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超细晶粒W-Ni-Fe合金烧结收缩动力学特征

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第２４卷第２期２００２年４月 北京科技大学学报Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ＢｅｉｊｉｎｇＶｏｌ．２４　Ｎｏ．２

Ａｐｒ．　２００２

超细晶粒Ｗ　－Ｎｉ－Ｆｅ合金烧结收缩动力学特征王峻”张丽英‘，郭志猛”林涛”吴成义”吴庆华２，１１北京科技大学材料科学与工程学院，北京１０００８３ ２１北京中拓科技所北京１０００９６

摘要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一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、升温速度以及压坏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，７０　Ｙ：和１２４０Ｔ，最大收缩速率为９９Ｗ℃．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，合金收缩率愈大关键词超细晶粒；Ｗ－Ｎｉ－Ｆｅ高比重；收缩动力学曲线；收缩速率；平均粒径；纳米级；分类号ＴＦ　１２４．５；ＴＦ　１２５．２八

纳米级超细晶粒块体材料，特别是晶粒尺寸在纳米级左右及纳米以下的结构材料将是下一阶段材料科学发展的重点ｏｆ．近年来国内外对纳米级超细晶粒Ｗ－Ｎｉ－Ｆｅ高密度合金的研究较少’７．３１，有关纳米级超细晶粒高密度合金烧结收缩动力学特征的研究工作更少，特别是在氢气保护气氛下，研究粉末粒径＜　１５０　ｎｍ的高密度合金烧结特征，几乎未见有报导． 随着Ｗ粉和Ｎｉ，　Ｆｅ粉的粒度细化，合金的烧结温度将会明显降低，当Ｗ粉的粒径细小进人到１５０ｎｍ以下时，合金的开始收缩温度、剧烈收缩温度以及在均速升温条件下，收缩率随温度的变化速率与常规合金有何差异等动力学问题，在真空条件下研究工作已有报导，但在氢气条件下如何测量和研究压坯烧结收缩动力学曲线的工作报道较少．这主要是氢气的泄漏和爆炸危险使常规膨胀仪难以胜任１３１ 本文用氢气保护高温膨胀仪研究和对比２种不同粒径粉末的压坯收缩动力学曲线，研究压坯在氢气烧结条件下的开始收缩温度、剧烈收缩温度、收缩速率与粉末粒度、升温速度、压坯密度的关系，同时研究了常规氢气炉烧结工艺条件下超细晶粒合金的实际收缩率与压坯密度、烧结温度的关系．

１试验方法与结果１．１试验设备及材料准备 烧结收缩动力学曲线测定设备为氢气保护

高温膨胀仪１３１ 试验中所采用的常规细颗粒Ｗ粉和拨基Ｎｉ，　Ｆｅ粉均为市购粉．超细颗粒（＜－　１５０　ｔｌｍ）的Ｗ－Ｎｉ－Ｆ。合金粉是用超声喷雾热转换一低温还原法制备的粉末１２４１，技术标准如表１．表ｔ常规Ｗ，　Ｎｉ，　Ｆｅ及超细顺位Ｗ－ＮｉＦｅ粉宋技术参数Ｔａｂｌｅｌ　Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　ｆｏｒ　ｐｏｗｄｅｒｓ　ｏｆ　ｃｏｎｖｅｎ－ｔｉｏｎａｌ　Ｗ，Ｎ谬ｅ　ａｎｄ　ｕｌｔｒａｆｍｅ　Ｗ－Ｎｉ－Ｆｅ

技术参数常规粉超细Ｗ－Ｎｉ－Ｆｅ

粒度（（ＦＳＳＳ）Ｉｌｕｎ合金粉末匕１５０ＭＮｉ

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收稿日期２００１－１２－２５王峻男，２９岁，硕士研究生＊国家自然科学基金资助课题（ＮｏＪ００７４００７）

超细晶粒合金粉中Ｎｉ，　Ｆｅ的含量是在溶液中控制，间．上述粉末放在常规球磨机中，球料比为３：１，酒精保护湿磨１２　ｈ，蒸馏干燥后加０．６％硬脂酸锌，再混合。．５　ｈ，而后在２００　ＭＰａ压力下制备成各种试验用压坯．压坯相对密度控制在５６％－６０％．１．２试验结果 （１）升温速度对收缩动力学曲线特征的影

