颗粒增强金属基复合的研究进展

介绍了关于金属基体、增强相的选择以及与基体－－增强相界面有关的问题。综述了国内外颗粒增强金属基复合材料的制取工艺、相应性能和应用前景；并对今后的研究方向作了探讨。     

颗粒增强金属基复合材料的研究进展

介绍了关于金属基体、增强相的选择以及与基体—增强相界面有关的问题。综述了国内外颗粒增强金属基复合材料的制取工艺、相应性能和应用前景;并对今后的研究方向作了探讨。     

原位结晶法制备自生颗粒增强金属基复合材料的研究进展

原位结晶法制备的自生颗粒增强金属基复合材料因其增强体尺寸、形态与分布方式便于人工控制的特点而备受重视。对现有原住结晶法所用基体合金与增强体的选择进行了总结,并对多种增强体分布控制技术进行了系统的对比研究,认为该方法是实现“可设计材料”的重要研究思路之一,并在此基础上对该方法的进一步开发与研究进行了展望。     

颗粒增强铜基复合材料的选区激光烧结制备

利用选区激光烧结制备了亚微米WC-10%Co颗粒增强Cu基复合材料。利用X射线衍射仪、 扫描电镜及原子力显微镜表征了激光烧结试样的显微组织。结果显示: WC增强颗粒或部分熔化且圆滑化, 或完全熔化且原位析出; 与基体具有连续相容的冶金结合界面。 研究了工艺参数(激光功率、 扫描速率、 铺粉厚度)对烧结试样组织及性能的影响。结果表明, 增加激光功率能改善增强颗粒与基体的界面结合性能。激光扫描速率大于0.05m/s 时, 能提高增强颗粒分散均匀性。铺粉厚度降至0.30mm以下, 有利于提高烧结成形致密度。      

颗粒增强金属基复合材料凝固理论研究进展

分析了颗粒增强金属基复合材料凝固过程的特点，分析评述了复合材料凝固过程中增强颗粒对基体金属凝固特性的影响和增强颗粒与基体金属固／液界面之间相互作用这两个方面的研究进展。     

TiB2颗粒增强NiAlFe基复合材料显微组织研究

研究了ＸＤ工艺原位生成ＮｉＡｌＦｅ－ＴｉＢ２复合材料的显微组织和界面结构,分析了Ｆｅ对材料压缩性能的影响及微观机制,加入２５％Ｆｅ元素后,形成的Ｆｅ（Ｎｉ,Ａｌ,Ｔｉ）新相以枝晶间的形式连接于基体之间以及基体与增强颗粒之间,提高了材料的塑性。运用高分辨电力显微术分析研究了压缩变形后增强颗粒与基体的界面。     

颗粒增强钢基铸造复合材料研究

本文用向钢液流喷射刚玉，碳化钨，铬铁矿砂三种陶瓷颗粒的方法，进行了制备钢基铸造复合材料的试验，结果表明，颗粒粒度愈大，数量愈少，愈易分散。碳化钨与钢液有反应，润湿好，因此分散均匀，刚玉与钢液不润湿，分散不好，且引起颗粒脱落。铬铁矿砂存在裂纹，不宜用作增强颗粒。     

颗粒增强金属基复合材料疲劳研究进展

对近年来颗粒增强金属基复合材料的疲劳研究进行了总结,从疲劳裂纹萌生及疲劳裂纹扩展方面讨论了其疲劳行为及机理,总结了增强颗粒特性、基体特性对其疲劳性能的影响,展望了颗粒增强金属基复合材料疲劳研究的发展前景。     

喷射成形颗粒增强金属基复合材料研究进展

喷射成形是将熔融金属雾化和沉积过程相结合,直接由熔融金属制备具有快速凝固组织特征坯体的新型金属材料成形工艺。被引入到非连续增强体金属基复合材料制备领域后,先后发展出了预混喷射成形、反应喷射成形和喷射沉积等工艺方法。介绍了上述颗粒增强金属基复合材料喷射成形工艺方法的基本原理、特点及研究现状。通过对比分析发现喷射沉积技术由于其成形条件限制较少,适用范围广等特点得到了更为广泛的发展,最后结合自身研究对传统喷射沉积技术进行了一定的改进,采用气体-增强颗粒两相流作为雾化介质以期获得提高雾化效率和改善增强颗粒分布均匀性的双重效果。     

