电流辅助烧结Cu原子扩散激活能影响机理第一性原理计算与实验研究

1

作者 赵博 张晓敏 +2 位作者 赵志鹏 吴琼 高鑫 《粉末冶金技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期563-572,共10页

从第一性原理计算与电流辅助烧结两方面出发,研究了外加电场对晶体Cu扩散激活能的影响规律。结果表明,外加电场和电流使Cu空位产生的难度降低,但是原子迁移能几乎不变,导致扩散激活能在达到电场强度(电流密度)阈值(2 V·Å^(‒1)(307.... 从第一性原理计算与电流辅助烧结两方面出发,研究了外加电场对晶体Cu扩散激活能的影响规律。结果表明,外加电场和电流使Cu空位产生的难度降低,但是原子迁移能几乎不变,导致扩散激活能在达到电场强度(电流密度)阈值(2 V·Å^(‒1)(307.1 A·cm^(‒2)))后略有下降,超过阈值后会剧烈下降,最终在电场强度(电流密度)达到5 V·Å^(‒1)(708.5 A·cm^(‒2))后,由于空位形成能逐渐下降到0,扩散激活能下降至临界值,扩散激活能临界值相比于阈值对应的扩散激活能降低了约60.2%。研究结果揭示扩散激活能在电场或电流作用下呈现出明显规律性的下降趋势,实验结果与第一性原理计算模拟结果呈现较好的正相关性。 展开更多

关键词 激活能 第一性原理 电流辅助烧结 快速致密化

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不同层次界面对C/C复合材料断裂行为的影响 被引量：13

2

作者 孙万昌 李贺军 +2 位作者 卢锦花 白瑞成 黄勇 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2005年第6期1457-1462,共6页

采用快速化学液相气化渗透法制备了C/C复合材料;利用扫描电子显微镜观察了材料的断口形貌特征;研究了不同层次界面状态对C/C复合材料力学行为及断裂模式的影响. 研究表明:束内纤维与基体间结合要适度,既不能过强也不能过弱,保证材料具... 采用快速化学液相气化渗透法制备了C/C复合材料;利用扫描电子显微镜观察了材料的断口形貌特征;研究了不同层次界面状态对C/C复合材料力学行为及断裂模式的影响. 研究表明:束内纤维与基体间结合要适度,既不能过强也不能过弱,保证材料具有高强度同时又具有一定塑韧性;当碳布层间或束间的基体热解碳与纤维柬表面之间残余孔隙量较多或者结合较弱时,则裂纹沿碳布层表面的纤维与基体热解碳之间扩展而分层;热解碳碳层面排列的越紧密,层面间的结合强度越高,则倾向于在基体热解碳内形成齐茬形断面;若碳层面之间存在过多间隙或结合较弱,则倾向于沿碳层面剥离而分层. 展开更多

关键词 碳/碳复合材料 快速致密化 组织结构 力学行为

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新技术制备C/C复合材料及特性研究 被引量：22

3

作者 徐国忠 李贺军 +2 位作者 白瑞成 陈拂晓 胡志彪 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2006年第6期1385-1390,共6页

为了提高传统等温化学气相渗透(ICVI)工艺的致密化效率,降低C/C复合材料生产成本,本文通过减小预制体周围气体流动空间,将传统负压ICVI工艺加以改进．采用改进后的新型ICVI工艺,在沉积温度1100℃、沉积压力为常压和滞留时间为0．1s的实... 为了提高传统等温化学气相渗透(ICVI)工艺的致密化效率,降低C/C复合材料生产成本,本文通过减小预制体周围气体流动空间,将传统负压ICVI工艺加以改进．采用改进后的新型ICVI工艺,在沉积温度1100℃、沉积压力为常压和滞留时间为0．1s的实验条件下,以甲烷为前驱体,氮气为稀释气体,对纤维体积分数为28．7％的2D针刺炭毡预制体进行致密化研究,采用偏光显微镜观察所制试样的组织结构,测定了其三点弯曲强度,并利用SEM观察断面形貌．结果表明：125h制备出密度为1．73g/cm^3且密度分布均匀的C/C复合材料．试样的组织结构为粗糙层,弯曲强度为250．87MPa,模量为29．29GPa,断裂行为呈现明显假塑性． 展开更多

