Al-Zr-O体系反应合成原位复合材料的微结构与磨损特性

运用A359-Zr(CO3)2体系熔体反应法制备了(Al3Zr Al2O3)p/A359复合材料,研究了增强颗粒的含量对(Al3Zr Al2o3)p/A359复合材料干滑动磨损性能的影响.结果表明:Zr(CO3)2与A359熔体反应生成了Al2O3和Al3Zr颗粒;复合材料的磨损量随载荷的增大和时间的延长均远小于基体的,同一条件下复合材料的磨损量随Al3Zr和Al2O3颗粒含量的增加而减少,当载荷为98 N时,12%(Al3Zr Al2O3)p/A359复合材料(体积分数)的耐磨性比基体的提高了2.5倍.磨损表面及亚表面的SEM分析表明,基体A359磨损表面存在撕裂纹并与亚表面连接,表现为粘着磨损和剥层磨损;(Al3Zr Al2O3)p/A359复合材料的磨损表面及亚表面平整光滑,主要表现为磨粒磨损.     

A359-Zr(CO3)2体系反应合成复合材料的组织及润滑磨损性哪

研究了新型反应体系A359-Zr（CO3）2熔体反应法制备的（Al3Zr＋Al2O3）p／A359复合材料边界油润滑条件下的滑动磨损性能。结果表明，由于颗粒的支撑减磨作用，复合材料的磨损量随载荷的增大和时间的延长均远小于基体材料，当载荷为1176N时体积分数为12％的复合材料磨损量为4．9mg，而基体材料的磨损量为27．5mg，复合材料比基体材料耐磨性提高了6倍；由磨损表面SEN观察表明：基体A359合金存在严重粘着和变形，表现为粘着磨损和剥层磨损，复合材料的磨损类型表现为磨粒磨损。     

Al-Zr-B体系反应合成复合材料的组织和性能

开发了原位合成Al-K2ZrF6-KBF4新体系，利用熔体反应法成功制备了新型颗粒增强铝基复合材料。XRD和SEM分析表明，合成的复合材料中存在ZrB2和Al3Zr颗粒，颗粒大小为1～4μm，ZrB2颗粒的截面形貌接近于正六边形，且在基体中均匀分布。拉伸试验结果表明，（Al3Zr＋ZrB2）p／Al复合材料的抗拉强度和屈服强度随着反应物加入量的增加而提高。当反应物加入质量分数为20％时，复合材料最高抗拉强度达到152．3MPa，比铝基体提高了95．2％；屈服强度为112．3MPa，比铝基体提高了167．3％。     

A359-Zr(CO3)2体系反应合成复合材料的干滑动磨损性能

研究了新型反应体系A359-Zr(CO3)2熔体反应法制备的(Al3Zr Al2O3)p/A359复合材料干滑动磨损性能.结果表明:复合材料的磨损量随着载荷的增大和时间的延长均远小于基体磨损量,由于颗粒的支撑和减磨作用,使得同一条件下复合材料的磨损量随颗粒体积分数的增加而减少;当载荷为98 N时,12%(Al3Zr Al2O3)p/A359复合材料的磨损量为20.2 mg,而基体材料的磨损量为54.5 mg,复合材料比基体材料耐磨性提高了2.5倍;由磨损表面SEM观察表明,基体A359合金存在严重粘着和变形,表现为粘着磨损和剥层磨损,复合材料的磨损类型表现为磨粒磨损.     

Al-Zr-O-B原位合成复合材料的微观组织和力学性能

采用Al-Zr(CO3)2-KBF4体系用熔体反应法成功合成了新型颗粒增强铝基复合材料.XRD和SEM分析表明, Zr(CO3)2和KBF4与铝液反应生成了ZrB2、Al2O3、Al3Zr颗粒,颗粒尺寸细小,且弥散分布于基体中,其平均尺寸约为80～90 nm;拉伸试验结果显示.Al-Zr(CO3)2-KBF4体系反应生成的复合材料的抗拉强度和屈服强度随着反应物加入量的增加均显著提高,复合材料的抗拉强度为150.3 MPa,较铝基体的78.0 MPa提高了 92.7%;屈服强度为113.7 MPa,较铝基体的42.0 MPa提高了170.7%;复合材料的伸长率先升后降;由复合材料的拉伸断口SEM可知,随着反应物质量增加,塑性变形区减小,但仍然是塑性断裂.     

