TiB2+SiC混杂颗粒增强的ZL109复合材料

在原位合成工艺制备TiB2颗粒增强ZL109复合材料基础上，通过加入SiC颗粒增强铝基复合材料，制备了TiB2＋SiC混杂颗粒增强ZLl09复合材料。结果表明：TiB2颗粒在铝合金熔体中具有良好的悬浮稳定性，而且在TiB2＋SiC混杂颗粒增强铝基复合材料中，由于TiB2颗粒的存在，有效抑制了SiC颗粒的沉降行为，熔体经45min静置仍可获得颗粒分布均匀的复合材料，这使得制备高模量复杂形状零件的直接铸造成型成为可能；在TiB，＋SiC混杂颗粒增强铝基复合材料中，颗粒的混杂作用对复合材料弹性模量的提高具有协同作用，能够大幅度提高复合材料的弹性模量，其弹性模量较计算值提高14．7％；对于（10％TiB2＋10％SiC）／ZL109混杂增强铝基复合材料，经T6热处理后，材料抗拉强度可达到275MPa，弹性模量提高到105．8GPa。     

自蔓延高温合成Cf／TiC-TiB2复合材料的力学性能研究

为提高TiC—TiB2复合材料的强度和韧性以拓宽其应用，用自蔓延高温合成结合准热等静压（SHS／PHIP）的方法制备了碳纤维质量分数分别为0％，1％，3％，5％，7％的Cr／TiC—TiB2复合材料。通过实验测定，随碳纤维含量的增加，Cf／TiC—TiB2复合材料的弯曲强度和断裂韧性都呈现先增加后降低的趋势。当碳纤维含量达到3％时，强度和韧性分别为406．12MPa和6．26MPa．m^1/2，均高于纯TiC-TiB2陶瓷。纤维的断裂、桥连和裂纹的偏转是复合材料的主要增韧机制。     

原位[TiB2(p)+TiCp]/Fe复合材料的制备和微结构

热力学分析表明，Fe-Ti-B-C熔体具有反应生成TiB2和TiC的可能性，TiB2和TiC热力学稳定性相当。试验结果表明，利用Fe-Ti-B-C熔体反应可以制备TiB2和TiC颗粒增强铁基复合材料，TiB2颗粒和TiC颗粒均匀分布于α-Fe晶粒中，TiB2颗粒比TiC颗粒具有更大的平均尺寸。     

双连续TiB2-Cu基发汗陶瓷复合材料抗烧蚀行为

用粉末烧结结合自发浸渗法制备高体积TiB2含量（～83％）的双连续TiB2／Cu基复合材料。利用扫描电镜（SEM）和电子探针（EPMA）分析了试验材料烧蚀前后微观组织形貌。用等离子火炬电弧加热器对材料表面瞬时加热来考察复合材料的抗热冲击和抗烧蚀行为。结果表明：材料在电弧加热和冷却过程中没有出现崩裂现象，材料表面也没有裂纹产生，说明该材料具有良好的抗热冲击性能；微观组织分析表明，金属Cu相在材料烧蚀区-过渡区-基体区存在明显的梯度分布，靠近烧蚀区没有检测到金属相的存在，说明在高温下金属起到了“发汗冷却”作用，烧蚀机理为金属相的发汗冷却、化学烧蚀和机械剥蚀。     

在位生成TiB2／Al—Si—Mg复合材料的组织与性能

结合LSM法和MCR法原位反应生成TiB2粒子增强Al-Si-Mg复合材料。研究发现,原位生成TiB2粒子呈等轴状且尺寸＜1um,大都均匀分布在共晶组织中,与共晶Si交织在一起,在α（Al)中只有少量的TiB2粒子。原位TiB2粒子可明显强化Al-Si-Mg复合材料,且随着TiB2粒子数量的增加,强化效果也随之提高,而且延伸率也略有升高,如6％TiB2/Zl104复合材料室温拉伸强度可达296MPa,延伸率为5．5％,热处理（T6)可将共晶Si由原先的连续棒状变为孤立的颗粒状,大幅度提高材料抗拉强度,使6％TiB2/Zl104复合材料室温拉伸强度达386MPa,而材料仍属于韧性材料。     

