Al3Ti／Mg复合材料磨损行为的研究

研究了原位反应烧结法制备的Al3Ti/Mg复合材料的磨损行为,并且与纯镁和AZ91镁合金进行了比较.结果表明,原位内生Al3Ti颗粒能有效地增强镁基体,Al3Ti/Mg复合材料的耐磨性比纯镁和AZ91镁合金有明显的提高,且随Al3Ti颗粒增强相体积分数的增加,复合材料的耐磨性呈现上升的趋势;磨损表面的微观形貌显示,Al3Ti颗粒均匀分布在镁基体内部,且与基体结合牢固,起到了承担载荷和推迟复合材料磨损的作用.     

空心陶瓷颗粒增强镁基复合材料的压缩行为研究

通过搅熔铸造法制备了3%、6%、9%,平均粒径为100、150μm空心陶瓷增强镁合金复合材料(FAC/AZ91D)。研究了不同质量分数的空心陶瓷对该复合材料组织、密度、热膨胀系数和压缩性能等物理性能的影响,利用XRD分析了FAC/AZ91D复合材料的物相,界面形貌及成分由配置能谱分析(EDS)的扫描电镜(SEM)来分析。结果表明,空心陶瓷增强AZ91D镁合金复合材料的布氏硬度比基体有较大提高;通过Olympus对组织的观察发现,基体引入空心陶瓷后,组织细化,AZ91D镁合金铸态网状Mg17Al12消失;FAC/AZ91D复合材料在20~200℃的热膨胀系数低于基体,所制备的该复合材料室温压缩强度较基体有较大程度改善。     

超声铸造制备原位Al_3Ti/2024Al复合材料的性能

利用超声铸造法制备了原位Al_3Ti颗粒增强的Al_3Ti/2024Al复合材料,研究了Al_3Ti含量对Al_3Ti/2024Al复合材料微观组织、硬度、力学性能和耐磨性的影响。结果表明,随着Al_3Ti含量增加,复合材料基体组织逐渐细化;但当Al_3Ti含量超过12%时,复合材料致密度却显著降低;基体硬度和复合材料硬度都随Al_3Ti含量增加而增大;Al_3Ti含量为8%的2024Al复合材料的屈服强度和抗拉强度分别为357 MPa和446 MPa,相比铸态2024Al合金提升了38.5%和39.8%;复合材料的耐磨性随Al_3Ti含量增加而逐渐提高。     

(SiC+B4C)p/AZ91D复合材料的组织及性能

采用微波烧结制备了(SiC+B4C)p/AZ91D复合材料,研究了不同体积分数(SiC+B4C)p(0%、5%、10%、15%、20 vol%)对复合材料组织及性能的影响。结果表明:(SiC+B4C)p/AZ91D复合材料的组织主要由α-Mg、SiC、B4C、Mg17Al12和少量MgO等组成。随着(SiC+B4C)p含量的增加,(SiC+B4C)p/AZ91D复合材料的相对密度减小,显微硬度增加,而抗压强度先增后降,当(SiC+B4C)p含量为15%时达到最大值。15%(SiC+B4C)p/AZ91D复合材料的显微硬度和抗压强度分别达到196.16 HV0.025和326.3 MPa,相对于未添加(SiC+B4C)p的AZ91D材料分别提高了145%和120%。随着(SiC+B4C)p含量的增加,复合材料的耐磨性先提高后降低,磨痕由清晰的犁沟形貌逐渐模糊,磨损机制由磨粒磨损转变为剥层磨损。     

AZ91D镁合金表面激光熔覆Ti74Ni20Si4B2涂层

为改善AZ91D镁合金的表面性能,采用6 kW连续CO2激光器在AZ91D镁合金表面熔覆Ti74Ni20Si4B2涂层。用光学显微镜和带能谱分析的扫描电镜观察熔覆层组织和结合区域的形貌以及元素分布,测试合金层的显微硬度、耐磨性和耐蚀性。结果表明,合金层与基体结合良好,并且元素分布没有明显界限。由XRD分析发现,生成TiBx、B4Si等化合物;通过对熔覆层和基体性能测试,发现平均显微硬度提高至625 HV0.05,耐磨性提高了1倍,极化曲线动态极化腐蚀电位提高了0.194 V,腐蚀电流密度降低了0.093 A·cm-2,在3.5%的NaCl溶液中耐腐蚀性能提高了约96%。     

