高能球磨粉末冶金制备工艺对Al基复合材料组织与性能的影响

武汉科技大学硕士学位论文高能球磨粉末冶金制备工艺对Al基复合材料组织与性能的影响姓名：赖金权申请学位级别：硕士专业：材料学指导教师：王蕾20070125高能球磨粉末冶金制备工艺对Al基复合材料组织与性能的影响作者：赖金权学位授予单位：武汉科技大学相似文献(10条)1.期刊论文王蕾.王静.包磊.李忠波.WangLei.WangJing.BaoLei.LiZhongbo颗粒增强Al基复合材料组织和性能的研究-武汉科技大学学报(自然科学版)2008,31(3)采用高能球磨粉末冶金法制备颗粒增强Al基复合材料,分别以ZrO2,SiC和α-Al2O3为增强体,对比分析了不同颗粒增强Al基复合材料的组织与性能.以α-Al2O3颗粒为主增强体,分析了不同粒度α-Al2O3对复合材料组织性能的影响.研究结果表明,ZrO2/Al和SiC/Al复合材料的界面结合不如α-Al2O3/Al复合材料的界面结合紧密,α-Al2O3颗粒粒径为45μm时,复合材料性能更好地得到改善,添加适量的Ce能改善基体与增强体的界面结合,并显著地提高了颗粒增强Al基复合材料的性能.2.学位论文胡大方纳米覆层在AgSnO,2电接触材料中的应用研究2007AgSnO,2合金是近年来发展很快的一种新型无毒AgMeO电接触材料，成为AgCdO合金最有希望的替代品。但传统的制备方法存在多种弊端，目前最常用的粉末冶金法制备的AgSnO,2电接触材料塑性、延展性差，制备过程中杂质引入严重，这些都导致AgSnO,2电接触材料的电气性能与加工性能不佳，严重阻碍了其发展。为此，本文提出了一种全新的AgSnO,2接触材料制备方法-AgSnO,2纳米复合镀工艺，并用实验证明了此工艺的可行性，同时探讨了AgSnO,2纳米复合镀的工艺参数以及不同加热温度对纳米颗粒晶粒尺寸的影响。系统研究了纳米复合电接触材料的结合强度、微观结构以及电接触性能等。本文先采用化学共沉淀法合成纳米氧化物前驱体，然后采用不同的加热温度制备不同晶粒尺寸的氧化物初级粉末，再用高能球磨技术得到纳米级氧化物粉末，最后采用复合电镀工艺制备出致密的新型纳米复合AgSnO,2电接触材料。同时利用X射线衍射仪、扫描电镜、透射电镜、RAMAN光谱仪、金相显微镜等仪器对纳米粉体和AgSnO,2镀层表面进行观察以及分析。实验结果表明，化学共沉淀法可制备出粒径细小、分散性好、尺寸均匀的纳米氧化物前驱体粉末，粉末的粒度可通过烧结温度进行控制，高能球磨技术可以进一步细化颗粒，使之更加容易添加到镀液中；所使用的新型添加剂能使SnO,2颗粒分布更加均匀，团聚减小；纳米复合镀镀层厚度主要受阴极电流密度和电镀时间的影响；阴极电流密度和预处理工艺对电镀层结合强度影响较大，空气搅拌对镀层性能也有一定影响。优化的纳米复合镀的最佳工艺参数为：电流密度为0.01～0.04A/dm'2，纳米粉体浓度为15～20g/L，电镀时间为30～60min，添加剂浓度1～2g/L，pH值约为5，使用空气搅拌。所制备的新型纳米复合AgSnO,2电接触材料均匀、细致，SnO,2颗粒含量高、分散良好、试样结合强度高，表面硬度较高；电弧分散能力较好，因而耐电弧侵蚀的能力较好。3.学位论文姜涛制备Ag-SnO,2电接触材料方法研究2007电接触材料广泛用于制造电器开关、仪器、仪表等的接触元件，主要负责接通、断开电路及负载电流的任务。电接触材料的性能直接影响着电子产品的可靠性、稳定性、精度和使用寿命。Ag-SnO2电接触材料由于表现出更优良的抗电弧侵蚀性、耐磨损性和更好的抗熔焊性能，是最有希望代替Ag-CdO的新型无毒材料。Ag-SnO2电接触材料的制备方法主要有内氧化和粉末冶金法，但这两种工艺都有不足之处，前者无法内氧化Sn含量高的Ag-Sn合金，需要加大量In帮助内氧化；粉末法无法制备SnO2含量超过12wt.