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机械合金化及真空热压制备纳米晶Fe3Al的组织及性能

韩啸 , 汤文明 , 任榕 , 汪峰涛 , 吴玉程 , 郑治祥

材料热处理学报

采用机械合金化(MA)及热压烧结工艺制备纳米晶Fe3Al块体材料.采用x射线衍射、透射电镜、扫描电镜等对MA粉体及热压块体的相及显微组织进行分析,并对热压块体的力学性能及断口形貌进行了测试分析.结果表明:Fe72Al28混合粉在球磨过程中,Al逐渐溶人Fe中,形成Fe(Al)过饱和固溶体,纳米晶粉体的结构有序度较低.在1200℃,保温1h下真空热压烧结,Fe(Al)转变为有序的DO3-Fe3Al,同时发生晶粒长大.Fe3Al块体晶粒尺寸为40.1nm,相对密度大于96%,维氏硬度626.8 HV,三点弯曲强度985MPa;弯曲断口为脆性断口,但也呈现出一定韧性断裂特征.

关键词: 机械合金化 , Fe3Al , 热压烧结 , 显微组织 , 力学性能

原位颗粒增强Fe3Al基纳米复合材料的显微结构与力学性能

韩啸 , 汤文明 , 任榕 , 汪峰涛 , 吴玉程 , 郑治祥

金属功能材料

采用机械合金化及真空热压烧结制备硼化物颗粒原位增强Fe3Al基纳米复合材料块体.对球磨粉体及热压块体的相组成、烧结块体的微观结构、断口形貌及力学性能进行了测试分析.结果表明,Fe-Al-Ti-B混合粉在球磨过程中,Al、Ti、B逐渐溶入Fe中,形成纳米晶Fe(Al,Ti,B)过饱和固溶体,结构趋于非晶态.经1200℃保温1h后热压烧结的块体由Fe3Al及原位形成的TiB2及Fe2B等构成,其晶粒尺寸分别约为17 nm,22 am和11 nm.含5 at%(Ti33B67)的Fe3Al基纳米复合材料块体的致密度大于95%,抗弯强度和硬度分别为1440 MPa和461.3HV10,弯曲断口为主体脆性断裂,同时呈现出一定韧性特征.

关键词: 机械合金化 , 纳米复合材料 , 热压烧结 , 显微结构 , 力学性能

添加W对机械合金化TiAl合金显微组织和性能的影响

吴玉程 , 汪峰涛 , 任榕 , 李东辉 , 李云

材料热处理学报 doi:10.3969/j.issn.1009-6264.2007.z1.015

采用机械合金化结合粉末冶金技术制备了Ti-44.7Al-xW(at%)合金材料.采用透射电镜、扫描电镜和金相显微镜研究不同W添加量对机械合金化TiAl基合金的显微组织和高温抗氧化性能的影响,并对合金的力学性能进行测试.研究表明,通过机械合金化在TiAl基合金系统中添加微量W元素会形成新的固溶体相,这种新成分相大大提高TiAl基合金的抗弯强度σb.当W添加量为1.0at%时,σb达到峰值;随后随着W含量的增加,抗弯强度降低.W元素的添加有效的制约了合金基体的内部氧化,使TiAl合金的高温抗氧化性能明显提高.

关键词: TiAl基合金 , 机械合金化 , 显微结构 , 抗弯强度 , 高温抗氧化性能

机械合金化对W-20Cu复合材料的显微组织与性能的影响

汪峰涛 , 吴玉程 , 王涂根 , 任榕

材料热处理学报 doi:10.3969/j.issn.1009-6264.2007.z1.017

采用机械合金化结合粉末冶金技术制备W-20Cu(vol%)复合材料.利用扫描电镜和金相显微镜对不同球磨时间的W-20Cu复合材料显微组织进行表征,并对材料的各项物理性能进行测试.结果表明,随着球磨时间的延长,W-20Cu烧结体的组织越来越均匀,Cu相分布也越来越均匀.W-20Cu烧结体密度、收缩率、硬度、抗弯强度随球磨时间的延长而增大;球磨20h的W-20Cu复合粉烧结体热导率达到峰值(130.61 Wm-1K-1),继续球磨,热导率减小.综合考虑所有研究结果,通过机械合金化所制备的W-Cu复合粉体可以获得具有优异综合物理性能的W-20Cu复合材料.

