原位反应近液相线铸造TiCp／7075铝基复合材料的制备

采用原位反应近液相线铸造方法制备含有少量原位TiC颗粒的7075铝基复合材料,通过透射电镜观察合金中的原位TiC颗粒的分布与形貌,并利用平均截线法测量晶粒尺寸,研究原位颗粒对近液相线铸造7075铝合金铸态组织形成机制的影响.结果发现,原位TiC颗粒比较均匀地分布于基体合金中,尺寸分布于0.3～0.9μm范围内,形貌呈多边形.随着原位TiC颗粒含量的增加,复合材料的铸态组织由蔷薇状组织逐渐转变为等轴晶组织,当原位TiC颗粒的体积分数达到2.5%时,复合材料的平均晶粒尺寸为35.6μm.     

Mo对TiC/Al复合材料组织和性能的影响

为了细化TiC/Al基复合材料中的增强颗粒,进一步提高TiC颗粒对基体的强化效果,在锻铝6A02基体中加入适量Mo元素,用原位合成的方法制备TiC/Al基复合材料.对制备得到的铸态和轧制态材料进行了显微组织观察、拉伸和磨损实验.结果表明,TiC颗粒可以作为异质形核核心起到细化基体组织的作用.TiC颗粒的引入提高了材料在室温和高温的抗拉强度和屈服强度,同时改善了材料的耐磨损性能,且随着载荷的增加,耐磨性能的提高越明显.当加入质量分数1.0%的Mo时,可改善基体对TiC颗粒的润湿性,细化TiC颗粒的尺寸(0.5μm),使TiC颗粒分布更为均匀,材料的力学性能和磨损性能得到提高.然而,过高的Mo含量将导致在组织中出现粗大的脆性Al5Mo相,同时使材料的力学性能和磨损性能有所降低.     

TIC/7075铝基复合材料的磨损实验研究

采用原位反应喷射沉积法制备TiC/7075铝基复合材料,并在销一盘式磨损机损上进行摩擦磨损实验研究.通过TEM观察原位TiC颗粒的分布与形貌,并利用SEM观察沉积态组织磨损表面形貌.结果表明:复合材料的耐磨性和TiC颗粒含量及载荷有关,在低载荷(8.9N)状态下,材料的耐磨性随TiC颗粒含量的增加而增强,在高载荷(26...     

Mg对原位合成TiC-Al2O3/Al复合材料组织与耐磨性的影响

以TiO2,C,Al和Mg粉为原料,原位合成TiC-Al2O3/Al基复合材料。采用XRD和SEM及磨损实验等手段研究Mg对复合材料微观组织及耐磨性的影响。结果表明:Mg影响反应过程及第二相分布,随着Mg含量的增加耐磨性逐渐增加,当预制块中镁为1.0%(质量分数)时,第二相分布弥散、细小,其颗粒尺寸约为2μm,耐磨性最好,磨损量仅为基体的1/6,继续增大Mg含量,由于生成大量粗针状Al3Ti,复合材料的耐磨性反而降低。     

Al含量对Al-Fe-Si/Al原位复合材料的影响

采用粉末冶金瞬时液相烧结法制备Al-Fe-Si/Al原位复合材料。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)以及M-2000型磨损试验机研究Al含量对原位复合材料的微观结构、硬度和耐磨性的影响。结果表明:随着Al含量的增加,粗大FeAl相消失,针状的金属间化合物增强体Al0.5FeSi0.5长大成短棒状。当Al质量分数为77%时,细小的短棒状Al0.5FeSi0.5增强相弥散分布在基体中,复合材料硬度HV具有最高值283.7,其硬度约是纯铝的8倍,铝硅合金的2.5倍;复合材料的耐磨性约为纯铝的6.6倍,铝硅合金的4.5倍;耐磨性能最佳,磨损率为0.3781%,磨损机制为磨粒磨损。     

原位自生TiCp/6061复合材料的组织、硬度及耐磨性能

采用接触反应法制备了原位自生Ti Cp/6061复合材料,利用XRD和SEM对复合材料进行物相分析及微观形貌观察,用6061铝合金基体材料作为对比,研究了增强粒子含量对复合材料硬度和摩擦磨损行为的影响。结果表明,采用接触反应法,以Ti粉、C粉和Al粉作为生成Ti C增强相的原材料,可直接在6061铝合金基体中原位生成Ti C颗粒,Ti C颗粒呈规则多边形,尺寸为0. 5～1μm。随着增强粒子含量的增加,原位自生Ti Cp/6061复合材料的硬度明显提高,T6热处理后5%(质量分数)的Ti Cp/6061复合材料的硬度为120. 5HBS,比基体6061铝合金提高了28. 1%。这是Ti C颗粒对6061基体材料的位错强化和细晶强化综合作用的结果。此外,随着增强粒子含量的提高,原位自生Ti Cp/6061复合材料的耐磨性也增强; T6热处理后,在100 N恒压作用下与GCR15材料对磨300 s,基体6061铝合金失重是5%(质量分数) Ti Cp/6061复合材料的2倍。其原因在于Ti C颗粒含量的提高减小了对磨材料与复合材料的有效接触面积,从而增强了原位自生Ti Cp/6061复合材料的耐磨性能。     