TiB2含量对TiB2/Cu复合材料性能的影响

研究了TiB2含量对原位生成TiB2／Cu复合材料性能的影响。结果表明：TiB2／Cu复合材料的硬度、强度随TiB2含量的增加有所提高，但强度在TiB2的含量超过2．0％后有所下降，导电率随TiB2含量的增加有所下降，软化温度基本保持在900℃左右。     

放电等离子原位烧结制备TiC＋TiB／Ti复合材料

采用放电等离子烧结（SPS），通过Ti与B4C之间的原位反应合成TiC＋TiB／Ti复合材料。首先通过热力学计算判断可能发生的反应，利用x射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）对球磨混合粉以及烧结后材料的相组成和显微组织进行了研究，测定材料的相对密度和硬度，并探讨了Ti与B4C采用放电等离子烧结制备TiC＋TiB／Ti复合材料的致密化过程和反应机理。结果表明，采用SPS技术，在1150℃保温5min的条件下，Ti与B4C能同步完成反应、烧结、致密化，生成TiC＋TiB／Ti复合材料，并且原位生成的增强相分布均匀且细小。     

含TiB2相Fe-Cr-Ti-B堆焊合金的显微组织及耐磨性

采用药芯焊丝埋弧堆焊方法制备含0．8％～1．2％C,7％~8％Cr,0．8％～1．0％Ti,0～1．2％B（质量分数）的Fe-Cr-Ti-B堆焊合金,借助光学显微镜、X射线衍射等分析手段,研究其显微组织及相组成,结果表明,该堆焊合金的基体组织由大量铁素体＋少量马氏体组成,而硬质相则由（Fe,Cr）3（C,B）＋TiB2＋TiC＋（Fe,Cr）2B＋（Fe,Cr）B等构成。另外,考察了碳化硼（B4C）含量对Fe-Cr-Ti-B堆焊合金硬度和耐磨性的影响,试验结果表明,含TiB2相的Fe-Cr-Ti-B堆焊合金具有优良的耐磨性;随药芯焊丝中B4C含量的增加,堆焊合金硬度及相对耐磨性先升高后降低,当其质量分数为5％时,达到最佳值。     

原位TiB2亚微米颗粒增强铝基复合材料的高温蠕变性能

运用盐-金属反应法制备了亚微米TiB2颗粒增强铝基复合材料（TiB2/AC8A）.TiB2颗粒通过钛盐和硼盐与铝合金反应原位生成.对复合材料进行了显微组织观察和高温蠕变性能实验.原位TiB2颗粒的尺寸约为0.5μm,近似呈球形。TiB2／AC8A复合材料具有优异的高温蠕变性能。10ω／％TiB2原位颗粒（～0．5μm）增强AC8A复合材料的蠕变抗力比10φ／％SiCp（1．7μm）外加颗粒增强AI复合材料至少要高两个数最级。10ω／％TiB2／AC8A复合材料表现出高的名义应力指数（11．7～12．5）和名义激活能（265kJ／mol），其稳态蠕变数据能够用廊力指数为8的亚结构不变模型和门槛应力来解释。TiB2／AC8A复合材料的蠕变断裂行为符合Monkman-Grant关系式。     

(TiB2+Al3Ti)/ZL101原位复合材料的强化机理

采用透射电镜对（TiB2＋Al3Ti）／ZL101原位复合材料中增强相组织、结构和分布进行了研究，测试了（TiB2＋Al3Ti）／ZL101原位复合材料的力学性能。结果表明，原位复合材料经热处理后，其抗拉强度、硬度及伸长率都比ZL101基体材料高，分别提高了23．3％、23．5％、14．6％；增强相TiB2和Al3Ti颗粒均匀分布于α-Al基体中．对基体具有显著的晶粒细化效果；（TiB2＋Al3Ti）／ZL101原位复合材料主要强化机制为细晶强化、固溶强化、弥散强化和位错强化。     

TiB2陶瓷活化烧结及制备技术

TiB2材料具有高熔点、高硬度、耐磨、耐腐蚀、抗氧化以及导电性好和导热性好等优点，是一种具有广泛应用前景的新型陶瓷材料。但是其极强的共价键晶体结构和较低的自扩散系数，使得其很难获得致密的陶瓷材料。主要从添加助烧剂和烧结技术两方而介绍了TiB2陶瓷活化烧结方法的研究进展，并分析了该技术促进材料烧结致密化的机制，同时介绍了热压烧结和放电等离子（SPS）烧结技术。     

