低频电磁场下原位合成Al-Zr-O系复合材料机制研究

为研究低频电磁场下铝基原位复合材料的合成机制,以A356-Zr(CO3)2反应组元制备出Al-Z-O系复合材料,在低频旋转电磁场条件下原位合成了微米级颗粒增强铝基复合材料.研究表明:当感应线圈内输入电流150A,频率4Hz时,对应磁场强度为0.25T,X射线衍射结果显示基体中增强相为Al3Zr和Al2O3;SEM观察该条件下合成的复合材料凝固组织发现,生成的增强颗粒细小,粒径1~2μm,而且在基体中均匀弥散分布.对原位反应的热力学和动力学过程分析表明:反应的关键环节是高温铝液和ZrO2固液相间反应,电磁场力作用加大了反应体系的混合对流运动,提高了传热传质和物质扩散速度,并促进了颗粒在基体中的弥散分布.     

磁化学合成Al2O3/7055Al复合材料的微观结构

脉冲磁场下,以7055Al-Ce2(CO3)3为反应体系制备了内生Al2O3颗粒增强铝基复合材料。X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、电子探针(EPMA)分析表明,在脉冲磁场作用下,原位合成的颗粒细小,呈球形或橄榄形的Al2O3颗粒尺寸为200～400nm,且弥散分布于基体中。从反应动力学角度进行考虑,与常规反应相比,磁场下反应更快更完全,并缩短了反应时间。随着脉冲磁场强度的增大,反应生成的增强颗粒变得更加细小,分布更均匀。当磁场作用的时间增加时,内生颗粒数目逐渐增多,尺寸逐渐细化,圆钝化,分布也变得均匀,颗粒达到纳米尺寸。     

制备工艺对原位合成(Al_2O_3+Si)_p/Al复合材料显微组织影响及体系分析

以Al-SiO_2为反应体系,通过烧结反应原位合成了(Al_2O_3+Si)_p/Al复合材料。研究了第二相含量、烧结时间以及热锻压等工艺对(Al_2O_3+Si)_p/Al复合材料的第二相形貌、尺寸及分布的影响,探讨了原位合成(Al_2O_3+Si)_p/Al复合材料的生成机制。研究表明,Si相含量随着第二相含量的增多而增多且与Al和Al_2O_3相界限相对明显;随着烧结时间的延长,Si相面积相对减小,Al_2O_3相的数量相对增加;锻压后,Si相和Al_2O_3分布更加均匀且尺寸减小。复合材料在液相烧结的过程中,高温下的液相粘性流动以及在原位反应时发生的颗粒重排与固相的溶解和沉淀对材料的致密化产生了较大的作用,当烧结温度达到1000℃时,Al_2O_3颗粒数量、分布情况都得到明显地改善。     

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。     

原位合成TiC/Al(7075)复合材料的组织及力学性能

采用原位合成法制备TiC/Al(7075)复合材料,研究原位TiC颗粒的存在形式、分布状态及不同原位TiC颗粒含量对TiC/Al(7075)复合材料的微观组织及力学性能的影响。结果显示,TiC颗粒多以近球形团聚态存在于7075铝基体中,颗粒团大小约为1μm。当原位TiC颗粒质量分数小于6%时,原位TiC颗粒分布较为均匀,随着颗粒含量的增加,TiC/Al(7075)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,晶粒尺寸也随着原位TiC颗粒含量的增加而减小。当原位TiC颗粒的质量分数大于6%时,组织中出现气孔。复合材料的硬度和抗冲击韧性测试表明,TiC/Al(7075)复合材料的硬度随TiC颗粒含量的增加而增加,最高硬度达HB 108,冲击韧性在颗粒质量分数为6%时达到最佳,较基体提升31.55%。     

原位合成Al3Ti增强轻金属基复合材料的研究现状

综述了原位合成Al3Ti/Al和Al3Ti/Mg基复合材料的研究现状。重点介绍了原位合成Al3Ti的反应体系、复合材料的制备方法及微观组织特点,指出了原位合成Al3Ti/Al和Al3Ti/Mg基复合材料在目前研究中所存在的主要问题及今后的研究方向。     

