高频磁场下制备铝基表面增强梯度复合材料

通过向Al-15Mg2Si合金中加SiO2颗粒,利用高频磁场的电磁相分离法成功制备了Al-15Mg2Si和Al/15Mg2Si/Al2O3两种梯度复合材料.分析了两种复合材料的微观组织,讨论了加入SiO2颗粒对微观组织和力学性能的影响,并对两种合金沿径向进行了硬度测量,结果表明,硬度在径向呈梯度分布,满足梯度复合材料外硬内韧的性能特征.     

球磨与烧结对Al2Ti3V2ZrB/2024Al复合材料组织与硬度的影响

利用粉末冶金方法制备了Al2Ti3V2ZrB/2024Al复合材料,研究了球磨工艺和烧结温度对复合材料微观组织和硬度的影响。结果表明,球磨时过高的球磨速度或过长的球磨时间均会造成Al2Ti3V2ZrB颗粒的团聚,影响复合材料的组织均匀性。在球磨速度为150r/min下球磨5h,Al2Ti3V2ZrB颗粒在2024Al基体中的分布最均匀,复合材料的硬度最高。当烧结温度低于510℃时,Al2Ti3V2ZrB颗粒在2024Al基体中分布比较均匀,复合材料密度和硬度随烧结温度升高逐渐增加;超过510℃后Al2Ti3V2ZrB颗粒开始团聚,复合材料密度和硬度下降,在510℃制备的复合材料具有最高的硬度。     

反应热压(Al2O3+TiB2+Al3Ti)/Al复合材料的组织形成机制

采用B或B2O3、TiO2和Al粉反应热压制备了原位 (Al2O3 TiB2 Al3Ti)/Al复合材料,采用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜分析了原位复合材料的显微组织.热压状态下,反应生成相Al3Ti呈大块不规则形状,尺寸约几十微米; Al2O3和TiB2为细小弥散质点,TEM分析发现TiB2颗粒呈六边形,而Al2O3颗粒呈等轴状.在以Al粉、TiO2粉和B粉为原料制备的复合材料中,除反应生成了大块的Al3Ti相外,还有细小针状Al3Ti相沉淀析出,且呈弥散分布.热挤压后大块的Al3Ti被破碎成细小弥散质点.Al2O3在TiO2和B2O3粉末表面生成; TiB2在B或B2O3粉表面形成,因而均呈弥散分布,且尺寸细小.自TiO2中还原出的Ti溶入液态Al中形成Al3Ti时,Ti可在液态Al中长距离扩散,因而Al3Ti呈大块不规则状.     

多种氧化物原位反应制备的Al2O3/Al复合材料

提出了多种氧化物与Al原位反应制备陶瓷颗粒增强铝基复合材料的新方法，并通过3种反应体系CuO／Al，(CuO SiO2)／Al，(CuO SiO2 TiO2)／Al制备了3种铝基复合材料。对原位反应过程进行了热力学分析。对复合材料的显微组织、硬度和力学性能进行了分析和研究。结果表明，多种氧化物与Al的原位反应能发生并自动进行下去，其反应状况良好。(CuO SiO2)／Al，(CuO SiO2 TiO2)／Al原位反应所获得的增强相颗粒分别是Al2O3和Al2O3 Al3Ti，增强相颗粒在复合材料中均匀分布，并且其所制得的复合材料的硬度与力学性能明显好于单一氧化物CuO所制得的复合材料。     

反应热压（A12O3＋TiB2＋A13Ti）／Al复合材料的组织形成机制

采用B或B2O3、TiO2和Al粉反应热压制备了原位(Al2O3 TiB2 Al3Ti)／Al复合材料，采用光学显徽镜、扫描电镜和透射电镜分析了原位复合材料的显微组织。热压状态下，反应生成相Al3Ti呈大块不规则形状，尺寸约几十微米；Al2O3和TiB2为细小弥散质点，TEM分析发现TiB2颗粒呈六边形，而Al2O3颗粒呈等轴状。在以Al粉、TiO2粉和B粉为原料制备的复合材料中，除反应生成了大块的Al3Ti相外，还有细小针状Al3Ti相沉淀析出，且呈弥散分布。热挤压后大块的Al3Ti被破碎成细小弥散质点。Al2O3在TiO2和B2O3粉末表面生成；TiB2在B或B2O3粉表面形成，因而均呈弥散分布，且尺寸细小。自TiO2中还原出的Ti溶入液态Al中形成A13Ti时，Ti可在液态Al中长距离扩散，因而Al3Ti呈大块不规则状。     

