熔体反应制备Al3Zr（p）、Al2O3（p）／A356复合材料的凝固组织和性能

对Al-ZrOCl2体系采用熔体反应制备Al3Zr(p)、Al2O3(p)/A356复合材料。结果表明,原位生成的Al3Zr和Al2O3均为多面体位粒,且Al3Zr表面存在生长小面（facet)。复合材料凝固组织中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900℃时,Al3Zr颗粒出现板块状集聚生长,拉伸试验表明,Al3Zr(p)、Al2O3(p)／A356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。     

Al-ZrOCl_2反应体系制备ZrAl_(3(p)) Al_2O_(3(p))/Al复合材料

从Al ZrOCl2 体系利用熔体直接反应法制备了原位ZrAl3 和Al2 O3 颗粒增强铝基复合材料。Al Zr O体系中原位形成的ZrAl3 具有四方结构 ,其最大尺寸为 4μm ,纵横长度比小于 2 .0。此外 ,还有一定数量的亚微米级Al2 O3 颗粒生成 ,其晶体为六方结构 ,纵横长度比大于 2 .0。ZrAl3(p) ,Al2 O3(p) /Al复合材料凝固组织中 ,随ZrOCl2加入量的增加 ,生成的颗粒尺寸更小 ,分布更均匀。拉伸试验表明 :Al ZrOCl2 体系制备的复合材料具有高的强度和塑性 ,断口组织中存在大量韧窝 ,韧窝中镶嵌着细小颗粒 ,属韧性断裂。     

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。     

磁化学合成（Al2O3＋Al3Zr）p/Al复合材料的微观组织与力学性能

以氧氯化锆(ZrOCl2·8H2O)为反应物,采用熔体反应法,并在反应过程中施加脉冲涡流磁场,磁化学合成了(Al2O3+Al3Zr)p/Al复合材料.扫描电镜(SEM)与X射线衍射(XRD)分析表明生成的颗粒为α-Al2O3和Al3Zr,颗粒细小,形状一致,且弥散分布于铝基体中;在相同反应条件下,与常规原位反应相比,磁场下反应更快、更完全,缩短了反应时间,并从反应动力学角度进行了分析.复合材料的力学性能研究表明,其屈服强度σs和抗拉强度σb均随颗粒体积分数的增加而升高,延伸率δ先升后降.(Al2O3+Al3Zr)p/Al复合材料的拉伸断口形貌表明,其断裂属塑性断裂.     

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.     

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.     

Al—ZrOCl2反应体系制备ZrAl3（p）＋Al2O3（p）／Al复合材料

从Al-ZrOCl2体系利用熔体直接反应法制备了原位ZrAl3和Al2O3颗粒增强铝基复合材料。Al-Zr－O体系中原位形成的ZrAl3具有四方结构，其最大尺寸为4μm，纵横长度比小于2．0，此外，还有一定数量的亚微米级Al2O3颗粒生成，其晶体为六方结构，纵横长度比大于2．0.ZrAl3(p),Al2O3(p)/Al复合材料凝固组织，随ZrOCl2加入量的增加，生成的颗粒尺寸更小，分布更均匀，拉伸试验表明，Al-ZrOCl2体系的复合材料具有高度的强度和逆性，断口组织存在大量韧窝，韧窝中镶嵌嵌着细小颗粒，属韧性断裂。     

Al-Zr-O体系熔体反应法合成复合材料的微观组织和拉伸性能

采用熔体反应法 ,以ZrO2 、ZrSiO4 和ZrOCl2 粉剂为反应物在熔融的铝 ( 85 0℃ )中成功制备了Al/ (Al3 Zr Al2 O3 ) P 复合材料。扫描电镜 (SEM )和电子探针 (EPMA)分析表明 :Al Zr O体系反应生成的复合材料 ,颗粒尺寸细小 ,Al2 O3 为 1～ 3μm ,Al3 Zr小于 1μm ,且弥散分布于基体中。拉伸试验结果显示 :Al Zr O体系反应生成Al/ (Al3 Zr Al2 O3 ) P 复合材料的抗拉强度和屈服强度较基体纯Al均显著提高。其中Al ZrOCl2 体系生成的复合材料的抗拉强度为14 8 7MPa ,屈服强度为 112 4MPa ,分别较基体纯Al提高了 93 6 %和 170 8%。     

