SHS法制备Al_3Ti/Al复合材料的研究

介绍了高熔点化合物颗粒增强的铝基复合材料的一种先进制备方法 ,即自蔓延高温合成法 (SHS法 ) ,并以Al3Ti/ Al为例进行了实验研究。结果表明 ,将 Ti粉与 Al粉混合 ,在铝合金液中进行自蔓延高温合成 ,可有效地控制 Al3Ti的形态。其中 Al∶Ti比是控制 Al3Ti形态的关键参数。当 Al∶Ti比远小于理论化学计量比 3∶ 1时 ,获得针状 Al3Ti组织。而当该比值等于或大于 3∶ 1时则获得块状 Al3Ti组织 ,其分布也更均匀。但该比值太大 (大于约3.75∶ 1)时 ,则因 Al粉升温和熔化吸热 ,将使得自蔓延合成反应终止。     

基于机械诱发自蔓延反应制备TiC基金属陶瓷的组织与性能

以Ti、Mo、C、Ni粉末为原料在氩气保护下通过高能球磨诱发的自蔓延燃烧反应合成了TiC-Ni和(Ti,Mo)C-Ni复合粉末,将合成的粉末经成形和烧结后制备得到了高韧性的金属陶瓷材料,并对碳化物的形成机理以及金属陶瓷的显微组织与力学性能进行了研究。结果表明:高能球磨诱发的自蔓延燃烧反应释放的热量造成了金属Ni熔化产生液相,Ti、Mo、C不断溶解于液相并发生反应,生成的TiC或(Ti,Mo)C在液相中形成并析出;制备得到的TiC-Ni和(Ti,Mo)C-Ni金属陶瓷易于烧结致密化,其硬度不低于13.2 GPa,弯曲强度不低于1 559 MPa,与传统粉末冶金方法制备的金属陶瓷相当,但是其断裂韧性高于传统金属陶瓷,可达12.04 MPa·m1/2。     

机械合金化制备Ti3AlC2陶瓷材料的研究

采用Ti,Al和C元素粉末为反应物原料,通过机械合金化法成功地制备出高含量三元碳化合物Ti3AlC2陶瓷粉体.按Ti3AlC2化学计量比为起始反应原料配比(Ti∶Al∶C=3∶1∶2)的元素混合粉末,经3 h的机械合金化后,Ti、Al和C单质混合粉末发生化学反应,生成以Ti3AlC2为主晶相,并含有少量TiC的混合粉体和小块体;粉体中Ti3AlC2的含量达到83%(质量分数,下同).产物合成的原因是在Ti-Al-C体系中发生了一种机械诱发自蔓延反应.     

大尺寸Ti3AlC2陶瓷的制备及其性能

采用燃烧合成结合准热等静压技术(SHS/PHIP)成功制备了大尺寸Ti3AlC2块体陶瓷材料,确定了用自蔓延准热等静压(SHS/PHIP)法制备大尺寸Ti3AlC2块体陶瓷材料的最佳原料配比。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)手段对产物进行了分析,XRD结果表明反应产物中只含有Ti3AlC2陶瓷相,SEM分析发现制备的产物为层片状组织结构。而且由于层状显微结构的存在,使得该材料的性能比较好,其抗弯曲强度、断裂韧性和抗压缩强度分别为330.8MPa、5.7MPa·m1/2和823MPa。     

成分配比和B-Fe对高温合成Ti-Al的影响

以Ti粉、Al粉、B-Fe为主要原料，采用自蔓延高温合成技术，制备Ti-Al基金属间化合物。研究了自蔓延高温合成技术，成分配比，B-Fe以及高温装炉对热爆反应的影响，分析了热爆反应机理以及热爆产物显微组织。结果表明：随Al含量的减少、加热速度的提高，热爆起始时间缩短、热爆反应峰值增加；加入适量B-Fe可以延缓Ti-Al基金属间化合物的热爆反应，抑制Ti3Al的择优生长，达到细化晶粒的效果。反应产物主要为针状或细棒状α2(Ti3Al)和γ(TiAl)两相。     

机械诱发自蔓延反应合成Ti3SiC2的机理研究

机械合金化3Ti/Si/2C粉体,会诱发自蔓延反应,产生组成相为TiC、Ti3SiC2、TiSi2和Ti5Si3的粉体与块体产物.获得的粉体和块体产物中Ti3SiC2含量分别约为17.6%和58.2%(质量分数,下同).本研究提出了一个机械诱发自蔓延反应合成Ti3SiC2的反应机制,即Ti3SiC2是从固相TiC与Ti-Si液相中形核并长大.最后讨论了机械诱发自蔓延反应与自蔓延高温烧结对合成产物中Ti3SiC2含量及显微形貌的影响.     

