TC4钛合金的致密度上升至98%,在三道次热变形后TC4钛合金的致密度可以达到99.93%。在高温(>950°C)条件下,流动应力对温度的敏感性较低。在相同温度下,应变速率的增加促进了动态再结晶晶粒的细化,微观组织表现出从网篮组织到魏氏组织的变化趋势。对于多道次热变形来说,在一道次热变形下,致密度的变化是影响流动应力变化的主要因素。对于二道次和三道次热变形来说,随着变形量的增加以及变形温度的降低,片层α相逐渐增加,针状α相逐渐减少。在固溶处理的TC4钛合金微观组织的演变过程中,片层α相的粗化是关键的影响因素。在热变形温度接近相变点及以上时,固溶处理将随着温度的降低使得板条α相到等轴α相的转变较为困难;当热变形温度在相变点以下时,随着固溶处理温度的降低,α相的增加则主要体现在等轴α相上,此时的片层α相大量存在并粗化。在时效处理中发现,通过升温的方式将等轴α相转变为片层α相是相对困难的,因而不能成为增加片层α相的主要方式。而当热变形温度在相变点之上时,在时效处理中随着温度的降低,TC4钛合金出现等轴α相增加、片层α相粗化的趋势。这一趋势的效率远比热变形时在相变点之下,通过提高固溶处理温度的方式要高。因此,从片层α相向等轴α相转变时会更有效率。等轴α相的增加受时效处理中时间的影响较大,并且在12h后到20h的过程中逐渐形成三态组织。而在固溶处理温度在相变点以上时,其特征主要是片层α相的粗化。但此时粗化后的片层α相则很难在时效处理中转变为等轴α相。因此控制初生α相的增加与片层α相的粗化就成为了三态组织形成的关键。同时,微观组织的变化同样体现在硬度的变化中。当TC4钛合金处于网篮组织及魏氏组织时,硬度最高,可以达到约438HV;等轴组织的硬度最低,可以达到约348HV;三态组织的硬度约在373HV。

关键词：等离子烧结 TC4钛合金热变形热处理微观组织

石墨烯含量对等离子烧结铝导体力学及导电性的影响

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真空科学与技术学报 2020年第10期40卷 937-941页

作者：尚新闻赵歆颖郭靖新乡职业技术学院电子信息系新乡453006 河南师范大学计算机与信息工程学院新乡453007 南方电网科学研究院曲靖655000

综合运用超声分散与机械搅拌使石墨烯在铝粉中均匀混合,通过放电等离子烧结(SPS)方法制备石墨烯铝导体,并对其组织,力学及导电性展开实验测试。研究结果表明:铝基体内存在许多形态均匀的石墨烯片,并未出现团聚。改性后石墨烯大部分都分... 详细信息

综合运用超声分散与机械搅拌使石墨烯在铝粉中均匀混合,通过放电等离子烧结(SPS)方法制备石墨烯铝导体,并对其组织,力学及导电性展开实验测试。研究结果表明:铝基体内存在许多形态均匀的石墨烯片,并未出现团聚。改性后石墨烯大部分都分布于界面处,能够显著抑制铝导体的变形。添加石墨烯后等离子烧结制得的铝导体获得了更高的相对密度和硬度。将石墨烯添加到铝基体中后,力学强度获得了明显提高。铝基体组织中存在大量的片状石墨烯,当试样发生断裂后也继续保持原有片状形态。添加较低石墨烯试样电导率发生明显提升,在加入1%时达到了最高电导率。当加入0.5%石墨烯时,材料的导热性发生了大幅提升,随着石墨烯的含量超过1%石墨烯铝导体热导率变小现象。

关键词：石墨烯等离子烧结铝导体微观组织导电性能

机械合金化与等离子烧结制备Ti2AlC/TiAl复合材料的组织性能研究

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机械合金化与等离子烧结制备Ti2AlC/TiAl复合材料的组织性能研究

作者：杨非哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

TiAl基合金因其轻质、高强、抗蠕变和抗氧化性能突出等优点,引起了国内外学者广泛关注。但是其室温塑性较低、加工性能差,使其难以加工成形,阻碍了其实用化。已有研究表明,引入增强相、获得TiAl基复合材料是改善材料力学性能的有效途径... 详细信息

