TiB_2颗粒增强铝基复合材料的研究进展

介绍了TiB_2颗粒增强铝基复合材料的研究现状,重点介绍了几种主要制备工艺的研究状况及TiB_2颗粒的含量、大小及在铝基体中的分布等对复合材料力学性能、耐磨性及热处理工艺的影响,并对其研究与应用的发展进行了展望.     

原位自生TiB2／Al-7Si复合材料组织和性能研究

采用混合盐法制备了原位自生TiB2颗粒增强Al-7Si复合材料.扫描电镜观察结果表明,制备的原位TiB2颗粒分布均匀,其最大尺寸在900 nm左右,平均尺寸在400 nm左右.TiB2颗粒对α-Al和共晶Si都具有显著的细化效果,复合材料的力学性能和干摩擦磨损性能较其基体有明显的提高.     

原位自生TiB_2/2014?Al复合材料挤压铸造

采用氟盐反应法制备了原位自生5vol.%TiB_2/2014Al复合材料,研究了原位自生复合材料挤压铸造成形工艺,以及挤压铸造对复合材料组织和性能的影响。结果表明:挤压铸造能够制备合格的TiB_2/2014复合材料薄壁铸件;相比2014 Al基体合金,复合材料表现出较差的挤压铸造成形性;挤压铸造可减少铸造缺陷,细化基体组织,显著改善原位自生TiB_2颗粒的分散性;与重力铸件相比,复合材料挤压铸件的力学性能显著提高。     

原位反应法TiB_2/ZA27复合材料的组织及性能研究

采用原位反应法制备出不同颗粒含量的TiB_2/ZA27复合材料,研究了TiB_2颗粒含量对TiB_2/ZA27复合材料组织及性能的影响。结果表明,TiB_2/ZA27复合材料主要由α-Al相、η-Zn相、ε-CuZn_4相和TiB_2粒子组成,不存在明显的Al_3Ti和AlB_2相;原位生成的TiB_2颗粒对α-Al相产生明显的细化效果,为η-Zn相提供了更多的形核基底,使其晶粒细化、数量增加,在基体中的分布形态改变。随TiB_2颗粒含量的增加,α-Al相和η-Zn相的尺寸减小,α+η共析组织数量增加,材料的强度和硬度得到显著提高。     

电磁搅拌制备TiB_2颗粒增强7055铝基复合材料的研究

在电磁搅拌的条件下,通过盐-熔体原位反应生成了亚微米级TiB_2增强颗粒,并在熔体凝固过程中施加电磁搅拌,获得TiB_2颗粒增强的7055基复合材料铸态组织.试验结果表明,电磁搅拌作用下,熔体的传热和传质速度增加,铝液与反应盐的接触面积也增大,TiB_2颗粒的生成量大大提高,并促进了颗粒在基体中的弥散分布,减少了颗粒的团聚;同时,在熔体凝固过程中施加电磁搅拌,提高了基体材料的致密度,细化了基体晶粒尺寸.     

TiB_2含量对TiB_2/Al-3.8Zn-1.85Mg-1.32Cu复合材料微观组织与力学性能的影响

利用高能球磨结合放电等离子体烧结和热挤压工艺,制备出TiB_2/Al-3.8Zn-1.85Mg-1.32Cu复合材料。通过X射线衍射、扫描电镜和透射电镜表征以及拉伸力学性能测试,研究TiB_2颗粒添加量对复合材料微观组织和力学性能的影响。结果表明:高能球磨诱导TiB_2陶瓷颗粒形貌从多边形转变为近球形;随着TiB_2含量从2%增加到10%(体积分数),铝基体晶粒逐渐细化,析出相含量减少,复合材料抗拉强度、屈服强度和弹性模量分别由381MPa、231 MPa和78 GPa增加到679 MPa、645 MPa和96 GPa,伸长率从5.2%下降到1.0%;细晶强化和弥散颗粒强化为复合材料的主要强化机制。     

工艺参数对原位合成TiB_2/Al-7Si复合材料微观组织的影响

采用混合盐反应法在不同工艺参数下制备出TiB_2/Al-7Si复合材料,采用XRD、SEM和金相显微镜对复合材料的微观组织进行了分析。结果表明:TiB_2/Al-7Si复合材料主要由α-Al相、共晶Si相和TiB_2相组成;加盐温度过高或过低时,TiB_2颗粒由于沉降或不易扩散而严重聚集,而反应时间过长或过短,TiB_2颗粒会出现沉降或反应不充分而聚集长大;当加盐温度为875℃,反应时间为20 min时,可获得尺寸细小、分布相对均匀的TiB_2/Al-7Si复合材料。     

