不同球磨法对SPS制备Al2O3-TiC复合材料的影响

以Al2O3,Ti,和C(石墨)为原料,分别采用高能球磨原位反应和行星球磨湿混处理原料粉末,再都结合放电等离子体烧结技术(SPS)制备了的Al2O3-TiC复合材料,并用XRD,OM和SEM分析了复合材料的相组成和显微结构.结果表明高能球磨原位合成的粉末烧结活性高,烧结体晶粒均一细小(＜300 nm),致密度高(98.9%),两相分布均匀;而经过行星球磨湿混处理的粉体,由于存在混合均匀性问题,反应进行的不完全,导致难以致密.高能球磨能促进晶粒细化,弥散分布均一化,反应进行完全和烧结致密化.     

原位反应合成TiN／Al2O3复合材料

以Al和TiO2为初始原料，经高能球磨及热压烧结工艺，原位合成了TiN／Al2O3复合材料。利用DTA，XRD及SEM等方法结合热力学计算，研究了该粉体的高能球磨过程和球磨粉体在后续热处理中的物相形成及转化规律。同时研究了以高能球磨及热压烧结工艺所制备的复合材料的力学性能和显微结构。结果表明：在球磨过程中粉料吸附并溶解了N2气，在后续热处理中原位反应形成了Ti2AlN相，当温度升高到一定程度时分解形成TiN，这有助于材料的致密化并使其力学性能提高。球磨粉体在1300℃、30MPa、保温、保压60min热压烧结条件下，可得到性能优异的TiN/Al2O3复合材料，该材料的抗弯强度为850MPa，断裂韧性为5．7MPa·m^1/2。     

反应热压(Al2O3+TiB2+Al3Ti)/Al复合材料的组织形成机制

采用B或B2O3、TiO2和Al粉反应热压制备了原位 (Al2O3 TiB2 Al3Ti)/Al复合材料,采用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜分析了原位复合材料的显微组织.热压状态下,反应生成相Al3Ti呈大块不规则形状,尺寸约几十微米; Al2O3和TiB2为细小弥散质点,TEM分析发现TiB2颗粒呈六边形,而Al2O3颗粒呈等轴状.在以Al粉、TiO2粉和B粉为原料制备的复合材料中,除反应生成了大块的Al3Ti相外,还有细小针状Al3Ti相沉淀析出,且呈弥散分布.热挤压后大块的Al3Ti被破碎成细小弥散质点.Al2O3在TiO2和B2O3粉末表面生成; TiB2在B或B2O3粉表面形成,因而均呈弥散分布,且尺寸细小.自TiO2中还原出的Ti溶入液态Al中形成Al3Ti时,Ti可在液态Al中长距离扩散,因而Al3Ti呈大块不规则状.     

原位反应合成TiN/Al2O3复合陶瓷

研究了Ti,Al和TiO2混合粉体经无特殊气氛保护的高能球磨和真空热压烧结工艺原位合成了TiN/Al2O3复合材料,该材料的抗弯强度达到850 MPa,断裂韧性为5.5 MPa.m1/2.利用DTA,XRD及SEM等手段的分析测试结果,结合热力学计算,研究了该粉体的高能球磨过程和球磨粉体在后续热处理中的物相形成及转化规律.结果表明:在球磨过程中粉料吸附并溶解了空气中的N2和O2气,在后续热压烧结处理中首先原位反应形成了Ti2AIN,Al2O3以及TiAl,Ti3Al,TiAl3等金属间化合物相.随温度的升高Ti2AIN逐渐分解形成TiN相,当热压温度升高到1300℃时,其它物相基本消失,从而形成了FiN/Al2O3复合材料.     

