超声化学原位合成Al_2O_(3(p))/Al纳米复合材料的组织及其机理(英文)

采用超声化学原位反应,以Al-K2ZrF6-Na2B4O7为反应体系,制备Al2O3(p)/Al纳米复合材料。利用扫描电镜和透射电镜,研究高能超声对复合材料组织和颗粒收得率的影响及加入K2ZrF6对反应过程以及增强颗粒与铝基体的界面的影响。X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)与透射电镜(TEM)结果表明:所制备的复合材料增强颗粒为Al2O3,Al2O3颗粒在基体中分布均匀,其形貌为近球形,尺寸20~100nm,界面干净且无界面产物。利用经过二次开发的Image-J软件对Al2O3颗粒收得率进行分析,结果表明,Al2O3颗粒收得率随着超声功率的增大呈现出先增大后减小的变化规律。当超声功率达到0.4kW时,颗粒分布最好且数量最多。并对其反应机理也进行了探讨。     

BP/7A04铝基复合材料的显微组织和力学性能（英文）

采用金相显微镜(OM)、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)和能谱(EDS)分析玄武岩颗粒增强7A04铝基复合材料的显微组织和界面结构,对比研究7A04铝合金和BP/7A04铝基复合材料的力学性能。研究结果表明:玄武岩颗粒在铝基体中弥散分布,并与铝基体形成强力结合界面,玄武岩颗粒边缘的Si O2不断被反应生成的Al2O3取代,形成一层几十纳米厚度的高温反应层,反应生成的Al2O3强化了玄武岩颗粒与铝基体的结合界面;弥散分布的玄武岩颗粒可促进基体中位错增殖、空位形成和析出相的析出,析出相主要以板状的η(Mg Zn2)相和亮白色条状或椭球状的T (Al2Mg3Zn3)相为主,结合界面、高位错密度及弥散分布的强化相显著提高复合材料的力学性能,BP/7A04铝基复合材料的屈服强度和极限拉伸强度分别达到665和699MPa,与未添加玄武岩颗粒的7A04铝合金相比分别提高11.4%和10.9%。     

Al-Zr及Al-Zr-O体系铝基原位复合材料的制备与组织研究

利用Al-Zr及Al-Zr-O体系,应用熔体反应法,成功制备了内生ZrAl3和Al2O3颗粒增强铝基复合材料.用扫描电镜(SEM)、电子探针(EPMA)等研究了(ZrAl3 Al2O3)P/Al复合材料的凝固组织、内在增强体的特征和界面结构.试验结果表明,随着反应物K2ZrF6、ZrSiO4、ZrOCl2粉剂的加入量增加,合金组织中生成的ZrAl3和Al2O3颗粒尺寸更细小,分布更均匀;生成的增强体Al2O3为六方晶体,尺寸为1～3 μm;生成的ZrAl3为四方晶体,尺寸＜1μm.颗粒增强铝基复合材料经Sr变质处理后,内生颗粒不再被凝固界面排斥和推移,而是大部分被捕捉进入固相,从而使内生颗粒较均匀的分布于基体中.     

玄武岩颗粒增强7A04铝基复合材料的界面结构及力学行为

采用喷射成形技术制备7A04铝合金及玄武岩颗粒增强7A04铝合金复合材料,利用金相显微镜(OM)、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)和能谱(EDS)分析复合材料微观组织和界面结构,对比研究复合材料的力学性能。结果表明:玄武岩颗粒在铝基体中弥散分布,并与铝基体形成强力结合界面,玄武岩颗粒边缘的SiO2不断被反应生成的Al2O3取代,形成一层几十纳米厚度的高温反应层,反应生成的Al2O3强化玄武岩颗粒与铝基体的结合界面;弥散分布的玄武岩颗粒促进基体中位错增殖、空位形成和析出相的析出,析出相主要以板状的η(MgZn2)相和亮白色条状或椭球状的T(Al2Mg3Zn3)相为主,结合界面、高位错密度及弥散分布的第二相显著提高复合材料的力学性能,添加玄武岩颗粒的7A04铝合金复合材料的屈服强度和极限拉伸强度分别达667 MPa和696 MPa,与未添加玄武岩颗粒的7A04铝合金相比分别提高10.4%和10.1%。     

