TiB_2基陶瓷材料的研发进展与展望

二硼化钛(TiB2)的综合性能优异,熔点和硬度高,热稳定性与抗氧化性能好,作为优异的硬质相在复合材料、金属陶瓷等新材料领域被公认为极具推广价值和应用前景的高新技术材料,受到科研人员的高度关注.该文从TiB2基复合材料和TiB2基金属陶瓷两个方面进行综合评述,重点介绍近年来TiB2基金属陶瓷和TiB2复合材料的研究现状和水平,展示其制备思路和良好性能;并且特别指出其发展方向将包括选择合适的复合材料体系,探索合适的复合工艺,寻找合适的中间化合物,开发性能优异的复合型粘结剂和进一步降低生产成本.深信,随着新材料的设计和制备技术的发展,TiB2的应用必将越来越广泛.     

电触头用TiB2颗粒增强/Cu基复合材料组织与性能分析北大核心

采用热压烧结方法制备电触头用TiB2颗粒增强/Cu基复合材料,通过XRD、OM、SEM等测试手段研究不同TiB2颗粒含量对其组织和性能的影响。研究结果表明:复合材料生成了强度很高的Cu衍射峰,Cu基体内已经形成由TiB2与TiB共同构成的混杂增强相。所有复合材料试样中的增强相都形成了均匀分布形态,TiB2颗粒含量6%的试样含有颗粒与晶须两种增强相。当TiB2颗粒含量的比例上升后,所有Cu基复合材料试样的硬度都发生了增大的现象,而密度发生了减小,导电率增加。TiB2(6%)/Cu复合材料试样在DSC升温过程中形成了4个特征峰。当温度到达800℃时形成了Cu3Ti金属间化合物;随着温度上升到1100℃后,试样基体内开始同时生成TiB2颗粒与Ti B晶须。     

TiB纤维分布的均匀性对钛基复合材料拉伸性能的影响

研究了TiB纤维分布的均匀性对钛基复合材料拉伸力学性能的影响。通过采用不同尺寸的钛粉与硼粉混合后进行放电等离子烧结,获得了含有TiB纤维近均匀分布和非均匀分布的钛基复合材料;并通过有限元模拟建立了纤维均匀和非均匀分布的复合材料模型。对材料的拉伸实验表明,TiB纤维的分布对钛基复合材料的杨氏模量和抗拉强度的影响较小,但纤维分布的均匀性越差,复合材料的拉伸塑性越低。并且,随着TiB纤维体积分数的增加,2类复合材料的塑性差异增大。当TiB体积分数为10%时,近均匀复合材料的伸长率为14.8%,远高于非均匀复合材料的伸长率6.2%。模拟结果证实了纤维分布的均匀性对复合材料的杨氏模量和抗拉强度影响很小,同时揭示了在纤维非均匀分布的复合材料中应力分布更不均匀,局部应力更集中,存在着更大的复合材料断裂风险。     

添加剂对Ag/TiB2复合材料组织与性能的影响

研究了微量添加剂WO3对Ag/TiB2复合材料组织和性能的影响,采用扫描电子显微镜对Ag/TiB2复合材料的组织进行了表征,对硬度和电导率进行了测试.结果表明,WO3改善了复合材料的烧结性能和TiB2在Ag基体上的分布.与未添加Ag/TiB2复合材料相比,添加1.0%(质量分数)WO3后,Ag/TiB2复合材料的密度、硬度和电导率分别提高了8.0%、10.0%和47.0%,而且材料的塑性有所改善.     

TiB_2含量对原位合成TiB_2/Fe基复合材料力学性能的影响

采用X射线衍射（XRD）、光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）及材料试验机等分析测试手段,研究了TiB2含量对原位合成TiB2/Fe基复合材料的微观结构及拉伸性能的影响。试验结果表明,增强相TiB2颗粒均匀分布于α-Fe基体中,对基体有显著的强化效果;随着TiB2含量的增加,复合材料抗拉和屈服强度也随之增加,而延伸率呈下降趋势。     

原位反应制备Ag/TiB2复合材料

在Ti和B粉末原位反应生成TiB2条件热力学分析的基础上,采用机械合金化和粉末冶金原位合成工艺制备Ag/TiB2复合材料.采用Ag粉,Ti粉和B粉作为材料,按照Ti和B摩尔比1∶2占复合材料质量分数分别为0.5％,1.0％,3.0％和5.0％ TiB2进行配料,混合后在自制高能球磨机上球磨60h,转速为150 r·min-1,球料比为60∶1.球磨后的粉末在压力机上用模具冷压成型φ21 mm ×5 mm的块状试样,压力600 MPa,保压30 s.最后将混合粉末的压制体在900℃保温4h热压炉中进行原位反应,并通入Ar气作为保护气氛,制备了不同TiB2含量的新型Ag/TiB2复合材料,系统研究了TiB2含量对AgTiB2触头复合材料组织和性能的影响.通过X-ray衍射仪,扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)表征分析了Ag/TiB2复合材料的相组成及显微组织,并采用维式硬度计和涡流电导仪对硬度和导电率进行了测试.研究结果表明,采用机械合金化球磨和原位反应粉末冶金技术制备Ag/TiB2复合材料是可行的.随着TiB2含量的增加,Ag/TiB2复合材料出现明显的TiB2团聚现象,且Ag/TiB2复合材料的硬度呈现先增大后减小的趋势,在硬度值为3％时,达到最大硬度值87.1 HV,但Ag/TiB2复合材料电导率随着TiB2含量的增加逐渐下降.     