放电等离子体烧结原位制备SiC-TiC-Ti3SiC2复合材料

采用Ti，Si，C以及少量的Al，应用放电等离子体烧结设备，在1350℃烧结得到不含有TiC的SiC—Ti3SiC2复合材料，其中SiC理论体积含量为50％。材料表面气孔率为2．72％。材料的硬度为10．09GPa，断裂韧性为5．66MPa·m^1/2，硬度低的原因是由于材料不够致密。提高烧结温度到1450℃，XRD结果表明材料中有了TiC的存在，这说明提高烧结温度以后，Ti3SiC2发生了分解。但是材料表面气孔率为0．64％，材料的硬度达到了18．07GPa，同时，材料的断裂韧性值达到了6．30MPa·m^1/2。实验表明，仅提高烧结温度100℃，使Ti3SiC2部分分解得到TiC，就能够提高材料的硬度和断裂韧性。     

原位自生(TiC+TiB)/Ti6Al4V复合材料摩擦磨损性能研究

本文用原位反应法制备了不同TiC和TiB增强相含量的(TiC+TiB)/Ti6Al4V复合材料(简记为TMC),用HT-1000型摩擦磨损试验机研究了外加载荷对原位本文用原位反应法制备了不同TiC和TiB增强相含量的（TiC+TiB）/Ti6Al4V复合材料（简记为TMC）,用HT-1000型摩擦磨损试验机研究了外加载荷对原位（TiC+TiB）/Ti6Al4V复合材料干滑动摩擦磨损性能的影响,并利用扫描电镜及布鲁克三维形貌仪观察分析其磨损行为。结果显示,与Ti6Al4V基体相比,TiC+TiB增强相的生成提高了复合材料的耐磨性。对于含不同体积分数增强相的复合材料,随着外加载荷的增加,材料的磨损率和磨损深度增加,摩擦系数减小且在小范围内波动。在小负载下,磨损的表面覆盖有一些沟槽和少量磨屑;在大负载下,磨损的表面覆盖有一些浅沟槽和大量磨屑。磨损机制为磨粒磨损和氧化磨损。随着负荷增加,碎屑的尺寸增加,磨损加剧。     

原位合成多元增强钛基复合材料(TiB+TiC+Y2O3)/Ti

利用钛与B2O3、B4C和稀土钇之间的化学反应,采用真空非自耗电弧炉熔炼工艺,原位合成多元、多尺度、不同形状增强体增强的钛基复合材料--(TiB TiC Y2O3)/Ti.利用热力学机理分析了制备该种材料的可行性,通过X射线衍射仪、光学显微镜、扫描电镜、电子探针和透射电镜分析了复合材料的物相组成、增强体的微观形貌和材料的显微组织.结果表明:复合材料的增强体为TiB、TiC和Y2O3;生成的增强体分布均匀;复合材料的晶粒非常细小;TiB为针状;TiC为等轴状和近似等轴状;Y2O3的形貌随着稀土Y含量的增加从近似等轴状粗化生长为树枝状;材料中存在较多纳米级的球状增强体;增强体TiB、TiC、Y2O3和钛基体界面干净,没有界面反应物存在.     

SCS-6 SiC/TiB2/Ti2AlNb复合材料界面反应及机理

利用透射电镜对SCS-6 SiC/TiB2/Ti2AlNb复合材料的界面反应进行了观察,并运用量子化学计算理论及有关热力学模型,计算了SCS-6 SiC/TiB2/Ti2AlNb复合材料界面反应的Gibbs函数变值△rG,据此对实验结果进行了讨论与分析.研究表明,TiB2可有效地阻止元素扩散与反应,但在高温长时间热暴露后,TiB2层消耗殆尽形成TiB.SCS-6 SiC的C涂层与基体Ti2AlNb中元素反应形成不同的碳化物与硅化物.研究结果还表明,化学计量比的TiB2要比富B的TiB2更加稳定,因此作为界面障碍涂层更为有利.     