无压熔渗制备TiC/Ni_3Al复合材料的微观组织与断裂韧性研究(英文)

以化学纯镍粉、钛粉、铝粉、石墨粉为原料,采用燃烧合成方法制备了TiC/Ni3Al含孔预制件,用无压熔渗法制备了TiC/Ni3Al复合材料。对TiC/Ni3Al复合材料的微观组织、硬度和断裂韧性进行了研究并采用XRD和SEM分析了复合材料的相组成、微观结构、断口形貌。采用压痕法计算了TiC/Ni3Al复合材料的断裂韧性。试验结果表明:无压熔渗法是制备致密的TiC/Ni3Al复合材料的有效方法。在完成渗透获得致密组织的前提下,渗透温度和渗透时间对TiC/Ni3Al复合材料的硬度及断裂韧性无显著影响。渗透后复合材料的组成相主要为Ni3Al和TiC两相,Ni3Al相和TiC颗粒结合良好。本文制备的Ni3Al/TiC复合材料的维氏硬度随TiC体积分数的增加而增加,TiC含量分别为70%和80%时,复合材料的维氏硬度平均值分别为569.6(Hv)和610.8(Hv)。复合材料的断裂韧性最高达到了10.5MPa.m1/2,TiC颗粒和Ni3Al界面的分离是复合材料断裂过程中存在的主要失效形式。断裂过程中Ni3Al可以有效地吸收裂纹扩展能量,阻止了裂纹的直线扩展,使裂纹扩展方向发生偏转,大大增加了材料的断裂韧性。     

旋转摩擦挤压制备MWCNTs/Al复合材料的组织及磨损性能EI北大核心CSCD

采用旋转摩擦挤压(RFE)法制备多壁碳纳米管增强铝基(MWCNTs/Al)复合材料,分析MWCNTs/Al复合材料的显微组织、硬度和磨损性能。结果表明:用RFE法可制备具有一定形状尺寸的块体MWCNTs/Al复合材料;复合材料的成形质量好,显微组织为经动态再结晶后的细小等轴晶,MWCNTs在铝合金基体中分布均匀。复合材料的硬度随着MWCNTs体积分数增加先增加后降低,当MWCNTs体积分数为4%时,硬度是经RFE加工后基材的1.2倍。MWCNTs在复合材料磨损过程中起润滑作用,有助于降低MWCNTs/Al复合材料的磨损量提高复合材料的耐磨性。随MWCNTs体积分数的增加,复合材料的磨损率降低,当MWCNTs体积分数大于3%后磨损率变化较小。这是由于MWCNTs体积分数的增加,磨损机制发生变化,即由黏着磨损和轻微磨粒磨损转变为剥层磨损和磨粒磨损。     

碳化硼粒度对无压浸渗高体分铝基复合材料微观组织和力学性能的影响

选用平均粒度为2μm和38μm的碳化硼颗粒,分别制备100%(质量分数) 38μm、20%(质量分数) 2. 0μm+80%(质量分数) 38μm和100%(质量分数) 2. 0μm的碳化硼预制体,以无压浸渗法制备三种高体分B_4C/Al复合材料,研究碳化硼颗粒对复合材料的物相组成、微观组织和力学性能的影响。结果表明,三种复合材料均由Al、B_4C、Al_3BC、AlB_2和富Fe-Mn相组成。当增强相完全为大颗粒碳化硼时,复合材料内部碳化硼均匀分布于铝基体,此时界面反应程度较弱,界面产物AlB_2和Al_3BC呈随机分布的特征,且复合材料的硬度和抗弯强度分别为23. 2HRC和406 MPa。由于小颗粒碳化硼具有较高的比表面积,其与熔融状态的铝合金(以下简称"熔铝")实际接触面积较大,使得两者之间发生剧烈的界面反应。因此,当增强相中引入20%(质量分数)小颗粒碳化硼时,复合材料内铝基体消耗量增加,大颗粒碳化硼仍近乎均匀分布,颗粒间组织表现为剩余的细颗粒B_4C和铝均匀分布于界面产物内。由于初始增强相体积分数和陶瓷相界面产物含量均增加,复合材料的硬度提升至40. 02HRC,抗弯强度略有提升(425 MPa),但应变量有所降低。当增强相完全为小颗粒碳化硼时,剧烈的界面反应大量消耗铝合金基体,使得Al_3BC和AlB_2成为B_4C/Al复合材料的主要物相,微观组织呈现为剩余的小颗粒B_4C和铝均匀分布于陶瓷相基体内,复合材料硬度提升至56. 8HRC。然而,由于小颗粒碳化硼在高温烧结过程中存在封闭微孔缺陷且这些缺陷将保留于复合材料内,使得复合材料的弯曲强度降低至248 MPa。     

