Fe_2O_3对粉末冶金铁基合金组织和力学性能的影响

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实验一-粉末冶金材料组织观察与硬度测试

实验一-粉末冶金材料组织观察与硬度测试

实验一粉末冶金材料组织观察与硬度测试实验学时4h 实验性质综合实验要求必做所属课程粉末冶金一、实验目的掌握Fe基粉末冶金烧结材料的相图,根据相图及显微形貌(组织特征)识别材料的组织,理解组织与成分之间的关系;能够根据有关定律及公式计算烧结铁基合金组织组成物的相对含量。

熟悉布氏、洛氏及维氏硬度计的结构原理及特点。

掌握布氏、洛氏、维氏硬度试验方法,能独立进行操作;了解粉末冶金材料的组织特点及硬度之间的关系二、烧结Fe基合金组织特征概述粉末冶金一种冶金方法。

把金属粉末压制成型后再烧结成制品。

粉末冶金适用于高熔点、高硬度的金属或含有不互溶成分的合金制品的制造。

烧结铁基合金是目前应用非常广泛的粉末冶金工程材料,其基本相图为铁碳合金的平衡组织,是研究铁碳合金的性能及相变机理的基础。

因此认识和分析铁碳合金的平衡组织有十分重要的意义。

此外,观察和分析铁碳合金的平衡组织有助于帮助我们进一步借助相图来分析问题。

所谓平衡组织,是指符合平衡相图的组织,即在一定温度,一定成分和一定压力下合金处于最稳定状态的组织,要获得这样的组织,必须使合金发生的相变在非常缓慢的条件下进行,通常将缓冷(退火)后的铁碳合金组织看作为平衡组织。

不同成分Fe基合金的平衡组织都是由铁素体、渗碳体、珠光体、石墨、孔隙、夹杂等组成,其区别仅在于分布形态和数量不同。

根据各组成物的形态、分布和数量可以判断和识别组织及含碳量。

1、铁素体:是碳在α-Fe中的固溶体。

碳的浓度是可变的,在727℃时达到最大溶解度(0.0218%);常温下其碳浓度约为0.008%。

铁素体的硬度很低,塑性好,经4%硝酸酒精浸蚀后呈白亮色。

铁素体有两种形态和分布:一是呈游离状的不规则多边形。

二是与渗碳体呈层状相间排列,如珠光体中的铁素体。

2、渗碳体:是碳与铁的一种化合物,化学式为Fe3C,含碳量高达6.69%,坚硬而脆,抗浸蚀能力很强,经4%硝酸酒精浸蚀后成白亮色。

渗碳体的分布和形态有:①游离的直条状渗碳体,如过共晶生铁中的Fe3CⅠ;②作为基体,其中分布有孤立的珠光体,即莱氏体中的渗碳体;③沿奥氏体晶界呈网状分布,如过共析钢的Fe3CⅡ;④与铁素体呈片层状分布,即珠光体中的Fe3C;⑤沿铁素体晶界分布,即工业纯铁中的Fe3CⅢ。

