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近几十年来，由于其良好的生物相容性、与人体骨骼相似的力学性能和优异的耐腐蚀性能，钛合金已经在许多重要应用领域取得了突破性进展，如外科植入物、人工关节、人工骨骼、骨固定部件、假牙、牙内镶件等。然而，随着新一代生物材料的发展，传统的医用钛合金已经无法满足日益严格的植入质量标准，如生物力学相容性、生物适应性和人体组织适应性。常见钛合金的长期有效性受到各种故障的挑战，这促使人们开发出更优越的医用钛合...
2024-05-06
TiAl合金具有低密度、高比强度、高温氧化抗性和抗蠕变性等优异性能。因此，TiAl合金在航空发动机、汽车涡轮增压发动机和其他高温应用中广泛应用，作为镍基合金的替代品。然而，TiAl合金也存在一些缺点，例如高温强度不足，只适用于航空发动机的低压涡轮叶片。此外，由于其固有的脆性，TiAl合金的室温塑性较低。因此，有必要进一步改善TiAl合金的机械性能。近期，吉林大学姜启川教授课题组通过快速热压烧...
2024-04-10
MoNbTa基多主元合金（MPEA）的相稳定性和强化是极具挑战性的材料科学课题。这些合金中的单一固溶相在室温下通常显示出较差的力学性能。为了在MoNbTa基MPEA中保持高强度和延展性的平衡，可以通过组成优化巧妙地引入FCC相或次生析出物。当在退火过程中BCC相和FCC相或析出物之间存在竞争晶粒生长时，会导致晶粒细化和晶界面积增加。因此，晶粒细化会对位错运动产生阻碍，从而提高MoNbTa基M...
2024-04-05
钛合金的密度低而强度高，常被认为是航空航天及深海探索的重要结构材料。尽管目前的研究成果浩如烟海，然而对进一步提高其综合性能的探索从未止步。受自然界中生物材料的启发，一般认为层状结构设计可能获得兼具强度和韧性的复合材料。为此，北京理工大学张洪梅教授课题组以Ti6Al4V (TC4)为研究对象，设计了层状粉与球状粉叠层烧结的技术路线，采用快速热压烧结技术制备了样品，分析了微观组织结构并研究了其准...
2024-03-11
Cu–Cr–Nb系合金因其出色的力学、电学综合性能在电力工业中有着重要的应用，常被用作导电结构件的制作。但是此前针对该类材料的研究主要关注工艺和性能，缺乏系统的对热处理制度、微观组织结构演化与室温力学性能之间的关系的研究。近期，天津大学郭乾应教授团队及合作者采用快速热压烧结技术制备了细晶粒Cu–Cr–Nb合金材料，然后按照实验设计对其进行了不同工艺的热处理，并讨论了沉淀相的形成及其对室温力学...
2024-03-09
一般而言，金属材料的韧性很好但耐磨损性能较差，而陶瓷材料比较耐磨但韧性差，所以陶瓷与金属的复合可以有效结合两者的优势，获得既强韧有耐磨的金属陶瓷复合材料。太原理工大学的陈洪胜教授及合作者们以AlCoCrFeNi2.1高熵合金为基体，碳化钨为增强相，利用快速热压烧结技术制备了金属陶瓷复合材料。实验发现该技术可以实现复合材料的快速致密化并最大限度地减少复合材料性能的退化。实验研究了材料的组成相和...
2024-03-06
钨铜复合材料是由不互溶的钨和铜构成的一种独特的双金属复合材料，在高压电触头、电加工电极、电子封装、核聚变、电磁推进等领域应用广泛。随着科技发展和新应用领域的拓展，对钨铜复合材料的综合性能提出了更高要求，然而，如何让钨铜复合材料兼具高强度、高可塑性和高电导率，目前仍缺乏有效方法和手段。对此，北京工业大学宋晓艳教授团队提出一种创新钨铜复合材料跨尺度多层级设计理念，应用快速热压烧结技术，成功制备了...
2024-03-04
高熵合金是近年来蓬勃发展的明星材料之一，其成分复杂，要想快速得到优化的配方和制备工艺，需要非常庞大的样品制备工作量。快速热压烧结以其高效率和低成本成为了高熵合金研究的利器。近期，太原理工大学的陈宏胜教授课题组在《Vacuum》杂志上发表了题为《Interfacial bonding behavior of WC/AlCoCrFeNi2.1 eutectic high-entropy allo...
