逐步熔融凝固法制备金属基复合材料

为了探讨和开发制备金属基复合材料的新工艺,用逐步熔融凝固法制备了ＷＣ－６５Ｍｎ复合材料,用扫描电子显微镜观察了试样的微观形貌和组织结构,并用ＩＭＡＧＥＴＯＯＬ软件分析不同试样的扫描图像,定量测定了增强相ＷＣ颗粒分布状况,同时测量了材料经哟度、弹性模量、硬度和冲击性能。试验结果表明上颗粒分布均匀,与基体结合良好,复合材料力学性能好论证了用该方法制备金属基复全材料是可行的。     

颗粒增强金属基复合材料的制备技术和界面反应与控制

金属基复合材料被誉为２１世纪的材料,其中短纤维或陶瓷颗粒增强金属基复合材料（ＰＲＭＭＣｓ）更具有吸引力。铝合金和镁合金是基体材料的最佳候选者,而陶瓷颗粒由于具有优异的性能倍受青睐。在金属基体中加入增强相,可以提高材料的强度、弹性模量、硬度、耐磨性,降低热膨胀系数,改善高温性能和抗疲劳性,然而会导致材料的塑性、韧性下降。近年来,发展了许多制备技术,根据工艺的温度可分为三类：液相工艺、固相工艺和液－固两相工艺。增强相与基体之间的界面反应取决于制备工艺、增强相与基体材料的组成、温度和时间等因素,反过来又对制备工艺和材料的性能产生重要的影响,控制界面反应使之有利于制备工艺和材料的性能是研究的重要目标之一。本文重点对颗粒增强金属基复合材料研究中制备技术和界面反应与控制等热点问题进行分析讨论。     

喷射共沉积6066Al/SiCp复合材料的组织与性能

采用喷射共沉积方法和热挤压工艺制备６０６６Ａｌ／ＳｉＣｐ颗粒复合材料,对工艺过程中发生的组织变化和力学性能进行了研究。结果表明,喷射共沉积方法能制备增强颗粒分布均匀,与基体结合好,具有快速凝固组织特征的颗粒增强复合材料锭坯,经过热挤压致密化后,材料组织细小,基体过饱和度明显,析出相在时效过程中迅速析出,粒度细小、弥散,与ＳｉＣ颗粒共同增强基体,力学性能优异。     

二次热压变形工艺对粉末冶金SiCp/Al复合材料组织均匀性的影响

采用粉末冶金法在普通空气加热炉中烧结制备了不同ＳｉＣ含量的ＳｉＣｐ／Ａｌ复合材料,并对其组织的均匀性作了研究,结果表明,对ＳｉＣｐ／Ａｌ复合材料进行二次热压变形,可改善复合材料组织的不均匀性,使基体晶粒细化,ＳｉＣ颗粒分布均匀,致密度提高,通过对不同热压工艺进行比较,发现４００℃＊１９０ｋＮ＊１０ｍｉｎ热压变形工艺对改善ＳｉＣｐ／Ａｌ复合材料组织的不均匀性效果更好。     

喷射共沉只60661Al／SiCp复合材料的组织与性能

采用喷射共沉积方法和热挤压工艺蛊６０６６Ａｌ／ＳｉＣｐ颗粒复合材料,对工艺过程中发生的组织变化和力学性能进行了研究。结果表明,喷射共沉积方法能制备增强颗粒分布均匀,与基体结合好,具有快速凝固组织特征的颗粒增强复合材料锭坯,经过热挤压致密化后,材料组织细小,基体过饱和度明显,析出相在时效过程中迅速析出,粒度细小、弥散,与ＳｉＣ颗粒共同增强基体,力学性能优异。     

SiCp／ZA27复合材料的制备及其力学性能

探讨了半固态机械搅拌法制备ＳｉＣｐ／ＺＡ２７复合材料的工艺，以及ＳｉＣｐ含量、大小对复合材料抗拉强度和硬度的影响，并对其抗拉断口进行了ＳＥＭ分析。结果表明：用该工艺可制得ＳｉＣｐ分布较均匀的锌基复合材料，其强度随ＳｉＣｐ含量、粒度的增大而减小；经ＳＥＭ分析，其断口呈部分韧性断裂，且断裂机制因ＳｉＣｐ含量、大小的不同而不同；当复合材料中Ｖ（ＳｉＣｐ）＜５％时，其硬度值随加入量的增加而升高，当Ｖ（ＳｉＣｐ）＞５％时，随含量增加而降低，且小颗粒ＳｉＣｐ增强复合材料的硬度比大颗粒的要高。     

SiCp/Al复合材料搅拌铸造制备工艺的研究

在试验基础上,对碳化硅颗粒增强铝基复合材料搅拌铸造工艺中的４个关键问题进行了研究,提出了相应的解决方法,优化了工艺参数。在此基础上,制备出了颗粒分布均匀、组织致密、性能较理想的ＳｉＣｐ／Ａｌ复合材料,对复合材料制备工艺的实际应用具有指导意义。     