Al_2O_3对MoWCo高温合金力学性能的影响

Al_2O_3对MoWCo高温合金力学性能的影响

Al 2O 3对MoWCo高温合金力学性能的影响作者:钟建华江志平余向阳刘芳来源:《上海有色金属》2016年第01期摘要:通过改变MoWCo高温合金中Al2O3的含量,研究Al2O3对MoWCo高温合金硬度和耐磨性能的影响.采用球磨、压制成形和真空烧结等工艺制备MoWCoAl2O3高温合金,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和金相显微镜(OM)对制备好的合金的相结构、形貌和粒度进行分析,并测试合金的硬度和耐磨性能.结果表明:添加Al2O3能提高MoWCo高温合金的硬度和耐磨性能,当wAl2O3为5%时,MoWCo高温合金的硬度和耐磨性能达到最佳效果;在真空烧结时,Al2O3在合金中形成了γAl2O3相,是影响合金组织和性能的关键相.关键词: Al2O3; MoWCo;高温合金;硬度;耐磨性能;γAl2O3中图分类号: TG 135.5文献标志码: AEffect of Al2O3 on Mechanical Properties of MoWCo SuperalloyZHONG Jianhua, JIANG Zhiping, YU Xiangyang, LIU Fang(School of Material Science and Engineering, Jiangxi University of Scienceand Technology, Ganzhou 341000, China)Abstract: This paper aims to study the effect of Al2O3 on MoWCo super all oy’s hardness and wear ability by changing the percentage of Al2O3 in MoWCo super alloy.MoWCoAl2O3 super alloy was prepared by ball milling,press forming and vacuum sintering,the phase structure,profile and particle size of which were analyzed by XRD,SEM and metallographic microscope,and the hardness and wear ability of which were tested.The results showed that the addition of Al2O3 into MoWCo super alloy can improve its hardness and wear ability.When the percentage of Al2O3 increased to 5%wt,its hardness and wear ability reached the highest level.During vacuum-sintering,Al2O3 turns into γAl2O3 phase in super alloy,which acts as the key phase to exert an effect on the microstructure and mechanical properties of the super alloy.Keywords: Al2O3; MoWCo; super alloy; hardness; wear ability;γAl2O3目前,在高温耐磨领域应用的钼合金主要是TZM(钼锆钛)合金,但由于TZM合金中硬质耐磨相很少,其高温耐磨性有限,已经难以满足科技的快速发展对高温耐磨件的性能要求[1-3].常规钼合金在高温耐磨领域的发展受到了限制,含高耐磨硬质相的钼基复合材料可以提高钼合金在高温条件下的耐磨性能,故开发在高温条件下,仍具有高硬度和强耐磨性能的钼基复合材料显得十分必要和迫切.其中MoWCo系高温合金具备钼基合金的优良性能,且在MoWCo系高温合金中添加Al2O3可以改善该合金的高温耐磨性能.因此,研究MoWCoAl2O3高温合金的力学性能具有巨大的市场价值和潜力.MoWCo系高温合金不仅保持了W和Mo元素高熔点的优良特性,而且Mo具有与W相同的体心立方晶格,它可以固溶于W,从而起到固溶强化、细化晶粒的作用.Co与W、Mo都具有良好的浸润性和很高的互溶度,因此可作为一种良好的协同强化元素改善合金的耐高温性能.同时Co元素在Mo-W合金中能形成强化黏结相,其在粉末压制成形过程中又起到黏结剂的作用,且可避免Mo-W合金在真空烧结过程中产生金属间化合物和晶面空洞而导致合金的强度和硬度降低[4-6].在钼基合金中添加一定量的Al2O3能够提高钼基合金的硬度及改善合金的耐磨性能[7].以γAl2O3相为高耐磨硬质相,采用球磨工艺使硬质相和MoWCo合金基体实现均匀混合的工艺及其控制条件,Al2O3掺杂到钼基合金粉末中,为提高该合金的耐磨性能的研究提供指导[8-9].结合MoWCo系高温合金的本身优点及Al2O3对钼基合金有良好的力学性能,MoWCoAl2O3高温合金是前景十分广阔的一种高温合金,具有很大的研究价值和市场潜力.上海有色金属第37卷第1期钟建华,等:Al2O3对MoWCo高温合金力学性能的影响1试验方法称取6组相同质量的Mo、W、Co和Al2O3混合粉末各20 g,MoWCo高温合金中的Mo、W和Co元素是按一固定比例添加配置的.试验只改变混合粉末中Al2O3的含量,其中Al2O3的质量分数(wAl2O3)分别配置为:0%、0.5%、1.25%、2%、5%和7% 6组成分,每组成分都配置两份并相应标记序号为:1#,2#,3#,4#,5#和6#,对应关系见表1.合金粉末在表2~表4的具体参数下,经过球磨、粉末压制成形和真空烧结工艺最终得到6组不同Al2O3含量的MoWCoAl2O3合金试样.用QG700高温气氛摩擦试验机对合金试样进行耐磨性能测试.试验环境温度为200 ℃,利用电阻丝加热,摩擦为干摩擦.本试验中摩擦试验机的速度为1 m/s,力的大小为9.5 N,摩擦行程为7 200 m.摩擦试验后,把试样放到精度为0.1 mg的电子天平上称重,在相同时间内(20 min),通过试样磨损量来确定试样耐磨性能的优劣,磨损量越小,耐磨性能就越好.2结果与讨论2.1合金金相组织和硬度对1#~6#合金试样进行金相组织分析,金相组织照片如图1所示.从图1中可以看出,Al2O3颗粒较为粗大且形状不规则,主要分布于晶界处和烧结孔周围,少量分布于晶内,且颗粒与基体合金结合较紧密,无空隙和裂痕,结合处无明显相互扩散的过渡层.