Mg对原位自生TiB2/Al-4.5Cu复合材料微观组织及力学性能的影响

采用Al-K₂TiF₆-KBF₄混合盐原位自生反应法,制备了不同Mg质量分数的3wt% TiB₂/Al-4.5Cu复合材料。采用SEM、TEM、HM硬度测试和室温拉伸等方法研究了Mg含量和多级热处理对3wt% TiB₂/Al-4.5Cu复合材料微观组织和力学性能的影响。微观组织观察发现:Mg质量分数为3wt%时,经过多级热处理后,TiB₂颗粒的团聚现象明显改善,反应生成的TiB₂颗粒平均尺寸约为130 nm,基体内伴随有大量弥散分布的纳米级颗粒,且α-Al的晶粒尺寸也明显减小。力学测试结果表明:多级热处理后,3wt% TiB₂/Al-4.5Cu复合材料的硬度和抗拉强度随Mg含量的增加而提高,但过量的Mg (≥4wt%)会造成TiB₂颗粒细化效果下降。分析表明:Mg的加入能够降低TiB₂/α-Al界面能,减少脆性相Al₃Ti、Al₂B的生成,并通过反应生成的MgAl₂O₄使界面结构变成TiB₂/MgAl₂O₄/α-Al,从而有效抑制了TiB₂的团聚,改善了TiB₂颗粒与Al液界面的润湿性,提高了形核率,进一步细化了α-Al晶粒尺寸。      

成形压力对SiC/TiB2复合材料组织与性能的影响

基于熔融Si浸渗法制备出较致密的SiC/TiB₂复合材料, 并研究了坯体成形压力对SiC/TiB₂复合材料致密度、相组成、显微组织和力学性能的影响。实验结果表明, 复合材料由TiB₂、SiC和Si相组成。SiC/TiB₂复合材料的显微组织特征为: TiB₂相和SiC相均匀分布, 游离Si填充在TiB₂相和SiC相的空隙处, 且形成了连续相。随成形压力的增大, 复合材料中游离Si含量降低, TiB₂颗粒尺寸减小, 复合材料的力学性能先增加后降低。坯体最佳成形压力为200 MPa, 对应SiC/TiB₂复合材料的体积密度、开口气孔率、抗弯强度、断裂韧性和维氏硬度分别为3.63 g/cm³、0.90%、(354±16) MPa、(6.8±0.2) MPa·m^1/2和(21.0±1.1) GPa。     

TiB2/Cu复合材料的电弧侵蚀行为

采用放电等离子烧结法（SPS）制备TiB₂质量分数为1wt%~5wt%的TiB₂/Cu复合材料,测试其导电率和硬度。当TiB₂质量分数由0增至5wt%时,复合材料的导电率由96.9%（International Annealed Copper Standard,IACS）降至65.1%（IACS）,布氏硬度由42.8增至65.2。对所制备的不同TiB₂质量分数的TiB₂/Cu复合材料在直流24 V、不同电流条件下进行电接触实验,探究TiB₂添加量和电流对TiB₂/Cu复合材料耐电弧侵蚀性能的影响。结果表明,TiB₂/Cu复合材料的平均燃弧时间、平均燃弧能量和材料损耗量随着电流的增加而增加,TiB₂/Cu复合材料的阴极损耗量高于阳极,整体上TiB₂/Cu复合材料由阴极向阳极转移。在24 V和25 A条件下,不同TiB₂质量分数的TiB₂/Cu复合材料的燃弧时间和燃弧能量随操作次数增加不断波动,整体上呈逐渐增加的趋势,3wt% TiB₂/Cu复合材料的稳定性最高,平均燃弧时间和燃弧能量最低。随着TiB₂质量分数的增加,TiB₂/Cu复合材料损耗量降低,表面蚀坑变浅。     