稀土和镁对TiB2/A356复合材料微观组织的影响

采用混合盐反应法原位合成TiB2/A356复合材料,研究了Mg和RE元素对复合材料的微观组织的影响,并探讨了其作用机理.结果表明,在5％ TiB2/A356复合材料中加入1.5％ Mg时,TiB2颗粒尺寸得到细化且分布均匀.当Mg含量达到3％时,其对TiB2细化作用减弱.在联合添加Mg和RE元素时,能够进一步细化样品中的TiB2颗粒、α-Al和共晶Si相,且能使TiB2颗粒分布更加均匀.随着RE含量的增加细化效果更加明显.     

铝电解用TiB2基惰性阴极材料的研究与应用

TiB2能被熔融金属铝良好润湿，具有高熔点、高硬度，良好的导电、导热性能以及优异的耐磨性能，抵挡熔融金属铝和冰晶石熔盐的腐蚀与渗透，是铝电解首选的情性阴极材料。本文介绍了国内外在TiB2涂层、TiB2陶瓷及其复合材料、TiB2／C复合材料领域的重要研究和最新应用，指出了铝电解用TiB2基情性阴极材料的研究方向和应用前景。     

专利

专利名称．TiC和TiB混杂增强Ti-AI-Sn-Zr-Mo-Si基复合材料板材的制备方法 TiC和TiB混杂增强Ti—Al—Sn—Zr—Mo—Si基复合材料板材的制备方法,它涉及钛基复合材料板材的制备方法,本发明解决现有的TiC颗粒增强Ti—Al—sn—Zr—Mo—Si基复合材料板材的拉伸性能在650℃以上急剧下降的问题。     

TiC和TiB混杂增强钛基复合材料研究新进展

混杂增强是获得高性能复合材料的有效方法,它可以兼顾2种或多种增强体的特点,使之起到相互弥补的作用,特别是由于产生的混杂效应将明显提高或改善单一增强材料的某些性能,从而扩大材料设计的自由度。因此,对于TiB与TiC原位自生混杂增强钛基复合材料方面的研究将很有意义。本文从制备方法、界面与组织及性能方面对TiC和TiB混杂增强钛基复合材料进行了详细阐述。     

Application of Lanthanum in High Strength and High

China is quite poor in argent resource. Roughly 80% of this industrial argent is imported every year. In order to improve the situation, we took advantage of rare earth (RE) mineral resource and successfully developed the non-argent Lanthanum-tellurium-copper alloy as a substitute for industry argent-copper. In our research, we were able to successfully apply rare earth lanthanum to copper alloy. The defects as porosity, inclusion, etc. originating from nonvacuum melting processing were controlled. Fine grain was obtained. Meanwhile, the comprehensive properties of the copper alloy, such as strength, conductivity and thermal conductivity were improved. The research results in increasing conductivity and thermal conductivity by 5% and 15%, respectively, while the tensile strength is increased by 6% higher than Ag-Cu alloy. The anti-electric corrosion property is good, and there is no argent-cadmium steam population originating from the electric arc effect. The addition of lanthanum further reduces the content of oxygen and hydrogen.The optimum quantity of the addition of RE lanthanum in the copper alloy is 0.010%～0.020%.     

高强度高导电铜合金

本文综述了目前用于获得高强度高导电铜合金的几咱方法，以及该类合金的发展状况。     

高强高韧损伤容限型钛合金TC21研制

介绍了西北有色金属研究院新研制的高强高韧损伤容限钛合金TC21的情况。合金经实验室、中试及工业规模3个周期的深入研究，其各种力学性能稳定，具有良好的强度、塑性、断裂韧性、裂纹扩展速率的匹配，是1种非常有应用前景的高强高韧损伤容限型结构钛合金。     