分析图1发现,1#合金试样的晶界和晶内几乎没有空洞或黑色颗粒.而当MoWCo合金中添加了Al2O3之后,出现了明显的孔洞和黑色颗粒,且随着Al2O3含量的增加,3#~5#合金试样的孔洞和黑色颗粒随之增多.当wAl2O3>5%时,即6#合金试样的孔洞和黑色颗粒较5#合金试样有所减少.最后得出,试样金相组织中的黑色颗粒绝大部分是Al2O3颗粒,只存在少量孔洞.这些孔洞形成的原因主要是黏结剂的熔化挥发以及试样在砂纸打磨和抛光时Al2O3的脱落[10].金相组织还表明,MoWCoAl2O3合金晶粒随Al2O3含量的增加而逐渐减小.这是由于在烧结时,Al2O3颗粒能够钉扎晶界,阻碍晶界运动,抑制晶粒长大,从而保持晶粒的高温稳定性,且效果随Al2O3颗粒的增加而更加明显,最终提高了MoWCo合金基体的硬度和耐磨性[11].图2是不同Al2O3含量试验合金的洛氏硬度值(HRC)的变化.结果表明:6组不同Al2O3含量合金试样的洛氏硬度值呈现先增后减的趋势.当wAl2O3为0%~2%时,对合金试样的硬度影响非常明显,随Al2O3含量的增加硬度明显提高;在wAl2O3>2%后,合金试样硬度随Al2O3含量的增加而增加的幅度减缓;当wAl2O3=5%时,合金试样硬度达到最高值.随后合金试样硬度随Al2O3含量的增加而呈现下降趋势.通过上述分析得出:在一定范围内,Al2O3的掺入提高了合金的硬度.随着Al2O3含量的增加,合金硬度逐渐增加.其强化机制包括:(1)Al2O3的加入细化了晶粒,起到了细晶强化的效果;(2) Al2O3颗粒能增加钼基体的位错密度,在其周围产生应力场,引起应力集中,钉扎位错,阻碍位错的运动,从而对基体起到强化作用[12].而当Al2O3含量过高时,Al2O3颗粒会出现偏聚富集,使合金脆性增大,硬度减小.2.2XRD分析图3为不含Al2O3及含Al2O3 的试验合金的XRD图谱.对比图3(a)和(b)可以看出,添加Al2O3的合金试样生成了γAl2O3相,且峰强度较未添加Al2O3的合金试样明显降低.在对比Mo元素的标准峰时发现,图3(a)中Mo的峰值向左有一定的偏离.由布拉格方程2dsinθ=nλ可知,当θ减小时,d必定增大.由Mo、W、Co元素的原子半径关系(rCo2.3SEM和EDS分析图4为1#和5#合金试样的SEM图和能谱分析图.从图4(a)中可以看出,黑色颗粒成分主要是Mo、W和O三种元素,不含Al元素,故不存在Al2O3.不出现Co元素是由于Co与W 形成了CoW固溶相(μ相),而基体组织的成分主要是Mo、W两种元素.从图4(b)中可以看出,试样的基体为MoW固溶体,颗粒为γAl2O3相,没有其他相.且γAl2O3相主要分布在合金的晶界处和烧结孔周围,极少分布在晶内.晶界组织的成分主要是Mo、O、W和Al四种元素,基体组织的成分主要是Mo、W和O三种元素,不出现Co元素是由于Co与W形成了CoW固溶相(μ相),在SEM图中不能显现出来.这是因为随着Al2O3含量(一定范围内)的增加,Al2O3颗粒使得摩擦表面的支撑点增多,支撑点承受了较多载荷,减少了摩擦副之间的直接摩擦,降低了材料的摩擦系数[15-16].3结论(1)在MoWCo合金中添加Al2O3能够提高合金的硬度.(2)在一定范围内提高合金中Al2O3的含量,合金的硬度随Al2O3含量的增加而提高,在wAl2O35%时,合金的硬度达到最大值;当Al2O3的含量超过5%时,合金的硬度随Al2O3含量的增加而降低.(3) Al2O3能提高MoWCo合金材料的耐磨性能,在一定范围内随着Al2O3含量的增加,合金材料的耐磨性能越好,在wAl2O3=5%时,合金材料的耐磨性能达到最佳.参考文献:[1]钟培全.钼与钼合金的应用及其加工方法[J].中国钼业,2000,24(5):15-16.[2]朱琦,王林,杨秦莉,等.钼钨合金的组织和性能研究[J].中国钼业,2013,37(5):49-51.[3]Nahif F,Music D,Mráz S,et al.Ab initio study of the effect of Si on the phase stability and electronic structure of γand αAl2O3[J].Journal of Physics:Condensed Matter,2013,25(4):125-502.[4]黄培云.粉末冶金原理[M].北京:冶金工业出版社,1982.[5]Gupta K P.The CoMoW system(cobaltmolybdenumtungsten)[J].Journal of Phase Equilibria,2002,23(3):274-277.[6]魏世忠,韩明儒,徐流杰,等.钼合金的制备与性能[M].北京:科学出版社,2012.[7]殷为宏.现代高科技中的钼[J].中国钼业,1997,21(2/3):27-33.[8]侯风亮,倪峰,代宝珠,等.Al2O3掺杂钼基合金混合粉末的制备[J].稀有金属与硬质合金,2010,38(4):17-20.[9]Nguyen M A,Ngo D T,Le V T,et al.Synthesis of singlewalled carbon nanotubes over CoMo/Al2O3 catalyst by the catalytic chemical vapor deposition of methane[J].Advances in Nature Sciences:Nanoscience and Nanotechnology,2012,4(3):035-018.[10]廖雪松,范景莲,成会朝,等.脱脂与烧结工艺对WC6Co1TaC硬质合金显微结构与性能的影响[J].中国钼业,2006,21((4)):29-33.[11]代宝珠.Al2O3颗粒增强钼基复合材料的制备与性能研究[D].洛阳:河南科技大学,2010.[12]张丹丹.Al2O3增强钼基复合材料的机械合金化及性能研究[D].洛阳:河南科技大学,2012.[13]蒋松林.CoMoCrSi体系相关系及其耐液锌腐蚀性能的研究[D].湘潭:湘潭大学,2014.[14]程鑫.添加剂对超、特粗晶硬质合金及其Co粘结相微观结构和性能的影响[D].长沙:中南大学,2012.[15]Krajniikov A.The study of impurity element in the molybdenum alloys[J].Refractory Metals & Hard Materials,1992,354(11):175-180.[16]杜三明,张永振,上官宝,等,CrNiMo钢在不同氧气含量气氛中的高温摩擦磨损性能[J].润滑与密封,2010,35((8)):12-14,3.。