Al-Zr(CO3)2体系反应合成复合材料的力学性能与断裂行为

利用Al-Zr(CO3)2原位反应体系,采用熔体反应法制备了(Al3Zr Al2O3)p/Al复合材料.XRD及SEM分析显示:原位反应生成的颗粒为Al3Zr和Al2O3,颗粒细小并均匀分布在基体中.拉伸实验表明:(Al3Zr Al2O3)p/Al复合材料的抗拉强度和屈服强度随颗粒含量的增大显著提高,当颗粒体积分数为10%时,复合材料的抗拉强度和屈服强度分别为148.3 MPa和110.5 MPa,但延伸率先上升后下降.原位拉伸研究表明:复合材料拉伸过程中裂纹的萌生及扩展机制可从两方面得到解释:滑移过程中的位错作用机制以及颗粒脱粘和破碎形成的"孔洞"成核与长大机制.     

低频交变电磁场对（Al2O3＋Al2Zr）p／Al复合材料凝固组织和干滑动磨损性能影响

在低频交变电磁场条件下,研究了Al-Zr(CO3)2组元通过熔体反应法原位合成的Al2O3、Al3Zr颗粒增强铝基复合材料,结果表明：外加低频交变电磁场能够有效地改善反应动力学条件,对固液两相反应的传质和扩散起到了很好的促进作用,凝固组织中增强相颗粒在铝基体中的体积分数增加,分布弥散均匀。复合材料干滑动罾损机制是磨粒磨损,磨损量31．7mg,比未加电磁场时的磨损量下降了46．1％,耐磨性提高。     

Al-Zr-O-B体系原位合成颗粒增强铝基复合材料及其性能

研究了采用Al-Zr(CO3)2-KBF4组元通过熔体反应法原位合成颗粒增强铝基复合材料.X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)分析表明:内生增强相颗粒为ZrAl3、ZrB2和Al2O3,粒度为3～4μm,且在基体中弥散分布.复合材料的力学性能和干滑动磨损特性研究表明:在反应物加入量为0～20%(质量百分数)范围内时,复合材料的抗拉强度和屈服强度较纯铝基体明显提高,当反应物加入量为20%时,抗拉强度为150.3 MPa,屈服强度为113.7 MPa.当反应物加入量为5%时延伸率最佳为33%,属塑性断裂.复合材料的耐磨性较铝基体显著提高,当反应物加入量为10%时耐磨性最好.铝基体的磨损机制是粘着磨损,而(ZrAl3 ZrB2 Al2O3)p/Al复合材料的磨损机制是磨粒磨损.     

Al-Zr(CO_3)_2体系反应合成复合材料的力学性能与断裂行为①

利用Al Zr(CO3)2原位反应体系,采用熔体反应法制备了(Al3Zr Al2O3)p/Al复合材料。XRD及SEM分析显示:原位反应生成的颗粒为Al3Zr和Al2O3,颗粒细小并均匀分布在基体中。拉伸实验表明:(Al3Zr Al2O3)p/Al复合材料的抗拉强度和屈服强度随颗粒含量的增大显著提高,当颗粒体积分数为10%时,复合材料的抗拉强度和屈服强度分别为148.3MPa和110.5MPa,但延伸率先上升后下降。原位拉伸研究表明:复合材料拉伸过程中裂纹的萌生及扩展机制可从两方面得到解释:滑移过程中的位错作用机制以及颗粒脱粘和破碎形成的"孔洞"成核与长大机制。     

Al-Zr(CO3)2体系反应合成复合材料的反应机制及动力学模型

开发了Al-Zr(CO3)2体系熔体反应法合成新型(Al3Zr Al2O3)p/Al复合材料,研究了Al-Zr(CO3)2体系的反应热力学、反应动力学及反应机制.结果表明:Al-Zr(CO3)2体系起始反应温度为850℃,且在铝熔体(850～1100℃)温度范围内反应能自发进行.X射线衍射(XRD)及扫描电镜(SEM)分析表明:反应合成的强化相为Al3Zr和α-Al2O3颗粒,其尺寸为0.1～1 μm,且在基体中弥散分布.反应过程中复合熔体水淬实验分析表明:反应析出的Zr量随反应时间延长而增大,当反应进行10 min就达到了总增量的90%,整个合成反应时间为15 min,且合成过程前期(反应3 min前)主要受化学反应控制,合成过程后期(反应10 min后)主要受扩散控制.Al-Zr(CO3)2体系中关键反应ZrO2与Al按反应-扩散-破裂机制进行,并建立了反应原理图、反应动力学模型和反应时间的动力学方程.     