织物结构对C_f/Al复合材料微观组织与压缩性能的影响

选用ZL301合金为基体材料,采用2.5D浅交直联、三维正交和三维五向等3种结构编织了M40J碳纤维预制体,采用真空压力浸渗法制备纤维体积分数为50%的3D-C_f/Al复合材料。主要研究了织物结构对C_f/Al复合材料微观组织与压缩强度的影响。结果表明,织物结构对C_f/Al复合材料的致密度、微观组织和压缩性能影响较大。其中三维正交结构的C_f/Al复合材料的致密度和压缩强度最大,分别为99.2%和417MPa;而2.5D浅交直联结构的C_f/Al复合材料的致密度和压缩强度最小,分别为95.3%和99.8MPa。     

T6热处理对SiCp/Al复合材料摩擦磨损性能的影响

采用粉末冶金法制备出不同SiC颗粒体积分数(30%、35%和40%)的SiCp/Al复合材料。采用MMU-5GA微机控制真空高温摩擦磨损试验机对比研究SiCp/Al复合材料在不同体积分数以及T6热处理前后情况下平均摩擦因数和磨损率的变化,通过扫描电镜分析了SiCp/Al复合材料表面磨损形貌,探讨了摩擦磨损机理。试验结果表明,SiC颗粒体积分数在30%~40%变化时,随其体积分数增加耐磨性下降。SiC颗粒体积分数在30%~35%范围内,SiC颗粒与基体结合较好,SiC颗粒作为硬质点起到抵抗磨损和限制基体合金塑性变形产生磨损的双重作用;但SiC含量过多时,颗粒与基体的结合不紧密,磨损时颗粒极易脱落,复合材料耐磨性降低;T6热处理后复合材料的平均摩擦因数和磨损率均降低,这是由于热处理后试样强度及硬度提高,从而提高了试样的耐磨性;常温下复合材料在磨损初期的磨损机理主要以磨粒磨损为主,而在磨损期则为磨粒磨损与剥落磨损共存。     

AZ91D镁合金表面激光熔覆 Al-Ti-Ni/C涂层的电化学腐蚀行为

以Al、Ti和Ni/C混合粉末为原料,在AZ91D镁合金表面激光熔覆制备Al_3Ti增强Al基复合涂层,并与基体和Al涂层进行对比。采用扫描电镜、X射线衍射仪对涂层的组织形貌和相组成进行分析,利用显微硬度计、电化学工作站对涂层硬度和耐腐蚀性进行测定。结果表明:Al涂层由Al_3Mg_2和Al_(12)Mg_(17)相组成,添加10%(Ti+Ni/C)涂层中还原位自生了增强相Al_3Ti。与基体相比,涂层的硬度显著提高,耐腐蚀性有了明显改善。而与Al涂层相比,添加10%(Ti+Ni/C)涂层的平均硬度提高了41%,自腐蚀电位增加了167 mV,自腐蚀电流密度略有下降,耐腐蚀性得到进一步提高。EIS测试结果显示,添加10%(Ti+Ni/C)涂层的Rc、Rct值均高于Al涂层和基体,证实了添加10%(Ti+Ni/C)涂层具有最好的耐腐蚀性。     

碳化硅颗粒增强镁基复合材料摩擦性能研究

选用AZ91D镁合金作为基体,平均粒径为50μm的SiC颗粒为增强相,采用机械搅拌法制备15vol%SiC_P/AZ91D复合材料。结果表明:通过观察复合材料摩擦磨损曲线,发现SiC颗粒均匀分布,在压缩温度为400℃时复合材料平均摩擦系数最小;比较2 h的AZ91D镁合金基体与复合材料的摩擦磨损曲线,复合材料的耐磨性较合金基体提高了20%,复合材料的平均摩擦系数较合金基体降低了15%。     

Al2O3颗粒增强AZ91D镁基复合材料的研究

以平均颗粒尺寸为30nm的Al2O3颗粒作为增强相,采用全液态搅拌铸造法制备了Al2O3/AZ91D复合材料。通过光学显微分析、XRD衍射分析、SEM扫描和EDS能谱分析、硬度测试等检测手段对复合材料的显微组织和性能进行了研究。研究结果表明:由于初生相α-Mg在Al2O3颗粒表面非均质形核及Al2O3颗粒阻碍α-Mg相生长的双重作用使Al2O3/AZ91D复合材料的晶粒得到了明显细化,而且复合材料的硬度明显高于AZ91D合金,并随着Al2O3颗粒加入量的增加,其复合材料的硬度不断提高。     