铁基粉末冶金材料的制备及性能研究

铁基粉末冶金材料的制备及性能研究

铁基粉末冶金材料的制备及性能研究一、引言粉末冶金是一种高效、环保的先进制造技术。

铁基粉末冶金材料是目前粉末冶金领域中使用最为广泛的一种材料,在机械、汽车、电子、航空、航天等领域得到了广泛的应用。

如何制备高品质的铁基粉末冶金材料,提高其性能,是当前研究的热点和难点之一。

二、铁基粉末冶金材料的制备方法目前,铁基粉末冶金材料的制备方法主要分为干法和湿法两种。

1. 干法干法制备铁基粉末冶金材料的主要原理是将金属粉末通过机械合金化或电解粉末制备得到所需的铁基合金粉末。

干法制备铁基粉末冶金材料的优点是工艺简单,易于控制,且不需要添加外来成分,从而提高了制备的纯度。

2. 湿法湿法制备铁基粉末冶金材料的主要原理是先制备出高纯度的沉淀物,然后再通过还原、热处理等方法制备所需的粉末冶金材料。

湿法制备铁基粉末冶金材料的优点是可以获得更高的成分均匀度和纯度,且可以控制尺寸和形状,但缺点是制备工艺比较繁琐,成本较高。

三、铁基粉末冶金材料的性能研究铁基粉末冶金材料的性能研究主要包括以下几个方面:1. 硬度和耐磨性铁基粉末冶金材料的硬度和耐磨性是其最重要的性能之一。

硬度和耐磨性一般受到材料的成分、制备和加工过程的影响。

研究表明,适当的碳含量和孔隙率可以提高材料的硬度和耐磨性。

2. 抗拉强度和塑性铁基粉末冶金材料的抗拉强度和塑性是其在机械、汽车等领域应用的重要指标。

一般来说,选择合适的铁基合金、控制铁基合金的粘结相以及调整材料的含碳量,可以提高材料的抗拉强度和塑性。

3. 磁性铁基粉末冶金材料的磁性是其在电子、磁性材料等领域应用的重要指标。

研究发现,采用适当的热处理等方法可以调控铁基粉末冶金材料的磁性。

4. 抗腐蚀性铁基粉末冶金材料的抗腐蚀性是其在冶金、化学等领域应用的重要指标。

一般来说,选择合适的铁基合金、降低材料的孔隙率以及控制材料的表面质量,可以提高材料的抗腐蚀性。

四、铁基粉末冶金材料的应用铁基粉末冶金材料可以广泛应用于机械、汽车、电子、航空、航天等领域。

Fe_2_和Fe_3_对含铁氧化物熔体性质的影响_于继鹏

Fe_2_和Fe_3_对含铁氧化物熔体性质的影响_于继鹏

第26卷第10期 2014年10月 钢 铁 研 究 学 报Journal of Iron and Steel Research Vol.26,No.10October 2014基金项目:国家自然科学基金资助项目(51104013);中央高校科研基本业务费资助项目(FRF-TP-12-022A)作者简介:于继鹏(1988—),男,硕士生; E-mail:yujipeng1988@163.com; 收稿日期:2013-06-25通讯作者:王丽君(1979—),女,博士,副教授; E-mail:lijunwang@ustb.edu.cnDOI:10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20130222Fe2+和Fe3+对含铁氧化物熔体性质的影响于继鹏1, 王丽君1,2, 王亚娴1, 刘延强1, 周国治1,2(1.北京科技大学冶金与生态工程学院,北京100083; 2.北京科技大学钢铁冶金新技术国家重点实验室,北京100083)摘 要:通过对含铁氧化物的熔渣体系黏度、密度以及硫容量的综述和分析,可以看出,熔体的性质会随着变价金属离子含量的变化而变化,Fe2+和Fe3+在熔体结构中承担着不同的角色,Fe2+是网络破坏体,正八面体配位,使黏度降低,硫容量增加。

而Fe3+以正四面体和正八面体来配位,且以四面体为主,作为网络聚合体存在,黏度随着Fe3+含量的增加而逐渐增加等。

结构方面的研究也证实上述由性质反映出来的规律。

同时,上述规律也可以为研究其他过渡金属元素提供有益的参考。

关键词:FeOx熔体;黏度;密度;硫容量;熔体结构文献标志码:A 文章编号:1001-0963(2014)10-0001-08Effect of Fe2+and Fe3+on the Properties of Melts Containing FeOxYU Ji-peng1, WANG Li-jun1,2, WANG Ya-xian1, LIU Yan-qiang1, ZHOU Guo-zhi 1,2(1.School of Metallurgical and Ecological Engineering,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China;2.State Key Laboratory of Advanced Metallurgy,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China)Abstract:In order to understand the effects of various iron oxides on the properties of melts,viscosity,density aswell as sulphide capacities of slag system containing FeOxwere summarized and discussed.It is indicated that ei-ther thermophysical or thermochemical properties would be modified accordingly with the valence change of ironoxides.Fe2+and Fe3+have different functions in slag.Fe2+existed as a network-breaker,which resulted in thedecreasing of viscosity and increasing of sulphide capacities with increasing addition of FeO.However,Fe3+com-monly would occupy the tetrahedron and octahedron positions,and play a network-former role,consequently,cause the viscosity of melts increasing etc.Direct investigations of slag structure or valence state of iron in themelt also support the regular patterns derived indirectly from the various physical-chemical properties.Mean-while,these patterns of slag system including iron oxides also offer a good reference to the study of other transi-tion melt oxides in slag system.Key words:FeOxmelt;viscosity;density;sulphide capacity;slag structure 在冶金生产过程中,由矿石进行还原得到富集的金属并实现金属与氧化物脉石的分离是最为首选的思路。

