Al2O3/TiAl复合材料的原位合成及反应机制的研究

利用Al-Ti-TiO2体系的放热反应,原位合成了Al2O3/TiAl复合材料.借助示差热分析法探讨了体系的反应机制,采用XRD、SEM和OM分析了复合材料的相组成及显微组织.结果表明,原位合成Al2O3/TiAl复合材料由TiAl、Ti3Al和Al2O3相组成,Al2O3颗粒分布于TiAl和Ti3Al双相交界处,并存在一定团聚.随其含量增加,团聚程度加剧,晶粒尺寸减小.Ti和Al反应生成TiAl3放出的热量使部分TiAl3相处于液相状态,熔融的体积分数约为87.87%,液相的存在提高了颗粒间的润湿性,同时放出的热量是引发后续反应的原因之一.TiAl3与Al-TiO2的还原反应生成的活性Ti原子结合最终生成了TiAl和Ti3Al相.     

高能球磨制备Al3Ti/Al块体纳米晶复合材料

通过对Al Ti系和Al TiO2 系进行高能球磨和压制烧结制备了固态原位反应生成的纳米晶块体Al3Ti/Al复合材料。研究表明 :Al Ti合金系高能球磨后 ,各组元晶粒得到细化 ,并且Ti在Al中发生了强制超饱和固溶 ,烧结时原位反应形成纳米晶Al3Ti/Al复合材料 ;而Al TiO2 反应体系高能球磨仅发生组分晶粒细化 ,烧结时TiO2 部分还原并和Al原位反应生成纳米晶 (Ti2 O3 Al3Ti) /Al复合材料。     

球磨与烧结对Al2Ti3V2ZrB/2024Al复合材料组织与硬度的影响

利用粉末冶金方法制备了Al2Ti3V2ZrB/2024Al复合材料,研究了球磨工艺和烧结温度对复合材料微观组织和硬度的影响。结果表明,球磨时过高的球磨速度或过长的球磨时间均会造成Al2Ti3V2ZrB颗粒的团聚,影响复合材料的组织均匀性。在球磨速度为150r/min下球磨5h,Al2Ti3V2ZrB颗粒在2024Al基体中的分布最均匀,复合材料的硬度最高。当烧结温度低于510℃时,Al2Ti3V2ZrB颗粒在2024Al基体中分布比较均匀,复合材料密度和硬度随烧结温度升高逐渐增加;超过510℃后Al2Ti3V2ZrB颗粒开始团聚,复合材料密度和硬度下降,在510℃制备的复合材料具有最高的硬度。     

用热压法低温快速制备微-纳米Al2O3原位增强Fe-Cr-Ni

采用低温快速热压法原位反应制备了微-纳米Al2O3原位增强Fe-Cr-Ni金属基复合材料.研究了烧结温度和保温时间对复合材料微观组织和力学性能的影响.XRD分析表明在烧结温度为700℃和800℃时,生成产物为(fcc)Cr0.19Fe0.7Ni0.11,(fcc)Fe-cr和Al2O3;SEM分析显示烧结温度为800℃,保温时间为1 h时晶粒分布更均匀,形成更致密的网状结构并且断裂形式为穿晶断裂和沿晶断裂;TEM分析得出微-纳米Al2O3颗粒为晶间型和晶内型复合.通过调节烧结温度和保温时间,制备了力学性能优良的微.纳米Al2O3原位增强Fe-Cr-Ni金属基复合材料.     

自生颗粒增强铝基复合材料的制备工艺

采用原位反应工艺,通过在Al溶体中加入TiO,在一定温度下产生化学反应,反应生成Al3Ti颗粒,然后采用搅拌铸造法制备Al/Al3Ti复合材料,当TiO2加入量为20%～30%（质量分数）、反应温度为920℃时,铸态复合材料具有良好的力学性能。     

CuO颗粒粒度对Al-CuO体系合成Al2O（3p）-Al复合材料反应温度和显微组织的影响

在80%Al-20%CuO（质量分数）体系中,通过原位反应法制备Al2O3p-Al复合材料。采用不同方法研究CuO颗粒粒度对复合材料合成温度和显微组织的影响。结果表明,Cu O颗粒粒度对Al-CuO体系的完全反应温度有显著影响：含有粒度小于6μm CuO颗粒样品的完全反应温度比含有粒度小于100μm CuO颗粒样品的完全反应温度低200°C。当反应温度低于某一临界值时,原位Al2O3颗粒和Al基体之间不能完全结合;当温度高于某一临界值时,原位Al2O3颗粒的形貌从棒状转变成近球形。这两个临界温度受Cu O颗粒粒度的影响：含有粒度小于6μm Cu O颗粒样品的临界温度比含有小于100μm CuO颗粒样品的临界温度低100℃。     