球磨与烧结对Al2Ti3V2ZrB/2024Al复合材料组织与硬度的影响

利用粉末冶金方法制备了Al2Ti3V2ZrB/2024Al复合材料,研究了球磨工艺和烧结温度对复合材料微观组织和硬度的影响。结果表明,球磨时过高的球磨速度或过长的球磨时间均会造成Al2Ti3V2ZrB颗粒的团聚,影响复合材料的组织均匀性。在球磨速度为150r/min下球磨5h,Al2Ti3V2ZrB颗粒在2024Al基体中的分布最均匀,复合材料的硬度最高。当烧结温度低于510℃时,Al2Ti3V2ZrB颗粒在2024Al基体中分布比较均匀,复合材料密度和硬度随烧结温度升高逐渐增加;超过510℃后Al2Ti3V2ZrB颗粒开始团聚,复合材料密度和硬度下降,在510℃制备的复合材料具有最高的硬度。     

反应合成Ti3Al/TiC＋Al2O3复合材料烧结过程热力学分析

将高能球磨后的Ti-Al粉末和TiC,Al2O3粉末混合进行热压烧结,在烧结的过程中反应生成金属间化合物为增强相的复合材料.通过对粉料的X射线衍射分析、热分析（DSC）和烧结体的成分分析表明,最终的金属间化合物只有Ti3Al而没有其它金属间化合物相.通过热力学计算,分析了反应烧结过程并发现在低温由固相间原子扩散控制生成TiAl3,TiAl,Ti3Al的渐进过程,和在高温下金属间化合物的合成机理,而且增强相和基体界面间处于稳定状态.     

XD合成Al2O3,TiB2／Al复合材料的热力学分析

从热力学的角度讨论了原位反应生成Al2O3和TiB2陶瓷粒子增强铝基复合材料的合成机理。结果表明,在Al-TiO2-B体系中,以一定的加热速率加热至1073K左右时,Al与TiO2之间首先发生铝热反应,反应产生出活性钛原子并形成Al-Ti-B反应;AlB2和Al3Ti均系反应中间产物,Alb2在1200K左右时分解为Al和B2Al3Ti被B还原,当B的加入量（摩尔）是TiO2的两部左右时,Al3Ti基本消失,最终生成Al2O3和TiB2陶瓷颗粒增强的铝基复合材料。     

Al2O3/Al纳米复合材料的强化机制

将含氢等离子蒸发法制备的Al2O3/Al纳米复合粉体冷压成直径为25mm，厚度为2mm的块材，并通过620℃，40min热烧结和变形量为55％的冷轧形变处理使样品的相对密度达到99％。对官致密Al2O3/Al纳米复合材料的拉伸实验表明：其屈服强度σ0.2和断裂强度σb分别为粗晶Al的12－16倍和5－6倍，延伸率δ比同质冷轧粗晶Al约高28％。表征了Al2O3/Al纳米复合材料的结构和热稳定性，研究了晶粒细化的强化效应、非晶Al2O3弥散增强和冷变形加工硬化等对材料强度的影响。探讨了Al2O3/Al纳米复合材料的强化机制。     

Synthesis of Ultrafine Crystal/Nanocrystalline TiAl-based Alloy by in Situ Sintering

本文研究了原位烧结法制备TiAl基超细晶/纳米晶合金。首先,通过球磨方式细化TiH2, Al, Si 和 Nb 粉,然后将球磨后粉末进行放电等离子烧结。利用X-射线衍射仪、扫描电镜和透射电镜分析球磨粉末及其烧结块体的特性,利用差热分析仪测试高温抗氧化性。试验结果显示,球磨过程中产生了非晶、Ti3Al纳米晶和TiH2的分解产物,球磨后粉末经高温烧结时,这些细小粉末迅速地转变成TiAl和Ti3Al相,TiAl相的晶粒尺寸为500nm~1μm,Ti3Al相为几个纳米,这种超细烧结组织在1000℃下非常稳定,而且具有良好的抗氧化性。     

原位烧结法合成超细晶/纳米晶TiAl基合金（英文）

研究了原位烧结法制备TiAl基超细晶/纳米晶合金。首先,通过球磨方式细化TiH2,Al,Si和Nb粉,然后将球磨后粉末进行放电等离子烧结。利用X射线衍射仪、扫描电镜和透射电镜分析球磨粉末及其烧结块体的特性,利用差热分析仪测试高温抗氧化性。试验结果显示,球磨过程中产生了非晶、Ti3Al纳米晶和TiH2的分解产物,球磨后粉末经高温烧结时,这些细小粉末迅速地转变成TiAl和Ti3Al相,TiAl相的晶粒尺寸为500 nm~1μm,Ti3Al相为几个纳米,这种超细烧结组织在1000℃下非常稳定,而且具有良好的抗氧化性。     