高银铜铁钙载金炭高温高压解吸电解试验与实践

针对原矿成分复杂,全泥氰化炭浆工艺吸附后载金炭泥质重,银、铜、钙、铁等杂质品位高,高温高压解吸电解载金炭生产中解吸电解循环管道易结垢堵塞,金、银解吸率偏低,解吸时间长,金泥难冶炼等问题,进行了解吸电解工艺试验研究与生产实践。结果表明:在高铜、铁、钙载金炭高温高压解吸电解生产过程中,采用氢氧化钠质量分数2%,氰化钠质量分数0.25%,除垢剂0.2%的组合解吸药剂配液制度,解吸电解温度控制:一段125℃恒温5h,最高温度控制155℃,解吸流量控制在2.25倍炭床体积,贫炭酸洗率控制80%,可解决解吸管道易堵塞难题,解吸电解流量得到稳定保障,管道筛网拆换频次由原来的一天一拆换提高到15天一拆换;金解吸率由83.83%提高到87.15%,银解吸率由95.41%提高到98.37%;解吸电解时间由每柱19.15h缩短至16.67h。加快氰化金银吸附速率,氰化尾槽金银浓度实现科学控制,提升金、银综合回收率。     

高压高比容钽粉的制备及性能表征

介绍了电容器级钽粉的用途、分类,讨论了高压高比容钽粉的发展历程,分析了目前钽粉研究的进展和存在的一些问题,重点讨论新型50 V-8 000μFV/g高压高比容钽粉的研制原理、生产方法及解决的技术关键,并对其产品的物理性能、化学性能及电性能进行对比分析,得出该钽粉不但有好的耐压性,又具有较低的杂质含量,各项性能满足高压高比容产品的使用要求。并指出了电容器级高压高比容钽粉今后的发展方向。     

高强高韧钛合金研究与应用进展

航空航天业的发展对高强度、高断裂韧性的新型钛合金的需求越来越迫切,研究具有自主知识产权并用于航空大型结构件的新型高强高韧钛合金得到世界各国的重视.综合评述了国外传统的Ti-1023、BT22合金、β-21S合金、β-C合金,新型Timetal555和VST55531合金以及我国的TB2和TB10合金等7种高强高韧钛合金研究及应用现状,分析了合金的成分、组织、强度、塑性、断裂韧性等特点.根据国内外高强高韧钛合金发展现状,提出发展方向:研制Rm≥1300 MPa,K(IC)≥55 Pa·m(1/2)新型高强韧钛合金;新型合金成分应以Ti-Al-Mo-V-Cr系为主;探索加工工艺与高强高韧钛合金合金组织及性能的关系;发展具有优异的淬透性及良好的锻造性能为主的大型锻件用高强高韧钛合金.     

高强度高塑性TWIP钢的开发研究

通过调整成分,研究了一种新型的高锰钢成分对组织结构和TWIP效应以及对强度、塑性的影响。结果表明,该钢在变形后基体中存在大量细小的形变孪晶,室温下可具有相变诱导塑性和孪晶诱导塑性的TWIP效应,因而具有高的强度(1000MPa以上)和极高的伸长率(60％～90％)。该钢种是很有前途的高强度、高塑性钢种,满足下一代汽车制造对钢铁材料的需求。     

高强高导Cu-Cr-Ti合金加工工艺设计与优化

通过采用上引连铸、冷拉拔、固溶和时效新工艺制备高强高导Cu-Cr-Ti/Cu-Cr合金杆,利用金相显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜研究各工艺处理后Cu-Cr-Ti合金的微观组织演变规律;通过维氏硬度计和涡流电导率仪测量合金的维氏硬度和电导率。结果表明,随着时效时间的增加,抗拉强度先增加后降低,电导率先增加后趋于不变,Cu-Cr-Ti/Cu-Cr的最佳工艺为450℃时效60min后冷拉拔至Φ=3mm,抗拉强度分别达到584MPa、526MPa,电导率分别达到63.7%IACS、83.1%IACS、抗软化温度分别为507.4℃、557.3℃,Ti元素的添加可以抑制合金的再结晶晶粒长大及影响第二相的形貌。     

控制轧制与高强度高韧性钢板的试制

控制轧制技术五十年代在欧洲开始应用,后由日本钢铁企业发展成今天全新的控轧工艺,这种新工艺技术由微合金化处理、控制轧制和控制冷却组成。本文通过对控轧Ｑ３４５钢板性能的研究,证明通过控制轧制生产低温韧性钢板是完全可行的。     

高强高韧TB10钛合金棒材研究

介绍了Φ60mm×Lmm~Φ165mm×Lmm高强、高韧TB10钛合金锻棒和Φ120mm×Lmm,Φ140mm×Lmm圆柱加锥形空心盲孔锻件的研究结果。结果表明:合金棒材在高强(Rm≥1100MPa)状态下,获得了Rm-KIC-αKU2的良好匹配关系。为满足Φ165mm×Lmm高强、高韧TB10钛合金锻棒的高冲击使用要求,采用了创新的热处理工艺,获得了中强状态下最佳的Rm-KIC-αKU2匹配关系。用Φ85mm×Lmm锻棒研究了该合金创新热处理工艺的裂纹扩展速率da/dN,当log(ΔK)≤1.45(ΔK=28.18MPa·m1/2)时,Ti-6-22-22S合金比TB10合金低,log(ΔK)>1.45(ΔK=28.18MPa·m1/2)时,TB10合金比Ti-6-22-22S合金低。