关键词 C/C复合材料 化学气相渗透 滞留时间 快速致密化

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微观组织结构对C/C复合材料力学行为的影响 被引量：15

4

作者 孙万昌 李贺军 +1 位作者 白瑞成 黄勇 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2005年第3期671-676,共6页

采用快速化学液相气化渗透法制备了2D-C/C复合材料,沉积温度为1200-1250℃, 系统压力约0.1MPa.利用偏光显微镜及扫描电子显微镜观察了不同沉积温度制备的基体热解碳的微观组织结构及断口形貌.实验结果表明,1200℃沉积的基体热解碳中粗... 采用快速化学液相气化渗透法制备了2D-C/C复合材料,沉积温度为1200-1250℃, 系统压力约0.1MPa.利用偏光显微镜及扫描电子显微镜观察了不同沉积温度制备的基体热解碳的微观组织结构及断口形貌.实验结果表明,1200℃沉积的基体热解碳中粗糙层组织占大多数,其弯曲强度较高、韧性较低; 1250℃的基体热解碳呈现为光学各向异性程度不同的光滑层/粗糙层交替层状组织,其弯曲强度较低、韧性较高,具有非脆性断裂行为.不同微观结构的材料具有不同的强度及断裂模式,除了纤维/基体间界面结合强度不同外,不同温度沉积得到的热解碳微观结构的不同引起裂纹在不同微观结构碳层内的扩展阻力也会不同.此外,裂纹在光滑层/粗糙层界面处的偏转会导致断裂面的高低不平,从而使后者韧性增强. 展开更多

关键词 碳/碳复合材料 快速致密化 热解碳 组织结构 断裂模式

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SHS-快速加压合成TiC,Al_2O_3/Al复合材料的工艺研究 被引量：8

5

作者 杨波 张二林 +2 位作者 曾松岩 安阁英 马明臻 《材料科学与工艺》 EI CAS CSCD 1999年第1期56-59,63,共5页

利用SHS反应-快速加压的方法制备了Al2O3，TiC／Al复合材料，研究了在不同Al、Al2O3加入条件下燃烧反应的特征及制备的Al2O3，TiC/Al复合材料的相，组织特征．发现一定过量Al的存在对材料的致密化作用明显，在过量w（Al）为10％时，获... 利用SHS反应-快速加压的方法制备了Al2O3，TiC／Al复合材料，研究了在不同Al、Al2O3加入条件下燃烧反应的特征及制备的Al2O3，TiC/Al复合材料的相，组织特征．发现一定过量Al的存在对材料的致密化作用明显，在过量w（Al）为10％时，获得的材料相对密度达到97.5％，抗弯强度提高约20％ 展开更多

关键词 加压合成 工艺 SHS法 复合材料 开始反应温度 致密化 金属 陶瓷 碳化钛 氧化铝 铝

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化学液气相渗透致密快速制备炭/炭复合材料(英) 被引量：24

6

作者 张晓虎 霍肖旭 马伯信 《新型炭材料》 SCIE EI CAS CSCD 1999年第3期1-6,共6页

探索了一种的炭／炭制备方法快速化学液气相渗透致密（ Ｃ Ｌ Ｖ Ｄ），沉积时间３ ｈ 内可获得密度达１．７４ ｇ／ｃｍ ３ 的炭／炭材料。预制体为环形炭毡制件（１６０ ｍ ｍ ×８０ ｍ ｍ ×１０ ｍ ｍ ），以液态低分子... 探索了一种的炭／炭制备方法快速化学液气相渗透致密（ Ｃ Ｌ Ｖ Ｄ），沉积时间３ ｈ 内可获得密度达１．７４ ｇ／ｃｍ ３ 的炭／炭材料。预制体为环形炭毡制件（１６０ ｍ ｍ ×８０ ｍ ｍ ×１０ ｍ ｍ ），以液态低分子有机物（ Ｃ Ｙ Ｈ 和 Ｋ Ｅ Ｅ）作炭源前躯体，将预制体浸泡在液体炭源前驱体中，利用辐射加热，在预制体范围内造成由内而外的温度梯度。研究表明，在９００℃～１ １００℃沉积温度范围内，炭纤维表面最大沉积速率为 ６４ μｍ ／ｈ ，比等温 Ｃ Ｖ Ｉ的沉积速率 （０．１ μｍ ／ｈ～０．２５ μｍ ／ｈ）快２ 个数量级以上。同时，分析并提出了该方法快速致密多孔预制体的机理。 展开更多