响．采用表１中超细Ｗ－Ｎｉ－Ｆ。合金粉末在普通钢模中成形试样尺寸为帕ｍｍｘ￥ｍｍ，８０℃烘干

万方数据．１０８北京科技大学学报

２００２年第２期

１２ｈ，在钥丝烧结膨胀仪中按速度ｖ为１５　ＣＩｍｉｎ，１０Ｃ／ｍｉｎ分别测出各自的烧结收缩曲线，然后将曲线的收缩量对温度求导，即求出收缩速率与温度的关系，进一步研究收缩速率及其最大值与烧结温度的对应关系．测定烧结收缩动力学曲线时，采用的氢气截面流量为５０ｍ域ｍｉｎ－ｃｍ＇），烧结温度最高达到１　３２０９０．结果见图１｛ａ｝（ｄ）．温度一收缩量」。护日已辫

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一．…（ｄ）１－１００ ２００　４００ ６００　８００　１０００　１２００　１４００ ｔｌ笔 图１超细Ｗ－Ｎｉ－Ｆｅ合金收缩动力学曲线（Ａ）Ｉ（ｃ）及收编ｆ（ＡＭ和收纷邃率与沮度的关系（ｂ），　（ｄ）

Ｆｉｇ．ｌ　Ｓｈｒｉｎｋａｇｅ　ｋｉｎｅｔｉｃｓ　（ａ），（咖ａｄ　ｒｅｌａｔｉｏｎ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｓｈｒｉｎｋａｇｅ　ａｎｄ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕ州ｈ），（ｄ）　ｏｆ　ｕｌｔｒａｆｔｎｅ　Ｗ－Ｎｉ－Ｆｅ　ｈｅａｖｙ　ａｌｌｏｙ

（２）粉末粒度对合金收缩动力学曲线特征的影响．将２种不同粒度的合金粉末按相同工艺制成邮ｍｍｘ８　ｍｍ试样，按升温速度１０＇Ｃ／ｍｉｎ和Ｈ，流量５０　ｍＬ／（ｍｉｎ－ｃｍ＇　）测定各自的收缩动力学曲线，以便研究粉末的颗粒大小对合金收缩动力学曲线特征的影响，并进一步研究收缩速率及其最大值与烧结温度的关系，见图２和图３． （３）合金收缩率与压坯密度的关系．采用３种成形压力１５０，２００，３７５　ＭＦａ（高压软模压制）制成３组压坯，试样尺寸均为８　ｍｍｘ８　ｍｍｘ２０　ｍｍ，

压坯密度分别为５．８８，６．１３，６．９８　ｇ　／ｃｍ＇，误差ｔ０．２ｇ　／ｅｍ＇；所有压坯均在Ｈ：气炉中１３４０９０烧结，保温４０ｍ远氢气截面流量５０　ｍＬ／伽ｉｎ－Ｃｍ＇）．试样冷却出炉后，通过测量试样的几何尺寸计算出收缩率．试验结果见图４． （４）合金的收缩率与烧结温度的关系．用超细晶合金粉末，制备成密度分别为５．８８，６．１３，　６．９８

ｇ　／ｃｍ＇，误差ｔ０．２　ｇ１ｃｍ＇的３组压坯．各组压坯均采用３种温度烧结，１２００　，１３００　，１４０ＷＨ，时间均为４０　ｍｉｎ，氢气流量为５　ｎｄＡｍｉｎ－ｃｍ勺侧出各自

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２００　４００ ６００　８００　１０００　１２００　１４００　１　６００ ｔ１℃圈３常规Ｗ－Ｎｉ－Ｆｅ合金的收编．和收绷速率与沮度的关系

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材料成形基本原理课后习题答案

材料成形基本原理课后习题答案

第一章习题1 . 液体与固体及气体比较各有哪些异同点？哪些现象说明金属的熔化并不是原子间结合力的全部破坏？（2）金属的熔化不是并不是原子间结合力的全部破坏可从以下二个方面说明：①物质熔化时体积变化、熵变及焓变一般都不大。