机械合金化制备Ti(Al,C)复合粉末组织结构研究

目的通过原位合成技术获得Ti(Al,C)复合粉末。方法在不同球磨时间条件下,采用机械合金化方法制备Ti(Al,C)复合粉末,其中Ti粉和Al粉的摩尔比为1:1。采用扫描电子显微镜(SEM)以及X-射线衍射仪(XRD)分析球磨后粉末的显微组织结构及物相,研究不同球磨时间对制备Ti(Al,C)复合粉末物相演变、组织结构及粒子间界面结合状态的影响。结果在球磨过程中,球磨时间越长,粉体的粒径越小,当球磨时间增长到一定程度时,延展性好的Al粉颗粒发生扁平化且其表面积不断增大,使得碎化后的Ti粉颗粒不断嵌入至Al粉颗粒中,最终形成Ti(Al)固溶体。同时根据XRD分析发现,随着球磨时间的延长,Ti(Al,C)复合粉末中的Al峰逐渐减小,说明Al不断固溶到Ti中,形成了一定量的Ti(Al)固溶体。结论通过机械球磨技术在球磨一定时间后可原位合成Ti(Al)固溶体,这说明随着Ti与Al之间的相互扩散,有利于形成Ti(Al)固溶体。     

机械合金化制备TiB2-Ni(Al)复合粉末组织结构研究

目的通过原位合成技术获得TiB_2-Ni(Al)复合粉末。方法采用机械合金化方法在不同球磨时间的条件下,制备不同体积含量的TiB_2陶瓷相增强Ni(Al)基复合粉末,其中Ni粉和Al粉的摩尔比为1:1。采用扫描电子显微镜(SEM)以及X-射线衍射仪(XRD)分析球磨后粉末的显微组织结构及物相,研究不同球磨时间对制备TiB_2-Ni(Al)复合粉末物相演变、组织结构及粒子间界面结合状态的影响。结果在球磨过程中,球磨时间越长,Ni/Al间的塑变有利于原子之间的扩散,TiB_2陶瓷相颗粒逐渐变小。当球磨时间增长到一定程度时,延展性好的Al粉颗粒发生扁平化且其表面积不断增大,使得碎化后的Ni粉颗粒不断嵌入Al粉颗粒中,最终形成Ni(Al)固溶体。同时根据XRD分析发现,随着球磨时间的延长,TiB_2-Ni(Al)复合粉末中的Al峰逐渐减小,说明Al不断固溶到Ni中,形成了一定量的Ni(Al)固溶体。结论通过机械球磨技术在球磨一定时间后可原位合成Ni(Al)固溶体,这说明随着Ni与Al之间的相互扩散有利于形成Ni(Al)固溶体。     

固态相变-热压烧结制备Ti3Al/TiC+Al2O3陶瓷复合材料

采用机械球磨工艺使Ti粉和Al粉在高能碰撞下发生同态相变形成Ti-Al非晶及固溶体，并利用X射线衍射对不同时间球磨结果进行了分析。球磨粉料与TiC和Al2O3粉混合后在真空下热压烧结，促进Ti-Al粉向Ti3Al金属间化合物的转变，最终形成了以Ti3Al为增韧相的陶瓷复合材料，断裂韧度值较单纯TiC陶瓷提高近一倍。     

PREPARATION OF Ti-Al BASED NANOPHASE COMPOSITE POWDER BY MECHANICAL ALLOYING

ＰＲＥＰＡＲＡＴＩＯＮＯＦＴｉＡｌＢＡＳＥＤＮＡＮＯＰＨＡＳＥＣＯＭＰＯＳＩＴＥＰＯＷＤＥＲＢＹＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬＡＬＬＯＹＩＮＧ①ＷｕＮｉａｎｑｉａｎｇ，ＷｕＪｉｎｍｉｎｇ，ＬｉＷｕ，ＷａｎｇＧｕａｎｇｘｉｎ，ＬｉＺｈｉｚｈａｎｇＤｅｐａｒｔｍ...     