关键词 化学液 气相渗透致密 炭/炭复合材料 CLVD 沉积

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耦合物理场CVI制备炭/炭复合材料及其机理 被引量：9

7

作者 谢志勇 黄启忠 +2 位作者 苏哲安 张福勤 黄伯云 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2005年第5期1201-1207,共7页

用液化石油气作碳源、炭毡作增强体,在坯体中埋置导电层诱导产生温度场和电磁场梯度,在自行设计的多元耦合物理场CVI炉中制备C/C复合材料,用偏光显微镜观察热解炭的显微结构,用XRD表征了材料的石墨化度和微晶尺寸等结构参数,所有样品均... 用液化石油气作碳源、炭毡作增强体,在坯体中埋置导电层诱导产生温度场和电磁场梯度,在自行设计的多元耦合物理场CVI炉中制备C/C复合材料,用偏光显微镜观察热解炭的显微结构,用XRD表征了材料的石墨化度和微晶尺寸等结构参数,所有样品均为一次性沉积所得,其增密曲线是采用把坯体密度与在线电阻进行拟合所得.研究了沉积温度、碳源气体分压对增密速度和材料结构的影响;并对物理场的耦合机理和热解炭的沉积机理作了探讨.研究表明,多元耦合物理场CVI工艺增密速度快,沉积20h,试样的密度达到1.71g/cm3;除了能获得中等织构的光滑层(SL)和带状结构的热解炭,还可获得高织构的粗糙层结构(RL)热解炭,在2300℃、2h热处理后,其石墨化度达到77%以上. 展开更多

关键词 耦合物理场CVI C/C复合材料 微观结构 快速增密 机理

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碳/碳复合材料快速CVI致密化技术研究进展 被引量：4

8

作者 孙万昌 李贺军 +1 位作者 陈三平 张守阳 《材料导报》 EI CAS CSCD 2001年第12期43-45,共3页

综述了快速化学气相渗透技术在国内外的研究现状,指出并分析了应着重解决的一些问题与不足。简要概述了几种快速致密化技术的模拟研究进展。

关键词 碳/碳复合材料 化学气相渗透 快速致密化 制备工艺 模拟研究

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快速致密C/C复合材料中的热解碳形貌与沉积机理 被引量：1

9

作者 舒武炳 乔生儒 +2 位作者 白世鸿 吕宝桐 李玫 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第6期7-9,6,共4页

采用 X射线衍射 (XRD)和扫描电镜 (SEM)对煤油、汽油、柴油和环已烷四种液烃前驱体的热解碳分析表明 :热解碳的石墨化能力依次为煤油 >柴油 >汽油 >环已烷热解碳。热解碳的沉积按“成核 -增长”机理有序进行 ,碳纤维、碳黑粒... 采用 X射线衍射 (XRD)和扫描电镜 (SEM)对煤油、汽油、柴油和环已烷四种液烃前驱体的热解碳分析表明 :热解碳的石墨化能力依次为煤油 >柴油 >汽油 >环已烷热解碳。热解碳的沉积按“成核 -增长”机理有序进行 ,碳纤维、碳黑粒子都是有效籽核而促成碳的沉积。 展开更多

关键词 C/C复合材料 快速致密化 碳/碳复合材料 热解碳 液烃 前驱体

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液相气化法制备碳/碳复合材料工艺研究 被引量：3

10

作者 孙万昌 李贺军 +1 位作者 韩红梅 李克智 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2002年第1期99-101,共3页