In-situ synthesized (Al_3Zr+Al_2O_3)_p /A356 composites by direct melt reaction in Al-Zr-O system

1　INTRODUCTIONRecently ,muchattentionhasbeen paidtothedevelopmentofeffectivefabricationprocessesforpar ticulatereinforcedmetalmatrixcomposites (PRMM Cs) [13] .However,metalmatricesreinforcedwithparticlesformedinsituareanemerginggroupofdis continuouslyreinforcedcompositesthathavedistinctadvantagesovertheconventionalcomposites[4 ,5] .Inthein situfabricationprocess ,thespontaneousreac tionbetweenthereactantsisutilizedtosynthesizethereinforcementsinthemetalmatrix .Especially ,thedirectmelt…     

高硅铝合金及其原位复合材料干滑动磨损性能与机制

采用熔体反应法制备了(Al2O3 Al3Zr)p/Al-22%Si原位复合材料。探讨了高硅铝合金及其原位复合材料的干滑动磨损行为,并对其磨损表面和亚表面形貌进行了观察和分析。试验结果表明:复合材料的磨损量显著低于同条件下高硅铝合金的磨损量,且随颗粒体积分数的增大,复合材料的磨损量减小。磨损表面亚表面的SEM观察分析表明:高硅铝合金磨损表面存在与亚表面相连的撕裂纹和宽大的犁沟,其磨损机制为粘着磨损加磨粒磨损的混合型磨损;复合材料的磨损表面亚表面平整光滑,主要表现为磨粒磨损。     

熔体反应法制备Al_3Zr_(p)、Al_2O_(3(p))/A356复合材料的凝固组织和性能

对Al ZrOCl2 体系采用熔体反应法制备了Al3Zr( p) 、Al2 O3( p) /A35 6复合材料。结果表明 :原位生成的Al3Zr和Al2 O3 均为多面体粒状 ,且Al3Zr表面存在生长小面 (facet)。复合材料凝固组织中随ZrOCl2 加入量的增加 ,颗粒分数增大 ,颗粒分布更均匀。但反应温度高于 90 0℃时 ,Al3Zr颗粒出现板块状集聚生长。拉伸试验表明 :Al3Zr(p) 、Al2 O3(p) /A35 6复合材料具有比基体更高的抗拉强度 ,并随ZrOCl2 加入量的增加而提高 ,其拉伸断口为混合型断裂     

Al2O3/Mo复合材料的制备与性能

采用溶胶-凝胶法制备氧化铝颗粒增强的钼基复合材料.测定了钼基体的显微硬度;用SEM,TEM及XRD分别对混合粉体与坯体进行了微观分析;用销盘式摩擦磨损试验机测定了复合材料的滑动磨损性能.结果表明:在复合粉体及其材料中,Al2O3作为分散相具有细化晶粒的作用,随氧化铝体积分数增加,钼基体显微硬度增加,复合材料摩擦系数缓慢降低,磨损量先增加后减少,一定程度上改善了材料的磨损性能.     

Al-Zr-O-B体系反应生成颗粒增强复合材料的研究

采用Al-Zr-O-B体系熔体反应生成了颗粒增强铝基复合材料。对其反应的热力学探讨结果表明,850℃的起始条件下反应可以自发进行。利用X射线衍射仪和扫描电子显微镜对生成的复合材料组织进行了分析,表明生成的增强相为Al2O3、Al3Zr和ZrB2,呈颗粒状,弥散分布,随反应物加入量的增加,复合材料的抗拉强度上升,伸长率下降。     

ZrOCl_2-Al体系熔体反应生成Al_3Zr_((p)),Al_2O_(3(p))/Al复合材料的反应机制

利用X射线衍射仪 (XRD)和扫描电子显微镜 (SEM ) ,对ZrOCl2 Al体系熔体反应生成的复合材料组织进行了分析 ,结果表明 :ZrOCl2 Al体系反应生成相为Al3 Zr和α Al2 O3 ,颗粒尺寸为 0 .2～ 5 μm ,形状以多面体为主 ;随反应起始温度升高 ,生成的颗粒体积分数增大 ,熔体温度也升高 ,但当熔体温度高于 12 0 0℃时 ,Al3 Zr出现聚集、长大。提出了ZrOCl2 Al体系的反应是气液反应和固液反应的复合过程 ,建立了ZrOCl2 /Al反应中的控制环节ZrO2 /Al反应的动力学模型及化学反应速率的关系式。     