Fe_2O_3对MgAlON氧化行为的影响

Fe_2O_3对MgAlON氧化行为的影响
Mg ON + O2 + A1O4 A1 - Mg 2 +A1 +关 于 Mg O AIN氧 化 行 为 的 研 究 是 基 于 用 相 对 较 纯 的 原 料 合 成 的Mg I N, A O 没有考虑杂质 的影响 。叶国 田等人 的研究表 明, 利用矾 土 基原料 合成 的 Mg O A1N开始 生成 d— 1 , 度和完全 氧化 温度均 比 A 温 O 氧 化铝基 合成 的 M AO g 1 N的相 应温 度值低 20 0 ℃。他们 认为这 可能是 由于 矾土 中所含有 的 F ,S i 多种杂质 固溶到 M A O e ,i , O 等 0 O T g 1N晶格 中, 引起 晶格 畸变从而 使矾土 基原料 合成 的 M AO 更 易氧化 。基于 g 1N 以 上结 果 , 工 作 以 F , 本 e 为添 加 物 , 用铝 热还 原 氮化 法 合成 M — O 采 g AON, 1 研究 F : 相 当于矾 土中的单个杂质 ) Mg 1 eO ( 对 AON氧化行 为的影 响, 以期对选择合成 M A O g 1N的天然原料提供一定 的指导 。
近 , 小于电熔尖晶石试 样 MA的晶格常数 (.0 2 n , 均 08 5 0 m)这从另一方面 证 实无 F 样 和含 F e 试 O e0 试样 经 15 ℃埋碳 氮 化后 都合 成 了 Mg 50 — A1N O ”。此外 , 加入 F %,%,%的试样 与元 F e0 为2 4 6 e0试样 相 比, 品 格常数有所 降低 。所 以 ,e , F 的加入引起 了M AO 品格常数的变化 。 0 g 1N 表 1F 。 入量不 同时试样 的晶格 常数 eO加
1试 验 过 程 . 以 Mg A2 A 粉 ( 19 t , 00 4mm) O, 1 和 l A > 8w% < .7 O 以及 添 加 物 F < e0 (

Fe_2O_3_SrO摩尔比和焙烧温度对锶铁氧体粉体形貌和磁性能的影响

Fe_2O_3_SrO摩尔比和焙烧温度对锶铁氧体粉体形貌和磁性能的影响

2 M/A·m ·kg-1 M (emu/g)
80 60 40 20 0
(a)
-15000 -1500
-10000 -1000
-5000 -500 -20 -40 -60
05000 500来自10000 100015000 1500
μ0H H/mT (Oe)
-80 图 3 不同的 n 值锶铁氧体的磁滞回线
1 引言
永磁铁氧体材料以铁红(Fe2O3)为原料, 配以其 它金属氧化物(如 Sr、Ca、稀土等)烧结而成[1~4]。 因此, 铁红是制备永磁铁氧体的基础材料和主要原 料。而目前国内各大永磁铁氧体制造厂商,都不生 产氧化铁原料, 主要依赖于钢铁企业的各种氧化铁 副产品。 以钢铁生产过程中产生大量的含氧化铁的
-15000 -1500
-10000 -1000
-5000 -500 500 -20 -40 -60 -80
[7~9]
根据图 1 的衍射数据,通过 Celref 软件,计算 了对应样品的晶格常数,如表 1 所示。从表 1 可看 出,实验中取 n 为 5.6 和 5.9 时,所得铁氧体晶格 常数与 JCPDS 卡片上给出 n 值为 6 的标准理论值 相接近。从本实验结果上看,随着 n 值增加,晶格 常数和晶胞体积变大,其原因是 n 值增加,晶胞中
和矿物元素(Ca,
[3]
Zn,Si,Bi)
[10~12]
的取代。Onreabroy 等 研究了稀
土元素取代对锶铁氧体的磁性能和显微形貌的影 响。有关 Fe2O3/SrO 摩尔比对锶铁氧体的微观形貌 和磁性能的影响研究还较少。 本实验以钢铁厂副产品铁鳞和碳酸锶为主要 原料,采用传统陶瓷合成方法,制备永磁锶铁氧体 粉体。研究了锶铁摩尔比(SrO·nFe2O3)和焙烧温 度对铁氧体粉体的显微结构和磁性能的影响规律。

粉末冶金Ti-Fe 合金的显微组织及力学性能

粉末冶金Ti-Fe 合金的显微组织及力学性能作者:智赢论文网日期:2016-9-6 10:27:27 点击:0钛合金凭借其良好的生物相容性、高比强度、低弹性模量、耐腐蚀等优点,在生物医用材料领域获得重要应用,具有极为广阔的市场前景[1-2]。

目前应用最为广泛的Ti-6Al-4V ( TC4) 及其改进合金作为植入性材料,其弹性模量仍然较人体骨难以匹配,会引起组织“应力屏蔽”[3],此外长期植入人体Al 和V 离子的析出也会对人体造成危害[4-5]。