探索了一种快速制备碳 /碳复合材料的新工艺——液相气化 CVI法。该工艺在沉积温度 80 0～ 14 0 0℃内 ,沉积时间 3h,多孔材料表观密度可达到 1.6 8g/ cm3,致密化速率达到 1.4～ 1.7mm/ h,致密化效率比报道的常规等温 CVI工艺要快 2个... 探索了一种快速制备碳 /碳复合材料的新工艺——液相气化 CVI法。该工艺在沉积温度 80 0～ 14 0 0℃内 ,沉积时间 3h,多孔材料表观密度可达到 1.6 8g/ cm3,致密化速率达到 1.4～ 1.7mm/ h,致密化效率比报道的常规等温 CVI工艺要快 2个数量级以上。本文根据多孔介质传质传热学理论初步分析了该工艺快速致密的根本原因 ,采用偏光显微镜及扫描电镜观察了材料的微观组织结构及热解碳的生长特征 。 展开更多

关键词 碳/碳复合材料 液相气化法 快速致密化 热解碳 制备

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碳源对CVI炭/炭复合材料致密和结构的影响 被引量：4

11

作者 谢志勇 黄启忠 +3 位作者 苏哲安 张福勤 高莹 黄伯云 《新型炭材料》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2005年第2期171-177,共7页

采用自行设计的化学气相渗(CVI)炉以炭毡作为纤维增强体,在坯体内部设计特殊的导电发热层,使坯体内部的温度场、气体反应的中间产物浓度场、电磁场等多元物理场实现耦合,进而达到坯体的快速增密。研究了沉积温度为800℃～1000℃,系统压... 采用自行设计的化学气相渗(CVI)炉以炭毡作为纤维增强体,在坯体内部设计特殊的导电发热层,使坯体内部的温度场、气体反应的中间产物浓度场、电磁场等多元物理场实现耦合,进而达到坯体的快速增密。研究了沉积温度为800℃～1000℃,系统压力0.1kPa～15.0kPa条件下,分别使用石油液化气和丙烯作碳源时对增密速度和沉积热解炭结构的影响;借助偏光显微镜考察了沉积炭的组织结构;用X射线衍射表征了C/C复合材料的石墨化度和微晶尺寸。研究表明:初始密度为0.2g/cm3,尺寸为260mm×60mm×20mm的炭毡坯体沉积20h,经过工艺优化,石油液化气可使坯体增密到1.7g/cm3以上,丙烯可使坯体增密到1.6g/cm3以上;两种碳源沉积所获材料的晶体有序度均随沉积温度的升高和系统压力的降低而升高,其中石油液化气在较高温度(990℃)、较低压力(0.1kPa)下能沉积出织构更高的结构一致的粗糙层结构热解炭;说明不同活化能的复合碳源气体可以发挥与其他物理场梯度的协同耦合作用,有利于提高沉积速度和热解炭的织构。 展开更多

关键词 多元耦合物理场 化学气相渗 炭/炭复合材料 组织结构 快速增密 碳源气体

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快速致密化制备SiCp／Fe复合材料及其性能研究 被引量：2

12

作者 杨玉芳 宗亚平 徐娜 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第10期132-134,共3页

研究了一种电流直加热动态热压快速致密化工艺,采用此工艺克服了粉末冶金法和铸造法的局限性,快速制备了10vol%SiCp/Fe复合材料,考察了材料在不同烧结电压和不同烧结时间情况下的致密化行为及其力学性能,结果表明此工艺制备的10vol%SiCp... 研究了一种电流直加热动态热压快速致密化工艺,采用此工艺克服了粉末冶金法和铸造法的局限性,快速制备了10vol%SiCp/Fe复合材料,考察了材料在不同烧结电压和不同烧结时间情况下的致密化行为及其力学性能,结果表明此工艺制备的10vol%SiCp/Fe复合材料,相对密度达到99.6%,布氏硬度为477HB.抗拉强度为912MPa.显微组织细小均匀。 展开更多