关键词: W-Cu , 复合材料 , 机械合金化 , 显微结构 , 物理性能

粉末冶金法制备纳米颗粒增强Cu基复合材料

汪峰涛 , 吴玉程 , 王涂根 , 王文芳

材料热处理学报 doi:10.3969/j.issn.1009-6264.2007.05.003

采用粉末冶金方法,以SiC、SiO2、Al2O3和AlN等纳米颗粒为增强相,制备出Cu/SiC、Cu/SiO2、Cu/Al2O3和Cu/AlN等铜基纳米复合材料;研究了各增强相的含量对复合材料的显微组织和性能的影响,比较了不同纳米颗粒对铜基复合材料的增强效果.结果表明,Cu基纳米复合材料随增强相质量分数的增加,密度降低,电阻率略有升高,强度和硬度先升高后降低;退火温度曲线表明,复合材料的软化温度都达到700℃以上,远高于纯铜的软化温度(150℃),大大提高了材料的热稳定性;通过比较得知,在质量分数相同时,所采用的各增强相纳米颗粒对铜基体的增强效果相近.

关键词: 粉末冶金 , 密度 , 电阻率 , 硬度 , 软化温度

稀土元素La,Ce对机械合金化TiAl合金显微组织和性能的影响

洪雨 , 吴玉程 , 李云 , 汪峰涛 , 王庆平 , 李东辉

航空材料学报 doi:10.3969/j.issn.1005-5053.2009.04.004

采用机械合金化结合粉末冶金技术制备Ti-44.7Al-xLa-yCe(原子分数/%,下同)合金材料.利用扫描电镜和金相显微镜研究不同La,Ce添加量对机械合金化TiAl基合金的显微组织的影响,并对合金的力学性能进行测试.研究表明,通过机械合金化在TiAl基合金系统中添加微量稀土元素La,Ce对TiAl基合金的细化作用非常明显,TiAl的强度开始随着稀土元素La的增加而增加,当La元素含量为0.5%时,达到峰值,然后强度随稀土含量的增加而下降;而合金的强度却随添加Ce的含量的增加而直线下降,同时添加稀土La的TiAl合金的强度远高于加稀土Ce的TiAl合金的强度.

关键词: 机械合金化 , 稀土元素 , TiAl基合金 , 显微结构 , 抗弯强度

W-Cu面对等离子体梯度热沉材料的制备和性能

汪峰涛 , 吴玉程 , 王涂根 , 陈俊凌

复合材料学报 doi:10.3321/j.issn:1000-3851.2008.02.005

采用粉末冶金法制备了W-Cu面对等离子体梯度热沉材料.对其显微组织、界面以及重要的热学、力学性能进行了研究.显微组织观察表明:截面成分呈梯度分布,并通过高温下元素的扩散,实现了组织的连续变化,层间没有明显界面;烧结后Cu形成了连续的网络结构,分布在W颗粒周围.W-Cu梯度材料的化学元素分布和热学、力学性能沿厚度方向呈梯度变化,材料整体的热导率达151.4 W·(m·K)<'1-.在800℃温差条件下,对材料分别进行抗热震和耐热疲劳实验.热震实验后,界面处未发现裂纹和开裂现象,表现出良好的抗热震性能.经过83次热循环冲击后,观察到了裂缝,并探讨了裂缝形成机制.

关键词: 面对等离子体热沉材料 , W-Cu梯度材料 , 粉末冶金 , 热循环

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