Ti6Al4V表面激光熔覆NiCrBSi+B4C涂层的组织结构

选用NiCrBSi及2％民C混粉在Ti6Al4V合金表面进行激光熔覆处理，使基体中的Ti和B4C发生化学反应原位生成TiC、TiB2硬质增强相，制备出TiC与TiB2等增强相增强钛基复合材料涂层。综合运用XRD、SEM、EPMA和TEM等分析手段研究了优化熔覆工艺条件下的NiCrBSi＋B4C激光熔覆层的组织结构与相组成，并对复合涂层进行了硬度测试，结果表明：NiCrBSi＋2％B4C熔覆层的微观组织是在γ—Ni和Ni3Ti＋Ni3B共晶的基体上均匀分布着TiB2、TiC、CrB等相的多元组织，激光熔覆层的硬度比Ti6Al4V基体硬度提高到3～4倍。     

铝热法制备TiC/TiB_2-FeNiCr复合材料

采用铝热法原位合成出了含Ti C颗粒、Ti C-Ti B2复相陶瓷颗粒增强相体积分数较高的Ti C/Ti B2-Fe Ni Cr复合材料。利用电子探针分析(EPMA)仪、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和X射线衍射(XRD)仪等手段研究了该复合材料的显微组织和相结构,同时利用显微硬度仪测量了该复合材料的硬度,利用摩擦磨损试验机测量复合材料的耐磨性能。结果表明,Ti C/Ti B2-Fe Ni Cr复合材料由Ti C颗粒、Ti C和Ti B2复相陶瓷颗粒、针状Cr7C3相,Ni Al相和α-Fe Ni Cr合金基体相组成。复合材料的硬度(HV)为13132.5 MPa。复合材料施加载荷20 N,磨损1 h后的失重为4.2 mg;而45#钢在相同条件下的失重量为13 mg,是复合材料的3倍。     

镀钛SiC颗粒增强Al 2519复合材料的组织与力学性能（英文）

采用真空蒸镀法对Si C颗粒(SiC_p)表面进行镀Ti改性改善SiC_p/Al复合材料界面结合,采用热压、挤压和热处理等方法制备镀Ti后SiC_p和原始SiC_p增强的Al 2519基复合材料。通过扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)分析Ti镀层对复合材料组织与性能的影响。结果表明,致密沉积的Ti镀层与SiC_p反应,在界面处形成Ti C和Ti5Si3相;与用原始SiC_p增强的复合材料相比,用Ti镀覆SiC_p增强的复合材料表现出均匀且致密的显微组织且复合材料的相对密度和力学性能得到显著改善。体积分数为15%时,镀Ti后SiC_p增强Al2519复合材料的硬度、断裂应变和拉伸强度达到最优,分别为HB 138.5、4.02%和455 MPa。     

保温处理对B_4C/Al复合材料组织和性能的影响

为了降低无压浸渗制备的B4C/Al复合材料中铝的含量,增加复合材料中陶瓷相的含量,并提高复合材料的性能,研究了保温处理对B4C/Al复合材料的组织和性能的影响。结果表明,无压浸渗制备的B4C/Al复合材料中主要包含Al、B4C和Al3BC相,保温处理可有效减少B4C/Al复合材料中Al和B4C的含量,并显著提高Al3BC和AlB2相的含量。由于保温处理后B4C/Al复合材料中Al含量明显减少,以及陶瓷相含量明显增多,B4C/Al复合材料的硬度、抗压和抗弯强度均得到了较大的提高。且在850℃下保温24h后,B4C/Al复合材料的组织和性能可达到最佳状态。     

熔铸—原位反应喷射成形705／TiC复合合材料的拉伸性能

利用熔铸-原位反应喷射沉积成形技术制备了TiC颗粒增强7075Al基复合材料,测试了复合材料的拉伸性能,结果表明：在预制块中选取Ti:C=1:1配比,复合材料中存在较多的条、块状Al3Ti相同,致使复合材料的拉伸强度和延伸率均比未增强合金低;选取Ti:C=1：1.3的 配比,有助于消除Al3Ti脆性相,提高复合材料的拉伸强度,进一步讨论了提高熔铸-原位反应喷射沉积成形7075/TiC Al基复合材料拉伸强度的途径。     

