电场作用下Fe-V-C体系低温燃烧合成过程研究

采用Gleeble热模拟机研究Fe—V—C体系在电场作用下低温燃烧合成过程。通过分析试样在加热升温过程中反映出的升温特点，表明场致发射促进反应物离子或原子在低温下的固相扩散是导致反应发生的关键因素。结合对产物的X射线衍射分析(XRD)、金相观察以及扫描电镜(SEM)等的分析，结果表明：在电场作用下，该体系的反应起始温度较低(740℃左右)，且反应较完全，反应后试样的致密性也得到了很大提高，VC颗粒较小且均匀分布在Fe基体中。     

金属基复合材料的原位反应合成技术

综述几种主要的原位反应合成技术，包括ＶＬＳ法、ＸＤ法、ＳＨＳ法、反应喷雾成形、自氧化／氮化法，以及这些技术在金属基复合材料制备中的应用，比较了各种技术的优缺点，并指出了今后的发展趋势。     

原位颗粒增强镁基复合材料的热爆法制备

在综述当前原位颗粒增强镁基复合材料的基础上,提出了采用Mg-TiO2-B2O3体系热爆的方法制备镁基复合材料.热力学分析表明,在镁的加入量小于70%的情况下,Mg-TiO2-B2O3体系的热爆反应可以在镁液的冶炼温度下自发进行.对热爆产物及复合材料的SEM和EDS分析表明,Mg-B2O3-TiO2预制块在镁液中发生热爆反应,同时原位合成了细小、圆形的陶瓷颗粒.5%Mg-B2O3-TiO2体系制备的镁基复合材料的拉伸强度和硬度分别比基体提高了约26%和32%.     

原位合成颗粒增强钢基复合材料轧辊研究

普通合金铸铁轧辊硬度低、耐磨性差；硬质合金轧辊尽管具有优异的耐磨性，但成本高，且脆性大，使用中易开裂和剥落。采用离心铸造方法，开发了耐磨性能优良的原位合成颗粒增强钢基复合材料轧辊，并着重解决了离心铸造复合材料轧辊生产过程中易偏析和产生裂纹的难题。原位合成颗粒增强钢基复合材料轧辊硬度（HRC）达66．68，辊面硬度（HRC）差小于2，冲击韧性大于18J／cm^2。用于高速线材轧机预精轧机组，使用寿命比合金铸铁轧辊提高8～10倍，接近硬质合金轧辊水平。     

原位合成TiB增强钛基复合材料的微观组织研究

在热力学计算纯钛粉与TiB2颗粒生成TiB条件的基础上，采用原位反应粉末冶金技术制备了TiB／Ti复合材料。试验结果表明，采用计算的反应条件可以实现纯钛粉与TiB2颗粒完全反应，反应生成物TiB呈晶须状，TiB晶须在基体中均匀分布，并与基体之间界面平整、干净。     

燃烧合成/准热等静压TiC-Fe基复合材料耐磨损性能的研究

利用燃烧合成结合准热等静压技术(SHS/PHIP)原位合成了TiC颗粒增强铁基复合材料。利用SEM,XRD研究了复合材料的相组成和显微组织。结果表明:该复合材料由TiC增强颗粒和金属Fe粘结相组成,组织较为致密,球形的TiC颗粒相被包围在近于立体网状结构的Fe粘结相中。TiC颗粒相和金属Fe粘结相的界面结合良好。在橡胶轮式磨损试验条件下,TiC颗粒增强铁基复合材料表现出良好的耐磨性能。其磨损机制主要是磨粒磨损和少量硬质相脱落。     

TiC增强铁基复合材料温度场的测试

介绍了对原位合成TiC增强铁基复合材料温度场的测试。通过对所测试的温度场进行分析，结果表明：采用原位法制备TiC增强铁基复合材料时，TiC的生成是金属熔液温度下降所释放热和凝固的结晶潜热共同作用的结果。     

浇注过程中制备铸造钢基表面自蔓延高温合成TiC/Fe复合材料的研究

通过在消失模铸件模样需耐磨的部位涂敷一层经压实的SHS粉料，使其在浇注过程中，高温浇注的铁水自动点燃SHS粉料，通过反应生成增强陶瓷相(TiC)。并使铁水铸渗到反应后的SHS陶瓷层中，使陶瓷增强相均匀地分散到熔融的表层金属中，从而获得铸件表面自生复合材料层。经试验研究表明，浇注过程中制备铸造钢基表面自蔓延高温合成TiC／Fe复合材料方法是完全可行的，反应合成的TiC颗粒呈理想孤立球状分布在基体上，复合层厚度可控制在3～15mm；其硬度可达HRC54～59；与基体的相对耐磨性可达6以上；经900℃高温退火后，产生大量细小的二次TiC颗粒。其较优工艺条件为：钢液浇注温度1550～1600℃；SHS粉料预制块组成配比(质量分数)为Ti：C：Al：Fe=4：1：1：2；真空度为0．05MPa。     

原位合成低含量SiC-Cu复合材料的导电和拉伸性能研究

以铜粉、硅粉和石墨粉为原料, 采用高能球磨和等离子烧结技术, 原位合成了SiC–Cu复合材料。为研究SiC质量分数对复合材料导电和抗拉性能的影响, 利用场发射扫描电子显微镜(field-emission scanning electron microscope, FESEM)和能谱仪(energy disperse spectroscopy, EDS)表征SiC–Cu复合材料的相组成及断口显微组织形貌, 并对其电导率和抗拉强度进行测试。结果表明, 采用原位反应烧结可以成功制备出SiC–Cu复合材料; 当SiC理论质量分数低于1%时, SiC–Cu复合材料的电导率随SiC理论质量分数的增加逐渐下降, 电导率最大值为70.2%IACS; 同样条件下, SiC–Cu复合材料的抗拉强度呈先升高后降低的趋势, 在SiC理论质量分数为0.3%时, 抗拉强度有极值, 极值为207.4 MPa。     