SiC晶须增强的Zn-12Al合金及其性能

本文用挤压铸造法制备了 SiC_w/Zn-12Al 复合材料,对其常温力学性能进行了测试,讨论了SiC晶须的含量对复合材料性能的影响。试验结果表明:用挤压铸造法制备 SiC_w/Zn-12Al 复合材料是可行的,SiC_w/Zn-12Al 复合材料具有较高的硬度、强度、弹性模量和优良的耐磨性能。     

激光选区熔化成形原位自生TiB2/Al-Si复合材料的微观组织和力学性能

利用激光选区熔化（SLM）技术制备了原位自生TiB₂纳米陶瓷颗粒增强Al-Si基复合材料,并对成形后的TiB₂/Al-Si复合材料进行不同的热处理。通过XRD物相分析、SEM微观组织观察、电子背散射衍射（EBSD）、EDS元素扫描分析和力学拉伸试验等对TiB₂/Al-Si复合材料的微观组织进行观察和力学性能测试。研究表明,在原位自生TiB₂纳米陶瓷颗粒和SLM快速凝固特性的共同作用下,SLM成形的原位自生TiB₂/Al-Si复合材料具有超细晶结构,平均晶粒尺寸为1.1 μm;TiB₂/Al-Si复合材料的力学性能优异,屈服强度为262 MPa,抗拉强度为435 MPa,延伸率为11.88%。对比经不同热处理的TiB₂/Al-Si复合材料,直接时效处理（150℃/12 h）的TiB₂/Al-Si复合材料性能最优,抗拉强度达到488 MPa,提高了53 MPa,延伸率降低至7.2%。     

热处理对热等静压SiP/Al-Cu复合材料显微组织和力学性能的影响

采用元素粉作为原料, 通过热等静压技术(HIP)制备出50%Si_P/Al-Cu和70%Si_P/Al-Cu(体积分数)复合材料, 研究固溶处理和峰值时效处理对复合材料显微组织、 Al₂Cu相溶解过程及力学性能的影响。结果表明: 热等静压技术制备的Si_P/Al-Cu复合材料完全致密, 组织均匀细小, 材料由Si相、 Al相和Al₂Cu组成, 白色Al₂Cu相产生于原始的Cu粉与Al粉界面处。在516 ℃固溶处理2 h后, 70%Si_P/Al-Cu复合材料中的Al₂Cu相全部溶入Al基体中, 而50%Si_P/Al-Cu复合材料中还残留少量Al₂Cu相。经过峰值时效处理后, 50%Si_P/Al-Cu和70%Si_P/Al-Cu复合材料的抗弯强度为548 MPa和404 MPa, 相对于热等静压态分别提高了38.81%和13.51%, 复合材料的强度显著增强。     

挤压铸造制备高体积含量SiCp/2024Al复合材料

采用干压成形将200μm与10μm的SiC颗粒按不同配比混合制得多孔陶瓷预制体,当粗、细颗粒质量比为8∶2时,预制体相对密度达到最大值75%。采用挤压铸造工艺制得陶瓷含量为75%的SiC/2024Al复合材料,研究了预制体氧化处理对复合材料力学性能的影响。未氧化处理的预制体经挤压铸造所得的复合材料抗弯强度达到288MPa,断裂韧性达到8.7MPa.m1/2;预制体经氧化处理后所得的复合材料的相对密度、抗弯强度和断裂韧性较未氧化处理的有所降低,但硬度变化不大,HRA约为70。复合材料失效破坏的主要机制是SiC大颗粒解理断裂和小颗粒与金属基体界面解离。     

界面反应产物对B4C/Al复合材料颗粒润湿性及界面强度的影响机制

采用搅拌铸造法制备了B₄C/Al复合材料,利用实验分析结合第一性原理计算的方法,探讨了界面反应产物Al₃BC和TiB₂对B₄C/Al复合材料颗粒润湿性及界面结合强度的影响机制。结果表明,界面反应产物为Al₃BC时,B₄C颗粒润湿性没有得到实质性改善,存在明显的颗粒团聚现象,界面结合强度较低且过度的界面反应使B₄C颗粒分解损耗严重,导致B₄C颗粒增强效果不明显;而通过添加Ti元素使界面反应产物为TiB₂时,颗粒润湿性明显改善,B₄C颗粒团聚现象显著减少,界面结合强度较高,力学性能得到显著提高。这主要是由于不同终端的Al（111）/TiB₂（0001）界面黏附功均大于Al（111）/B₄C（0001）的界面黏附功,表明界面反应产物TiB₂可以提高B₄C颗粒的润湿性,而界面反应产物Al     