2024-02-28
ZTA陶瓷（氧化锆增韧氧化铝）是一种具有优良综合力学性能的陶瓷材料，与普通氧化铝陶瓷相比，ZTA具有更好的韧性，不易断裂，因而在很多关键领域发挥着重要作用。而在医疗植入体应用中，我们需要陶瓷材料具有更好的摩擦磨损性能，因此，对ZTA陶瓷进行掺杂改性成为了一个重要的课题。近期，西南交通大学冷永祥教授团队研究了铜掺杂对ZTA陶瓷摩擦磨损性能的改进行为。相关结果发表在《Ceramics Inter...
碳化硼(B4C)因硬度高(35～45 GPa)、熔点高(2450 ℃)、化学稳定性好、中子吸收能力强、摩擦因数低、密度低(2.52 g/cm3)而成为军工中广泛应用的材料。然而，B4C的共价键含量高(超过 93%)，断裂韧性差(1.2～2.2 MPa∙m1/2)，烧结所需温度高且致密化困难，极大限制了 B4C 材料的应用。近期，中南大学袁铁锤教授课题组通过快速热压烧结技术成功制备了高性能B4...
Mo2BC陶瓷具有高强度和高硬度特性，是一种潜在的结构陶瓷材料。其微观组织结构和力学性能强烈依赖于烧结工艺。近期，河南科技大学王帅课题组采用快速热压烧结技术系统研究了烧结温度对其微观组织结构和力学性能的影响，探索了一种可以细化晶粒并提高其力学性能的两步法烧结工艺，陶瓷样品的致密度可达98.5%，相关结果发表在《Journal of Alloys and Compounds》上。将买来的钼粉、...
陶瓷烧结是一个高能耗的工业过程，如果能够降低烧结温度，缩短保温时间则可以有效降低碳排放，对环境保护有重要意义。有报道称，使用介孔粉末作为原料可以实现这一点。中南大学的傅乐教授及合作者以ZrO2-SiO2复合玻璃陶瓷体系为研究对象，设计制作了介孔粉体原料，然后用快速热压烧结探索了烧结致密化行为，并与普通粉体原料做了对比。相关成果发表在《Ceramics International》上。ZrO2...
作为一种杰出的介电陶瓷，钛酸钡具有适中的居里温度 ，高介电常数和低制造成本，因此被广泛应用于电容器、铁电存储器和其它器件。但是它高温下稳定性差，能量存储密度和效率都比较低，还有很多可以优化的空间。近期，昆明理工大学孟彬教授及合作者们提出，借鉴高熵陶瓷研究思路进行钛酸钡基介电陶瓷成分设计，并利用快速热压烧结技术制备样品，对不同配方的钛酸钡基高熵介电陶瓷进行了系统的微观组织结构、介电性能和储能性...
磷酸锆钙陶瓷是一类低热膨胀/负热膨胀陶瓷材料，这个特性使其能够应用在一些特殊的热管理场合。但是，常规无压烧结制备的材料致密度不足，因而力学性能较差。普通的热压烧结或者热等静压烧结能够显著提升陶瓷材料致密度，但是长时间的保温会使晶粒长大，同样不利于提高力学性能。快速热压烧结技术因其升温速率快，保温时间短，因而制品晶粒尺寸小，气孔少，可以获得前所未有的高达94.5MPa的弯曲强度。近期，济南大学...
碳化硼是一种非常特别的结构陶瓷，它硬度高、密度低，能够作为车辆和人员的防弹装甲材料。但是，纯的碳化硼韧性不高，中弹后容易形成长贯穿裂纹，不利于抗第二枪或者第三枪。为了提高韧性，需要从成分或者微观结构上入手。哈尔滨工业大学的王志江教授团队提出了向碳化硼陶瓷中引入孪晶结构的方式提高其韧性，相关成果发表在《Ceramics International》上。需要注意的是，碳化硼陶瓷的烧结性能较差，很...
与MAX相材料类似，MoAlB用硼取代了碳或者氮元素，同样形成了具有独特层状结构的金属陶瓷相。它具有耐高温、耐氧化、耐腐蚀、可加工以及良好的力学性能，因而备受材料研究者关注。在此之前MoAlB材料多采用常压烧结、热压烧结、自蔓延烧结等方式制备，但是能耗高、合成时间长且制备的块体材料致密度低，与之相比SPS（放电等离子体烧结）具有显著优势。苏州哈腾科技有限公司开发的快速热压烧结技术以更低的成本...
与传统陶瓷相比，基于三元硼化物的金属陶瓷涂层因其低成本和接近金属基底的热膨胀系数而受到广泛关注。基于三元硼化物的金属陶瓷具有高强度、高硬度、优异的耐磨性和优异的耐腐蚀性。然而，硼化物与金属的烧结性差和强反应性使得用传统工艺制备金属陶瓷变得具有挑战性。快速热压（FHP）烧结是一种高效的烧结方法，通过石墨模具引入直流电流（DC）产生热量。通过这种方法制备的三元硼化物基金属陶瓷涂层可以显著缩短烧结...