Al3Zr/Al基原位复合材料等离子体焊接区的组织及表面腐蚀行为

摘要： 本文以5wt%Al3Zr/铝基复合材料为研究对象，以Ar气体为离子气体，Al-Ti-B为丝材进行等离子焊接。用电化学综合测试仪测定了焊接区在3.5%NaCl溶液中的腐蚀极化曲线。采用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）对复合材料及其焊缝的组织和相组成进行了分析和表征，研究了Al3Zr/Al基复合材料等离子焊接后在3.5%NaCl溶液中的腐蚀行为和腐蚀机理。SEM分析结果表明，等离子弧焊接可获得较好的焊缝组织，焊缝组织主要由Al3Ti相和Al基体组成，Al3Ti相呈条状和球形。电化学极化曲线表明，材料在熔核处的耐蚀性略低于母材，焊缝处浸泡腐蚀机理为Al3Ti相和基体相的电极电位不同形成原电池反应造成。     

Er掺杂强韧化Al_2O_3/TiAl复合材料

以Ti、Al、TiO2为起始原料,以Er2O3为掺杂剂,原位热压合成了Er掺杂Al2O3/TiAl复合材料。通过XRD、SEM分析及力学性能测试,研究了不同Er2O3引入量对合成Al2O3/TiAl复合材料微观结构和力学性能的影响。结果表明:复合材料主要由TiAl、Ti3 Al、Al2 O3相和少量Al10 Er6 O24相组成,含Er相主要分布在基体相晶界处;掺杂0.01 mol Er2 O3制得的复合材料,经1250℃保温2 h真空热压烧结后表观断裂韧性达到最大值(10.41 MPa.m1/2),经1300℃保温2 h真空热压烧结后弯曲强度达到最大值(456.06 MPa);当Er2O3掺杂量增加到0.02 mol时,复合材料的弯曲强度和表观断裂韧性均呈减小趋势。微观结构分析表明,掺杂0.01 mol Er2O3的复合材料断口毛糙,颗粒尺寸变小,增强相分布较均匀,表明适量的Er2O3掺杂可细化复合材料晶粒尺寸,提高增强颗粒分布均匀度,起到增强增韧的效果。     

Al2O3/Cu复合材料的导热性能研究

利用高能球磨及粉末冶金法制备了Al2O3/Cu复合材料,采用双试样叠加激光脉冲法测试室温条件下的导热性能.研究发现,随着Al2O3体积分数的增加,热导率逐渐下降,特别是当Al2O3体积分数大于10％以后热导率急剧下降,这说明热导率受Al2O3含量影响很大.要获得良好导热性能的Al2O3/Cu复合材料,应该严格控制Al2O3颗粒的体积分数不高于10％,尽量提高致密度,减少烧结体内的位错、空隙等缺陷.     

Microstructures and mechanical properties of Al 2519 matrix composites reinforced with Ti-coated SiC particles

Ti-coated SiC_p particles were developed by vacuum evaporation with Ti to improve the interfacial bonding of SiC_p/Al composites. Ti-coated SiC particles and uncoated SiC particles reinforced Al 2519 matrix composites were prepared by hot pressing, hot extrusion and heat treatment. The influence of Ti coating on microstructure and mechanical properties of the composites was analyzed by scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive spectroscopy (EDS). The results show that the densely deposited Ti coating reacts with SiC particles to form TiC and Ti₅Si₃ phases at the interface. Ti-coated SiC particle reinforced composite exhibits uniformity and compactness compared to the composite reinforced with uncoated SiC particles. The microstructure, relative density and mechanical properties of the composite are significantly improved. When the volume fraction is 15%, the hardness, fracture strain and tensile strength of the SiC_p reinforced Al 2519 composite after Ti plating are optimized, which are HB 138.5, 4.02% and 455 MPa, respectively.     

In situ formation of various intermetallic particles in Al–Ti–X(Cu,Mg) systems during friction stir processing

In situ Al composites reinforced by various intermetallic particles were fabricated from Al–Ti–X(Cu, Mg) systems by hot pressing, forging and subsequent 4-pass friction stir processing (FSP). The formation of various intermetallic particles during FSP and the tensile properties of in situ composites were investigated. For Al–Ti–Cu system, Cu enhanced the Al–Ti reaction and resulted in the formation of more Al₃Ti particles due to the presence of a small amount of liquid phase during FSP. After FSP, part of Cu was kept in the Al matrix as solute, whereas the other formed Al₂Cu particles. For Al–Ti–Mg system, except for Al₃Ti, some Ti₂Mg₃Al₁₈ particles with fine twin lamellas were formed during FSP, resulting in an increase in the total volume fraction of reinforcing particles. Cu and Mg addition increased the strength of the in situ composites substantially due to introduction of more strengthening modes and more reinforcing particles, however the elongation decreased dramatically.     