原位合成Mg2Sip/Al复合材料的组织及性能研究

采用熔体直接反应法成功制备了Mg2Sip/Al复合材料,研究了Mg2Si颗粒含量及530℃固溶6h+173℃时效5h热处理对复合材料组织和性能的影响,利用X射线衍射仪、扫描电镜等分析了复合材料的物相和显微组织,并测试了其力学性能。结果表明,随着Mg2Si颗粒含量的增加,在一定范围内,铸态复合材料基体的晶粒尺寸随之变小;热处理后Mg2Si颗粒名义含量4%(质量分数)的复合材料析出的二次相颗粒较名义含量5%(质量分数)的复合材料更多,二次相颗粒平均尺寸均约为4μm,且颗粒名义含量4%(质量分数)的复合材料热处理后抗拉强度和伸长率分别达到280MPa和9%,较热处理前分别提高了24.44%和63.64%     

Al_6Si_2O_(13)晶须和TiC颗粒复合强化多孔Al_2TiO_5基复合材料

以γ-AlOOH和TiO_2为原料,添加不同质量分数SiC晶须(SiCw),采用无压反应烧结法制备多孔(Al_6Si_2O_(13)+TiC)/Al_2TiO_5复合材料,分析了SiCw质量分数对(Al_6Si_2O_(13)+TiC)/Al_2TiO_5复合材料孔隙率和抗压强度的影响,讨论了SiCw的强化机制。结果表明:不添加SiCw时,产物主要为Al_2TiO_5和少量Al_2O_3,还有少量未反应的TiO_2;加入SiCw之后,还形成了Al_6Si_2O_(13)和TiC相,TiC和Al_6Si_2O_(13)分别以规则颗粒状和晶须形态存在于Al_2TiO_5基体中。TiC颗粒与Al_6Si_2O_(13)晶须通过细化显微组织、裂纹偏转和晶须桥连机制,起到协同强化作用。SiCw的添加使孔隙率和抗压强度同时大幅度提高,随着SiCw质量分数的增加,(Al_6Si_2O_(13)+TiC)/Al_2TiO_5复合材料孔隙率降低,抗压强度提高的速率减小,当SiCw的质量分数为7.2%时,抗压强度最高,达到301.81 MPa。     

6061铝颗粒层增强7075铝基复合材料的微观结构及阻尼性能

采用热轧法制备出具有颗粒层状结构的6061p/7075铝基复合材料以改善7075铝合金的阻尼性能。通过OM、SEM、EDS和XRD分析6061p/7075层状铝基复合材料的微观组织,分别采用万能力学试验机和动态热机械分析仪分析其力学性能和阻尼行为。研究表明,6061铝颗粒层存在大量的颗粒间界面和微小孔隙,6061铝颗粒层与7075铝基体之间界面结合良好,没有发生界面反应;6061p/7075层状铝基复合材料最大抗拉强度为370.5 MPa,比7075铝基体提高了30%;6061p/7075层状铝基复合材料和基体材料的内耗值分别随着温度和应变量的升高而增大,复合材料的阻尼性能明显优于7075铝基体,在360℃时,复合材料的内耗值高达0.117,比7075铝基体提高了149%;6061p/7075层状铝基复合材料和基体材料的储能模量分别随着温度和应变量的升高而降低,在30℃时,复合材料的储能模量为38601 MPa,比7075铝基体高16%。      

原位反应液相线铸造半固态铝合金的晶粒长大行为

采用原位反应液相线铸造方法制备含有少量原位TiC颗粒的7075铝合金,在其固液两相区进行二次加热保温实验,淬火固定其半固态组织后,通过扫描电镜观察合金的晶粒长大行为,并利用平均截线法测量晶粒尺寸,研究原位颗粒对晶粒长大行为的影响.结果发现,原位TiC颗粒不仅对合金的铸态组织产生细化和球化作用,而且在合金的二次加热过程中对晶粒长大行为具有明显的抑制作用,从而对优化半固态组织提供了一种有效的方法.     