自从1991年首次发现以来，碳纳米管（CNTs）已被证明具有出色的力学和功能性能，如极高的强度、超高的杨氏模量以及优异的热导和电导性。结合其纳米尺寸和长度直径比大的特点，CNTs被视为金属基复合材料（MMCs）的有前景的增强材料之一。要充分发挥CNT对MMC的潜在强化效果，前提是同时实现CNT的均匀分散和界面结合的强化。为此，暨南大学郭柏松课题组在碳纳米管（CNTs）表面装饰均匀连续的Cr(...
铬铜复合材料广泛应用于低压和中低压真空断路器中。随着电力系统容量的提高，真空断路器正朝着高压、大容量和小型化的方向发展。由于真空断路器的性能很大程度上取决于接触材料，因此开发性能优越的接触材料是真空断路器发展的关键。为了扩大铬铜复合材料在高压真空断路器中的应用，有必要提高铬铜复合材料的电弧侵蚀性能，同时不降低其他性能。最近，将某些元素添加到铬铜复合材料中以提高性能已成为热门研究课题。其中，金...
现代工业对具有低摩擦系数、高导电性、耐热性和高强度的铜基复合材料有强烈需求，这引起了许多研究人员的兴趣。铜-石墨复合材料通常是通过将铜或其合金与石墨结合制成的。石墨具有较高的熔点、自润滑性、低热膨胀系数和优异的电弧烧蚀抗性。铜和铜合金具有高强度、韧性和良好的电热导性。由于其性能优势，各种铜-石墨复合材料已广泛应用于军事、航空航天、电子、交通等行业，主要用于滑动导电材料。近期，中南大学雷前课题...
纳米材料由于其优异的性能，如高拉伸强度和高杨氏模量，可以成为钛基复合材料（TMCs）的理想增强材料。近期，江苏大学李瑞涛课题组通过探索氮化硼纳米片作为增强相，利用快速热压烧结技术制备了钛基复合材料（TMCs），研究了界面演变和力学行为。实验发现氮化硼纳米片在烧结过程中会发生向三维纳米结构（3D nano-configurations）的原位转变，并最终形成粗化的TiB晶须。这种复合材料展现出...
铜基金属复合材料在电子和电力工程中有广泛的应用，其中之一就是用作电触头材料。电触头是高压断路器或其他开关类电力部件的核心材料，其性能对电力工程的稳定性有重要影响。电触头材料在接通-断开操作的瞬间，受到包括机械力和高温电弧侵蚀的综合作用，可能发生熔焊、烧蚀、磨损，进而导致事故，造成严重后果。因此研发更高性能的电触头材料是非常有必要的。在前人研究的基础上，河南科技大学张毅教授及其合作者们设计了以...
陶瓷颗粒弥散强化的铜基复合材料（CMC）同时具有良好的导电性和力学性能，因此在电气和电子行业具有良好的应用前景。CMC有多种制备方法，而以原位制备的金属基复合粉末（MMPs）为原料制备高性能复合材料因其综合优势，近年来备受关注。西安理工大学邹军涛及其合作者们采用液相原位反应制备了原位球形TiB2p/Cu复合粉末，以此为原料，采用快速热压烧结制备了复合材料。然后，采用热轧和冷轧相结合的方法对烧...
具有自润滑性能的铜基合金具有良好的热导、电导、耐腐蚀性和独特的摩擦性能，可以用于制作轴承、电力部件，应用在轨道交通、航空航天等重要领域。这里，石墨和二硫化钼常被用作带有润滑性的第二相，加入铜合金基体中组合成自润滑的复合材料，相关研究成果非常丰富。快速热压烧结技术由于其升温速率快，保温时间短，可以比较容易地获得高致密度、细晶粒结构的材料微观组织，因而可以提高材料的力学和电学性能。2023年3月...
铜/石墨复合材料因其出色的热、电、自润滑性能而受到工业界的广泛关注。但是石墨较脆且与铜之间的界面结合较弱，因而耐磨性较差。为改善这一点，通常的做法是向其中添加硬质颗粒。近期，中南大学江锋课题组设计了添加Ti3AlC2颗粒的铜/石墨复合材料，采用快速热压烧结技术制备了样品，系统研究了烧结温度对其相组成、致密度、表面形貌、硬度和摩擦性能的影响。相关论文发表在《Materials Today Co...