SHS法制备钛基复合材料用的TiC颗粒

研究了由Ti，C，Al元素粉末通过自蔓延高温合成(SHS)工艺制取TiC颗粒过程中体系物相组成的变化情况，以及合成产物的状态。采用燃烧波淬熄法制备了样品，用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微(SEM)技术分析、检测了所得样品的相组成和微结构。结果表明，在Ti—C—Al系的燃烧合成反应中，分别产生Ti—Al，Ti—C和Al—C间的多个反应，生成多种金属间化合物相，但最终产物以TiC和纯Al相为主。反应产物的形态为纯Al相分隔的符合化学计量比的等轴TiC颗粒多孔堆积体，颗粒大小均匀，尺寸多在2μm一8μm之间。     

Ti—Al金属间化合物多孔材料的研究进展

Ti—Al金属间化合物多孔材料兼备陶瓷和金属多孔材料的性能优势,为具有很大发展潜力的新型无机多孔材料。目前,对于Ti—Al金属间化合物多孔材料的研究包括以下3个方面：反应合成Ti—Al金属间化合物多孔材料的制备及孔结构形成过程和机理;偏扩散-反应合成-烧结制备的Ti-Al金属间化合物多孔材料的物理、化学性能;偏扩散-反应合成Ti-Al金属间化合物多孔材料的应用及其潜力。Ti-Al金属间化合物多孔材料包括多孔体、多孔膜和多孔纸型膜等多种形式;Ti—AI金属间化合物多孔材料的性能主要包括膨胀特性、孔结构性能、抗环境腐蚀性能及焊接性能;Ti—Al金属间化合物多孔材料的现有应用范围主要包括过程工业中流体介质的过滤分离净化,以及化学工业中复合钯膜的支撑体。     

热处理对SHS/PHIP制备Ti_2AlC组织结构与性能的影响

以Ti:Al:C摩尔比为2:1:1、2:1.05:1和2:1.1:1的Ti粉、Al粉和炭黑粉为原材料,利用自蔓延准热等静压(SHS/PHIP)技术,制备三元纳米层状Ti2Al C陶瓷材料。将制备的不同Ti2Al C陶瓷材料在1400℃的Ar气氛下热处理60 min,研究热处理对SHS/PHIP制备Ti2Al C陶瓷材料组织结构与性能的影响。结果表明,采用摩尔比2:1:1、2:1.05:1和2:1.1:1原材料制备的Ti2Al C陶瓷材料均具有较高的纯度,其中摩尔比为2:1.05:1时Ti2Al C纯度最高,热处理可以明显提高Ti2Al C陶瓷材料纯度。热处理有利于各个元素的在高温下的扩散,促使局部非化学计量比的物质扩散均匀,并进一步参与反应,从而促进高纯度Ti2Al C陶瓷的合成。热处理后Ti2Al C陶瓷的晶粒会长大,但组织致密、均匀,力学性能得到明显的提高。热处理后高纯Ti2Al C陶瓷的密度、硬度、弯曲强度、压缩强度和断裂韧性分别为4.03±0.04g/cm3、3.1±0.3 GPa、291±26 MPa、707 MPa、6.6±0.4 MPa·m1/2。     