关键词 SiCp/Fe复合材料 电流烧结 快速致密化 力学性能

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快速致密化制备C/C复合材料的新发展 被引量：2

13

作者 艾艳玲 李铁虎 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第7期90-92,96,共4页

综述了炭/炭复合材料致密化制备技术、影响因素及热解炭的组织与沉积机理,介绍了国际上炭/炭复合材料快速致密的新动向。快速低成本炭/炭复合材料制造技术在竞相发展。

关键词 C/C复合材料 快速致密化 炭/炭复合材料 制备技术 沉积机理 制造技术 热解炭

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碳/碳复合材料的快速致密化工艺 被引量：2

14

作者 杨海峰 王惠 冉新权 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第11期50-52,共3页

结合近年来有关通过化学气-液相沉积法制C/C复合材料的论文和专利,简述了这一快速致密化工艺的设计原理及制备设备,说明并比较了阻抗式加热和感应式加热对温度梯度的影响,给出了提高沉积效率的两个有效途径——脉冲式加热法和压力流法,... 结合近年来有关通过化学气-液相沉积法制C/C复合材料的论文和专利,简述了这一快速致密化工艺的设计原理及制备设备,说明并比较了阻抗式加热和感应式加热对温度梯度的影响,给出了提高沉积效率的两个有效途径——脉冲式加热法和压力流法,列举了这一方法在抗氧化处理上的应用。最后提出了RD法未来的可能研究方向。 展开更多

关键词 CVD 快速致密化工艺 抗氧化 碳/碳复合材料

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定向气流TG-CVI法快速致密化盘状C/C复合材料工艺 被引量：1

15

作者 季根顺 武国强 +3 位作者 贾建刚 赵浩 张胜 郝相忠 《兰州理工大学学报》 CAS 北大核心 2019年第1期18-22,共5页

C/C复合材料因其特异性能在航空航天、武器装备等领域得到了广泛应用.但其制备过程中致密化周期很长导致成本居高不下,限制了C/C复合材料在众多领域的应用.采用定向气流温度梯度气相渗透(TG-CVI)快速致密化方法制备盘状C/C复合材料,并... C/C复合材料因其特异性能在航空航天、武器装备等领域得到了广泛应用.但其制备过程中致密化周期很长导致成本居高不下,限制了C/C复合材料在众多领域的应用.采用定向气流温度梯度气相渗透(TG-CVI)快速致密化方法制备盘状C/C复合材料,并对其致密化行为和致密化工艺进行研究.结果表明:定向气流TG-CVI法能有效抑制气相沉积过程中C/C复合材料表面"结壳"现象,实现盘状C/C复合材料的逐层快速致密化,是制备盘状C/C复合材料较为理想的工艺.在1 080℃下,只需沉积67 h,C/C复合材料的密度就可达到1.8 g/cm^3,热解碳结构全部为粗糙层结构(RL). 展开更多

关键词 定向气流TG-CVI C/C复合材料 逐层快速致密化 热解碳

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低碳钢粉末选择性阻焊快速成形工艺研究

16

作者 赵航 伍晓宇 +2 位作者 梁雄 程蓉 郑建平 《机械设计与制造》 北大核心 2010年第11期72-74,共3页

以低碳钢粉末选择性阻焊成形含随形水路的注塑模模芯为例,探讨了坡度成形、粉末磁化和梯形效应等问题。提出了电极材料应用不当是导致梯形效应的主要原因。利用排水法对制件致密度进行测量,得出经SRW快速成形工艺的制件,其致密度接近理... 以低碳钢粉末选择性阻焊成形含随形水路的注塑模模芯为例,探讨了坡度成形、粉末磁化和梯形效应等问题。提出了电极材料应用不当是导致梯形效应的主要原因。利用排水法对制件致密度进行测量,得出经SRW快速成形工艺的制件,其致密度接近理论致密度的结论。 展开更多

关键词 快速成形 电阻焊 金属粉末 致密度

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一种快速制备C/C复合材料工艺的探讨

17

作者 谢志勇 黄启忠 +3 位作者 苏哲安 张明瑜 梁锦华 黄伯云 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第1期117-120,共4页