SiCP／Al-Si复合材料颗粒偏析问题及力学性能

采用扫描电镜对基体中Si含量和冷却速度对SiCp/Al-Si复合材料颗粒偏析问题及Si含量和冷却速度对复合材料力学性能的影响进行了研究.结果表明,当基体分别为Al-7Si、Al-12Si和Al-21Si合金时,随着基体中Si含量的增加,SiC颗粒偏析得到明显改善,但当基体中Si含量大于12%时,随着Si含量的增加,SiC颗粒偏析改善的程度不明显.当基体为Al-7Si合金时,采用砂型时,SiC颗粒被排斥到共晶体内,形成颗粒偏析;采用石疆型时,由于冷却速度快,SiC颗粒没有充分的时间做长距离的移动,SiC颗粒分布均匀.随着基体中Si含量的增加,3种基体复合材料的力学性能逐渐降低.增大冷却速度可以明显提高材料的力学性能.     

改进型ECAP路径对Al-Mg_2Si原位复合材料组织与力学性能的影响

采用一种结合BC、BA路径特点的改进型路径BC-UD2、在250℃对铸造Al-10.9%Mg2Si原位复合材料进行等通道转角挤压(ECAP)来细化组织、改善Mg2Si增强相形态及分布状态,考察其对力学性能的影响。结果表明:经BC-UD2路径8道次ECAP挤压后,复合材料基体由约100μm发达的树枝晶组织细化为约1.5μm的细晶粒组织;原先粗大的汉字状共晶Mg2Si相被细化为约0.85μm的多边形状颗粒,趋于均匀分布状态,较常规BC路径中Mg2Si颗粒沿基体晶界聚集分布状态有很大改善;经BC-UD2路径挤压后复合材料的抗拉强度由铸态的166.9 MPa增大到331.8 MPa,伸长率由铸态的0.43%增加到23.6%,分别提高了99%和5 400%;同时也比BC路径挤压材料的抗拉强度(297.3 MPa)提高了12%,伸长率(15.15%)提高了56%,综合力学性能显著提高。     

原位自生TiB_2/A356复合材料组织及性能的研究

采用原位自生的方法成功制备了TiB_2/A356复合材料,研究了不同TiB_2颗粒含量对TiB_2/A356复合材料组织及力学性能的影响。结果表明,TiB_2颗粒的尺寸为150~560nm时对复合材料有显著地细化、抑制枝晶长大的作用。随着TiB_2颗粒含量的增加,复合材料的强度随之升高而伸长率降低。复合材料的屈服强度为242~265 MPa,抗拉强度为270~297 MPa,伸长率为4.2%~5.8%。     

高能超声场下熔体原位反应制备TiB2/Al-30Si复合材料及其耐磨性能

在高能超声场下利用熔体原位反应制备TiB2/Al-30Si复合材料;利用XRD、SEM及干磨损试验研究此复合材料的显微组织和磨损性能。结果表明：在高能超声场作用下,原位TiB2颗粒在铝基体中分布均匀,形貌为圆形或四边形,尺寸在0.1-1.5μm之间。初生硅的形貌为四边形,平均尺寸为10μm。随着高能超声功率的增加,Al-30Si基体合金及TiB2/Al-30Si复合材料的硬度明显提高;特别是当超声功率为1.2 kW时,复合材料的硬度达到412 MPa,是基体合金的1.3倍。复合材料的磨损性能得到明显提高,载荷的变化对复合材料的磨损量影响不大。     

CeO_2添加剂在原位TiB_2颗粒增强2014铝合金复合材料中的作用(英文)

将K2TiF6和KBF4混合盐与铝合金熔体通过放热反应法制备原位TiB2颗粒增强2014铝合金基复合材料。研究CeO2添加剂对原位TiB2/2014铝基复合材料显微组织和力学性能的影响。结果表明,在高温时添加CeO2与添加Ce的作用相同;当添加0.5%CeO2时,TiB2颗粒在基体中的分散性大幅度提高,颗粒与基体的界面清晰,在复合材料制备过程中颗粒没有明显的沉降现象。解释了TiB2颗粒在2014铝合金基体中的分散机理。加入CeO2的复合材料,其铸态硬度、抗拉强度、屈服强度和伸长率有较大提高。     