Al_2O_3/2024Al复合材料界面结构的HRTEM研究

采用透射电子显微镜对挤压铸造法制备的Al2O3/2024Al复合材料的界面微观结构进行了深入研究。结果表明:复合材料界面结合紧密且无任何反应物。Al基体的(111)面与Al2O3颗粒表面保持共格和半共格关系:Al(111)//Al2O3(■2ī)、Al(111)//Al2O3(11ī)、Al(111)//Al2O3(110),界面处基体中可以看到由于晶格错配而产生的刃位错,说明基体与增强颗粒晶面间距接近时,基体可以依靠增强颗粒表面结晶并长大,即增强颗粒作为基体异质形核的质点,并从晶体学角度对界面的形成原因进行了解释。     

无压浸渗法制备Al2O3颗粒增强铝基复合材料

采用无压浸渗法制备了Al2O3/Al复合材料,研究了材料的微观组织与力学性能。复合材料组织致密,颗粒分布均匀,无偏聚现象。铸造态复合材料的Al2O3颗粒表面存在界面反应物,经过透射电镜观察和XRD分析确认该反应物为MgAl2O4。T6处理后界面反应程度加剧,但弯曲强度达到439.4MPa,断口中撕裂棱和韧窝的数量较少,以颗粒的脆性断裂为主。Al2O3/Al复合材料中界面反应的存在提高了润湿性,促进了无压自发浸渗。     

(ZrB_2+Al_2O_3+Al_3Zr)_p/A356复合材料的原位直接反应法制备及微观组织(英文)

采用A356-(K2ZrF6+KBF4+Na2B4O7)作为熔体直接反应体系制备(ZrB2+Al2O3+Al3Zr)/A356复合材料。利用XRD、SEM和TEM等测试技术研究复合材料的相组成和微观组织。结果表明,复合材料增强相由ZrB2和Al2O3陶瓷相颗粒和Al3Zr金属间化合物相颗粒组成。ZrB2颗粒易团聚形成颗粒团簇并沿α(Al)合金晶界分布;ZrB2颗粒的微观形貌为六边形,尺寸在50nm左右。TEM研究发现,Al3Zr颗粒以小面形式生长,其长径比约为20;Al2O3颗粒形貌为长方体状和椭圆状,尺寸约为0.1μm。此外,基体与颗粒的相界面干净,无界面反应物生成。     

固液原位反应生成Al2O3（P）／Al复合材料的研究

采用CuO颗粒与Al熔体原位反应的方法制取了Al2O3(P)/Al复合材料,并对其显微组织、硬度及耐磨性进行分析和研究。试验结果表明：反应生成的Al2O3颗粒非常细小（2－5μm)弥散且均匀地分布于Al基体中,具有显著的增强效果,所得复合材料的硬度和耐磨性显著高于Al基体。     

重熔对（Al2O3＋Al3Zr）p／A356复合材料组织及力学性能的影响

利用A356-ZrOCl2体系,通过熔体原位反应法制备了(Al2O3 Al3Zr)p/A356复合材料.X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)分析表明,A356-ZrOCl2体系原位合成的增强颗粒为Al3Zr和Al2O3,颗粒细小,且均匀分布在基体中;该复合材料经不同温度的重熔时,随着重熔温度的提高,重熔组织中内生颗粒的分布更均匀,形态趋于圆钝化,但温度过高会导致局部颗粒的粗化,最佳的重熔温度为850℃.同时,随着重熔次数的增加,颗粒变得更细小,分布更均匀,但过多次数的重熔导致了颗粒体积分数的减少,最佳的重熔次数为5次.拉伸试验结果表明,复合材料的抗拉强度随着重熔温度的提高以及重熔次数的增加而增大,但过高温度以及过多次数的重熔均导致了复合材料抗拉强度的下降.     