高能球磨法制备SiC/Al复合粉末的工艺研究

采用高能球磨技术制备SiC和Al的复合粉末,研究了球磨时间、过程控制剂(PCA)、球料比以及SiC与Al混粉质量比对复合粉末粒度和包覆效果的影响。结果表明,复合粉末平均粒径的大小与PCA、混粉比、球磨时间和球料比有关,其影响程度依次为:PCA>混粉比>时间>球料比;复合粉末的粒径大小随着球磨时间、PCA和球料比的增加而显著减小,而随着混粉质量比的增加呈现先减后增的趋势。混粉质量比为3:7的复合粉末平均粒径达到最小值;球磨时间为9h、PCA添加量为1.5%、球料比为12:1和Al与SiC混粉质量比为3:7时,能制备出颗粒细小、包覆效果好的优质复合粉末。     

Fabrication of finegrained Al2O3 ceramic at low sintering temperature

A research on fabrication of finegrained Al2O3 ceramic at lower sintering temperature was carried out.Al2O3 powder with 50 nm in diameter is compounded with 11.24%Al and 4.75% Fe(mass fraction) by high-energy ball-milling. AI is got from Al powder which is a component of the materials being milled and Fe from steel milling balls and milling jar during the milling. In this way, nearly no impurity is brought into the composite powder during milling. With hot pressing of the composite powder and pure Al2O3 powder, it is proved that Al2O3 powder can be densified at lower sintering temperature when the powder is compounded in this way. Al2OC and AlFe form during sintering process of the composite powder. With the reactive sintering and multiphase sintering mechanisms, finegrained Al2O3 ceramic is fabricated at low sintering temperature.     

Effect of high energy ball milling on displacement reaction and sintering of Al−Mg/SiO2 composite powders

High-energy ball milling and low temperature sintering were successfully employed to fabricate a metal matrix composite of Al reinforced with Al₂O₃ particulate. Nano- and/or submicro-sized SiO₂ particles embedded in an Al−Mg matrix particle can be obtained by high-energy ball milling. No new phases were found in the high-energy ball milled Al-0.4 wt.% Mg-14 wt.%SiO₂ powder. Milling of the Al−Mg−SiO₂ powder increased the sintering rate and decreased the sintering temperature. The hardness ofthe sintered Al−Mg−SiO₂ composite using the ball-milled powder was about twice that of a sintered composite using a mixed powder due to the fine and homogeneous distribution of Al₂O₃ particles formed by the displacement reaction between Al and SiO₂ during sintering.     

原位自生TiAl3增强Al基复合材料的组织结构及形成机理研究

采用冷喷涂技术沉积Ti-80Al（wt.%）复合涂层,通过热处理获得了原位自生TiAl3金属间化合物颗粒增强Al基复合材料涂层。采用SEM、EDS和XRD等分析了冷喷涂Ti/Al复合涂层在不同热处理温度下的组织结构演变规律及Ti、Al粒子间原位扩散反应过程,并对TiAl3金属间化合物的形成机理进行了探讨。结果表明,冷喷涂Ti/Al复合涂层组织致密,其相结构与喷涂粉末完全相同,450℃热处理后涂层局部区域发生Ti、Al间的固态扩散反应,并在Ti、Al粒子界面原位形成TiAl3金属间化合物,随着热处理温度升高,TiAl3金属间化合物的含量显著增加,600℃热处理后,Ti/Al复合涂层中的Ti粒子全部转变为TiAl3金属间化合物,获得原位自生TiAl3颗粒增强的Al基复合材料.     

A study on mechanochemical behavior of B2O3–Al system to produce alumina-based nanocomposite

One possible route for producing the fine and homogenous distribution of hard particles in composite microstructure is the mechanochemical processing in which high-energy ball milling promotes the reaction in a mixture of reactive powders. In this study mechanochemical reaction of B₂O₃ and Al powder during ball milling was studied. The phase transformation and microstructure of powder particles during ball milling were investigated by X-ray diffractometry and scanning electron microscopy. The results showed that during ball milling the B₂O₃–Al reacted with a combustion mode producing Al₂O₃–AlB₁₂ nanocomposite. The crystallite size of Al₂O₃ and AlB₁₂ was 40 and 25 nm, respectively. This structure appeared to be stable upon annealing.