SiCp／Al－4％Mg复合材料铸件中颗粒分布的计算机模拟

提出以基体晶粒与颗粒直径之比作为颗粒增强金属基复合材料中颗粒分布均匀性的定量描述方法，以此为依据模拟了ＳｉＣｇ／Ａｌ－４％Ｍｇ复合材料铸件中的颗粒分布，结果表明：颗粒分布的均匀性随冷却速度、颗粒直径的增大而提高。试验结果与模拟结果吻合良好．     

熔铸—原位反应喷射成形金属基复合材料制备新技术

研究开发了一种喷射成形金属基复合材料制备新技术－－熔铸原位反应喷射成形技术,该技术的突出优点是：解决了粒损失和颗粒在合金基体中分布不均匀的问题;合金的熔炼、颗粒的生成以及喷射成形金属基复合材料的制备同步进行,明显缩短了复合材料的制备工艺流程,降低了材料的制备成本,利用该技术制备了３％ＴｉＣ／Ａｌ复合材料。研究表明,ＴｉＣ颗粒在铝基体中分布均匀,制备的３％ＴｉＣ／Ａｌ复全材料组织致密。     

SiCp／AI—4%Mg复合材料铸件中颗粒分布的计算机模拟

提出以基体晶粒与颗粒直径之比作为颗粒增强金属基复合材料中颗粒分布均匀性的定量描述方法，以此为依据模拟了ＳｉＣｐ／ＡＩ－４％Ｍｇ复合材料铸件中的颗粒分布，结果表明；颗粒分布的均匀性随冷却速度，颗粒直径的增大而提高。试验结果与模拟结果吻合良好。     

Al2 03 -Cu、CNT-Cu、石墨-Cu复合铸件的制备及性能研究

复合电铸技术的研究对于小型精密零部件及梯度材料的制备具有重要意义。利用纳米Al2 03碳纳米管(CNT)、石墨3种不同特性的微粒分别与Cu进行复合电铸,研究微粒特性和电流密度对复合铸层沉积速度、结晶形貌以及铸件机械性能的影响。试验结果表明：对于Al2 03 -Cu复合铸层,电流密度的增大可起到明显细化晶粒的效果,而石墨、CNT微粒本身就具有细化晶粒的作用。研究还表明,第二相微粒特性（如小尺寸效应、导电性等）对复合铸层沉积过程中晶核的形成和长大具有明显的影响。同时,微粒在基体中均匀弥散分散、晶粒尺寸以及结晶致密程度都会影响铸层的机械性能。在相同工艺条件下,石墨-Cu复合铸层具有更为均匀致密的组织结构和更为优良的机械性能。     

机械合金化与放电等离子体烧结制备TiNiSn基Half-Heusler热电化合物

研究了TiNiSn基Half-Heusler热电化合物的机械合金化(MA)结合放电等离子体烧结(SPS)制备工艺.实验以Ti、Ni、Sn单质粉末为原料,研究了MA和SPS过程中的化学反应与相组成的变化以及所制备的块体材料的电学性能,获得以下主要结果:(1)MA处理后的粉末经过SPS固化后可转变为TiNiSn化合物,但是MA难以直接合成TiNiSn化合物粉末,其原因在于Ni和Sn在球磨过程中较容易生成化合物Ni_3Sn_4;(2)优化MA时间和适量增加Ti的含量有利于提高SPS样品中的TiNiSn化合物含量,本研究获得的TiNiSn相纯度高达90%;(3)最佳条件下制备的TiNiSn化合物块体材料呈n型,测试范围内其功率因子最高可达到1380 mW/m·K~2.     

Effect of oxide species and thermomechanical treatments on the strength properties of mechanically alloyed Fe-17%Cr ferritic ODS materials

The effects of several oxide species, such as Y₂0₃, Zr0₂ and MgO, and the thermomechanical treatment (TMT) after the mechanical alloying (MA) process on the strength properties of Fe-17%Cr ferritic ODS (oxide dispersion strengthening) MA materials were investigated. Y20, showed the most uniform dispersion of the finest particles among me above oxides, but the microstructural evolution during the TMT had a larger effect on the strengthening of the alloys than the fine and uniform dispersion of the Y₂O₃ particles had.     

机械活化热压制备CuCr50触头材料的组织与性能

采用机械合金化（MA）活化CuCr50粉末，然后对MA粉进行真空热压制备出CuCr50触头材料。结果表明，CuCr50MA粉为亚稳态过饱和固溶体，这种过饱和固溶体在随后的热压过程中发生脱溶现象。随脱溶程度的不同，CuCr50块体材料的组织与性能也发生相应的变化。由于MA活化作用，使得CuCr50MA粉在较低的温度保压较短的时间内便获得了致密度高的块体材料，并且第二相cr分布均匀，尺寸细小，其综合性能优于其它工艺方法获得的CuCr50触头材料。     

Characterization and sinterability of oxide-dispersion strengthened nickel powder produced by mechanical alloying