基体合金对连续Al2O3f/Al复合材料微观组织及拉伸强度的影响

选用Nextel610型Al2O3纤维作为增强体,采用真空气压浸渗法制备了纤维体积分数40%、基体合金分别为1A99、ZL210A、ZL301及7075合金的单向连续Al2O3f/Al复合材料,并用NaOH溶液萃取出Al2O3纤维,研究了基体合金对连续Al2O3f/Al复合材料的致密度、纤维损伤及拉伸强度的影响。结果表明：基体合金对连续Al2O3f/Al复合材料的致密度和微观组织有明显影响,其中连续Al2O3f/ZL301复合材料致密度最高为99.2%,组织缺陷最少;连续Al2O3f/1A99复合材料致密度最低为96.8%,这种差异是由于不同基体与纤维之间润湿性不同导致的。不同基体与纤维发生了不同程度的界面反应,最后表现为对纤维的损伤程度不同。连续Al2O3f/1A99、Al2O3f/ZL210A、Al2O3f/ZL301及Al2O3f/7075四种复合材料的拉伸强度分别为465MPa、479MPa、680MPa和389MPa,缺陷、纤维损伤和界面结合强度是影响连续Al2O3f/Al复合材料强度的主要因素。     

添加NH_4AlO（OH）HCO_3原位生成Al_2O_3/Al复合材料的制备及其性能

碳酸铝铵与熔融的铝液反应原位生成颗粒增强铝基复合材料,对复合材料的力学性能和摩擦磨损行为进行研究。结果表明：在搅拌的铝熔体中碳酸铝铵发生分解反应生成γ-Al2O3;该原位反应的增强颗粒比直接添加的Al2O3在铝熔体中分布得更均匀;复合材料的密度和硬度随着增强相加入量的增加而提高,而强度则随着增强相加入量的增加而降低;磨损率随着增强相加入量的增加和载荷的增加而提高;原位反应生成的复合材料的力学性能和耐磨性明显优于直接添加Al2O3颗粒形成的复合材料的。     

Tensile and wear properties of rolled Al5Mg-Al<Subscript>2</Subscript>O<Subscript>3</Subscript> or C particulate composites

Al5Mg alloy matrix composites reinforced with different percentages of Al₂O₃ (60 μm) or C (90 μm) particulates were prepared by the vortex method. The composites were then subjected to hot or cold rolling with different reduction ratios. The microstructures of the rolled composites revealed that the matrix grains moved around the particulate causing deformation. By continuing deformation, the particulates rearranged themselves in the matrix, leading to lensoid distortion. It was found that the addition of Al₂O₃ or C particulates increased the 0.2% proof stress and reduced both the tensile strength and ductility, compared with the monolithic alloy. Scanning electron microscopy (SEM) fractographic examinations showed that the composites reinforced with Al₂O₃ particulates failed through particulate fracture and matrix ligament rupture. However, the failure of the composites reinforced with C particulates was through particulate decohesion, followed by ductile failure of the matrix. Abrasive wear results showed that the wear rate of the Al5Mg alloy decreased with the addition of C particulates. However, increasing the volume fraction of C particulates did not have a prominent effect on the wear rate. The composites reinforced with Al₂O₃ particulates exhibited a higher wear rate than that of the unreinforced alloy. Furthermore, addition of both C and Al₂O₃ particulates into the Al5Mg matrix alloy did not significantly improve the wear resistance. For all composites studied in this work, hot or cold rolling had a marginal effect on the wear results.     

凝胶注模成型工艺制备SiCw/Al2O3陶瓷复合材料的性能研究

对SiC2/Al2O3陶瓷的低粘度、高固相体积分数浓悬浮体的制备以及凝胶注模成型后坯体的性能和显微结构进行了研究,着重分析了长径比不同的2种SiC晶须及其添加量对坯体性能的影响.结果表明,坯体的相对密度、抗弯强度与SiC晶须的长径比和添加量有关,浆料的粘度随着晶须长径比和添加量的增大而增加.坯体的抗弯强度随着晶须添加量的增加呈现一种先上升后下降的趋势.凝胶注模成型后坯体结构均匀、致密,相对密度为60%,抗弯曲强度达38.5 MPa.通过显微结构观察,裂纹偏转、晶须拔出和晶须桥连是晶须增强的主要机制.