自蔓延高温合成技术焊接制备（TiB2＋Fe）／Fe结构材料

SHS焊接陶瓷与金属是一种新的陶瓷／金属连接工艺，本文采用SHS工艺制备了(TiB2 Fe)／Fe结构材料；通过SEM测试及显微结构分析表明TiB2 Fe陶瓷金属层结构致密，Ti从TiB2 Fe侧向Fe基片侧进行扩散，以及TiB2 Fe层与Fe基片结合良好。接头断裂时，断裂位置发生在TiB2 Fe金属陶瓷层，而不是沿着TiB2 Fe层与Fe基片的界面断裂。     

自蔓延高温合成/快速加压法制备(TiB2+Fe)/Fe梯度材料

通过对不同Fe含量的Ti B Fe体系绝热曙度计算了试样温度有限元计算，确定了（TiB2 Fe)/Fe梯度材料各层合理的厚度，并采用SHS／QP技术制备了（TiB2 Fe)/Fe梯度材料。电子探针分析表明（TiB2 Fe)/Fe梯度试样中各层间没有了明显的界面，沿厚度方向由富陶瓷相向富金属相连续转变。背散射电子像分析表明从富陶瓷侧到富金属侧，材料的显微结构也是梯度变化的。SEM分析表明，从富陶瓷层到富金属层，TiB2晶粒减小。     

自蔓延高温合成/快速加压法制备二硼化钛陶瓷的致密化机理

用自蔓延高温合成/快速加压(self-propagating high temperacre synthesis/quick pressing,SHS/QP)法制备了 TiB2陶瓷.用扫描电镜及透射电镜观察陶瓷产品的微观形貌.对TiB2陶瓷致密化的动力学过程及结构形成过程进行了分析,并提出SHS/QP陶瓷烧结的致密化机理.结果表明:在SHS/QP过程中TiB2陶瓷的致密化是晶粒的重排及高温塑性变形共同作用的结果.     

自蔓延高温合成TiC/Fe金属陶瓷结构复合材料的研究

以C、Ti、Fe粉末为原料,采用自蔓延高温合成技术制备TiC/Fe金属陶瓷结构复合材料。笔者研究了稀土的加入及加入量对SHS反应组织形态影响的因素,预制块的压实度对SHS反应强烈程度的影响。实验结果表明:在SHS反应铸造方法合成的TiC/Fe复合材料表面的TiC颗粒呈理想孤立球状分布,Al_2O_3呈光亮的不规则形状。TiC/Fe表面复合材料结合紧密,从基体到复合层逐渐呈梯度过渡。稀土的加入使高温自蔓延反应组织晶粒得到细化,加入量过高,会抑制自蔓延反应的反应强度和剧烈程度,使表面复合层与基体结合疏松,结合厚度减小。TiC/Fe表面复合材料硬度远远高于基体,且从基体到复合层也呈现梯度分布。     

硼化钛基陶瓷/钛合金梯度纳米结构复合材料组织演化、损伤失效与抗弹性能研究

基于陶瓷/钛合金之间的熔化连接和原子互扩散,采用离心反应熔铸工艺成功制备出具有连续梯度特征的TiB_2基陶瓷/Ti-6Al-4V合金层状复合材料。该复合材料分为陶瓷基体、中间过渡区及金属基底三层结构,且陶瓷/钛合金层间原位形成以陶瓷相(TiB_2,TiC_(1-x))、Ti基合金相的尺寸和体积分数为特征的梯度纳米结构(微米?微纳米?纳米)复合界面。测试表明该复合材料层间剪切强度、弯曲强度、断裂韧性分别达到335MPa±35MPa、862MPa±45MPa和45MPa×m~(1/2)±15MPa×m~(1/2)。陶瓷/钛合金层间剪切断裂诱发TiB_2、TiB棒晶的自增韧机制及有限的Ti基合金延性相增韧机制,使层间剪切测试与三点弯曲测试得出的载荷/位移曲线均呈现出近乎线性上升趋势。对TiB_2基陶瓷、陶瓷/钛合金层状复合材料进行14.5军用制式穿甲弹DOP靶试,得出两种材料的平均防护系数分别为3.05和7.30。陶瓷/钛合金层间原位生成的梯度纳米结构复合界面不仅改善了陶瓷/钛合金之间声阻抗匹配,而且也使陶瓷/钛合金层间保持高的结合强度。陶瓷/钛合金层状复合材料遭受弹体冲击时,将诱发界面载荷传递与剪切耦合的双重效应,最终在表观上使陶瓷/钛合金层状复合材料的防弹性能得以显著提升。     