颗粒增强体的表面处理方法

论述了颗粒增强复合材料制备中遇到的界面问题。作为解决问题的途径之一，介绍了几种常用的颗粒增强体表面处理方法，并与纤维增强体的表面处理方法作了简单的比较。     

原位TiB/Ti复合材料的熔铸制备及其显微组织

结合Ti-B-Al体系的热力学及Ti-B相图,提出了可制备薄壁、复杂形状原位自生钛基复合材料构件的SMIF工艺.采用XRD、SEM和TEM等手段研究用该工艺制备的复合材料的相组成和显微组织.结果表明,钛基复合材料中生成了TiB增强相,且在基体中分布均匀,呈短纤维状;并且Al的加入使得TiB相具有较高的长径比,最高可达110.TiB增强相/基体界面清洁、无污染.受熔模精铸陶瓷型壳的激冷作用,钛基复合材料铸锭表层中TiB相垂直于铸锭的表面分布.与基体合金相比较,钛基复合材料的力学性能有了很大程度的提高.     

Al—Ti—C系中反应生成TiC机理研究

采用激冷实验，ＳＥＭ和ＸＲＤ对反应合成制备了Ａｌ／ＴｉＣ复合材料中ＴｉＣ反应生成机理进行了研究，结果表明，反应机理是一种溶解－析出过程，其间钛溶解于熔化了铝液中扩散到碳颗粒周围形成富钛层，富钛层的钛与碳发生反应生成ＴｉＣ并从铝液中析出，同时也表明，反应生成ＴｉＣ的过程可以分为三个阶段，预制块中的铝粉的溶化，Ａｌ３Ｔｉ相的形成和分解，ＴｉＣ相的形成和分解，ＴｉＣ颗粒的形成，最后，建立了反应生成ＴｉＣ     

Mg2Si/Al内生颗粒增强复合材料的研究进展

根据铝与Mg₂Si的共晶反应而制备的Mg₂Si/Al内生颗粒增强复合材料具有密度小、热稳定性高、增强体分布均匀、切削加工性和成型性能良好等优点,受到了国内外的广泛关注。这一材料的关键问题在于其中的Mg₂Si相为小晶面长大模式,尺寸粗大、形貌规则,导致复合材料脆性严重,通常情况下其伸长率不足1.5%。本文对这一材料的变质处理、材料体系、成型与制备技术三方面进行了综述。Mg₂Si的变质与细化研究是这一领域最为活跃的方面,研究证明,几乎所有在铝合金中具有变质作用的元素对Mg₂Si都有一定的变质作用,其中变质作用最为显著的是稀土元素、碱金属和碱土金属以及B、Sb、Ti、Mn、Ni等微合金化元素。Al/Mg₂Si的形貌通过恰当的变质处理,铸态Mg₂Si/Al内生颗粒增强复合材料的强度可以达到280 MPa,伸长率可以达到约4%,显著高于基体材料的铸造性能。材料体系的选择方面的研究比较薄弱,主要集中在铝镁硅合金系,Mg₂Si含量以15%的近共晶成分为多,过共晶体系中Mg₂Si含量最高也没有超过30%。材料成型与改性方面的研究也只是刚刚开始,这一材料无一例外都是凝固成型。研究发现,凝固前的熔体过热处理和搅拌等熔体预处理都可以改善Mg₂Si的形貌和尺寸,粗大的初生Mg₂Si的平均尺寸可以细化到约40 μm;低过热浇注及凝固过程加压和快冷可以显著改善Mg₂Si的尺寸和形貌,在快速凝固条件下,Mg₂Si将由小晶面长大模式转变为非小晶面连续长大模式;凝固后的热变形以及热处理也能显著改善其微观组织和性能。内生Mg₂Si/Al复合材料的成型技术研究比较薄弱,其中,挤压铸造Mg₂Si/Al复合材料具有突出的优势,挤压铸造的A380铝合金-Mg₂Si复合材料,平均尺寸由75 μm降为30 μm,形状系数由0.77降为0.22。     

构型陶瓷/钢铁耐磨复合材料研究进展

近年来,陶瓷颗粒非均匀分布增强钢铁基复合材料(构型复合材料)由于具有优异的耐磨性,成为国内外高性能耐磨材料研究和应用的热点.对构型复合材料耐磨性的研究进行了综述,认为在无冲击磨料磨损工况下,构型复合材料的耐磨性显著高于常规陶瓷颗粒均匀分布增强复合材料,其耐磨性顺序按照基体排列为:高铬铸铁基>合金钢基>高锰钢基复合材料;...     