反应热压(Al2O3+TiB2+Al3Ti)/Al复合材料的组织形成机制

采用B或B2O3、TiO2和Al粉反应热压制备了原位 (Al2O3 TiB2 Al3Ti)/Al复合材料,采用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜分析了原位复合材料的显微组织.热压状态下,反应生成相Al3Ti呈大块不规则形状,尺寸约几十微米; Al2O3和TiB2为细小弥散质点,TEM分析发现TiB2颗粒呈六边形,而Al2O3颗粒呈等轴状.在以Al粉、TiO2粉和B粉为原料制备的复合材料中,除反应生成了大块的Al3Ti相外,还有细小针状Al3Ti相沉淀析出,且呈弥散分布.热挤压后大块的Al3Ti被破碎成细小弥散质点.Al2O3在TiO2和B2O3粉末表面生成; TiB2在B或B2O3粉表面形成,因而均呈弥散分布,且尺寸细小.自TiO2中还原出的Ti溶入液态Al中形成Al3Ti时,Ti可在液态Al中长距离扩散,因而Al3Ti呈大块不规则状.     

Ti-Al-CuO体系热压反应合成TiAl基复合材料

以Ti粉和Al粉为原料,并添加不同含量CuO粉体进行掺杂,经真空热压烧结制得了TiAl基复合材料。结合热分析,X射线衍射分析及扫描电镜分析对该体系的反应合成过程及CuO添加量对产物微结构的影响进行研究。结果表明:Al熔化后分别对Ti、CuO颗粒润湿并发生反应,热压反应温度在800℃时,生成了Al3Ti中间产物。热压烧结温度达到1000℃时,合成了由TiAl,Al2O3,Al6.1Cu1.2Ti2.7三种物相组成的复合材料。其基体主要由TiAl和Al6.1Cu1.2Ti2.7两相组成,增强相Al2O3为Al-CuO置换反应生成,且其颗粒细小,主要分布在基体相周围。Al6.1Cu1.2Ti2.7、Al2O3相含量随原料中CuO添加量不同而呈规律性变化。     

反应热压（A12O3＋TiB2＋A13Ti）／Al复合材料的组织形成机制

采用B或B2O3、TiO2和Al粉反应热压制备了原位(Al2O3 TiB2 Al3Ti)／Al复合材料，采用光学显徽镜、扫描电镜和透射电镜分析了原位复合材料的显微组织。热压状态下，反应生成相Al3Ti呈大块不规则形状，尺寸约几十微米；Al2O3和TiB2为细小弥散质点，TEM分析发现TiB2颗粒呈六边形，而Al2O3颗粒呈等轴状。在以Al粉、TiO2粉和B粉为原料制备的复合材料中，除反应生成了大块的Al3Ti相外，还有细小针状Al3Ti相沉淀析出，且呈弥散分布。热挤压后大块的Al3Ti被破碎成细小弥散质点。Al2O3在TiO2和B2O3粉末表面生成；TiB2在B或B2O3粉表面形成，因而均呈弥散分布，且尺寸细小。自TiO2中还原出的Ti溶入液态Al中形成A13Ti时，Ti可在液态Al中长距离扩散，因而Al3Ti呈大块不规则状。     

XD合成Al2O3,TiB2／Al复合材料的热力学分析

从热力学的角度讨论了原位反应生成Al2O3和TiB2陶瓷粒子增强铝基复合材料的合成机理。结果表明,在Al-TiO2-B体系中,以一定的加热速率加热至1073K左右时,Al与TiO2之间首先发生铝热反应,反应产生出活性钛原子并形成Al-Ti-B反应;AlB2和Al3Ti均系反应中间产物,Alb2在1200K左右时分解为Al和B2Al3Ti被B还原,当B的加入量（摩尔）是TiO2的两部左右时,Al3Ti基本消失,最终生成Al2O3和TiB2陶瓷颗粒增强的铝基复合材料。