针对这些问题,研究和开发无毒、生物相容性更好、弹性模量更低的钛合金材料,以适应临床对种植体材料的需求,成为了当今生物医学金属材料的主要研究内容。

近年来,美国、日本等国针对不同的临床应用,积极开展大量新型β钛合金的研究工作,取得了丰硕的成果,部分已经获得了商业应用[6-10]。

Majumdar 等[11]制备了Ti-13Nb-13Zr 合金,其弹性模量为74 GPa,相比于Ti-6Al-7Nb 等第二代医用钛合金,其弹性模量有明显降低,但Nb、Zr 等元素熔点高、比重大,也较为昂贵,合金制件的密度较大、其制备成本也较高。

在众多β-Ti 稳定元素中,Fe 元素安全无毒、最为廉价。

Fe 是Ti 的β慢共析元素,在β-Ti 中的溶解度大于在α-Ti 中的溶解度,在一般冷却速度下能将β-Ti 保存至室温,并对合金产生固溶强化的作用[12]。

适量Fe 的添加不仅可以降低弹性模量,还能够显著提高钛基体的强度和耐磨性能。

Haghighi 等[13]铸造法制备了Ti-( 8 - 10) Fe-( 0 - 10) Ta 合金,Ti-10Fe-10Ta 的弹性模量达到最低值为92 GPa。

Yang 等[14]通过粉末冶金方法制备了Ti-3Fe-( 0- 3) Si,其弹性模量在87 ~ 106 GPa 之间,最大拉伸强度达到900 MPa。

目前关于生物医用Ti-Fe 二元合金的报道甚少,Chen等[15]通过粉末冶金法制备了Ti-( 3 - 7)Fe 合金,研究表明Fe 含量的升高有利于提升合金的强度和塑性,制备Ti-7Fe 合金拉伸强度为916 MPa,最大拉伸率达到13%。

Al_2O_3含量对烧结矿平衡相组成及特性的影响

收稿日期:2009-04-23基金项目:安徽省科技攻关项目(0701*******)。

作者简介:刘继彬(1982-),男,山东济宁人,硕士生。

文章编号:1671-7872(2009)04-0333-05Al 2O 3含量对烧结矿平衡相组成及特性的影响刘继彬,李辽沙(安徽工业大学安徽省冶金工程与资源综合利用重点实验室,安徽马鞍山243002)摘要:为寻求烧结矿在Al 2O 3含量提高后冶金性能变化的内在原因,实验研究不同Al 2O 3含量烧结矿的平衡相组成、组元分布特性以及Al 2O 3对烧结矿物相结构、组成的影响行为,分析Al 2O 3含量对烧结矿冶金性能的影响。

得出:烧结矿中Al 2O 3含量提高时,其全部进入铝固溶复合铁酸钙相并导致该矿物明显增加。

该物相的化学组成可由w (Al 2O 3)=1.5%时的7.7CaO ·13.6Fe 2O 3·Al 2O 3·3.4SiO 2转变为w (Al 2O 3)=3.0%时的4.8CaO ·11.4Fe 2O 3·Al 2O 3·2SiO 2;磁铁矿相和粘结相硅酸二钙会随Al 2O 3含量提高而减少。

这种改变使烧结矿的还原性能得到一定改善,但也是引起高铝烧结矿性能劣化的主因,对高炉顺行不利。

关键词:Al 2O 3;烧结矿;矿物相;铁酸钙中图分类号:TF046.4文献标识码:Adoi :10.3969/j.issn.1671-7872.2009.04.002Influence of Al 2O 3on Sinter for Its Phase Compositions and Properties in EquilibriumLIU Ji-bin,LI Liao-sha(Anhui Provincial Key Laboratory for Metallurgical Engineering &Resources Recycling,Anhui University of Techonology,Ma'anshan 243002,China )Abstract:To obtain the internal mechanics of metallurgical properties variety of sinter as Al 2O 3content level raising ,it was studied that Al 2O 3behavior acts on phase compositions and element distributions in equilibrium in sinter and the influence on the phase structure and metallurgical properties of sinter was investigated as well.The results showed that all of Al 2O 3existed in the complex calcium ferrite solid solution with aluminum-bearing,and this phase increased greatly as the increasing of the content of Al 2O 3.As a reasult ,its chemical formula changes from 7.7CaO ·13.6Fe 2O 3·Al 2O 3·3.4SiO 2to 4.8CaO ·11.4Fe 2O 3·Al 2O 3·2SiO 2when the percentage of Al 2O 3was from 1.5up to 3.0.Magnetite and calcium silicate were decreased with the content of Al 2O 3increasing.These changs were the main reason which the metallurgical properties of sinter with high level Al content was deteriorated,in spite of reducibility of sinter improving,which was harmful to BF operation.Key words:Al 2O 3;sinter;mineral phase;calcium ferrite随着我国高炉澳矿使用量的不断增加[1],各钢铁企业所用烧结矿中铝含量普遍提高,对烧结矿的冶金性能产生了一定的影响[2-5],如强度降低,低温还原粉化现象加剧,融、滴性能变差等。