TiAl基合金因其轻质、高强、抗蠕变和抗氧化性能突出等优点,引起了国内外学者广泛关注。但是其室温塑性较低、加工性能差,使其难以加工成形,阻碍了其实用化。已有研究表明,引入增强相、获得TiAl基复合材料是改善材料力学性能的有效途径之一。为此,本文采用机械合金化与等离子烧结相结合的方法来制备Ti2AlC/TiAl复合材料,以求达到改善的力学性能。研究结果表明,在机械合金化过程中,随着过程控制剂添加量的增加,Ti、Al粉末颗粒细化速度加快、粉末中Ti、Al含量趋于原始设计的名义成分以及出粉率得到大幅度提高;增大球料比,加大了输入球磨体系中的能量,提高了合金化速度,降低了出粉率,同是增加了粉末受污染的程度;随着球磨时间的延长,Ti、Al粉末发生反应,先后生成了TiAl3、TiAl、Ti3Al金属间化合物相和非晶相,球磨继续进行,非晶相发生晶化转变又重新生成了TiAl3、TiAl、Ti3Al金属间化合物相。综合考虑各影响因素,获得的最佳球磨工艺为:丙酮的添加量是Ti/Al粉末重量的1/10,球料比采用20∶1,球磨时间为50小时。烧结后得到两种块体材料,一种是添加2wt%碳纳米管烧结得到的Ti2AlC/TiAl复合材料,其中Ti2AlC相以三维网状结构形式存在,另一种为不加碳纳米管烧结得到的具有双相结构(α2+γ)的γ-TiAl基合金。烧结温度对所得块体材料致密度有很大影响,随着烧结温度的升高,块体材料的致密度随之增大,当烧结温度为750℃时,块体材料的致密度很差,且存在大量的缺陷。对块体材料的力学性能研究表明,与双相结构γ-TiAl基合金相比,Ti2AlC/TiAl复合材料具有较高的压缩率和硬度,且随着温度的升高,其压缩率不断增大,当烧结条件为1150℃×15min时,压缩率可达19.3%;Ti2AlC/TiAl复合材料的压缩强度随着烧结温度的升高而先增大后减小,当烧结条件为950℃×15min时,其压缩强度为2217MPa,达到最大值,当烧结温度T>1050℃时,所得Ti2AlC/TiAl复合材料出现屈服行为,其屈服强度为1477 MPa;与不添加碳纳米管烧结得到的具有双相结构(α2+γ)的γ-TiAl基合金相比,Ti2AlC/TiAl复合材料的室温压缩强度有所降低。

关键词： Ti2AlC/TiAl复合材料机械合金化等离子烧结组织性能

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空心阴极等离子烧结工艺研究

空心阴极等离子烧结工艺研究

作者：刘旭南京航空航天大学

学位级别：硕士

以快速、高密度、高性能为主要特点的新兴技术,是粉末冶金领域的一个研究热点。空心阴极等离子烧结技术,是利用空心阴极放电效应作为新的烧结手段,能够实现对金属的高温、快速烧结。本课题通过制备Ti-5Al-2.5Fe合金和TiC颗粒增强Ti基... 详细信息

以快速、高密度、高性能为主要特点的新兴技术,是粉末冶金领域的一个研究热点。空心阴极等离子烧结技术,是利用空心阴极放电效应作为新的烧结手段,能够实现对金属的高温、快速烧结。本课题通过制备Ti-5Al-2.5Fe合金和TiC颗粒增强Ti基复合材料来研究空心阴极等离子烧结技术的工艺特点。通过对传统空心阴极结构的讨论,在充分考虑烧结过程中的温度变化后,设计出了独特的阴极结构。通过正交实验设计,分析了在不同烧结工艺参数条件下,制备的Ti-5Al-2.5Fe合金的性能。得出:温度和保温时间是影响材料性能的主要因素,气压和极间距是次要因素;最佳的工艺参数为:1300℃,保温6h,极间距10mm,工作气压在200Pa之间。在此工艺下获得的试样密度为4.3g/cm3,抗弯强度达400MPa。材料断裂以脆性断裂为主,气孔的存在是降低材料强度的主要原因。通过分析不同的配比和工艺参数对制备TiC颗粒增强Ti基复合材料的影响,得到如下结论:在1300℃,保温6h,极间距10mm,工作气压为20Pa的条件下,获得的5%TiC/Ti-6Al性能为最佳,增强颗粒与基体结合良好,材料断裂以脆性断裂为主。对不同配比的Ti基复合材料进行高温氧化实验,实验结果表明15%TiC/Ti-6Al的抗氧化性最优,且氧化膜均匀致密,其氧化增重为基体的1/2。

关键词：空心阴极等离子烧结粉末冶金钛合金高温氧化

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等离子烧结与等离子活化烧结

真空电子技术 1998年第1期11卷 17-23页

作者：李汶霞鲁燕萍果世驹北京科技大学北京真空电子技术研究所

等离子烧结具有烧结速率极快、烧成温度高以及能量利用效率高等优点而成为新一代很有潜力的烧结工艺。本文对等离子烧结的发展与现状及其工作机理进行了综述。等离子烧结用于陶瓷及其复合材料尚处于起步阶段，但它必定会成功地用于新材... 详细信息

等离子烧结具有烧结速率极快、烧成温度高以及能量利用效率高等优点而成为新一代很有潜力的烧结工艺。本文对等离子烧结的发展与现状及其工作机理进行了综述。等离子烧结用于陶瓷及其复合材料尚处于起步阶段，但它必定会成功地用于新材料的制备。

关键词：等离子烧结等离子活化烧结烧结工艺