TiC-Ni金属陶瓷自蔓延高温合成中的显微组织演变

用燃烧波淬熄法研究了TiC-Ni金属陶瓷自蔓延高温合成(SHS)中的组织演变,淬熄试样中保留了未反应区、反应区和已反应区.用扫描电子显微镜观察了燃烧反应中显微组织的转变过程,用能谱仪分析了各微区的成分变化,测量了燃烧温度Tc和燃烧波蔓延速度,并用XRD分析了反应产物的相组成.结果表明,TiC-Ni金属陶瓷自蔓延高温合成(SHS)的机理为溶解-析出机制,镍粉与钛粉的固态扩散导致低熔点Ti-Ni溶液形成,Ti、Ni、C粉粒逐渐向Ti-Ni溶液中溶解,当Ti-Ni-C溶液中的Ti和C浓度饱和时,从中析出TiC颗粒,同时形成粘结TiC颗粒的Ni3Ti基体.分析结果表明,该体系的燃烧合成具有不完全性,最终产物中残留少量Ni3Ti2 NiTi共晶体,这种反应的不完全性是由于使用了较粗的Ti粉和Ni粉.     

SHS法制备高孔隙度TiNi合金

使用Ｔｉ和Ｎｉ的元素粉末,用自蔓延高温合成（ＳＨＳ）技术制备了等原子的多也ＴｉＮｉ形状记忆合金,获得的多孔样品具有规整的外形和一定的尺度及较好的孔洞连通必否则一样品表观密度、最大孔径和透气性能。用ＳＥＭ和ＸＲＤ报样品的孔洞特征、元素分布及相组成。结果表明,ＳＨＳ法制备高孔隙度ＴｉＮｉ合金,产物孔隙度高达５０％以上,元素化合充分、成份均匀、且工艺过程短、节省能源,是一种比较理想的制备方法。     

Properties of Al/TiNi composite using porous TiNi fabricated by a self-propagating high temperature synthesis method

In the present study, equi-atomic porous TiNi shape-memory alloys have been successfully prepared by self-propagating high-temperature synthesis (SHS) using elemental titanium and nickel powders. The porous TiNi alloys thus obtained have an open porous structure with about 64 vol.% porosity, and the pore size is about 1.8 mm. The effect of preheating temperature on the microstructure has been investigated. It was found that the pore size increased with increasing preheating temperature. Moreover, the preheating temperature was shown to have a significant effect on the microstructure of the SHS-synthesized porous TiNi shape memory alloys. Aluminum was infiltrated into porous TiNi shape-memory alloys and the damping property of Al/TiNi was measured by a vibration analyzer (FFT analyzer). The specific damping capacity of Al/TiNi composites is 70% that of a pure TiNi ingot.     

自蔓延高温合成多孔NiTi合金孔隙的SVR预测

根据自蔓延高温合成法(SHS)制备多孔NiTi合金孔隙试验所获得的实测数据集,应用基于粒子群算法(PSO)寻优的支持向量回归(SVR)方法,建立不同反应参数(温度,粒度和压坯密度)下合成的多孔NiTi合金孔隙的SVR预测模型,并与基于误差反向传播神经网络(BPNN)回归模型的预测结果进行比较。结果表明：在相同的训练与测试样本集下所获的SVR预测结果的平均绝对百分误差(MAPE)比BPNN预测模型的要小,其预测精度更高,预测效果更好;SVR-LOOCV预测的MAPE也比BPNN略小,且其预测结果的相关系数达到了0.999。因此,该方法是一种预测SHS法制备多孔NiTi合金孔隙的有效方法,可为SHS合成多孔NiTi提供理论指导     

医用多孔金属的制备及其生物活化研究进展

医用多孔金属材料,特别是多孔钛及钛合金能够提供与人体骨组织相匹配的力学性能,并促进骨组织长人以提高其与骨的固定度,在人体硬组织修复与替换方面具有广泛的应用前景。重点围绕多孔钛及钛合金的制备方法及适用于其复杂孔隙结构的表面生物活化方法,综述了各种方法在多孔钛及钛合金上的应用现状。目前适用于多孔钛及钛合金制备的技术主要有粉末冶金法、钛纤维烧结法、自蔓延高温合成法、选区电子束熔化技术和选区激光熔化技术,适用于多孔钛及钛合金表面生物活化的技术主要有溶胶凝胶法、仿生矿化法、电化学沉积法和微弧氧化法。多孔钛及钛合金的力学相容性和表面生物活性需要同时满足临床要求,才能进一步扩大其在医学领域的应用范围。     