(TiB2+SiC)/ZL109复合材料的制备及其力学性能

采用搅拌铸造和原位反应合成相结合的方法制备出(TiB2 SiC)/ZL109复合材料.对该复合材料的显微组织观测表明,SiC颗粒与TiB2颗粒分布较均匀.通过对材料的室温拉伸性能及硬度测试,发现TiB2、SiC两相颗粒增强AlSi基复合材料的硬度明显比单一颗粒增强复合材料提高,而其拉伸强度也略有提高,弥补了单一SiC颗粒增强铝基复合材料UTS降低的不足.(TiB2 SiC)/ZL109复合材料较基体合金ZL109硬度提高了34.8%.     

铝熔体中原位反应生成TiB2颗粒的机制

借助X射线衍射（XRD）和扫描电镜（SEM）分析了铝熔体中原位反应生成TIB2颗粒的机制结果表明：（1）形成Al3Ti放出的热量是引发后续TiB2反应的原因之一;（2）在铝熔体中原位反应生成TiB2颗粒时存在扩散机制和溶解-析出机制;（3）理论计算和实验结果都表明预制块中的Al含量显著影响TiB2颗粒的生成机制,当Al的摩尔分数大于43．5％时,反应过程中TiB2颗粒按扩散机制生成,颗粒近似呈球形当Al的摩尔分数小于43．5％时,部分TiB2颗粒按溶解-析出机制生成,颗粒呈方形或多边形在方形和多边形TiB2颗粒上观察到了明显的生长台阶     

电弧加热器环境下双连续TiB2-（Cu，Ni）复合材料的发汗冷却行为

采用粉末烧结结合浸渗法制备高体积TiB2含量的双连续81．6％TiB2／（Cu，Ni）复合材料，并利用扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）和物相测定（XRD）对连续复合材料的微观组织形貌进行了观测，表明复合材料中陶瓷骨架相和金属相在各自空间均形成三维网络结构且界面结合牢靠。用交流等离子电弧加热器对试件表面瞬时加热来考核复合材料的抗热冲击和抗烧蚀行为。结果表明，材料在电弧急剧加热和冷却过程中均没有出现“热裂”现象，烧蚀后材料的微观组织分析表明，金属（Cu，Ni）相在材料烧蚀区-过渡区-基体区存在明显的梯度分布，分析了高温下金属相“发汗冷却”行为和防热机理。     

TiB2对TiB2/Al复合材料组织与氢含量的影响

采用混合盐反应法（LSM法）制备TiB2质量分数分别为5%、10%、15%、20%的TiB2/Al复合材料,利用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪和激光粒度仪等观察微观形貌及物相组成,分析TiB2质量分数对复合材料的组织的影响,同时利用氧氮氢分析仪检测TiB2质量分数对复合材料热处理前后氢离子含量的影响。结果表明,随TiB2质量分数的增加,复合材料中生成的TiB2颗粒尺寸不断增大,并且氢离子含量不断增多。TiB2质量分数为5%和10%的TiB2/Al复合材料中,生成的颗粒尺寸细小且均匀分布于基体中,而15%和20%的TiB2/Al复合材料生成的颗粒尺寸偏大。采用合适的热处理工艺可有效降低复合材料的氢离子含量,尤其对TiB2质量分数为5%和10%的TiB2/Al复合材料降低氢离子量的效果更为显著。     

电火花沉积法在铜电极表面制备TiB2/Ni涂层

为了提高镀锌钢板用点焊电极的使用寿命,在铜电极表面涂覆过渡层Ni后沉积了TiB2涂层。通过SEM和XRD分析了Ni和TiB2涂层的物相和微观结构,并测试了其显微硬度。结果表明：由于材料具有良好的塑性,预涂覆的Ni涂层结构致密无裂纹,与基体Cu无分层;而TiB2涂层内存在裂纹和孔洞。通过过渡层Ni将TiB2涂层和基体Cu粘结起来,获得了较理想的涂层。随着电火花放电电容和电压的增加,TiB2的氧化程度增强,Cu和Ni大量扩散进入涂层表面,使TiB2/Ni涂层的硬度降低。由于TiB2良好的导电和导热性能及高的硬度,TiB2/Ni涂层电极在点焊时的塑性变形降低,寿命比无涂层电极和TiC涂层电极得到了明显提高。