用液化石油气作碳源、炭毡作增强体,在坯体中埋置导电层产生温度场和电磁场梯度,在自行设计的多元耦合物理场 CVI 炉中制备炭/炭(C/C)复合材料,并就沉积温度、压力、碳源气体浓度等工艺条件对增密速度和材料结构的影响作了探讨性研究。... 用液化石油气作碳源、炭毡作增强体,在坯体中埋置导电层产生温度场和电磁场梯度,在自行设计的多元耦合物理场 CVI 炉中制备炭/炭(C/C)复合材料,并就沉积温度、压力、碳源气体浓度等工艺条件对增密速度和材料结构的影响作了探讨性研究。采用偏光显微镜研究了沉积炭的显微结构。研究表明,多元耦合物理场 CVI 工艺增密速度快,初始密度为0.2g/cm^3,尺寸为260mm×60mm×20mm 的坯体,在920℃、3kPa、碳源浓度45%的条件下沉积20h,试样的密度达到1.71g/cm^3;在960℃、0.1kPa、碳源浓度45%的条件下,可获得结构一致的粗糙层结构(RL)热解炭。 展开更多

关键词 增密 C/C复合材料 CVI工艺 增强体 热解炭 材料结构 快速制备 坯体 碳源浓度 导电层

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喷射沉积及后续加工探究

18

作者 张俊一 尹建成 +2 位作者 李昊 张超 钟毅 《热加工工艺》 CSCD 北大核心 2016年第8期46-48,共3页

总结了喷射沉积的原理、特点及发展现状。介绍了喷射沉积坯料后续致密度化加工的进展,并对今后的发展方向进行了展望。

关键词 快速凝固 喷射沉积 致密化 连续挤压

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化学液相热梯度致密C/C技术探索 被引量：7

19

作者 张晓虎 马伯信 霍肖旭 《宇航材料工艺》 CAS CSCD 北大核心 2002年第3期22-26,共5页

简要分析了化学液相热梯度致密C/C的沉积过程及机理 ,该工艺用一种液态碳源作基体前驱体 ,采用梯度加热法 ,可实现快速致密。结果表明 ,与传统化学气相致密法相比 ,该技术能在很短时间 (2 .5h)内能迅速提高基质材料的密度。

关键词 化学液相热梯度 液态碳源 快速致富 碳复合材料 制备工艺

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放电等离子烧结快速制备高钪含量铝钪合金 被引量：7

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作者 柳旭 王炜 +1 位作者 元琳琳 王峰 《粉末冶金技术》 CAS CSCD 北大核心 2020年第2期126-131,共6页

采用放电等离子烧结技术制备高钪含量Al-Sc合金,利用扫描电子显微镜、能谱仪和X射线衍射仪等设备对球磨前后Al-Sc合金粉末的形貌、相组成以及不同温度快速烧结样品的显微组织结构进行观察和分析,研究烧结温度对Al-Sc合金显微组织的影响... 采用放电等离子烧结技术制备高钪含量Al-Sc合金,利用扫描电子显微镜、能谱仪和X射线衍射仪等设备对球磨前后Al-Sc合金粉末的形貌、相组成以及不同温度快速烧结样品的显微组织结构进行观察和分析,研究烧结温度对Al-Sc合金显微组织的影响。结果表明:球磨后粉末的形状较规则,其颗粒尺寸为25~45mm,并初步实现了机械合金化,除Al、Sc相以外,有少量Al3Sc和AlSc2相生成。放电等离子烧结可实现高钪含量铝钪合金的快速致密化,成功制备出钪含量30%(质量分数)的铝钪合金,通过调整烧结工艺参数,烧结样品的相对密度可达92.19%;当烧结温度高于500℃时,所得样品致密,无孔洞,且无明显晶界;随着烧结温度的提高,Sc相与第二相融合,形成Al3Sc、AlSc2等第二相,存在于合金中,且Al3Sc相呈现逐渐增强的趋势。 展开更多

关键词 放电等离子烧结 铝钪合金 快速致密化 显微组织 烧结特性

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