％的Ag-SnO2材料，并且无论何种工艺制备的Ag-SnO2材料的加工性差，性能不稳定，难以满足电器对触点小型化和高性能的要求。本论文的目的是研究出一种制备Ag-SnO2电接触材料的新方法，改善其电性能和机械性能。本论文1.采用高能球磨技术制备了Ag-SnO2电接触材料，并对其物理、机械和电性能进行了测试。2.研究了Ag-xSn合金(x=2，4，5，6wt.％)在600℃～800℃的内氧化规律3.制备了成分为Ag-4Sn的雾化粉和球磨粉，研究了这两种合金粉末在中低温条件下的氧化行为4.结合高能球磨法和内氧化法，发展出一种制备Ag-SnO2电接触材料的方法，采用新方法制备了Ag-SnO2电接触材料并对性能进行了表征。研究结果表明：1.与传统的粉末冶金法相比，高能球磨法制备的Ag-SnO2电接触材料氧化锡弥散更均匀，具有更好的物理性能、机械性能和电性能，但由于硬度较高，必须多次退火处理，当SnO2≥12wt.％时，材料冷加工性能差。2.在600℃～800℃条件下，当Ag-Sn合金中Sn含量小于4wt.％时，氧化动力学曲线近似符合的抛物线规律，在合适的温度和时间条件下，合金中的Sn可以完全氧化。当Sn含量大于5wt.％时，只有少量的Sn被氧化，氧化反应很快停止，发生了内氧化向外氧化的转变。3.在300℃～500℃条件下，Ag-Sn合金粉末能很快被氧化，球磨粉的氧化速率远远大于雾化粉，原因是粉末在球磨过程中，颗粒被塑性变形，产生应力和应变，导致晶体内能增加，使得反应势垒降低。新方法制备的Ag-SnO2电接触材料，比高能球磨制备的材料具有更好的机械加工性能，同时也避免了Ag-Sn合金中Sn含量大于5wt.％时内氧化困难的问题。由于该方法兼具了粉末法和内氧法的优点，使得制备的材料在性能上显示出很大的优越性，因此有可能成为Ag-SnO2电接触材料制备的新技术、新工艺。关键词：Ag-SnO2电接触材料；触点；高能球磨；内氧化4.会议论文訾炳涛.王辉块体纳米材料的制备技术现状2003块体纳米材料是纳米材料的重要组成部分,制备块体纳米材料是实现纳米材料大范围应用的关键.简要介绍了块体纳米材料的各种制备技术,指出了这些制备技术存在的问题和未来发展方向.5.学位论文吴波TiB,2颗粒增强高强高导铜基复合材料研制2008硼化物颗粒增强铜基复合材料由于具有高强度、高导电性以及良好的高温性能广泛地应用于电极材料、电接触材料及集成电路引线框架材料等。本文采用粉末冶金法和真空非自耗电弧熔炼法两种工艺制备TiB2/Cu复合材料，探讨了不同工艺下原位反应时的工艺参数及其对材料结构和性能的影响，获得以下一些有意义的结果。(1)考察了以无水乙醇为过程控制剂的湿法球磨过程中Cu-Ti-B4C混合粉料的合金化情况，探讨了不同配料比在烧结时对原位反应产物的影响，分析了不同生成相的形成原因。结果表明：Cu-Ti-B4C混合粉料经高能球磨后得到Cu、TiH1.924和TiCu3混合相，随TiB2理论生成量增加粉料粒径减小。烧结后得到含B量不同的硼化物：TiB100，TiB2或TiB25。(2).本文试验条件下采用粉末冶金法制备TiB2/Cu复合材料的最佳工艺参数为：以TiB2理论生成量为5％(wt％)配料，在800MPa压力下对球磨后的合金粉末进行模压，在1273K经4.5h保温烧结，经原位反应可获得TiB100弥散增强的Cu基复合材料，试样的电导率为：20.2％IACS，硬度为161Hv。(3).采用真空非自耗电弧熔炼法时尝试了两种不同方式：原料直接熔炼法和两段式熔炼法。原料直接熔炼法是将Cu粉、B4C粉和工业纯钛混料后在电弧炉中直接熔炼，获得了单-tiB2相弥散增强的Cu基复合材料。以TiB2理论生成量为2％(wt％)配料，经电弧熔炼法得到的试样电导率为43.9％IACS，硬度为134Hv。(4).