Al-Ti体系原位合成Al_3Ti/ADC12复合材料

在超声场下,以Al-Ti为反应体系,采用熔体直接反应法原位合成Al_3Ti/ADC12复合材料。研究Ti加入量、超声时间以及功率对复合材料的显微组织和力学性能的影响。结果表明:随着超声功率的逐渐增加,Al3Ti颗粒尺寸变得愈加细小,分布也变得更为均匀;并且Ti的加入能够细化基体组织中的α-Al相,使其由原来的粗大树枝状逐渐转变为细小枝晶状、蔷薇状甚至近球状。然而,随着超声时间的增加,超声效果会出现先加强后减弱的趋势。Al_3Ti/ADC12复合材料的力学性能变化趋势与其组织变化趋势相一致,当Ti添加量为3%(质量分数)、超声功率为1.5kW、超声频率为20kHz、超声时间为6min时,其综合性能较好,抗拉强度达到247.34MPa,伸长率达到2.31%,比未施加超声的复合材料分别提高了21.3%和50.0%。     

高能超声处理对原位Al3Ti/A356复合材料显微组织和力学性能的影响

采用熔体直接反应法,以工业钛剂和A356合金为反应物,利用高能超声原位合成了Al3Ti/A356复合材料。利用X射线衍射与扫描电镜对该复合材料的微观组织和物相组成进行分析,并通过拉伸实验对该复合材料的力学性能进行测试。结果表明,经过高能超声处理后,复合材料中的Al3Ti颗粒尺寸较高能超声处理前明显变小,分布也更均匀。当超声功率为1.2kW/cm2,超声作用时间为360s时,颗粒尺寸最小,为0.5～2μm。复合材料的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别达到281.83、226.72MPa和5.6%,较未施加高能超声的复合材料分别提高了16.2%、10.3%和33.3%。     

真空热压原位Al3Ti增强MgAl基复合材料合成机制

采用真空热压原位合成法制备Al₃Ti增强Mg-Al基复合材料。研究了烧结工艺对复合材料显微结构的影响。探讨了Al₃Ti的原位合成机制, 提出了Ti和Al的微观反应模型。采用XRD、 SEM等方法分析了复合材料的相组成及微观结构。结果表明, Mg-Al基复合材料组织致密, 原位合成增强相Al₃Ti颗粒在基体中均匀分布, 尺寸为0.5~2.0 μm, 与基体界面紧密结合, 同时存在少量残余的Ti和中间相Al-Ti。     

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。     

低价硫化铝法从氧化铝直接炭还原制铝的动力学研究

低价硫化铝法从氧化铝直接炭还原制铝的动力学过程极为复杂,过程的前期受界面化学反应控制,过程后期受扩散过程控制,并求得不同时期的活化能,反应前期:E1=63.81 kJ/mol(6.67 Pa)、E2=50.82 kJ/mol(66.7 Pa)、E3=54.72 kJ/mol(666.7 Pa)、E4=39.61 kJ/mol(1333 Pa);反应后期:E*1=112.90 kJ/mol(6.67 Pa)、E*2=89.92 kJ/mol(66.7 Pa)、E*3=97.32 kJ/mol(666.7 Pa)、E*4=51.83 kJ/mol(1333 Pa).从动力学的角度提出了反应的较佳条件.温度、真空度的提高一方面可增大反应速率,但另一方面却加大了硫化铝的挥发,仅从增大速率而言,温度应大于1100 ℃,真空度应优于1333 Pa为宜.     

钪在铝及铝合金中的作用

总结了Sc在铝及铝合金中对合金组织、力学性能、热稳定性、焊接性能和抗腐蚀，性能的影响。Sc在铝合金中是有效的晶粒细化剂、再结晶抑制剂和改善焊接性能的添加剂；Sc可以细化铝合盒晶粒，提高合盒的力学性能和再结晶温度，增强铝合金的热稳定性，改善铝合盒的焊接性能和抗腐蚀性能；分析了Sc在铝合盒中的作用机理。     

Thermal stability of Al/Al11 Ce3 and Al/Al11 La3 /Al3 Ni eutectics obtained by Bridgman growth

Abstract

The effects of extended treatment at 500°C on microstructure and microhardness of Al/Al₁₁ Ce₃ and Al/Al₁₁ La₃ /Al₃ Ni eutectics in Al–12·1Ce and Al–11·3La–5·4Ni (wt-%) alloys Bridgman solidified at 0·1 mm s^-1 are reported. Coarsening of Al/Al₁₁ Ce₃ occurs more rapidly in some eutectic cells than others such that areas coarsening at a lower rate still form 10% of the microstructure even after 3024 h. It was found that Al/Al₁₁ La₃ /Al₃ Ni showed accelerated coarsening at eutectic cell boundaries but association between Al₁₁ La₃ and Al₃ Ni still remained within cells and at cell boundaries even after 3024 h. Associated decreases in hardness for Al/Al₁₁ Ce₃ were similar to fibrous Al/Al₆ Fe of similar initial spacing subjected to the same heat treatment. The 30% higher initial hardness of Al/Al₁₁ La₃ /Al₃ Ni largely persisted even after 3024 h at 500°C.     