原位热压合成Ti3AlC2/Al2O3复合材料的研究

以Ti,Al,TiC,TiO2粉末为原料,采用原位热压合成法制备了Ti3AlC2/Al2O3复合材料。主要考察不同Al2O3含量对复合材料性能的影响。在1400℃,30MPa压力,保温2h条件下烧结制得致密的Ti3AlC2/Al2O3块体材料。采用XRD分析了不同Al2O3含量的复合材料的相组成。用SEM观察组织结构特征。测量了维氏硬度和电导率同Al2O3含量的关系曲线。研究结果表明,Al2O3的加入可大幅度提高复合材的硬度。Ti3AlC2/25%Al2O3的维氏硬度可达8.7GPa。虽然添加Al2O3后复合材料的电导率有所下降,但Al2O3对复合材料强度和硬度的增加有显著的贡献。Ti3Al2C2/Al2O3乃不失为一种性能良好的高温结材材料。     

熔体内原位制备Al3Ti增强铝基复合材料的研究

5Al-Ti体系粉末压坯在铝液中原位反应,经搅拌浇注后制备出Al3Ti颗粒增强的铝基复合材料.分析了5Al-Ti体系粉末的反应过程及热力学,探讨了工艺参数对复合材料微观组织形态的影响及形成机理.研究发现,5Al-Ti体系粉末在850℃预热时,发生剧烈的热爆反应生成Al3Ti;压坯在铝液中预热经搅拌浇注后Al3Ti颗粒在铝基体上呈细小块状和短棒状分布,复合材料硬度随着Al3Ti颗粒含量的增多而提高;合适的搅拌工艺有助于Al3Ti颗粒在铝基体上的均匀分布.     

离心铸造原位TiAlSi/Al-Si复合材料的组织与性能研究

采用离心铸造方法制备Ti Al Si/Al-Si复合材料筒状件,研究铸件沿径向方向的微观组织特征,测试铸件的硬度及耐磨性能。结果表明:复合材料铸件形成了外层聚集大量自生初生Ti Al Si颗粒、内层基本不含初生颗粒的两层组织结构。含有增强颗粒的铸件外层硬度值更大,体积磨损量更小。在离心场中,初生Ti Al Si颗粒的离心运动是形成外层增强复合材料的主要原因。自生颗粒形成了高体积分数颗粒增强区,有效提高了复合材料的硬度与耐磨性能。     

Al2O3弥散强化铜基复合材料的制备及物理性能的研究

采用硝酸盐分解法制备Al2O3弥散强化铜基复合材料，通过测试材料的硬度、抗软化温度和电导率，研究了Al2O3增强相对材料性能的影响。结果表明，Al2O3颗粒弥散分布在铜基体上，制备的Al2O3弥散强化铜基复合材料的强度、硬度、软化温度等远高于纯铜，具有良好的高温性能，当Al2O3含量为1．0％时，复合材料的软化温度在800℃以上、硬度达到125HB。     

原位Al_3Ti/Al复合材料的冷喷涂制备及组织性能

以Al80/Ti20(mass%)混合粉末为原料,采用冷喷涂法在低碳钢上沉积致密的Al/Ti基复合材料,对其在不同温度下(400、450、500、550和600℃)进行热处理,获得原位Al_3Ti金属间化合物颗粒增强Al基复合材料。采用扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度仪及磨损试验机研究了冷喷涂Al/Ti复合材料热处理前后的微观组织形貌、相结构、硬度及磨粒磨损性能的变化规律。结果表明:冷喷涂Al/Ti复合材料的相结构与喷涂粉末相同,涂层组织致密、颗粒间为机械结合;Al/Ti复合材料在450℃热处理后其局部区域开始通过扩散反应原位形成Al_3Ti金属间化合物,而在600℃热处理后初始Ti颗粒已全部转变为Al_3Ti金属间化合物颗粒,同时,涂层内部颗粒界面间结合显著改善,从而获得原位Al_3Ti/Al复合材料。随着热处理温度升高,原位Al_3Ti/Al复合材料硬度先下降后升高,而其磨粒磨损性能则在550℃热处理后显著增加。     

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.     