热压烧结工艺制备Fe3Al/Al2O3复合材料的物相组成和显微结构研究

本实验采用机械合金化工艺结合热处理工艺制备Fe3Al金属间化合物粉末,并将Fe3Al粉末与Al2O3粉末相混合制备Fe3Al/Al2O3复合粉末,并通过热压烧结工艺制备Fe3Al/Al2O3复合材料块材试样,对Fe3Al/Al2O3复合材料的物相组成,显微结构和力学性能进行研究.结果表明采用机械合金化工艺球磨60h后得到Fe-Al金属间化合物粉末.并经过800℃和1000℃热处理后得到Fe3Al金属间化合物粉末.经过热压烧结后得到的Fe3Al/Al2O3复合材料块材主要有Fe3Al相和Al2O3相.Fe3Al/Al2O3复合材料的显微结构均匀致密.Fe3Al晶粒均匀分布在Al2O3基体中,Fe3Al晶粒的平均颗粒尺寸为3～4μm,而Al2O3基体颗粒尺寸为4～5 μm.随着基体中Fe3Al合金含量的增加,Fe3Al/Al2O3复合材料的密度和相对密度逐渐增加;Fe3 Al/Al2O3复合材料的抗弯强度和断裂韧性逐渐增加;Fe3Al/Al2O3复合材料的洛氏硬度和弹性模量逐渐降低.Fe3Al/Al2O3复合材料具有较高的力学性能是由于复合材料具有均匀致密的显微结构.     

Fe/Ni比对Li1.2Fe0.2-xNi0.1+xMn0.5O2纳米颗粒电化学性能的影响

通过调整化学组成x(x为0、0.05、0.1),采用自蔓延燃烧合成了不同Fe/Ni比的前驱体,经700℃高温煅烧合成出纳米Li1.2Fe0.2-xNi0.1+xMn0.5O2材料。XRD分析表明随着Fe/Ni比增大,材料的晶体结构由α-Na Fe O2层状结构向单斜C2/m结构过渡,晶系对称性降低。x=0.05时(Fe/Ni比为1∶1),Li1.2Fe0.15Ni0.15Mn0.5O2纳米材料(LFNMO-1F1N)具有良好的α-Na Fe O2层状结构和更完整的层状程度,晶粒尺寸为10.96nm。SEM分析表明LFNMO-1F1N为分布均匀的纳米颗粒,粒径范围38～62 nm。恒电流测试结果表明,在0.1C倍率下,LFNMO-1F1N的首次可逆容量高达258.9 mAh·g-1,远高于LFNMO-2F1N(191.6 mAh·g-1)和LFNMO-1F2N的可逆容量(155 mAh·g-1),在2C倍率下的可逆容量仍有138.4 mAh·g-1。在1C倍率下充放电循环100次后,可逆容量仍有122.6 mAh·g-1,保持率为78.6%。研究结果表明,当Fe/Ni比为1∶1时,Li1.2Fe0.15Ni0.15Mn0.5O2纳米颗粒具有最大的可逆比容量、最佳倍率与循环性能。     

矾土基Fe3Al/Al2O3复相陶瓷的制备工艺的研究

利用机械合金法制备了Fe2Al金属间化合物,并以此为增强相,以高铝矾土陶瓷为基体,采用弱还原气氛烧结,在1500℃制得Fe3Al/Al2O3复相陶瓷,研究分析了其微观结构及力学性能.结果表明,当加入质量分数4.5%的Fe3Al金属间化合物时,断裂韧性、体积密度和vickers硬度分别达到7.23MPa.m1/2、3.9...     