Al-Zr(CO3)2体系反应生成Al基复合材料的力学和磨损性能研究

运用Al-Zr（CO3）2体系熔体反应法制备了（Al3Zr＋Al2O3）p／Al合材料，研究了（Al3Zr＋Al2O3）p／Al复合材料的力学和磨损性能。结果表明：Al-Zr（CO3）2与Al熔体反应生成了Al2O3、Al3Zr颗粒；（Al3Zr＋Al2O3）g/A复合材料的抗拉强度和屈服强度随颗粒理论体积分数的增大而提高，当颗粒体积分数为10％时，复合材料的Rm为148．3MPa，较铝基体提高了90．1％，复合材料的Rp02为110．5MPa，较铝基体的提高了163．1％，复合材料的断后伸长率先升后降；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，但仍是塑性断裂；由磨损表面SEM观察表明：（Al3Zr＋Al2O3）p/Al复合材料的磨损特征为黏着磨损和磨粒磨损的混合型磨损。     

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.     

(ZrB_2+Al_2O_3+Al_3Zr)_p/A356复合材料的原位直接反应法制备及微观组织(英文)

采用A356-(K2ZrF6+KBF4+Na2B4O7)作为熔体直接反应体系制备(ZrB2+Al2O3+Al3Zr)/A356复合材料。利用XRD、SEM和TEM等测试技术研究复合材料的相组成和微观组织。结果表明,复合材料增强相由ZrB2和Al2O3陶瓷相颗粒和Al3Zr金属间化合物相颗粒组成。ZrB2颗粒易团聚形成颗粒团簇并沿α(Al)合金晶界分布;ZrB2颗粒的微观形貌为六边形,尺寸在50nm左右。TEM研究发现,Al3Zr颗粒以小面形式生长,其长径比约为20;Al2O3颗粒形貌为长方体状和椭圆状,尺寸约为0.1μm。此外,基体与颗粒的相界面干净,无界面反应物生成。     

ZrOCl—Al体系熔体反应生成Al3Zr（p）,Al2O3（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体系反尖生成相为Al3Zr和α－Al2O3,颗粒尺寸为0．2－5μm,形状以多面体为主;随反应起始温度升高,生砀 颗粒体积分数增大,熔体温度也升高,但当熔体温度高于1200℃时,Al2Zr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ZrOCl3／Al反应中的控制环节ZrOC2/Al反应的动力学模型及化学反应速率的关系式。     

Sr对(Al2O3+Al3Zr)p/A356复合材料组织及性能的影响

采用X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)分析以及力学性能测试,研究了微量Sr对A356-Zr(CO3)2体系熔体反应法合成的(Al2O3 Al3Zr)p/A356复合材料组织及性能的影响.SEM分析结果表明,微量Sr变质后,原位合成的Al3Zr和Al2O3颗粒细小,颗粒尺寸大部分在2～3 μm之间;内生Al2O3、Al3Zr颗粒已不被凝固界面大量排斥和推移,而是大部分被捕捉进入固相,均匀分布在基体中;同时Sr使基体A356中Si相形貌从粗针状变为细小的颗粒状.力学性能测试结果表明,Sr变质后的复合材料的抗拉强度比未变质的复合材料提高了13.8%.     

重熔对（Al2O3＋Al3Zr）p／A356复合材料组织及力学性能的影响

利用A356-ZrOCl2体系,通过熔体原位反应法制备了(Al2O3 Al3Zr)p/A356复合材料.X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)分析表明,A356-ZrOCl2体系原位合成的增强颗粒为Al3Zr和Al2O3,颗粒细小,且均匀分布在基体中;该复合材料经不同温度的重熔时,随着重熔温度的提高,重熔组织中内生颗粒的分布更均匀,形态趋于圆钝化,但温度过高会导致局部颗粒的粗化,最佳的重熔温度为850℃.同时,随着重熔次数的增加,颗粒变得更细小,分布更均匀,但过多次数的重熔导致了颗粒体积分数的减少,最佳的重熔次数为5次.拉伸试验结果表明,复合材料的抗拉强度随着重熔温度的提高以及重熔次数的增加而增大,但过高温度以及过多次数的重熔均导致了复合材料抗拉强度的下降.     