Ti6Al4V钛合金表面真空渗氧处理

目的在Ti6Al4V钛合金表层制备硬度高、耐磨性好的硬化层。方法结合真空技术,以高纯的O2为介质,在Ti6Al4V钛合金表面制备致密的渗氧硬化层,采用X衍射仪分析渗氧层的相组成,用金相显微镜观察渗氧层和磨痕组织,用显微硬度计测试渗氧层的显微硬度,用MM-U10A端面磨损试验机研究渗氧层的耐磨性。结果渗氧层物相主要由TiO_2、TiO、Ti_3Al及Al_2O_3组成,温度较低时,形成的渗氧层较薄,温度增加,渗氧层厚度迅速增加,硬度及耐磨性也随之增加。温度为760℃时,表面硬度为基体硬度的2.5倍以上,大于750HV,有效硬化层厚度达60μm以上,其磨损失重仅为未渗氧原样的1/4,表面磨痕细密,没有撕裂情况发生,渗氧层保持完整。温度继续增加,氧化物开始聚集长大,渗氧层组织开始变得疏松,硬度及耐磨性开始下降。结论 Ti6Al4V钛合金表面真空渗氧处理可显著提高其表面硬度,耐磨性改善明显。     

Aluminum matrix composite reinforced by in-situ formed intermetallic Al3Ti

The reinforced phase of in-situ formed intermetallic compound Al3Ti with grain size about 0.5μm in the aluminum matrix composite was achieved by the method of liquied-solid reaction under specific condition.The orientations were also studied.The results show that under T6 heat treatment regime,the tensile strength,hardness,elastic modulus and elongation of Al3Ti/ZL101 in-itu composite are increased by 32.8%,14.4%,19.2% and 14.6% respectively in comparison with those of Zl101,Al3Ti is uniformly distributed in α（Al)matrix with a clear phase interface,and the orientation relationship between Al3Ti and α（Al)is (006)AlTi∥(022^-)Al3Ti∥(022^-)Al,[122^-]Al3Ti∥[110^-]Al.The strengthening mechanisms of Al3Ti/ZL101 in-situ composite is proved to be caused by fine grain size,spreading distribution and dislocation multiplication.     

Effect of carbon content on microstructure of in-situ Al_2O_(3p)-TiC_p/Al composites

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＸＤｔｅｃｈｎｉｑｕｅｉｓａｐａｔｅｎｔｏｆＭａｒｔｉｎＭａｒｉｅｔｔａＣｏｒ ｐｏｒａｔｉｏｎ[1] .Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｆａｂｒｉｃａｔｅｄｂｙｔｈｉｓｔｅｃｈｎｉｑｕｅｐｏｓｓｅｓｓｍａｎｙａｄｖａｎｔａｇｅｓ :1)Ｔｈｅｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄｒｅｉｎ ｆｏｒｃｅ ｐａｒｔｉｃｌｅｓａｒｅｆｉｎｅｉｎｓｉｚｅａｎｄｅｑｕｉａｘｅｄｉｎｓｈａｐｅ[2 ,3 ] ;2 )Ｔｈｅｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙｂｅｔｗｅｅｎｉｎ ｓｉｔｕｒｅｉｎｆｏｒｃｅｐａｒｔｉｃｌｅｓ…     

Microstructures And Mechanical Properties Of In-Situ Al2o3/Tial Composites By Exothermic Dispersion Method

In-situ Al2O3/TiAl composites were fabricated by pressure-assisted exothermic dispersion （PAXD） method from elemental powder mixtures of Ti, Al, TiO2, and Nb2O5. The microstructures and mechanical properties of the as-sintered composites are investigated. The results show that the as-sintered products consist of γ-TiAl, α2-Ti3Al, Al2O3, and NbAl3 phases. Microstructure analysis indicates that Al2O3 particles tend to disperse on the grain boundaries. Application of a moderate pressure of 35 MPa at 1200℃ yields Al2O3/TiAl composites with fine Al2O3 reinforcement and a discontinuous network linking by Al2O3 particles. The aluminide component has a fine submicron γ ＋α2 lamellar microstructure. With increasing Nb2O5 content, Al2O3 particles are dispersed uniformly in the matrix. The hardness of the composites increases gradually, and the bending strength and fracture toughness of the composites reach to the maximum value, respectively.     