SHS反应熔粘法制备金属基陶瓷涂层管

用自蔓延高温合成(SHS)在钢管内壁生成Al_2O_3陶瓷涂层,制备了金属/陶瓷复合管。选择合适的添加剂及添加量,可以显著改善陶瓷层的涂覆质量。测试了复合管的抗热冲击性能。     

Ti-Al金属间化合物/陶瓷复合材料的制备技术及其研究现状和发展趋势

Ti-Al金属间化合物/陶瓷基复合材料是近年来发展起来的一种新型复合材料,其发展与Ti-Al金属间化合物和高技术陶瓷的发展密切相关。Ti-Al金属间化合物材料具有优秀的性能,利用Ti-Al金属间化合物的性能介于金属和陶瓷之间的特点,可以将Ti-Al金属间化合物与陶瓷材料相复合制备Ti-Al金属间化合物/陶瓷基复合材料,能使Ti-Al金属间化合物/陶瓷基复合材料具有很多优异的性能。本文主要介绍Ti-Al金属间化合物/陶瓷基复合材料的制备工艺和力学性能以及研究进展,研究和开发的Ti-Al金属间化合物/陶瓷基复合材料主要包括Ti-Al/Al2O3和Ti-Al/TiC复合材料,Ti-Al/ZrO2复合材料,Ti-Al/TiB2复合材料。本文对Ti-Al金属间化合物/陶瓷基复合材料未来的发展趋势进行分析和预测。     

Fe/Al2O3梯度涂层的制备与性能

采用喷涂法和溶胶-凝胶法相结合的工艺制备钢基Fe/Al2O3梯度涂层复合材料,并对其性能进行分析。结果表明：Fe/Al2O3梯度涂层与钢基体的界面结合强度较高,达21.2MPa;涂层与基体以及涂层与涂层之间没有明显的界面,实现了良好结合。涂层的表面硬度要比钢基体高4-5倍;Fe/Al2O3梯度涂层主要由α-Al2O3、AlFeO3、Al2Fe2O3和Al3Fe5O3物相组成。     

Laminated cermet composite materials: The main production methods,structural features and properties (review)

This paper reviews the main production methods of laminated cermet composite materials. The basic methods for obtaining individual macrolayers including cold pressing, slurry casting onto a moving tape substrate, electrophoretic deposition, infiltration (impregnation of a porous frame with a melt) and methods of their consolidation (hot pressing, explosion welding, spark plasma sintering, SHS (self-propagating high-temperature synthesis) compaction, unrestricted SHS compression are described. The structure of the laminated cermet composite materials depending on the production method, their physical and mechanical characteristics are considered.     

硬质合金覆层-钢基体结合界面层及其生长模型的研究

采用液相烧结技术制备的三元硼化物硬质合金覆层材料具有成本低廉、耐磨抗蚀的优异性能。利用覆层连结试样和抗弯强度法测定的覆层材料的覆层-钢基体界面结合强度为740MPa。覆层与钢基体之间的断裂破坏不是由于覆层与钢基体之间结合界面的剥离,而是发生于界面附近的钢基体和覆层内。利用显微硬度计测定了覆层-钢基体界面结合区的显微硬度变化,并利用SEM-EDS研究了覆层-钢基体界面微观结构和界面区元素分布。在覆层-钢基体结合界面处,存在由高硬度(覆层)到低硬度(钢基体)的狭窄过渡区,合金元素浓度分布没有突变,形成一个具有一定厚度的过渡层。分析了覆层-钢基体界面层形成的机理,并以扩散理论为基础,建立了覆层材料覆层-钢基体界面层生长的数学模型。     

Elucidation of microstructure and wear behaviors of Ti–6Al–4V cladding using tungsten boride powder by the GTAW method

Tungsten boride (WB) powder was used as a wear-resistance material, then clad on a Ti–6Al–4V substrate by the gas tungsten arc welding (GTAW) method. The titanium boride (TiB) reinforcing phase was formed in situ in the clad layer during the cladding process. Since the TiB and tungsten (W) reinforcing phase exist in the clad layer, the hardness of the clad layer is double that of the substrate. Wear test results reveal that the tribological performance of the WB-clad layer is superior to that of the Ti–6Al–4V substrate. This investigation also discusses the forming mechanism of the clad layer microstructure.     