金属熔化时典型的体积变化∆V m/V为3%~5%左右，表明液体的原子间距接近于固体，在熔点附近其系统混乱度只是稍大于固体而远小于气体的混乱度。

②金属熔化潜热∆H m约为气化潜热∆H b的1/15~1/30，表明熔化时其内部原子结合键只有部分被破坏。

由此可见，金属的熔化并不是原子间结合键的全部破坏，液体金属内原子的局域分布仍具有一定的规律性。

2 . 如何理解偶分布函数g(r) 的物理意义？液体的配位数N1、平均原子间距r1各表示什么？答：分布函数g(r) 的物理意义：距某一参考粒子r处找到另一个粒子的几率，换言之，表示离开参考原子(处于坐标原子r=0)距离为r的位置的数密度ρ(r)对于平均数密度ρo（=N/V）的相对偏差。

N1 表示参考原子周围最近邻(即第一壳层)原子数。

r1 表示参考原子与其周围第一配位层各原子的平均原子间距，也表示某液体的平均原子间距。

3．如何认识液态金属结构的“长程无序”和“近程有序”？试举几个实验例证说明液态金属或合金结构的近程有序（包括拓扑短程序和化学短程序）。

答：（1）长程无序是指液体的原子分布相对于周期有序的晶态固体是不规则的，液体结构宏观上不具备平移、对称性。

近程有序是指相对于完全无序的气体，液体中存在着许多不停“游荡”着的局域有序的原子集团（2）说明液态金属或合金结构的近程有序的实验例证①偶分布函数的特征对于气体，由于其粒子（分子或原子）的统计分布的均匀性，其偶分布函数g(r)在任何位置均相等，呈一条直线g(r)=1。

晶态固体因原子以特定方式周期排列，其g(r)以相应的规律呈分立的若干尖锐峰。

而液体的g(r)出现若干渐衰的钝化峰直至几个原子间距后趋于直线g(r)=1，表明液体存在短程有序的局域范围，其半径只有几个原子间距大小。

金属材料学思考题答案2

金属材料学思考题答案2

金属材料学思考题答案2绪论、第一章、第二章1．钢中的碳化物按点阵结构分为哪两大类，各有什么特点？答：分为简单点阵结构和复杂点阵结构，前者熔点高、硬度高、稳定性好，后者硬度低、熔点低、稳定性差。

2．何为回火稳定性、回火脆性、热硬性？合金元素对回火转变有哪些影响？答：回火稳定性：淬火钢对回火过程中发生的各种软化倾向（如马氏体的分解、残余奥氏体的分解、碳化物的析出与铁素体的再结晶）的抵抗能力回火脆性：在200-350℃之间和450-650℃之间回火，冲击吸收能量不但没有升高反而显著下降的现象热硬性：钢在较高温度下，仍能保持较高硬度的性能合金元素对回火转变的影响：①Ni、Mn影响很小，②碳化物形成元素阻止马氏体分解，提高回火稳定性，产生二次硬化，抑制C和合金元素扩散。

③Si比较特殊：小于300℃时强烈延缓马氏体分解，3．合金元素对Fe-Fe3C相图S、E点有什么影响？这种影响意味着什么？答：凡是扩大奥氏体相区的元素均使S、E点向左下方移动，如Mn、Ni等；凡是封闭奥氏体相区的元素均使S、E点向左上方移动，如Cr、Si、Mo等？E点左移：出现莱氏体组织的含碳量降低，这样钢中碳的质量分数不足2％时就可以出现共晶莱氏体。

S点左移：钢中含碳量小于0.77％时，就会变为过共析钢而析出二次渗碳体。

4．根据合金元素在钢中的作用，从淬透性、回火稳定性、奥氏体晶粒长大倾向、韧性和回火脆性等方面比较下列钢号的性能:40Cr、40CrNi、40CrMn、40CrNiMo。

1）淬透性：40CrNiMo 〉40CrMn 〉 40CrNi 〉 40Cr2）回火稳定性：40CrNiMo 〉40CrNi 〉 40CrMn 〉 40Cr3）奥氏体晶粒长大倾向：40CrMn 〉 40Cr 〉 40CrNi 〉 40CrNiMo4）韧性：40CrNiMo 〉40CrNi 〉40Cr〉40CrMn (Mn少量时细化组织)5）回火脆性： 40CrMn 〉40CrNi> 40Cr 〉40CrNiMo5.怎样理解“合金钢与碳钢的强度性能差异，主要不在于合金元素本身的强化作用，而在于合金元素对钢相变过程的影响。