Among the main requirements for the Ni/8% yttria stabilized zirconia (Ni/8YSZ) material, currently used for manufacturing solid oxide fuel cell (SOFC) anodes, fine homogeneous microstructure, considerable structural and mechanical stability, and sufficient gas permeability are of primary concern. In the present investigation, oxide-dispersion strengthened composite Ni powders containing 2, 5, and 10 vol.% 8YSZ were produced by mechanical alloying (MA) in air using a planetary milling machine and ZrO₂ milling media. The progress of the MA process was followed by particle size analysis, optical metallography, and x-ray diffraction (XRD) techniques. Results showed that dispersion of the oxide particles and structural refinement reached a significant point after milling for 180 h. The crystallite size and lattice distortion showed considerable dependence on the processing parameters. The mechanically alloyed powders were sintered at 1100° to 1350 °C. The mechanically alloyed powder containing 10 vol.% 8YSZ exhibited maximum densification. The minimum sintered density was observed for the composite powder containing 2 vol.% 8YSZ.     

放电等离子烧结制备超细晶粒W-TiC复合材料

采用机械合金化和放电等离子烧结(SPS)技术制备了纳米TiC颗粒弥散增强超细晶W-TiC复合材料,对超细晶W-TiC复合材料的显微组织和室温力学性能进行了研究。研究表明,采用SPS工艺于1700℃下烧结1min可获得烧结颗粒结合良好,致密度高达约98.6%的超细晶W-TiC复合材料。通过添加纳米TiC,不仅能抑制W晶粒的长大,还能促进W的致密化。当TiC的加入量为0.7%时(质量分数,下同)可获得晶粒尺寸为0.5μm,抗弯强度和维氏硬度分别为1262MPa,6.45GPa的超细晶W-TiC复合材料。     

Cu-Cr-Zr复合粉末机械合金化研究

以Cu、Cr和Zr粉末为原料,采用机械合金化制备了Cu-90%Cr2Zr复合粉末。利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)研究了机械合金化过程中粉末的物相和微观形貌。结果表明:Cu-Cr-Zr粉末可通过机械合金化获得过饱和固溶体;在一定的球磨时间内,随球磨的进行,Cu-Cr-Zr粉末晶粒细化至纳米尺寸,晶格常数增加,晶格畸变降低,粉末形貌呈片状;但进一步球磨会导致铬的晶格常数降低,导致畸变增加,使得粉末变得不规则及颗粒大小不均。     

制备方法对La1．5Mg17Ni0．5储氢材料性能的影响

采用氢化燃烧法(HCS)和机械合金化(MA)合成了La1．5Mg17Ni0．5，通过对材料储氢性能的对比研究发现，MA法制备的合金性能优于HCS法。采用MA法制得的La1．5Mg17Ni0．5储氢合金活性高、储氢量大，523K时1min内吸氢量达到6．73％H，而且可在更低温度下吸氢(423K时储氢容量为4．92％H)，其氢化性能改善的原因可归结于MA制备的储氢材料纳米晶化和材料中大量晶体缺陷的存在。     

Advanced Production Process and Properties of Die Cast Magnesium Composites Based on AZ91D and SiC

The driving force behind the efforts to develop magnesium metal matrix composites (MMC) via high-pressure die casting is the requirements for advanced applications under severe operational conditions in terms of stress, temperature, and corrosion resistance. Therefore this study aims to explore the mechanical properties of die cast Mg-MMC in terms of hardness and strength, as well as its corrosion resistance. AZ91D was chosen as the most commonly used magnesium alloy. The choice as the reinforcement agent that has to be an economical and non-reactive addition was silicon carbide particles (SiC_P) with an average particle size of 10 μm. The challenge was production of high quality, homogeneous material with good mechanical properties and acceptable corrosion resistance. The results revealed the advantages of a die cast Mg-MMC as a new attractive alternative for advanced structural applications that can be used for mass production.     

The effect of consolidation parameters on the mechanical properties of binderless tungsten carbide

This paper discusses the effect of the process parameters on the mechanical properties of binderless pure tungsten carbide during a GPS (gas protection sintering) process. The result of experiments reveal that the mechanical properties of the material increases with raising the sintering temperature and extending the retention time; however a decreased hardness was observed as a result of abnormal grain growth under higher sintering temperatures. The results of XRD and EDS analyses confirmed the absence of brittle phases such as W₂C or impurity phases in the microstructure. The optimized process parameters for GPS process are identified as: a mean particle size of 1.03 μm, a sintering temperature of 1860 °C and a retention time of 60 min; the resulting mechanical properties are: a relative density of 95.1%, a micro-hardness of 1718 kgf/mm² and a fracture toughness of 5.97 MPa m^1/2. The width of particles size distribution has a significant effect on the density and hardness of the sintered material however the width of particles size distribution is dependent on the original particle size. Finally, ultra-fine particles increase the chance of conglomeration and sub-micron structures. The conglomeration of ultra-fine particles hinders the filling of porosities during sintering and lowers the density and hardness of the material.