不同TiB2颗粒粒径的TiB2/Cu复合材料耐电弧侵蚀行为

采用放电等离子烧结法（SPS）制备了不同TiB₂颗粒粒径的3wt% TiB₂/Cu复合材料,研究了3wt% TiB₂/Cu复合材料致密度、导电率、硬度和耐电弧侵蚀性能随TiB₂颗粒粒径的变化规律,重点分析了不同TiB₂颗粒粒径的3wt% TiB₂/Cu复合材料耐电弧侵蚀行为。结果表明:3wt% TiB₂/Cu复合材料致密度和硬度随TiB₂颗粒粒径的增大而略有降低;TiB₂颗粒粒径越小,TiB₂/Cu复合材料的综合性能越好。随着TiB₂颗粒粒径的增大,3wt% TiB₂/Cu复合材料耐蚀稳定性降低,3wt% TiB₂/Cu阴极材料的损耗量明显增加;当TiB₂颗粒粒径为10 μm时,3wt% TiB₂/Cu复合材料的耐电弧侵蚀性能最佳。电弧蚀形貌观察表明:不同TiB₂颗粒粒径的3wt% TiB₂/Cu复合材料经电弧侵蚀后,3wt% TiB₂/Cu复合材料均由阴极向阳极发生转移;随着TiB₂颗粒粒径的增大,阴极质量损耗逐渐增加,触头表面电弧侵蚀面积增加;而在Cu基体中引入较小的TiB₂颗粒,有利于减弱电接触实验过程中TiB₂/Cu复合材料的喷溅现象。      

SiCP/AZ91复合材料的显微组织、力学性能及强化机制

通过搅拌铸造工艺制备出SiC_P体积分数分别为2%、5%、10%和15%的4种5 μm SiC_P/镁合金（AZ91）复合材料。对5 μm SiC_P/AZ91进行了固溶、锻造和热挤压。通过与AZ91对比,研究了SiC_P对AZ91基体热变形后显微组织和力学性能的影响规律。结果表明：SiC_P/AZ91热变形后的晶粒尺寸取决于SiC_P的体积分数。SiC_P的体积分数由0%增加到10%时,SiC_P/AZ91热变形后的平均晶粒尺寸减小;当SiC_P颗粒继续增加到体积分数为15%时,平均晶粒尺寸反而增大。SiC_P的加入能显著提高AZ91的屈服强度和弹性模量,并随颗粒体积分数的增加而增大。SiC_P对AZ91基体的强化作用主要源于位错强化、细晶强化和载荷传递作用,其中,细晶强化对屈服强度的贡献最大。     

原位自生TiB2/Al-4.5Cu复合材料微观组织和力学性能

采用混合盐反应法制备TiB2含量分别为0%,2%,5%,8%(质量分数,下同)的TiB2/Al-4.5Cu复合材料,T6热处理后,采用XRD,ICP,OM,SEM,EDS等测试手段和室温拉伸实验进行微观组织观察和力学性能测试。XRD和ICP测试证实,合金体系中仅含α-Al,Al2Cu及TiB2,无Al3Ti,Al2B等反应中间产物。OM和SEM发现,基体材料中α-Al平均晶粒尺寸为167.5μm,而在2%,5%,8%的TiB2/Al-4.5Cu中,其平均晶粒尺寸依次为110.4,87.2,75.2μm,晶粒细化效果显著。TEM观察发现,TiB2颗粒主要分布在晶界处,呈四方和六方结构。室温拉伸实验表明,随着TiB2含量的增加,强度、显微硬度值均呈增加趋势,但伸长率不断下降。当加入8%TiB2时,屈服强度、抗拉强度、弹性模量和显微硬度分别达到356 MPa,416 MPa,92.5GPa和96.5HV,但其伸长率从10.3%降低到4.3%。载荷传递强化、细晶强化、位错增殖强化是TiB2/Al-4.5Cu复合材料力学性能得以大幅提升的影响因素,尤其是在位错增殖强化作用下,TiB2颗粒周边致密分布的位错胞、位错环对强度的提升起到了决定性作用。     