溶液燃烧-氢还原法制备超细铁粉的水分解反应动力学研究

溶液燃烧-氢还原法制备超细铁粉的水分解反应动力学研究

溶液燃烧-氢还原法制备超细铁粉的水分解反应动力学研究姚勇;罗德礼;黄志勇;徐清英;熊仁金;张志;宋江锋【期刊名称】《粉末冶金材料科学与工程》【年(卷),期】2015(020)004【摘要】针对氚化水分解处理需求,采用溶液燃烧-氢还原法制备超细铁粉,采用恒温热重法对不同粒度铁粉及不同比例锆、铑掺杂改性的铁粉进行水分解动力学研究.结果表明:采用溶液燃烧-氢还原法制备的铁粉粒度为纳米级,其水分解反应动力学性能明显优于微米级羰基铁粉和还原铁粉;添加锆元素后铁粉具有明显的抗烧结性能,锆的优化添加量(原子分数,以下同)是10％;10％Zr-Fe粉中添加铑元素后水分解反应速率显著提高,优化添加量是1％.10％Zr-1％Rh共掺杂铁粉具有优良的水分解动力学性能和循环稳定性,这是由于锆以网状ZrO2纳米线的形式包裹铁粉颗粒,阻止其烧结长大;铑分布于颗粒表面,对水分子分解起催化作用.【总页数】8页(P491-498)【作者】姚勇;罗德礼;黄志勇;徐清英;熊仁金;张志;宋江锋【作者单位】中国工程物理研究院材料研究所,绵阳621907;中国工程物理研究院材料研究所,绵阳621907;中国工程物理研究院材料研究所,绵阳621907;中国工程物理研究院材料研究所,绵阳621907;中国工程物理研究院材料研究所,绵阳621907;中国工程物理研究院材料研究所,绵阳621907;中国工程物理研究院材料研究所,绵阳621907【正文语种】中文【中图分类】O643.1【相关文献】1.超纯铁精矿粉直接还原制备超细铁粉 [J], 方建锋;郭培民;孔令兵;庞建明;赵志民2.Ni(OH)2氢还原法制备超细镍粉过程的反应动力学研究 [J], 张楠;翟玉春;翟秀静3.溶液燃烧法制备铝铁红超细陶瓷色料 [J], 刘欣;樊徍伟;李家科;赵学国;王艳香4.溶液燃烧法合成Zn（CrxAl1-x）2O4尖晶石型超细红色陶瓷色料 [J], 李家科;刘欣;程凯5.溶液燃烧法合成Zn_xCo_(1-x)Al_2O_4尖晶石型超细陶瓷色料 [J], 刘欣;李家科;程凯因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

微波烧结在陶瓷中的应用

微波烧结在陶瓷中的应用

微波烧结在陶瓷中的应用汪宏显【摘要】Microwave sintering method as a new sintering technology is very different from traditional sintering methods. The principle and characteristics of the microwave sintering technology were firstly introduced, secondly research status of the microwave sintering technology was summarized, and then application of the microwave sintering technology in ceramic material production was introduced, finally development trend of the microwave sintering technology was prospected.%微波烧结法作为一种全新的烧结技术与传统的烧结方法有着很大的不同。

介绍了微波烧结的原理及特点，全面综述了微波烧结工艺的研究现状，介绍了微波烧结技术在陶瓷材料的应用，最后展望了微波烧结技术的前景。

【期刊名称】《当代化工》【年(卷),期】2014(000)012【总页数】3页(P2624-2626)【关键词】微波烧结;陶瓷;应用【作者】汪宏显【作者单位】清华大学深圳研究生院，广东深圳 518000【正文语种】中文【中图分类】TQ174微波烧结是指利用微波加热技术对材料进行烧结的一种方法，采用微波技术烧结材料开始于上世纪60年代。

w R Ting等[1]在1968年首先提出微波烧结应用于陶瓷材料，上世界70年代，Badot等[2]开始对陶瓷材料的微波烧结技术进行系统研究。