TiB2的分散行为对铝电解惰性阴极材料性能的影响

为了解TiB2对铝电解阴极材料性能的影响,在实验室通过热压烧结制备TiB2-C复合阴极材料,并对制备的阴极试样进行在线钠膨胀测试。结合XRD, SEM和TEM等微观分析手段,研究钠元素对阴极的渗透、TiB2-C复合阴极材料与基体之间的界面行为和TiC对阴极材料性能的影响。结果表明,在电解过程中,TiC通过溶解-析出方式提高了阴极材料石墨化度,改善了阴极材料的性能。在相同电流密度情况下,TiB2-C复合阴极材料能够有效降低阴极压降。通过在功能层与基体之间插入一层过渡层,改善了TiB2-C复合阴极材料与基体之间的黏合,能够有效减少钠元素对阴极的侵蚀。该研究对延长电解槽阴极的使用寿命以及降低铝电解的生产能耗具有理论指导意义。     

氩弧熔覆铁基合金 TiB2-Al2 O3涂层冲蚀磨损性能研究

为提高Q255的冲蚀磨损性能,利用氩弧熔覆方法制备了铁基合金TiB2-Al2 O3涂层。熔覆层显微硬度最高为913．5 Hv0．2是基体硬度的5．9倍;熔覆层的冲蚀磨损性能较基体提高了1．77～4．22倍。熔池组织均匀细小,XRD分析显示,熔覆层由Fe、Al、TiO2、TiB2、Fe2 B、Al2 O3相组成。     

TiB/Ti基金属陶瓷的自蔓延高温合成与耐磨性研究

通过自蔓延高温合成结合准热等静压技术制备了TiB/Ti基金属陶瓷，采用环块接触形式进行材料的耐磨试验，研究了TiB/Ti基金属陶瓷材料的微观组织和相结构，重点探讨了它的磨损特性和磨损机制，结果表明：TiB/Ti基金属陶瓷具有优良的耐磨性，在干摩擦条件下，载荷为4kg，磨损时间为2h时，材料几乎没有质量损失，其磨损机制主要为粘着磨损，磨粒磨损和硬质相剥落。     

SiC陶瓷/SiC陶瓷及SiC陶瓷/Ni基高温合金SHS焊接中的界面反应及微观结构研究

采用加压自蔓延高温合成（ＳＨＳ） 焊接工艺,连接ＳｉＣ陶瓷／ＳｉＣ陶瓷以及ＳｉＣ陶瓷／Ｎｉ 基高温合金． 为了得到牢固的界面结合,实验了多种焊料配方． 而且基于润湿性、亲合性、ＳＨＳ起爆温度及界面反应的可能性等多方面的考虑,设计并实验了多层焊料配方． 微观结构显示,液相反应产物对ＳｉＣ 陶瓷的润湿性很好． 液相能够渗入陶瓷的表面开孔之中,而且界面结合很好． 成分分析证实,界面处发生了界面扩散,这有助于界面结合强度的提高．     

Effect of Mo addition mode on the microstructure and mechanical properties of TiC–high Mn steel cermets

In TiC- and Ti(C,N)-based cermets, the wettability of the ceramic phase with the metallic binder is commonly increased through supplementation with Mo in the form of pure Mo powder or Mo₂C. Herein, TiC–high Mn steel cermets were fabricated by conventional powder metallurgy techniques using Fe–Mo pre-alloyed powders as binders to guarantee uniform Mo distribution, and the cermet preparation process was optimized and investigated in detail. The microstructures of the thus obtained cermets were observed by scanning electron microscopy and compared to those of a Mo-free cermet and a cermet prepared using pure Mo powder. The grain size of Fe–Mo powder cermets exceeded that of the Mo-free cermet but was much smaller and more homogeneous than that of the Mo powder cermet. For Fe–Mo powder cermets, angular and tetragonal TiC particles were observed at Mo contents of <1.2 wt%, while round shapes became dominant at higher Mo contents. The hardness of Fe–Mo powder cermets increased with increasing Mo content, as did transverse rupture strength, which was maximal (2264 MPa) at a Mo content of 2.4 wt%, while impact toughness was maximal (11.2 J/cm²) at a Mo content of 1.2 wt%. The above values exceeded those reported for similar conventional cermets, and the use of Fe–Mo pre-alloyed powder as a metallic binder was therefore concluded to be an attractive strategy of increasing the strength and toughness of TiC–high Mn steel cermets.