激光熔化沉积(TiB+TiC)/TA15原位钛基复合材料的显微组织与力学性能

利用激光熔化沉积工艺制备了TiB+TiC增强相体积分数分别为9%、11%、22%及57%的4种(TiB+TiC)/TA15原位钛基复合材料。随增强相含量提高,TiB形态由片层状向棱柱状转化,TiC形态由不规则颗粒状向枝晶状转化,钛基复合材料硬度及弹性模量均显著提高而塑性明显下降。增强相体积分数约为9%的复合材料表现出较好的综合力学性能,增强相体积分数大于11%后复合材料的抗拉强度急剧降低。与激光熔化沉积态TA15钛合金相比,TiB+TiC增强相体积分数约为9%的复合材料抗拉强度（1040 MPa）及屈服强度（935 MPa）均提高约12%。      

Property Characteristics of a TiB2P/AI Composite Fabricated by Squeeze Casting Technology

TiB2P/Al composite was successfully fabricated by squeeze casting technology. Its mechanical and tribological properties were evaluated. The elimination of Ti-Al intermetallic compound was confirmed by X-ray diffraction (XRD) studies. At 45% volume fraction, the bending strength at ambient temperature was 934 MPa. And the fracture modes included ductile failure of Al matrix and brittle fracture of TiB2 particles. In dry sliding wear mode, severe plastic deformation and adhesive wear were found on the worn surfaces of the SiCP/Alcomposite. But no obvious characteristics of adhesion or abrasion wear were observed on that of the TiB2P/Al composites. At the steady stage, the friction coefficient of the SiCP/Al composite was about 0.6. While that of TiB2P/Al composite was only about 0.16～0.17.     

TiB2／Al自润滑复合材料在动压马达零件上的应用研究

复合材料组织致密，颗粒分布均匀．与基体结合紧密．具有较高的弹性模量和抗弯强度。室温下与GCr15轴承钢对磨时其摩擦系数在0．2左右．自磨时摩擦系数在0．08左右．摩擦表面没有明显的粘着或犁削痕连．磨损率明显低于SiCr／Al复合材料和GT35合金．呈现出较好的自润滑性能。     

泡沫铝-空心玻璃微珠/环氧泡沫复合材料压缩及弯曲力学性能

制备了泡沫铝、泡沫铝-环氧树脂及含有不同体积分数空心玻璃微珠(HGM)的三种泡沫铝-HGM/环氧泡沫互穿相复合材料(IPC)。通过一系列准静态压缩实验, 观察了其变形形貌, 研究了其弹性模量、屈服极限、比强度及比刚度等力学性能与HGM体积分数的关系。通过三点弯曲实验, 研究了IPC的弯曲极限载荷、弯曲弹性模量等性能, 分析了其断口形貌与材料结构的关系。实验结果表明: 四种IPC的力学性能均较纯泡沫铝有大幅度的提高, 其中, 泡沫铝-环氧树脂的压缩和弯曲力学性能最好。随着复合材料中HGM体积分数增加, IPC力学性能逐渐缓慢降低。     

原位生成TiB2/ZA27复合材料的制备与性能

以Al熔液为载体,采用原位反应生成形状规则、尺寸细小的TiB₂颗粒相,再将TiB₂颗粒传递到ZA27合金中,形成TiB₂颗粒增强的ZA27复合材料。采用合理的熔炼工艺促进了TiB₂颗粒在基体中的均匀分布。实验结果显示,TiB₂颗粒在ZA27复合材料中,分布均匀,平均直径在3 μm以下。TiB₂颗粒的加入使得复合材料的晶粒明显细化,并随着TiB₂颗粒含量增加,复合材料的抗拉强度、硬度明显提高,2.1%TiB₂/ZA27复合材料与基体合金相比室温抗拉强度提高13%、布氏硬度提高21%,弹性模量也有所提高,在强度、硬度及弹性模量提高的同时,材料的塑性并未恶化,延伸率略有提高,另外,材料的热膨胀系数随着TiB₂颗粒的加入有所降低。     