各化学元素在粉末冶金中的作用


十、钒(Vanadium)等
1、钒物理特性: 密度:6.11g/cm³; 熔点:1919℃; 2、钒溶解度: α-铁:无限; γ-铁: 约1.4% ; 3、在粉末冶金中的作用: 3.1、Nb、V、Ti、Al元素在粉末冶金材料中可产生相间沉淀和纤维状碳化物,沉 淀可发生在铁素体、珠光体、贝氏体中,形成奥氏体-珠光体组织时,产生较 大的强化效果; 3.2、钒的沉淀强化效力强大且容易控制,是最广泛使用的沉淀强化添加剂,它 可以通过中间相和V(C、N)在铁素体内任意沉淀而造成沉淀强化,也促成晶 粒内更多的形核,使晶粒细化,研究表面铁素体的沉淀强化程度依赖于氮碳 可利用量; 3.3、钴是稀有元素,一般用作特殊材料、磁性材料和高温耐磨材料; 碳化物硬度:碳化钼:HV2200; 碳化钨、碳化铌:HV2400; 碳化钒:HV2800; 碳化钛:HV3400。
九、铜(Copper)
1、物理特性: 密度:8.96g/cm³; 熔点:1083℃; 2、溶解度: α-铁:0.2%; γ-铁: 8.5% ; 3、在粉末冶金中的作用: 3.1、铜通常应用在自润滑含油轴承、青铜合金等摩擦材料上; 3.2、铜具有良好的导热、导电率,以及良好的抗腐蚀和机械性能,用作 制作渗铜类零件,导热及机械性能较好; 3.3、铜在铁基粉末冶金中有固溶强化作用,在含量低时,可以代替镍; 3.4、铜熔点较低,铁基粉末冶金烧结过程中,铜在1083℃左右便开始溶 化,产生瞬时液相,润滑基体、促进烧结。 3.5、铜与磷或硼配合使用,在铁基粉末冶金中, 提高产品摩擦性能,还能提高钢的强度和 屈服比; 3.6、铜在铁基粉末冶金中具有永久封闭孔隙的 作用。
四、硫(Sulfur )
1、物理特性: 密度:1.96g/cm³; 熔点:112℃; 2、溶解度: 在铁的溶解度很小,一般以硫化物形式存在; 3、在粉末冶金中的作用: 3.1、MnS等硫化物在粉末冶金中起切削剂的作用; 3.2、硫与铁生成硫化铁,硫化铁均匀的分布在制品各处,在摩擦表面起 着良好的润滑作用,并可以改善切削加工性能; 3.3、硫化处理的制品,其摩擦和加工表面显得特别光滑,具有很好的干 摩擦性能; 说明:硫的含量不恰当,使制品产生热脆性,降低 延展性和韧性,还会降低耐腐蚀性,通常加入S、 MnS等硫化物的制品较容易锈蚀。

负载型Fe_2O_3_Al_2O_3催化剂的制备及其对煤微波热解的催化活性

第32卷 第6期Vol.32 No.6材 料 科 学 与 工 程 学 报Journal of Materials Science &Engineering总第152期Dec.2014文章编号:1673-2812(2014)06-0826-05负载型Fe2O3/γ-Al2O3催化剂的制备及其对煤微波热解的催化活性李 兆1,赵西成2,苗波波3,江元汝3,赵亚娟3(1.西安建筑科技大学材料与矿资学院,陕西西安 710055;2.西安建筑科技大学冶金工程学院,陕西西安 710055;3.西安建筑科技大学理学院,陕西西安 710055) 【摘 要】 为实现低变质煤资源化的目标,在低变质煤微波热解的基础上采用超声浸渍-焙烧法制备负载型Fe2O3/γ-Al2O3催化剂,采用场发射扫描电镜(SEM)及X射线能谱(EDS)对催化剂进行表征,研究了其对煤微波热解过程中的催化效果及机理,考察焙烧时间、焙烧温度等因素对催化剂催化活性的影响,通过气-质联用(GC-MS)及煤气分析仪对焦油及气体组分和含量进行测定。

结果表明,Fe2O3/γ-Al2O3催化剂的加入提高了煤微波热解制氢气及焦油产率,超声浸渍条件下400℃焙烧4h制备的产品催化活性最佳。

【关键词】 Fe2O3/γ-Al2O3催化剂;微波热解;煤;产率中图分类号:X703.1文献标识码:APreparation of Supported Fe2O3/γ-Al2O3Catalyst and Its Performancein Microwave Pyrolysis of CoalLI Zhao1,ZHAO Xi-cheng2,MIAO Bo-bo3,JIANG Yuan-ru3,ZHAO Ya-juan3(1.College of Materials and Mineral Resources,Xi’an 710055,China;2.College of MetallurgicalEngineering,Xi’an 710055,China;3.School of Science,Xi’an University of Architecture And Technology,Xi’an 710055,China)【Abstract】 To exploit utilizations of low-metamorphic coal resources,the supported iron(Ⅲ)oxide/γ-alumina(Fe2O3/γ-Al2O3)catalyst was prepared through the ultrasonic immersing-calcination method based onthe microwave pyrolysis of low-metamorphic coals.The morphology and composition of the catalysts wereinvestigated by scanning electron microscopy and energy-dispersive X-ray spectroscopy.Moreover,the catalyticeffect and mechanism of action of the catalysts during the progress of the microwave pyrolysis of coals wereanalyzed.Furthermore,the influences of calcination time and temperature on the catalytic activity werestudied,and the composition and concentration of tars and airs were characterized by gas chromatography-massspectrometry(GC-MS)and gas analysis meter.The results indicated that the production of hydrogen and tarduring the microwave pyrolysis of the low-metamorphic coals could be significantly improved by Fe2O3/γ-Al2O3catalysts,and that the optimal activity of the catalysts could be obtained by calcination at 400℃for 4hunderthe condition of ultrasonic immersing.【Key words】 Fe2O3/γ-Al2O3;microwave pyrolysis;coal;yield收稿日期:2014-04-29;修订日期:2014-06-03基金项目:国家高技术研究发展计划(863计划)资助项目(2011AA05A202);国家自然科学基金资助项目(21205092);陕西省教育厅资助项目(2013JK0704);榆林市科技局资助项目(Gg09-1-02)作者简介:李 兆(1986-),男,博士,主要从事煤及液化残渣微波热解的研究。