超声化学原位合成(Al2O3+Al3Zr)p/A356复合材料

采用熔体反应法,以A356-Zr（CO3）2为反应体系,并在反应过程中施加高能超声,超声化学原位合成了（Al2O3＋Al3Zr）p/A356复合材料。扫描电镜（SEM）与X衍射（XRD）分析表明：生成的颗粒为Al2O3和Al3Zr,颗粒细小,形状一致,且弥散分布于铝基体中;试验发现：在相同反应条件下,与常规原位反应相比,超声作用下反应更快、更完全,缩短了反应时间,并从反应动力学角度进行了分析。复合材料的力学性能研究表明：经过超声处理的复合材料的抗拉强度达到了391 MPa,比未加超声的提高了23%。拉伸断口形貌分析表明：在超声作用下,复合材料断口上韧窝数量明显增加,韧窝变小、变深,材料韧性断裂特征明显。     

超声化学原位合成Al_2O_(3(p))/Al纳米复合材料的组织及其机理(英文)

采用超声化学原位反应,以Al-K2ZrF6-Na2B4O7为反应体系,制备Al2O3(p)/Al纳米复合材料。利用扫描电镜和透射电镜,研究高能超声对复合材料组织和颗粒收得率的影响及加入K2ZrF6对反应过程以及增强颗粒与铝基体的界面的影响。X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)与透射电镜(TEM)结果表明:所制备的复合材料增强颗粒为Al2O3,Al2O3颗粒在基体中分布均匀,其形貌为近球形,尺寸20~100nm,界面干净且无界面产物。利用经过二次开发的Image-J软件对Al2O3颗粒收得率进行分析,结果表明,Al2O3颗粒收得率随着超声功率的增大呈现出先增大后减小的变化规律。当超声功率达到0.4kW时,颗粒分布最好且数量最多。并对其反应机理也进行了探讨。     

原位生成(Al2O3+Al3Zr)p/A359复合材料的电磁制备及磨擦性能

利用A359-Zr(CO3)2体系,原位反应合成法制备(Al2O3 Al3Zr)p/A359颗粒增强铝基复合材料,在制备过程中施加低频交变电磁场进行搅拌以提高复合材料性能.干滑动磨擦试验表明,复合材料的耐磨擦性比纯基体合金明显提高,施加电磁搅拌后复合材料在较大载荷下的耐磨性提高,磨损量随载荷增加的瞬变载荷由58.8 N提高到78.8 N.磨损表面的SEM分析显示:纯基体合金为粘着磨损和剥层磨损,复合材料的磨损为磨粒磨损为主,施加电磁搅拌后的复合材料为纯磨粒磨损.     

超声化学原位合成(Al2O3+Al3Zr)p/A356复合材料

采用熔体反应法,并在反应过程中施加高能超声,合成了(Al2O3 Al3Zr)p/A356复合材料.XRD和SEM分析表明,生成的增强颗粒为Al203和Al3Zr;颗粒尺寸细小,平均粒径尺寸为1μm,在基体中均匀分布;共晶Si在高能超声作用下显著细化,变短并呈粒状.研究表明,经过高能超声处理后,其抗拉强度比未加高能超声处理的复合材料提高了近20%,达到了381.4MPa.     

Al2O3(p)/ZA35锌基复合材料的制备及其磨擦性能

利用Al2(SO4)3分解, 在铝熔体中原位生成Al2O3颗粒.实验结果表明: 采用石墨坩埚、电磁搅拌和铝熔体中加入镁的工艺流程, 可实现Al2O3颗粒和铝熔体的有效复合, 进而制备出Al2O3(p)/ZA35锌基复合材料; 与基体合金ZA35相比, 复合材料的耐磨减摩性能有了明显的提高.