含非互溶性组元的多元系液相烧结机制与特性研究

摘要

多元系液相烧结在实际粉末冶金生产中得到广泛的应用，但是相应液相烧结理论的研究进展与实际应用的发展相比，却显滞后。特别是在含非互溶性组元的液相烧结方面尚存一定问题需要澄清。本项研究针对此方面的问题，分别结合非互溶性组元为非主组元的材料、非互溶性组元为主组元的材料与化学反应下含非互溶性组元的材料进行了进一步分析研究。
　　对于非互溶性组元为非主组元的材料研究，以Fe-Ni-Cu-C系粉末冶金材料的烧结为典型实例。研究结果表明，该系列材料的烧结关键问题是如何降低非互溶组元之间的相互抑制扩散的影响，保证需要溶入主组元中的非互溶性组元能快速有效地均匀固溶入主组元中。在此基础上，通过对两种传统工艺的熔渗烧结机制的比较分析，建立了熔渗烧结的扩散模型，并提出了另一种新的适用于此类粉末冶金烧结工艺方法。
　　对于非互溶性组元为主组元的材料研究，以钨基高比重粉末冶金合金为此类材料的典型代表。结合W-Co-Ni-Cu系钨基高比重合金材料的制备，研究了Co、Ni含量、粉末预处理制度、真空/Ar与N2、CO以及纯H2气氛保护对高比重合金致密化烧结的影响。进一步采用添加贮（释）氢稀土氢化物粉末作活化剂的方法，研究了释氢化合物的助活化液相烧结的作用及机理。研究结果表明:该系列材料的烧结关键问题是主组元的扩散致密化烧结，其致密化作用是通过促进颗粒间压结颈或烧结颈的平直化实现的。加强非互溶性组元在此方面的功用作用是实现此类材料均匀化、高收缩比烧结的关键。
　　对于化学反应下含非互溶性组元的材料研究，则侧重于针对Lanxide技术中存在的生长体形线不易控制问题进行了研究。研究发现，影响该问题的关键因素是在微观孔道形成的毛细管力作用下，熔融合金穿越生长层形成喷射滋生大小、高度不一不易控制的生长胞体。在此基础上，开发了一种通过氧穿过生长中的反应层至其生长前沿，发生C+[O]=CO及36/31Al+4/31Si+2CO=18/31Al2O3+4/31SiO2+2C反应，完成生长体的原位反应合成陶瓷相实现复合材料生长体完好的新技术。由于此技术消除熔融金属的喷射过程，因而便于保证材料生长过程中的外观状态平整。

目录

声明

摘要

前言

1 研究背景及意义

1．1 液相强化烧结

1．2 从组元角度对多元系液相烧结分类

1．3 多元系液相烧结的粉末冶金应用

2 本文研究的主要内容及试验方案

3 非互溶性组元为非主组元的多元系液相烧结机制与特性研究——以含与液相呈非互溶性的待烧结固溶组元的多元系液相烧结为主

3．1 试验方法

3．2 试验结果与分析

3．3 讨论

3．4 本章小结

4 非互溶性组元为主组元的多元系液相烧结机制与特性研究——以液相与高熔点主组元无互溶性或溶解度极低，而与待烧结固溶组元有较大互溶性材料的烧结为主

4．1 试验方法

4．2 试验结果及分析

4．3 讨论

4．4 本章小结

5 化学反应下含非互溶性组元的多元系液相烧结机制与特性研究

5．1 试验材料及方法

5．2 试验结果及分析

5．3 讨论

5．4 本章小结

6 含非互溶性组元的多元系液相烧结特性研究

6．1 含非互溶性组元液相烧结中三类材料的各自烧结问题

6．2 含非互溶性组元多元系液相烧结特性

6．3 本章小结

7 结论

致谢

参考文献

附录

作者在硕士论文期间撰写和发表的论文