Ti6Al4V表面激光熔覆原位自生TiC颗粒增强钛基复合材料及摩擦磨损性能

以Ti,Cr3C2混合粉末作为预置合金涂层,采用YAG固体激光器进行激光熔覆处理,在Ti6Al4V合金表面制备出原位自生TiC颗粒增强钛基复合材料涂层,实验结果表明,采用合适的合金粉末成分和激光辐照能量密度,可以获得增强相TiC弥散分布的钛基复合材料熔覆层,熔覆层结晶致密,且与复合材料基体润湿性良好,熔覆层复合材料的基体组织随预置合金粉末成分的改变而变化,摩擦磨损实验结果表明,原位自生TiC/Ti复合材料熔覆层可明显改善Ti6Al4V合金的表面硬度和摩擦磨损性能。     

纤维及颗粒增强Al/Ti叠层复合材料制备方法和性能研究

Al/Ti叠层复合材料具有低密度、高比强度、高比刚度和高抗冲击性的优异性能,是一种理想的轻质高强材料,但是金属间化合物Al3Ti的脆性限制了其实际应用。通过复合纤维、陶瓷颗粒可以降低Al3Ti的脆性,提高Al/Ti叠层复合材料的强度和韧性,使其在航空航天、武器装甲等领域具有广阔的应用前景。本文简述了部分典型纤维、陶瓷颗粒增强Al/Ti叠层复合材料的制备方法,比较了不同材料和制备方法的优缺点。提出了碳化硼(B4C)增强Al/Ti叠层复合材料的可行方法,并采用真空热压法制备了0.2 mm厚的B4C薄片强化的Al/Ti叠层复合材料,该方法通过B4C薄片直接承载吸能和形成硬度梯度诱导裂纹偏转的方式强化基体,使其冲击韧性达到89 J/cm2,抗弯强度可达756 MPa,相较基体分别提高51%和38%。     

粉末冶金法制备Al2O3颗粒增强Fe基复合材料

采用粉末冶金法制备Al2O3颗粒增强Fe基复合材料,利用XRD、SEM及显维硬度计研究Al2O3含量、C元素及Mo元素对该复合材料烧结性能、显微组织及硬度的影响.结果表明:未添加C元素的复合材料基体为α-Fe,添加C元素时基体为α-Fe和Fe3C相;未添加Mo元素时,增强体为α-Al2O3相;添加Mo元素时,增强体为FeAl2O4相.硬度分析可知,添加C元素,可显著提高试样基体的硬度,5％Al2O3+3％C试样基体硬度为500HV,淬火后硬度高达900HV左右,比淬火前提高了76.7％;添加Mo元素的试样基体硬度也有所提高,但提高幅度较小.     

Ti6Al4V合金表面氩弧熔覆原位合成TiC-TiB2增强钛基复合涂层组织与耐磨性

以B4C和Ni60A粉末为预涂材料,采用氩弧熔覆技术,在Ti6Al4V合金表面原位合成TiC与TiB₂增强相增强钛基复合材料涂层.运用XRD,SEM等分析手段研究了复合涂层的显微组织,利用显微硬度仪测试了复合涂层的显微硬度并用磨损试验机分析了其在室温干滑动磨损条件下的耐磨性能.结果表明,熔覆层组织主要由TiC和TiB₂组成,TiC颗粒和TiB₂颗粒弥散分布在基体上,TiC颗粒的尺寸为2~3μm,而呈长条状的TiB₂颗粒尺寸为3~5μm.显微硬度和耐磨性测试结果表明,该复合涂层显微维氏硬度高达1200MPa左右,复合涂层的耐磨性能比Ti6Al4V基体提高约20倍.     

B4C/Al复合材料摩擦磨损特性研究

利用无压烧结和无压浸渗工艺制备了致密均匀的B4C/Al复合材料,通过研究复合材料在保温处理前后的组织变化和磨损形貌变化,研究了复合材料的摩擦磨损特性.结果表明,保温处理可有效减少复合材料中Al和B4C的含量,并显著提高Al3BC的含量,并形成新的陶瓷相AlB2相.由于陶瓷相的增多,保温处理后的B4C/Al复合材料的硬度得到显著提高,摩擦因数更为稳定,磨损表面较光滑,磨损量极少,显示出优异的耐磨性.     