Microstructure and dry sliding wear resistance of CoTi intermetallic alloy

A wear resistant CoTi intermetallic alloy was fabricated by the laser melting deposition process. Microstructure of the alloy was characterized by OM, SEM, XRD and EDS and wear property was evaluated under room-temperature dry sliding wear test condition. Wear resistance of the CoTi intermetallic alloy under dry sliding wear test condition is up to 2 and 3.3 times higher than the hardened high-speed steel W18Cr4V and the bearing steel 1.0%C–1.5%Cr, respectively. The excellent wear resistance of the CoTi alloy is attributed to the inherent good toughness and strong yield-anomaly of the intermetallic CoTi as well as to the unique strong friction-induced hardening in the worn surface and subsurface of CoTi alloy under dry sliding wear process.     

Al-Ti-C晶粒细化剂制备工艺的研究

利用Al液的高温,使加入其中的Al、Ti、C混合粉末发生SHS反应,制备出了Al-Ti-C中间合金晶粒细化剂,通过扫描电镜（SEM）、光学显微镜（OM）和能谱分析（EDS）等手段,研究了铝粉颗粒大小对制备的Al-Ti-C晶粒细化剂组织结构的影响,考察了制备的Al-Ti-C晶粒细化剂对工业纯Al的晶粒细化效果.结果表明：当铝粉大小为100目～200目的细铝粉时,制备的Al-Ti-C中间合金由块状Al3Ti、粒状TiC和Al基体组成,对工业纯Al具有良好的晶粒细化效果.     

Metal-matrix interpenetrating phase composites produced by squeeze casting

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＲｅｃｅｎｔｌｙ ,ａｎｅｗｋｉｎｄｏｆｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｈａｓｂｅｅｎｐｒｅｐａｒｅｄｏｆｗｈｉｃｈｂｏｔｈｔｈｅｍａｔｒｉｘａｎｄｒｅｉｎｆｏｒｃｅ ｍｅｎｔｐｈａｓｅａｒｅｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓａｎｄ 3 ｄｉｍ     

医用多孔镁基合金材料制备技术的研究进展

介绍了医用多孔镁合金的优势,综述了当前多孔镁基合金制备技术的研究进展。阐述了粉末冶金法制备医用多孔镁合金工艺中存在的问题。指出提高多孔镁合金材料骨架部分强度可显著改善其力学性能。在保证医用多孔镁合金具有大量孔隙的同时,使材料骨架部分的晶粒细化,才能制备出高质量多孔镁基合金材料。     

辐照参数对激光引燃自蔓延合成Al-Ti-C中间合金的影响

采用激光引燃自蔓延高温合成技术制备Al-Ti-C中间合金,研究了改变激光辐照参数对合成Al-Ti-C中间合金显微组织结构的影响,并用所制备的中间合金对工业纯铝进行细化试验。结果表明:激光辐照时间为1.0s、功率控制在1000W时,制备的Al-Ti-C中间合金生成TiAl3和TiC粒子弥散分布、TiAl3直径在1.5μm左右,TiC粒子直径为1μm。向工业纯铝中加入0.1%的Al-Ti-C中间合金具有最佳的细化效果,细化后晶粒的尺寸为120μm。     

颗粒尺寸对微波烧结多孔NiTi合金的显微结构及力学性能的影响

以不同颗粒尺寸的Ni/Ti粉末为原料,采用微波烧结技术制备了多孔NiTi合金,并系统考察了颗粒尺寸对多孔NiTi合金的显微结构和力学性能的影响。结果表明,随着颗粒尺寸的减小,多孔NiTi合金中的Ti2Ni和Ni3Ti第二相减少而单质Ni相消失。同时,多孔NiTi合金的孔隙形貌由带尖角的不规则形状向近球形转变。此外,多孔NiTi合金的孔隙率和孔径随着颗粒尺寸的增大而增大,而洛氏硬度、抗压强度和抗弯强度均下降。因此,减小颗粒尺寸有利于获得理想的显微结构(纯净的物相和均匀的孔隙结构)和提高微波烧结多孔NiTi合金的力学性能。