原位生成TiB2/6351复合材料的组织和性能

利用原位反应法的优点，通过混合盐反应制备了TiB2颗粒增强6351铝基复合材料，研究了复合材料的微观组织和力学性能。结果表明，原位生成的TiB2颗粒尺寸约200nm，在复合材料中分布均匀，与界面结合良好。经热挤压后，晶粒更细小。在保持了基体较高的延展性以及抗腐蚀性能的情况下。复合材料的弹性模量和屈服强度与基体相比，分别提高了22％和48％。     

SYNTHESIS OF TiAl+TiB_2 COMPOSITE AND-ITS THERMAL STABILITY

Synthesis process of a TiAl+TiB_2 composite from the elemental powders was studiedby means of differential scanning calorimetry and X-ray diffractometry.TiB_2 particlesmay form in TiAl matrix at temperature even below 700℃ owing to the exothermicreactions between Ti and Al powders.TiB_2 particles are very thermally stable,and theyalmost did not change in their relative amount,morphology and size after the synthesizedcomposite was remelted.In addition,the existence of TiB_2 particles has obvious refiningeffect in the as-cast microstructure of TiAl-base alloys.     

原位自生TiB2/Al复合材料的组织与力学性能

采用钛盐与硼盐反应法成功制备原位自生TiB2/纯Al复合材料。利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜和拉伸试验机研究不同粒子含量(质量分数为1%、2%和3%)对复合材料组织和力学性能的影响。结果表明:原位生成的TiB2粒子有矩形、近圆形和六边形三种形貌,尺寸为200~500 nm;粒子与Al基体界面洁净无反应层。随着粒子含量的增加,复合材料的强度随之升高,而伸长率则随之降低;当TiB2含量为3%时,屈服强度和抗拉强度分别达到78.1 MPa和102 MPa,相比于纯Al分别提高58%和43%,而伸长率降至32.5%,下降了24%。断口分析表明:随着TiB2粒子含量的增加,粒子团聚机率增加,在拉伸过程中,裂纹在粒子团聚处萌生并扩展,导致材料的塑性降低。     

Fabrication and characterization of Ti6A14V/TiB_2-TiC composites by powder metallurgy method

Titanium matrix(Ti6A14V) composites reinforced with TiB_2 and TiC were produced through powder metallurgy method. The effect of addition of both TiB_2 and TiC with different contents(2.5 wt% 5.0 wt% and7.5 wt%) on the density, microstructure and hardness properties of titanium matrix was investigated. The size distributions of the matrix alloy and reinforcement particles were measured by particle size analyzer. Microhardness of the sintered composites was evaluated using Vickers' s hardness tester with a normal load of 3 N and a dwell time of 10 s. Ti6A14V alloy and Ti6A14V/TiB_2-TiC composites were characterized through X-ray diffraction(XRD) and field emission scanning electron microscope(FESEM)equipped with energy-dispersive spectrometer(EDS). The addition of TiB_2 and TiC particles enriches the properties of Ti6A14V alloy. The sintered Ti6A14V/TiB_2-TiC composite features a dense and pore-free microstructure with varying TiB_2 and TiC particle distribution in the metal matrix. The results of this study show that the development of new phases plays a significant role in the properties of these composite materials.     

(TiB_2 TiAl_3)/AlSi_6Cu_4复合材料的研究

利用K2 TiF6 KBF4混合盐和AlSi6 Cu4熔体反应可以制备TiB2 TiAl3颗粒增强AlSi6 Cu4基复合材料。通过XRD和SEM等仪器对复合材料的凝固组织和力学性能进行了研究 ,随K2 TiF6 和KBF4混合盐加入量的增加 ,原位反应生成的颗粒尺寸减小 ,分布更均匀 ;所得到的AlSi6 Cu4复合材料的强度比AlSi6 Cu4基体明显提高。     

原位反应生成纳米TiB_2颗粒增强铝基复合材料的研究近况

综述了近年来原位反应生成TiB2/Al基复合材料的主要制备方法、反应机理、性能,以及提高TiB2颗粒分布均匀性的工艺,归纳了目前研究中存在的主要问题,并且指出了今后的研究方向。     

原位反应生成纳米TiB2颗粒增强铝基复合材料的研究近况

综述了近年来原位反应生成TiB2/Al基复合材料的主要制备方法、反应机理、性能,以及提高TiB2颗粒分布均匀性的工艺,归纳了目前研究中存在的主要问题,并且指出了今后的研究方向.