Microstructure and microhardness of Ti3Al matrix composites produced by XD^TM synthesis

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＴｈｅｌｏｗｄｅｎｓｉｔｙ ,ｈｉｇｈｅｌｅｖａｔｅｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｔｒｅｎｇｔｈ,ｈｉｇｈｓｐｅｃｉｆｉｃｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄｅｘｃｅｌｌｅｎｔｃｒｅｅｐｒｅ ｓｉｓｔａｎｃｅｏｆｔｉｔａｎｉｕｍａｌｕｍｉｎｉｄｅｓｍ     

原位合成(Al_2O_3+Al_3Ti)_P/Al复合材料的制备研究

通过对Al-TiO_2-SiO_2体系混合粉末固-液原位合成制备出了(Al_2O_3+Al_3Ti)_P/Al复合材料.利用X射线衍射仪、扫描电镜等方法观察分析了其物相和显微组织形貌.结果表明:原位反应制备的(Al_2O_3+Al_3Ti)_P/Al复合材料,金属间化合物增强相Al_3Ti均匀分布于基体,陶瓷相Al_2O_3颗粒非常细小,弥散分布于基体中,使材料的硬度等性能得到提高.     

冷轧Ti/Al层状复合材料固-液反应过程中的界面微观组织演变

将冷轧Ti/Al层状复合材料在675~750 ℃下进行不同时间的退火处理,退火过程中钛和铝都保持过剩,研究了Ti/Al层状复合材料的界面微观组织演变。结果表明：Ti和Al的界面层由2个亚层组成,其中一个为紧密的TiAl₃亚层,其微观结构为紧密的TiAl₃层,其中分布着随机取向的充满Al的裂纹,另一个为颗粒状的TiAl₃亚层,其微观组织结构是颗粒状的TiAl₃分布在Al基体中。在不同的退火温度和时间条件下,紧密TiAl₃亚层的厚度几乎没有变化,但是颗粒状亚层的厚度随着退火温度及时间的增加而增加;另外,界面层中的TiAl₃颗粒的体积分数在不同的温度下均随着退火时间的延长而下降。因此提出了反应扩散模型来描述界面层的形成机理,在此模型中,TiAl₃相是化学反应和扩散的结果,并且也考虑了TiAl₃相的溶解。计算结果表明TiAl₃相的形成与生长由化学反应控制,其等效厚度与退火时间之间遵循线性规律,这主要是因为Ti和Al原子能够快速地通过紧密的薄TiAl₃亚层。     

铝基复合材料用Al-12Si-xTi系三元活性钎料的制备(英文)

为了改善常用钎料对铝基复合材料的润湿性,制备了新型Al-12Si-xTi系三元活性钎料。研究表明,所添加的Ti以Ti(Al1-xSix)3(0≤x≤0.15)相存在,但由于钎料的主要组织均为Al-Si共晶组织,所以Al-12Si-xTi钎料与传统Al-12Si钎料具有相似的剪切强度和剪切断口。因此,加入少量Ti(～1%)不会使钎料脆化和硬化;而且Al-12Si-xTi钎料带的成分接近共晶成分,所以熔化区间非常相似,为580～590℃。对于润湿性的改善,是由于随着钎料中Ti含量的增加,Al2O3增强相和钎料金属间的(R/M)界面间隙得到消除的原因。润湿实验后在铝基复合材料表面残留的钎料量也随着钎料含Ti量的增加而减少。因此,Ti对于润湿性的改善可以随着钎料含Ti量的增加而较为容易地被重复观察到。此外,Ti(AlSi)3的量和尺寸对含Ti量(焊接前)和含Si量(焊接后)敏感。     

熔铸—原位反应喷射成形705／TiC复合合材料的拉伸性能

利用熔铸-原位反应喷射沉积成形技术制备了TiC颗粒增强7075Al基复合材料,测试了复合材料的拉伸性能,结果表明：在预制块中选取Ti:C=1:1配比,复合材料中存在较多的条、块状Al3Ti相同,致使复合材料的拉伸强度和延伸率均比未增强合金低;选取Ti:C=1：1.3的 配比,有助于消除Al3Ti脆性相,提高复合材料的拉伸强度,进一步讨论了提高熔铸-原位反应喷射沉积成形7075/TiC Al基复合材料拉伸强度的途径。