原位热压反应制备Ti3AlC2/TiB2复合材料

Ti3AlC2综合了陶瓷和金属的诸多优点,有着潜在的广泛应用前景.然而,单相Ti3AlC2的硬度和强度偏低,限制了它的广泛应用.引入第二相形成复合材料是解决上述问题的一个有效方法.以Ti粉、Al粉、石墨和B4C粉为原料采用原位热压方法成功地合成了Ti3AlC2/TiB2复合材料.利用DSC和XRD对其反应路径作了详细研究,并利用SEM和TEM对复合材料的微观结构进行了表征,最后测试了复合材料的硬度和强度.结果表明用B4C-Ti-Al-C体系,可以在较低温度下合成致密的无杂质Ti3AlC2/TiB2复合材料;引入的TiB2明显提高了Ti3AlC2的硬度和强度.     

B_4C/Al-Si复合材料的制备

采用真空无压烧结法,制备了多孔碳化硼(B4C)骨架,致密度为46.8%.然后采用真空无压浸渗法,以A356铝合金为渗体,与B4C骨架进行复合.制备了B4C/Al-Si复合材料,致密度达99%以上,抗压强度为453 MPa,弯曲强度为294 MPa.微观结构分析结果表明,制备的复合材料组织致密,形成的Al、Si、Al3BC相分布均匀,界面复合良好.Al主要分布在B4C颗粒间,Si相主要分布在B4C和Al的界面处,使B4C和Al紧密结合,且试样的表面和心部均有分布均匀的Al存在.制备的B4C/Al-Si复合材料中B4C形成连续的骨架结构,而孔隙处的金属相则起到增韧、增强的作用.     

热处理对无压浸渗法制备B_4C/2024Al复合材料相组成及力学性能的影响(英文)

利用无压浸渗法制备B4C/2024Al复合材料,并通过XRD、SEM和力学性能检测研究热处理对复合材料相组成以及材料性能的影响。结果表明,B4C/2024Al复合材料包含B4C、Al、Al3BC、AlB2和Al2Cu相。经过660、700、800和900°C热处理12、24或36 h后,相种类并没有变化,但是相含量发生显著改变。此外,经热处理,材料的硬度得到显著提高,抗弯强度有所下降。经800°C热处理36 h的材料硬度最高,经700°C热处理36 h的材料具有最优良的综合性能。     

冷变形促渗低温等离子渗氮对Ti6Al4V合金力学性能和显微组织的影响（英文）

针对Ti6Al4V合金低温渗氮的问题,设计了一种渗氮工艺,研究了该工艺对Ti6Al4V合金组织和力学性能的影响。通过变形增强渗氮动力,使渗氮可以在较低温度(500°C)下实现,氮化与Ti6Al4V合金基体的弥散强化同时进行。实验过程为固溶强化→室温下冷轧变形→500°C低温渗氮。结果表明,在渗氮一段时间后,试样表面形成了白亮的氮化层并且趋于稳定,变形量和变形时间对氮化层的影响不明显。试样基体组织时效效果明显,表面硬度与基体组织硬度随变形量增加而增加。经XRD物相分析,试样表面生成的氮化物为Ti N、Ti_2N、Ti_4N_(3-X)和Ti_3N_(1.29),横截面氮化物为Ti_3N_(1.29)和Ti N_(0.3)。对经过变形、渗氮和时效等工艺的试样进行摩擦磨损实验,渗氮试样的耐磨性最好。     

退火处理对B4C-CeB6/Al复合材料相组成及其力学性能的影响

首次向B4C中添加CeO2,原位合成制备了B4C-CeB6多孔增强体。然后采用无压浸渗法,将金属铝渗入B4C-CeB6增强体中,制备出B4C-CeB6/Al复合材料,对其进行了相组成的分析和力学性能的测试。对无压浸渗法制备的B4C-CeB6/Al复合材料进行不同温度下的退火处理后,对其也进行了相组成的分析和力学性能的测试。结果表明,在本试验的退火温度下,退火后的B4C-CeB6/Al复合材料的抗弯强度相比未退火的有显著提高;而退火后的B4C-CeB6/Al复合材料的断裂韧性略有提高;退火处理对复合材料硬度几乎没有影响。将未退火的B4C-CeB6/Al复合材料和退火处理后的B4C-CeB6/Al复合材料都用XRD检测其中的相组成,发现其中相组成无变化,但是复合材料中各相的含量变化却各不相同。     