Nitridation-assisted Al infiltration for fabricating Al composites

In this study, we developed an Mg-, vacuum-, and pressure-free process for manufacturing Al-based composites via nitridation-assisted spontaneous infiltration of molten Al. In this process, the wettability between molten Al and ceramic reinforcement was significantly enhanced by nitridation via heating and surface modification of the Al particles; this provided a sufficient capillary force (i.e., negative curvature) for spontaneous infiltration of molten Al. The proposed process can generate composites based on Mg-free Al matrices and is relatively versatile in terms of the type, volume fraction, and morphology of the reinforcement material. Furthermore, the properties of the final composites can be modified by controlling their degree of nitridation, thereby expanding the material scope and their corresponding application fields.     

Transport Properties of the Tunnel Junctions Al1-xCox/{Al1-xCox-oxide}/Al

The oxides of Al1-xCox (x=0,0.25,0.5,0.75, and 1.0) alloys were chosen as barrier materials in this work. The tunnel junction consists of the bottom electrode Al1-xCox and the top electrode Al with an insulating layer { Al1-xCox-oxide} which was formed by natural oxidation in a baking-box at 333K. The oxidation time for forming an Al1-xCox-oxide layer on the surface of the bottom Al1-xCox layers were optimized.The resistance of Al1-xCox/{ Al1-xCox-oxide}/Al tunnel junctions varied between 101 and 106 Ω measured at 1 my and 4.2 K. The effective barrier height and width of insulating layers Al1-xCox-oxide ( x=0.25, 0.5, and 0.75 )varied between 0.6 and 2.7 eV and between 1.3 and 2.1 nm. It is shown that the thin oxide layer of Al1-xCox alloys can be chosen as barrier materials.     

铝合金时效成形及时效成形铝合金

介绍了铝合金时效成形的方法、基本原理、工艺特点及应用情况,概括了国外研究铝合金时效成形工艺及相关可时效成形铝合金的现状,重点阐述了时效成形对铝合金微观组织结构的影响.     

Al and Ti/Al contacts on n-GaN

Al(60 nm) and Ti(40 nm)/Al(160 nm) metal layers have been deposited by thermal evaporation onto n-GaN epitaxial layers grown by metal organic chemical vapour deposition (MOCVD) on a c-plane sapphire substrate. The samples have been annealed at 300, 400, 700 or 900 °C for 10 min in vacuum. The microstructural and electrical properties of the contacts have been investigated by electron microscopy, X-ray diffraction and by current-voltage measurements. As-deposited Al and Ti/Al contacts were rectifying with Schottky barrier heights below 0.35 eV and 0.38 eV, respectively. After heat treatment at 300 °C and 400 °C both contacts exhibited linear current-voltage characteristics. After annealing at 700 °C Al contacts became rectifying with a barrier height of 0.42 eV, while Ti/Al contacts remained nearly linear at the same temperature. The electrical characteristics and XRD analysis indicated that the upper metal in Ti/Al contact diffused in the Ti layer already during deposition. Cross-sectional transmission electron microscopy revealed that in the case of Ti/Al contacts, the continuity of the Ti layers ceased when annealing above 700 °C. X-ray diffractions showed, that a Ti₂N interface phase formed in Ti/Al contacts at 700 and 900 °C, and an AlN interface phase developed in the same contact at 900 °C.     

铝及其合金熔体的增黏及泡沫化特性

研究了纯铝、普通铝硅合金和新型多组元铝合金的增黏和泡沫化特性．这三者加入Ca增黏后的物相组成和发泡后的气泡壁微观组织以及三者熔体的表面张力．结果表明：Ca加入后，经过搅拌形成的大量弥散分布的细小Al-Ca中间化合物颗粒快速增加了纯铝以及新型多组元铝合金熔体的黏度，而Ca加入普通铝硅合金中与Si等元素形成较大的颗粒，因而增黏效果不如前两者；Ca的加入也显著降低新型多组元铝合金和纯铝熔体的表面张力，普通铝硅合金降低不多；在相同的表观黏度下，表面张力的差异是引起纯铝．普通铝硅合金、新型多组元铝合金等三种熔体泡沫化特性差异的主要原因．     

铝及铝合金化学抛光工艺的比较

介绍了常用的几种化学抛光工艺及其特点。对几种化学抛光工艺进行了比较，并通过实验及应用发现：“两酸”化学抛光工艺对材料很敏感，而“三酸 ”化学抛光工艺适用材料广泛；指出改性“三酸”化学抛光工艺能有效控制黄烟的排放，保持传统“三酸”化学抛光工艺的各项优点。