Nb-Cr掺杂原位合成Al2O3/TiAl复合材料的组织与性能

采用原位热压工艺,在Ti-Al-TiO2-Nb2O5体系中加入Cr2O3原位合成Al2O3/TiAl复合材料.借助X射线衍射分析、SEM分析及力学性能分析,研究了Nb-Cr掺杂复合强化Al2O3/TiAl复合材料的反应过程、微观结构及力学性能.结果表明Nb-Cr掺杂原位合成Al2O3/TiAl复合材料能够细化晶粒并通过微合金化增强增韧TiAl复合材料.     

TC4钛合金表面激光熔覆法制备Y_2O_3颗粒增强Ni/TiC复合涂层

采用激光熔覆法在TC4钛合金表面原位制备Y2O3颗粒增强Ni/TiC复合涂层,研究涂层的相组成、微结构、成分分布及性能。结果表明,复合涂层内的微结构和成分在深度方向具有分层现象,这主要是由激光熔覆过程的快速熔凝和冷却过程所致。在激光熔覆过程中,TiC粉末完全熔化并在凝固过程中析出为细小枝晶,这些TiC枝晶的尺寸随着深度的增加而减小,而Y2O3颗粒则分布在整个重熔层中。Y2O3颗粒增强Ni/TiC复合涂层具有较均匀的硬度,其最高值约为HV1380,比基体高4倍以上。由于复合涂层具有高的硬度,钛合金经过激光熔覆后其耐磨性得到大幅度提高。     

Al2O3-TiO2对铝合金表面激光熔覆NiAl涂层组织性能的影响

目的 进一步提高6061铝合金表面的硬度、耐磨性。方法 应用脉冲Nd:YAG激光器在6061铝合金表面制备了NiAl合金涂层和NiAl/Al2O3-TiO2复合涂层。通过SEM、X射线衍射仪系统研究了Al2O3-TiO2陶瓷相添加对NiAl熔覆层组织形貌、成分分布、物相组成的影响。利用HVS-1000硬度测试仪及HSR-2M高速摩擦磨损机,对熔覆层硬度分布及耐磨性进行测试分析。结果 Al2O3-TiO2陶瓷颗粒加入使涂层宏观成形质量明显提高,表面平整光滑、波纹均匀,熔覆层枝晶间距减小,组织结构明显细化。与NiAl熔覆层相比,在NiAl/Al2O3-TiO2复合涂层中,具有较高硬度的Al3Ni、Al3Ni2硬质相含量增大。同时,高硬度Al2O3和良好韧性的TiO2、NiTi金属间化合物在复合涂层内部形成。NiAl/Al2O3-TiO2复合涂层的显微硬度平均可达650HV0.2,相比NiAl涂层提高了300HV0.2;磨损体积仅为铝合金基体的1/9,相比NiAl涂层降低了35%。干摩擦条件下,NiAl/Al2O3-TiO2复合涂层的犁削、剥落现象显著降低。结论 在细晶强化、硬质相弥散强化及良好韧性的NiTi金属间化合物共同作用下,6061铝合金表面硬度和耐磨性得到显著提高。     

熔铸法制备原位内生Al3Tip/AZ91D复合材料

采用熔铸法制备了Al3Tip体积分数分别为4%和8%的AZ91D复合材料,研究了其显微组织和物相,测试了其致密度、硬度及磨损性能。结果表明,复合材料组织致密,原位内生的Al3Ti颗粒尺寸细小,呈球形且在基体中分布较均匀,与基体结合紧密;随Al3Ti体积分数的增加复合材料的致密度降低,硬度升高,但其耐磨性反而有所降低。与基体AZ91D合金相比,Al3Tip/AZ91D基复合材料的硬度和耐磨性均得到明显提高。