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e p rme t l l y c e s b i u l r m 3 P n 8 P 5 P n 4 x e i n a l si r a eo v o s fo 8 4 M a a d 6 2 M a t 1 2 7 M a a d 1 1 4 MPar s e t ey a o m ao n y o ep ci l t o v r t mp r t r f r a d n e O3 b tt e t tleo g t n d c e s s fo 1 % t . % . e i r v m e to c a i a e ea u e at d i g F 2 , u h o a l n a i e r a e m 3 e o r o65 Th mp o e n fme h n c l p o e i so e O3a d t n i n b s d al y o s ot er f r e n f a il s n er f e n f r i s r p r e fF 2 d i o o — a e l we e o c me t p r c e d t e n me t g an . t i r o th o t a h i o
金力学性 能提 高的丰要 原因。 关键词 :铁基 合金 ;F 2 ;第 相 :冉结晶 e03
中图分类号 :T 1 51 F2. 3
文献标识码 :A
Байду номын сангаас
文章编号 :17 —2 42 1)— 1.7 6 30 2 (0 146 00
Efe to 2 d ii n o i r s r t e a fc f Fe 03a d to n m c o t uc ur nd m e ha c l o r i so wde e a l r i a r n b s d a l y c ni a pr pe te f po r m t lu g c l o ・ a e l i o
rc e a t l s t i er n i g fo 2 0 n t m s r mo e y F 2 d i o . h s x d a t lsa e f u d t i h d p r c e h sz a g n m 0 m o 5 u i p o td b e 03a d t n T e eo i ep r ce r o n i wi r i i o
第 1 6卷第 4划
、 【l O4 , -6N . 0
粉 末 冶 金 材 料 科 学 与工 程
M a e i l c e e a t r a sS i nc nd Engi e i fPo de e a l g ne r ng o w rM t lur y
2 1年 8 01
工 艺 制 得 铁 基 合金 ,研 究 添 加 F 2 3 铁 基 合 金 显 微 组 织 和 性 能 的 影 响 。结 果 表 明 :添 加 少 量 F 2 能 促 进 合 eO 对 e 粉 0 金 中粒 径 为 2 0 n 到 5 u 的富 T 、Y、 C 和 0 的第 二 相 颗 粒 形成 ; 第 二 相 颗 粒 能 够 显 著 细 化 合 金 的 再 结 晶 晶 0 m m i r 粒 ,并 促 进 组 织 均 匀 化 ;添 加 少 量 F 2 粉 可 使 基 体 的 室 温 拉 伸 强 度 和 屈 服 强 度 分 别 从 84MP 和 62M P 高 e03 3 a 8 a提 到 l 5 a 114M P , 但 伸 长 率 却 从 1%降 低 至 65 7MP 和 4 a 2 3 .%。颗 粒 强化 和 晶粒 细 化 是添 加 F 2 粉 末 冶 金 铁 基 合 e 03
Au 2 1 g. 01
F 2 对 粉 末 冶 金 铁 基 合 金组 织 和 力学 性 能 的影 响 eo3
张刘杰,刘祖 铭, 刘 咏 ,刘 峰 ,赵 大鹏 ,刘东华,郭 薇
( 南 大学 粉 末 冶 金 国 家 重 点 实 验 室 ,长 沙 4 0 8 ) 中 10 3

要 :在气 雾化 F 2 r . 04 i .5 粉末 中添加 1 质 量分 数) F 2 3 e1C 一 5 . 一 2 Y 2 W一 T 0 %( 的 eO 粉末 ,经过热挤压一 轧制一 热处理
Ab t a t Io a e a l y sr c : r n b s d l wa p e a e v a o e t so , h t o l g n a n a i g y s g a a o z d o s r p r d i h t x r i n u o r l n a d n e l b u i g s t mi e i n n
F . 2 - W . . T 一 .5 p wd r t s r ci n o % F 2 d t n p wd r . e e e to e 03 a d t n o e 1 Cr2 5 0 4 i02 Y o e s wi ma s fa t f1 h o e 03a d i o e s Th f c fF 2 d i o n o i mir sr cu ea dp o e t so o - a e lo si v si ae . e r s l h w a o ma i no 一, , — n c o t t r n r p ri f r n b s d a l ywa e t td Th e u t s o t t r t f u e i n g s h f o Ti Y一 Cr a d O—
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