磁化学合成（Al2O3＋Al3Zr）p/Al复合材料的微观组织与力学性能

以氧氯化锆(ZrOCl2·8H2O)为反应物,采用熔体反应法,并在反应过程中施加脉冲涡流磁场,磁化学合成了(Al2O3+Al3Zr)p/Al复合材料.扫描电镜(SEM)与X射线衍射(XRD)分析表明生成的颗粒为α-Al2O3和Al3Zr,颗粒细小,形状一致,且弥散分布于铝基体中;在相同反应条件下,与常规原位反应相比,磁场下反应更快、更完全,缩短了反应时间,并从反应动力学角度进行了分析.复合材料的力学性能研究表明,其屈服强度σs和抗拉强度σb均随颗粒体积分数的增加而升高,延伸率δ先升后降.(Al2O3+Al3Zr)p/Al复合材料的拉伸断口形貌表明,其断裂属塑性断裂.     

Al_2O_3/Al基颗粒增强复合材料的凝固组织

本文利用旋涡制造颗粒增强铝基复合材料 ,探讨了增强颗粒的添加对基体凝固组织的影响 ,对比了添加SiO2 (SiO2 和铝液发生下式反应 :3SiO2 4Al—→ 3Si 2Al2 O3 )和Al2 O3 复合材料的增强颗粒分布。实验结果表明 ,由于颗粒的存在 ,晶体的生长受到影响 ,导致组织细化。添加SiO2 复合材料的增强颗粒分布比添加Al2 O3 复合材料的增强颗粒分布更易均匀     

SiC_p/2024Al复合材料界面的表征及评价（英文）

采用粉末冶金方法制备体积分数为35%的Si Cp/2024 Al复合材料。利用高分辨透射电镜对复合材料中Si Cp与Al基体、析出相与Al基体之间的界面微结构进行表征,采用拉伸弹性模量和布氏硬度测试对界面状况进行评估。结果表明,所得复合材料中Si C与Al的界面整体状况良好。复合材料中SiC/Al界面分为3种类型:大部分干净界面、少量轻微反应型界面以及极少量的非晶层界面。在干净界面中,Si C和Al的结合机制为紧密原子匹配形成的半共格界面,且Si C和Al无固定或择优的取向关系。在轻微反应型界面中,MgA l2O4尖晶石与Si C和Al均形成半共格界面,作为中间媒介很好地连接Si C和Al。复合材料经510°C固溶2 h再在190°C时效9 h后,许多圆盘状纳米析出相和棒针状纳米析出相弥散分布于基体中,且与基体的界面为错配度较小的半共格界面。此时,复合材料的布氏硬度达到峰值。     

纳米Al2O3/2024铝基复合材料的显微组织及力学性能

利用球磨预分散-搅拌铸造法制备纳米Al2O3/2024复合材料,并对所制备的铝基复合材料进行了显微组织及力学性能的研究。结果表明,经球磨预分散后,纳米颗粒团聚现象明显消除,纳米Al2O3呈单颗粒分散于Al粉表面;复合粉体添加法有效避免了超细增强颗粒和基体润湿性差和分散性较差的问题,实现纳米Al2O3颗粒均匀弥散分布于基体合金中;纳米Al2O3颗粒的加入显著提高基体合金的力学性能。与传统搅拌铸造相比,所制备的Al2O3/2024复合材料的抗拉强度、屈服强度和显微硬度分别提高了58%、59%和16%。     

(ZrAl3+ZrB2)/Al复合材料的制备和微观组织结构

采用混合盐反应法,以KBF4和K2ZrF6粉剂为原料在铝熔融体中制备了(ZrAl3 ZrB2)/Al复合材料.借助于X射线衍射仪、电子探针和透射电镜对复合材料的物像和增强相进行了观察,结果表明ZrB2颗粒呈等轴或等轴颗粒状,为六方结构,尺寸大部分小于1μm,ZrAl3相大部分呈长条状,两种增强相整体分布较为均匀,且与Al的界面光滑洁净,没有其它界面生成物.对复合材料的硬度做了测试,原位合成增强相的引入显著提高了复合材料的HRB硬度.     