原位热压反应制备Ti3AlC2／TiB2复合材料

Ti3AlC2综合了陶瓷和金属的诸多优点，有着潜在的广泛应用前景。然而，单相Ti3AlC2的硬度和强度偏低，限制了它的广泛应用。引入第二相形成复合材料是解决上述问题的一个有效方法。以Ti粉、Al粉、石墨和B4C粉为原料采用原位热压方法成功地合成了Ti3AlC2/TiB2复合材料。利用DSC和XRD对其反应路径作了详细研究，并利用SEM和TEM对复合材料的微观结构进行了表征，最后测试了复合材料的硬度和强度。结果表明用B4C-Ti-Al-C体系，可以在较低温度下合成致密的无杂质Ti3AlC2／TiB2复合材料；引入的TiB2明显提高了Ti3AlC2的硬度和强度。     

Ti3AlC2含量对热压制备Cu/Ti3AlC2复合材料的影响

以Ti3AlC2和Cu粉作为原料,原位热压制备一系列Cu/Ti3AlC2复合材料,并研究Ti3AlC2含量对复合材料生成相、显微组织、力学和电学性能的影响。实验结果表明,在1150℃的高温下,不管Ti3AlC2的含量,Al都从Ti3AlC2中溶出进入液相Cu中,反应生成新的复合相。当Ti3AlC2原料的体积分数为40%~60%时,复合材料由Ti3C2相和Cu(Al)合金相组成。Cu/Ti3AlC2复合材料具有高强度及良好的断裂韧性和导电性,归因于Ti3C2聚集薄层与Cu(Al)合金层之间的牢固结合以及Cu(Al)相构成的空间网络结构。当Ti3AlC2原料的体积分数为70%或80%时,复合材料由Ti3C2和Cu9Al4金属间化合物组成,随着Ti3AlC2含量的增加,其强度和断裂韧性减小,硬度和电阻率增大。     

AlN-Al3Ti/ZL101原位复合材料力学性能研究

利用原位反应合成技术制备了AlN Al3 Ti/ZL10 1复合材料 ,分析了复合材料增强相Al3 Ti和AlN的微观组织 ,检测了该复合材料的常规力学性能 ,探讨了原位复合材料的增强和增韧机理。结果表明 :(1)无论是在铸态还是在热处理状态下 ,复合材料的强度和硬度都较基体ZL10 1基体材料的高 ;(2 )AlN Al3 Ti/ZL10 1原位复合材料增强增韧的主要原因是晶粒细化、增强相均匀分布及增强相与基体的协同变形能力强。     

Ta离子注入Ti6Al4V合金耐磨性研究

用5种Ta离子注入剂量(1.2×1016、3×1016、1.5×1017、3×1017、4.5×1017 ions/cm2)对Ti6Al4V合金进行离子注入表面改性.采用纳米硬度计测量Ta离子注入前后Ti6Al4V合金表面硬度随压入深度的变化,利用多功能摩擦磨损试验机研究Ta离子注入前后Ti6Al4V合金材料的耐磨性,利用X射线衍射技术研究Ta离子注入前后Ti6Al4V合金表面的物相分布.结果表明,除Ta离子注入剂量为3×1017 ions/cm2外,Ta离子注入Ti6Al4V合金硬度有一定的提高;Ta离子注入Ti6Al4V合金摩擦系数降低;除Ta离子注入剂量为3×1017 ions/cm2外,Ta离子注入Ti6Al4V合金的耐磨损性能得到了改善.摩擦系数降低和硬度提高、Ta离子注入的固溶强化、单质Ta新相的弥散强化改善了Ti6Al4V合金的耐磨损性能.     

熔体内合成TiC颗粒增强Al基复合材料及其性能研究

在高温Al熔体内原位反应合成了Ti C颗粒进而制备了不同质量分数Ti C增强相的Al基复合材料。实验发现,原位生成的Ti C相与基体结合紧密,能有效细化基体组织。随着基体中Ti C含量增加,复合材料的致密性下降,但硬度增大,Ti C含量为10wt%时具有最佳硬度。摩擦测试表明:随Ti C增强颗粒的增加,复合材料磨损率减小,复合材料在10 N和25 N载荷下经30 m磨损行程,其磨损失重率仅分别为0.45%和0.67%,表明其具有优良的抗磨损性能。摩擦后复合材料表面产生了大量平行而明显的"犁削"痕迹,其摩擦机制主要为疲劳磨损。