XD法原位自生ZL201/TiB2P复合材料显微组织及力学性能

采用ＸＤ工艺在Ｔｉ－Ａｌ－Ｂ体系中原位自生制备了亚微米级ＴｉＢ２颗粒增强铝基复合材料。并借助ＴＥＭ,ＳＥＭ等分析测试手段研究了该材料的显微组织和常温力学性能,结果表明,ＴｉＢ２颗粒尺寸在０．１￣０．４μｍ,力学性能大幅度提高。     

TiAl-B合金中初生TiB2晶体的表面形貌和形成机制

用原位自生法制备了Ti-40Al-xB(r(B)t%)合成并利用XRD、SEM对合金的相组成和微观组织进行了研究。结果表明：初生TiB2颗粒呈六面棱柱状，在其（0001）面存在凸台或棒状分枝，而在其{1010}面存在分布较均匀的薄片状凸面；有的初生TiB2的凸耳比较发达，凸耳呈一层层环状围绕初生TiB2晶体，这些凸台或棒状分枝及薄片状凸耳的晶面取向与母体的取向一致。分析表明，在不平衡凝固条件下，初生TiB2固－液界面前沿产生的富Al边界层和随着初生TiB2晶体的长大导致固－液界面上B原子过饱和度不均匀性增加的共同作用使固－液界面失稳，从而导致初生TiB2表面结构发生了变化，使初生TiB2(0001)面上的分枝具有较快的[0001]方向生长速度，呈棒状；而{1010}面上的凸耳具有较快的＜1010＞方向生长速度，使其呈片状。     

Acoustic emission for in situ monitoring in metal-matrix composite processing

The attractive elevated-temperature properties of metal-matrix composities (MMCs) have not been exploited in commercial applications partly because of the high processing cost and lack of reliability in fabrication. In this exploratory study, the feasibility of using acoustic emission (AE) as an in-process, non-destructive quality control technique is examined. A variation of the squeeze casting technique is selected for investigation. Acoustic emission is employed with the intent of non-intrusively establishing whether complete infiltration has occurred during composite fabrication. The problems due to the background noise during AE monitoring are overcome by using transducers with different frequency responses. The acoustic signatures of machine noise, preform crushing and metal solidification are obtained by employing suitable transducers in a series of tests that systematically evaluate the individual processes that comprise infiltration casting. The results form a strong basis for the development of an in situ AE sensor for the infiltration process.     

原位合成TiC颗粒增强铁基复合材料的微观结构研究

采用不同化学成分基体制备了原位合成ＴｉＣ颗粒增强铁基复合材料,并以透射电镜为手段对其微观结构进行了分析研究,结果表明,ＴｉＣ增强相周围基体组织与基体含碳量有关,基体中较高的含碳量有助于抑制Ｆｅ２Ｔｉ相的形成,在含钼基体中ＴｉＣ增强相与基体之间存在一富钼的包覆层,进一步改善了基体对碳化钛的润湿性,有利于增强体在基体中的均匀分布。     

ZrO2-TRIP钢复合材料的研究进展

概述了TRIP钢以及ZrO2-TRIP钢复合材料的研究现状。重点就ZrO2-TRIP钢复合材料的制备方法、显微组织、力学性能以及存在的问题进行了评述,并且指出了解决这些问题的方法。最后对ZrO2-TRIP钢复合材料的发展方向进行了预测。     

轧制三金属复合材料研究进展

三金属层状复合材料兼具了各金属组元的优势,能够满足多种复杂服役环境的应用需求,是现代科学技术进步的必然产物.将最为常见的轧制制备的三金属层状复合材料根据具体制备手段和最终实验效果的差异,分为了采用新型累积叠轧技术制备的类双金属颗粒增强金属基复合材料,以及利用常规轧制减薄技术制备的三金属层状复合材料.分别综述了这两大类目前主要的组合类型及其涉及的研究内容,可看出众多研究均是在最为原始的二元Al/Cu和Al/Mg复合基础上新加第三金属展开的.指出了三金属复合材料的开发是未来金属层状复合材料领域的重要研究方向,以及后续有待进一步解决的难点.最后,对三金属层状复合材料的发展前景和主要发展方向进行了展望.