Property Characteristics of a TiB2p/Al Composite Fabricated by Squeeze Casting Technology

TiB2P/Al composite was successfully fabricated by squeeze casting technology.Its mechanical and tribological properties were evaluated .The elimination of Ti-Al intermetallic compound was confirmed by X-ray diffraction （XRD）studies.At 45% volume fraction ,the bending strength at ambient temperature was 934 MPa.And the fracture modes included ductile failure of Al matrix and brittle fracture of TiB2 pqrticles.In dry sliding wear mode ,severe plastic deformation and adhesive wear were found on te worn surfaces of the SiCP/Al composite .But no obvious characteristics of adhesion or abrasion wear were observed on that of the TiB2P/Al composites .At the stedady stage ,the friction coefficient of the SiCP/Al composite was about 0.6 .While that of TiB2P/Al composite was only only about 0.16-0.17.     

长径比对TiB/Ti6Al4V网状复合材料力学行为的影响

目的 针对高性能钛基复合材料开发过程中所面临的强韧性倒置问题,对网状构型钛基复合材料拉伸行为进行仿真,以揭示增强体长径比对材料强度与韧性的影响机理。方法 针对TiB/Ti6Al4V网状构型复合材料体系,构建增强相长径比不同的复合材料有限元模型,分别进行拉伸行为仿真,并对其应力-应变曲线、应力集中系数、应力云图和应变云图等进行预测与分析。结果 随着增强相TiB长径比的增大,复合材料的断裂伸长率单调递增,弹性模量与抗拉强度则呈先下降后上升的趋势。结论 增强相长径比是影响复合材料力学性能的重要参数。增强相的长径比和局部体积分数的共同作用导致复合材料模量和强度随长径比的增大先降低后升高。此外,随着TiB长径比的增大,断口更加曲折,主裂纹多次偏转扩展方向,并沿着TiBw/Ti6Al4V-Ti6Al4V“限域”界面扩展,进而消耗了大量的体系能量,这对材料韧化有积极影响。     

SiCP/Al复合材料力学性能及显微结构分析

采用粉末冶金 热挤压法制备了10%SiCP/6066Al(体积分数)复合材料.对材料拉伸性能进行了研究,并利用金相显微镜、扫描电镜和透射电镜对微观组织结构进行了观测.实验结果表明:SiC颗粒在铝基体中分布比较均匀;T6热处理条件下10%SiCp/6066Al复合材料的抗拉强度和屈服强度分别约为430.5、354.1MPa,其延伸率为5%,弹性模量为84.5GPa.加入SiC颗粒后合金基体晶粒细化同时位错密度提高,位错强化和细晶强化在SiCP/Al复合材料的强化机制中起了主要作用.     

放电等离子烧结对TiB_2/AlCoCrFeNi复合材料组织与性能的影响

采用放电等离子烧结方法(SPS),制备体积分数5%TiB_2的等摩尔AlCoCrFeNi高熵合金基复合材料。通过密度测试、X射线衍射、扫描电镜及力学性能测试等方法,研究SPS烧结温度及烧结压力对复合材料的微结构演变与力学性能影响。结果表明:随着SPS烧结温度及烧结压力的增加,复合材料的硬度及抗压强度得到明显提高。在1200℃/30MPa进行SPS烧结后,复合材料的致密度达99.6%,抗压强度达2416MPa,屈服强度达1474MPa,硬度超过470HB。烧结过程中,复合材料的基体高熵合金发生相变,1200℃及30~45MPa烧结时,复合材料由BCC,B_2,FCC,σ及TiB_2相组成。