共沉降-热压法原位反应合成TiC/Ni连续梯度材料

研究了制备连续梯度功能材料的共沉降－热压法（CS／RHP），采用该方法以Ti,C,Ni三种粉末为原料原位反应TiC，制备了TiC/Ni梯度材料，用X射线衍射仪和SEM分析了试样的组织。     

Ti诱导无压反应熔渗制备Fe-TiC金属基复合材料的研究

研究了一种Ti诱导无压反应熔渗制备金属基复合材料的方法:通过凝胶注模成形工艺,以蔗糖为造孔剂制备了孔隙率高达80％的多孔Ti-TiC陶瓷骨架预置体,真空状态下,在1380℃,分别以Fe-Cr-C和Fe-Cr-Ti-C两种合金熔体熔渗该多孔骨架预置体,制备了Fe-TiC金属基复合材料.并利用扫描电子显微镜、X射线衍射对复合材料的组织结构,元素组成和相组成进行了测试和分析.结果表明:在熔渗过程中骨架中的Ti元素的溶解析出和与C元素的原位反应促进了熔渗过程的进行,随着熔渗保温时间的增加,基体中的增强相TiC分布趋于均匀化,并且TiC晶粒逐渐长大,1380℃保温3h时,晶粒长大到30 μm;用Fe-Cr-Ti-C合金熔渗该多孔骨架1380℃保温1h即可制备出TiC晶粒细小、分布均匀的Fe-TiC金属基复合材料,并且该材料具有优异的抗磨粒磨损性能.     

Fe－C－Cr自生复合材料组织和性能的研究

通过单向凝固，制取了一种性能优异的新材料，即Ｆｅ－Ｃ－Ｃｒ自生复合材料，并研究了化学成分、凝固速度对材料组织和性能的影响。试验结果表明，当Ｒ＝５８ｍｍ·ｈ（－１）、Ｇ＿Ｌ＝１４２℃·ｃｍ（－１）时，Ｆｅ－２．８５％Ｃ－３０．８０％Ｃｒ共晶合金的抗拉强度可达２３００ＭＰａ以上，约为体积凝固时的８倍。     

炭质材料对薄板坯连铸结晶器保护渣热行为的影响

本文通过实验研究了高耐磨及半增强两种炭黑对保护渣热行为的影响。对这两种炭黑配成的渣在50×900mm及70×900mm断面的薄板坯连铸试验中表现的不同的热行为进行研讨,对提高连铸坯质量有一定启迪性意义。     

抗氧化添加剂对预氧丝原位碳化及强度的影响

研究了不同抗氧化添加剂Ｂ４Ｃ粉、ＳｉＣ粉和铝粉对预氧丝在氧化铝／碳复合材料中原位碳化的影响及其碳化后纤维对材料的强化效果。结果表明,在氧化铝／碳复合材料中添加Ｂ４Ｃ后,由于高温下在材料表面形成了一薄层致密的玻璃相物质,抗氧化效果明显,预氧丝原位碳化后达到同类碳纤维的强度,复合材料强度也大幅度提高。其次,添加少量铝粉也能起到好较好的保护作用。     

Al－TiB_2自生复合材料的燃烧合成研究

研究了Ａｌ－ＴｉＢ＿２体系的燃烧合成过程。用粉末（Ａｌ、Ｔｉ、Ｂ）通过燃烧方法制备（Ａｌ－ＴｉＢ＿２）自生复合材料，采用ＤＴＡ、ＸＲＤ和ＳＥＭ技术对复合材料的形成和结果进行分析研究。得到如下结果：分别用８０％Ａｌ＋２０％（Ｔｉ＋２Ｂ）、９０％Ａｌ＋１０％（Ｔｉ＋２Ｂ）原料粉末，通过燃烧合成可得到Ａｌ－ＴｉＢ＿２，制备过程中产生少量ＴｉＡｌ＿３，Ａｌ基体与ＴｉＢ＿２结合紧密，无明显界面存在。     

原位反应合成致密Al2O3p-TiCp/Al复合材料

本文采用高能球磨、原位反应合成及热压技术制备了致密的Al2O3p-TiCp/Al复合材料,并用XRD、SEM以及EDAX等手段分析了复合材料的相组成、显微组织.结果表明:Al-TiO2-C三元体系在热压反应烧结后,可制得致密度较高的Al2O3p-TiCp/Al原位复合材料,其显微组织中Al2O3和TiC颗粒尺寸为1μm左右,分布均匀.高能球磨有利于增强颗粒细化弥散分布和反应进行完全.     

钢轨对焊顶锻变形热力模拟研究

采用Gleeble-2000热模拟试验机，对高速铁路轨道用U71Mn钢轨钢的对焊顶锻变形过程进行了热力模拟试验。研究了不同加热条件下，钢轨顶锻所需压力的大小；探索了在相同加热条件下，钢轨钢在顶锻变形过程中的顶锻量、顶锻速度以及带电顶锻时间对接头焊接质量的影响规律。实验结果为合理制定钢轨对焊工艺，有效控制焊轨质量，确保列车安全运行提供了试验数据和理论依据。     

真空合成TiB_2工艺研究

本文就TiB_2的真空合成工艺进行初步探讨。采用XRD分析技术对在不同温度下的试样进行相结构组成分析;由气相色谱法测定粉末的C和O_2等杂质;通过电子探针对粉末进行扫描形貌(SEM)观察。实验表明:原料配碳(C_m)和合成温度(T)是影响粉末质量的关键因素。