快速热压烧结为获得兼具高的力学性能和物理性能等优异综合性能的双金属类复合材料提供了崭新的设计思路和实现技术，为破解高质量钨铜复合材料制备难题提供了重要参考借鉴。
一般而言，绝大多数材料，无论是塑料、金属还是陶瓷都有正的热膨胀系数，也就是说，随着温度升高，材料的尺寸会变大。这会导致在温度变化的环境中，结构材料的尺寸不稳定。在精密光学、精密加工、高新技术武器以及太空探索中，对于结构材料尺寸稳定性有着更高的追求，因而需要一种热膨胀系数接近零的材料，这被称为零膨胀（ZTE-Zero Thermal Expansion）材料。制备零膨胀材料的一般方法是将具有负...
铜及铜合金是重要的工业原材料，它们因其良好的导电性能而广泛应用于电力电子工业领域。但是有些时候，铜的强度不高也限制了它们在某些场合的应用，因而如何在保持其良好导电性的同时提高其强度就成为了一个重要的课题。近期，西安理工大学贾磊老师课题组提出利用振动混料设备将CrB2陶瓷粉体均匀地掺入铜粉中，然后采用快速热压烧结制备成致密的复合材料毛坯，最后经热挤压制作成棒材。结果表明，在陶瓷相添加量仅为3%...
MAX相材料是一种性能优异的新型材料，在航空航天、国防军工领域有颇具吸引力的潜在用途。其中，Ti3SiC2是一种高强度，高韧性，可机械加工的MAX相陶瓷材料，但是它的高温抗氧化性能不足。Al2O3作为一种硬脆的耐高温陶瓷材料，与Ti3SiC2的热膨胀系数相近，并且Al2O3能与Ti3SiC2实现性能上的优劣互补，两者适合作复合材料。但是，Al2O3致密化所需的温度较高，往往大于1400℃，这...
2023年9月，西北大学地质系大陆动力学国家重点实验室袁洪林教授课题组在《J. Anal. At. Spectrom》上发表了题为《Comparison of synthetic zircon, high-temperature and high-pressure sintered zircon and fast hotpressing sintered zircon for in situ...
电接触作为各种接触器、断路器和开关的核心部件，在承载和中断电流方面起着至关重要的作用。其性能直接影响整体电气系统的稳定性、可靠性和使用寿命。一般来说，电接触材料应具有高电导率和优异的热导率、优异的抗氧化性和热稳定性。在低压设备中，由于纯银在不同金属中具有最高的电导率和热导率，并且比铜具有更好的抗氧化性，基于银的电接触材料已广泛应用于断路器、继电器和接触器中，因为它们相对于基于铜的电接触材料具...
近期，南京航空航天大学的汤晓斌教授提出一种技术路线，通过共掺杂稀土元素（REEs）来提高Mn在GeMnSbTe化合物中的固溶度，以此优化热电性能。研究发现，通过这种方法，热电性能得到了显著提升，峰值ZT值提高了73%，而450-800 K范围内的平均ZT值提高了70%。该工作的创新之处在于，通过添加REEs，显著增加了Mn的固溶度，促进了Mn对能带的调节作用，同时引入了多种微观结构，包括有序...
针对传统铜基金属基粘结相在浸渍金刚石钻头中存在的强度限制和粘结相与金刚石之间粘附不足的问题，中南大学刘勇教授及合作者提出了一种新型的高熵合金（HEA）-碳化钨（WC）粘结相。通过设计和使用Cu35Ni25Co25Cr15高熵合金-WC（HEA-WC）粘结相来制备浸渍金刚石复合材料和钻头，与传统的663Cu-20wt.%Co-WC（663Cu-Co-WC）粘结相比，HEA-WC粘结相展现出更优...
重晶石（硫酸钡）因其良好的化学稳定性、较低的溶解度以及沉淀过程中极小的同位素效应而被认为是一种可靠的硫同位素记录者，常被用于地质学研究中。此前重晶石标准物质是以粉末压片形式制备，然而粉末压片会因为吸潮或者应力松弛而发生变化，而且这些标准物质数量较少，难以满足众多实验室的使用需求。近期，西北大学包志安教授课题组研究了快速热压烧结重晶石用于硫同位素标准物质，利用激光烧蚀多接收器电感耦合等离子体质...
永磁材料被广泛应用于航空航天动力系统、汽车、计算机、医疗器械、仪器仪表、石油化工等领域，深入到国民经济生活的方方面面。在稀土永磁合金中，SmCo7类合金因具有较低的矫顽力温度系数，被广泛认为是具有重要发展潜力的一种高温永磁合金。前期的研究工作发现，通过纳米化的方法可以使1:7H相在高达600℃时依然稳定存在。因此，提高纳米晶SmCo7基永磁合金的室温磁性能是实现其高温高性能的关键。近期，北京...
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