B添加对TiC/Ti6Al4V复合材料组织和耐磨性能的影响

用熔铸法制备原位自生钛合金基复合材料,研究B元素的添加对TiC/Ti6Al4V复合材料显微组织和耐磨性能的影响.结果表明:当B的加入量小于0.06%(质量分数,下同)时,随B加入量的增加,复合材料中的枝晶状增强相TiC的尺寸显著减小,由粗大的树枝状逐渐减小为细小的树枝状,甚至链条状和颗粒状,但是复合材料的耐磨性下降;当B添加量从0.1%增加到0.6%时,枝晶状TiC细化不明显,TiC周围伴有纤维状的TiB出现,复合材料的耐磨性能得到明显提高.B对TiC枝晶的细化是凝固前沿成分过冷区形核率的提高和TiC生长率降低的综合作用结果.耐磨性能的改善主要是生成的大量纤维状TiB共同参与了磨损所致.     

Microstructure and mechanical properties of in situ formed TiC-reinforced Ti–6Al–4V matrix composites

Carbon nanotubes were blended into a Ti–6Al–4V matrix to synthesize titanium carbide (TiC) in situ, via spark plasma sintering. The microstructure and mechanical properties of both the monolithic Ti–6Al–4V alloys and the TiC/Ti–6Al–4V composites were studied to evaluate the strengthening effects of TiC on the Ti–6Al–4V matrix. The morphologies obtained by scanning electronic microscopy and optical microscopy indicated that the grain size of both the Ti–6Al–4V alloy and the TiC/Ti–6Al–4V composite decreased with increasing planetary ball-milling (PBM) speed, leading to an increase in the hardness of the investigated materials. The compressive yield strength of the monolithic Ti–6Al–4V alloys and the TiC/Ti–6Al–4V composites initially increased and then decreased with increasing PBM speed. The strengthening and fracture mechanisms were studied.     

Investigating the effect of mixing time on the crystallite size and lattice strain of the AA7075/TiC composites

With numerous reinforcements, aluminum and its alloys are finding growing applications in every sector of industry. Titanium carbide (TiC) is regarded as an outstanding reinforcing material as compared to widely used carbide particles because of its excellent physical and mechanical characteristics, as well as its especially good interfacial bonding (wetting) capacity with aluminum. In the present research work, the effect of the mixing time of the matrix and reinforcement powders has been investigated on the crystallite size and lattice strain of the AA7075–5 wt.% TiC composites. The mechanical properties of the developed composites were also investigated in terms of microhardness values. X-ray diffraction and scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), particles size distribution analysis and x-ray energy dispersive spectroscopy (EDS) of the synthesized powder samples were done to see the effect of mixing time on their microstructures. The increase in mixing time led to a homogeneous distribution of 5 wt.% of TiC particles, a decrease in particles clustering. The considerable grain refining was confirmed, which reflected a reduction in particle size originating from a prolonged mixing time. The significant improvement in the crystallite size and microhardness of the produced composites were achieved with increasing mixing time.     

TiC颗粒增韧MoSi2基复合材料的力学性能

通过湿法混合和热压法制备了不同体积百分比的TiCp-MoSi2复合材料,研究了TiC颗粒对MoSi2基体材料显微结构和力学性能的影响。实验结果表明,在MoSi2基体中加入TiC颗粒,细化了基体的晶粒,改善了其力学性能。与纯MoSi2相比,含40vol% TiC颗粒的复合材料的室温抗弯强度提高了65％,含20vol%TiCp的复合材料的室温断裂韧性提高了53％,而且TiC颗粒的加入大大提高了MoSi2的高温承载能力,随TiC颗粒含量的增加,复合材料的高温抗弯强度大为增加。     

TiCp/Ti6Al4V复合材料的耐磨性及磨损机制

为表征颗粒增强钛基复合材料在恶劣的磨粒磨损条件下的磨损行为,对熔铸法制备的TiCP/Ti6Al4V进行了磨粒磨损条件下的耐磨性试验,并利用SEM、EDX等技术分析了复合材料的磨损过程及磨损机制.研究表明:TiCP/Ti6Al4V复合材料的抗磨粒磨损性能,总体上随TiC颗粒体积分数的增加而提高,载荷越大、磨损时间越长,复合材料越容易表现出优异的耐磨性能;TiC的形态影响着耐磨性的提高,细小颗粒状或羽毛状TiC单位体积增加对耐磨性的贡献,比枝晶状TiC单位体积增加对耐磨性的贡献大约3.5倍;复合材料在磨损初始阶段,其磨损机制以形成犁削和磨沟为主,形成一次磨屑,随着增强相含量的提高,一次磨屑逐步减少,磨损以犁沟和剥层磨损为主,需要磨粒的反复作用才能形成磨屑,因此,耐磨性得到提高.