两段式熔炼法是先制备Cu-Ti预合金块，将此预合金块放置在Cu-B4C混合粉末上进行熔炼，可得到TiB相增强Cu基复合材料，但由于反应界面层的存在，导致材料硬度分布不均，试样电导率较低。(5).探讨了微波烧结工艺制备TiB2/Cu复合材料的可行性。结果表明：同传统烧结方式相比，微波烧结可大大降低保温时间。所得材料硬度高于常规烧结，但材料性能同传统烧结工艺一样，随烧结温度的提高和保温时间的延长并不利于材料性能的提升。6.期刊论文李云明.王芬.朱建锋.LiYunming.WangFen.ZhuJianfengAl2O3w/TiAl复合材料的制备与力学性能-宇航材料工艺2008,38(2)以钛粉、铝粉及Al2O3晶须为原料,采用粉末冶金法制备了Al2O3w/TiAl复合材料.借助于XRD、SEM分析方法及力学性能测试,分析了显微结构,讨论了工艺条件与性能的关系.结果表明,各工艺参数对复合材料的力学性能有较大影响,对粉料高能球磨以细化颗粒,通过先湿混后干混,以均匀晶须在基体中的分布,可有效改善复合材料的力学性能.7.学位论文孙继兵Sm-Fe与Sm-Fe-M(M=Ti,Nb)合金及其氮化物磁性材料的研究2004Sm-Fe-N基化合物由于具有高的各向异性场及高居里温度而引起了稀土永磁材料领域的极大关注.本论文通过采用粉末冶金法及在粉末制备过程中加入高温HDDR、机械研磨、高能球磨、盘磨的新工艺,对Sm-Fe与Sm-Fe-M(M=Ti,Nb)合金及其氮化物粉末与粘结磁体进行了研究发现,Sm-Fe合金与Sm,2Fe,17-xNb,x(x≤)合金退火态主相均为菱方Th,2Zn,17型结构.Sm,2Fe,17-,xTi,x合金退火后快冷,x1.0时,主相为Sm,2(Fe,Ti),17相;在x=1时主相为Sm,3(Fe,Ti),29相,x≥2.0时为Fe,9.5SmTi,1.5相,而x≤2合金退火后慢冷主相均为Sm,2(Fe,Nb),17.Nb与Ti可减少Sm-Fe基合金铸态与退火态中α-Fe含量.不同温度下氢气与Sm-Fe合金的作用包括氢化、歧化、解吸与再复合过程,其中解吸与再复合过程应以与歧化反应平衡的逆反应SmHy+α-Fe→Sm,2Fe,17+H,2方式进行.在连续的不同循环HDDR处理过程中,吸氢-歧化在升温(400℃/h的升温速度)的过程中即可完成,而DR过程在保温过程中达到平衡,即SmH,y+α-Fe←→Sm,2Fe,17+H,2,抽真空是使该反应向右进行完成解吸与再复合过程的主要驱动力.HDDR使粉末颗粒产生裂纹,颗粒表面不光滑,有蜂窝状孔洞、密堆积小颗粒及细小颗粒分布.在封闭氮气氛中氮化后,2:17型氮化相能稳定存在,而Sm,3(Fe,Ti),29型相在晶格应力较大时变得不稳定;SmFe,11Ti、Fe,9.5SmTi,1.5相消失,富Fe相(α-Fe与Fe,2Ti或Fe,2Nb)含量增加.经HDDR处理后的Sm-Fe与Sm-Fe-M粉末的氮化机制本质上与未HDDR处理粉末在封闭气氛与流动气氛中的氮化机制相同,均由N与Sm-Fe的反应阶段与氮的均匀化过程组成,但经HDDR后合金的反应速度慢.在流动氮气氛中氮化可使氮化相Sm,2(Fe,M),17Ny过饱和,单胞体积膨胀超过10﹪,Ti与Nb提高氮化速度与合金中氮含量.氮化后Ti,Nb及HDDR工艺均可提高Sm-Fe-N基合金的矫顽力但降低磁化强度.与未HDDR处理的Sm-Fe与Sm-Fe-M相同,经HDDR处理后也得到了各向异性粘结磁体,Sm,2Fe,16.5Ti,0.5N,y磁体在15000Oe外场下的矫顽力最高值为2900Oe.未经HDDR处理合金中的颗粒及晶粒尺寸基本在100nm以上,不能得到纳米耦合结构.经HDDR处理后,均在Sm-Fe与Sm-Fe-M氮化物部分区域形成了双相耦合机制,其中α-Fe以两种形式存在:一种是颗粒嵌入基体2:17相中,另一种为与2:17相弥散混合.高能球磨细化Sm-Fe基合金或氮化物粉末的过程由三个阶段组成:大粉末颗粒→压延或断裂成层