Al-ZrOCl2-B2O3体系反应合成复合材料研究

开发了AlZrOCl2B2O3原位反应新体系,采用熔体反应法以AlZrOCl2B2O3粉剂为反应物成功制备了(ZrB2 ZrAl Al2O3)p/Al复合材料。扫描电镜(SEM)分析表明,该体系生成的复合材料的颗粒细小(≤2μm),且弥散分布于基体中;反应生成的颗粒体积分数随起始反应温度的提高和反应时间的延长而增大,但当温度升至900℃时,颗粒有聚集长大的趋势。通过水淬试样分析,该体系反应的动力学机制为反应破裂扩散机制。     

热等静压制备CF/Al复合材料的微观结构及性能

采用热等静压(HIP)工艺制备连续碳纤维(CF)增强Al基复合材料。利用扫描电镜、粒度仪和X射线衍射仪表征2A12铝合金粉末形貌、粒度分布和相组成;利用光学显微镜、扫描电镜和能谱仪观察复合材料的显微组织、断口形貌和界面扩散反应特征,并对其主要力学性能进行测试。结果表明:粉末形貌呈球形,粒度主要分布在150~180μm;复合材料致密,界面连接紧密无孔洞缺陷;与基体铝合金材料相比,复合材料的拉伸强度和断后伸长率分别提高5%和54%,断裂方式为脆性断裂;Al基体裂纹起源于粉末颗粒界面,CF/Al界面断口呈现CF拔出和断裂失效形式;CF/Al界面发生元素扩散,界面反应生成Al4C3金属间化合物。     

等径角挤扭法制备的SiC_p/Al复合材料界面、晶格畸变和位错密度（英文）

在523 K下,利用等径角挤扭变形工艺(ECAP-T)将纯Al和经氧化处理的Si C混合粉末固结成10%Si Cp/Al复合材料。采用透射电镜(TEM)和高分辨透射电镜(HRTEM)对所制备的复合材料界面进行观察,并对相应选区电子衍射花样(SAED)进行标定。利用能谱仪(EDS)对界面结合处进行元素含量测定,并对试样选区部分进行面分布扫描。采用X射线衍射仪(XRD)对不同变形道次(1,2和4道次)所制备的复合材料进行分析。研究结果表明,ECAP-T变形后,Al和Si C之间的界面相属于一种非晶态Si O2层,并含有少量从基体和增强颗粒扩散进入的元素(Al,Si和C);随着ECAP-T变形道次的增加,复合材料中Al晶粒的晶格应变不断增加,导致晶内位错密度增大,其典型晶面的布拉格衍射角逐渐减小,而晶面间距逐渐增大。     

高能超声作用下两种锌基复合材料的制备及研究

利用高能超声复合法及超声稀释原位反应烧结块制备了SiCp/ZA27复合材料(SiC颗粒最小平均直径为0.5μm)和(TiAl3、Al2O3及TiB2)/ZA27复合材料,增强相在基体分布均匀,复合材料界面结合良好.依据超声波对熔体作用时的空化和声流效应,分别讨论了SiCp/ZA27的界面润湿机制和烧结块快速稀释的原理.     

Al2O3p/2024Al基复合材料的界面结构

利用TEM、HRTEM等分析测试手段,对挤压铸造法制备的Al2O3颗粒增强2024Al基复合材料的界面组织结构进行了观察与分析。结果表明：Al2O3p/2024Al基复合材料的界面结合良好,未发现界面反应物,铝基体与Al2O3颗粒以共格关系结合,界面属直接结合型,且Al2O3颗粒与Al基体存在如下的位向关系：Al2O3（1^-1^-21^-）//Al（1^-1^-1^-）;Al2O3〈3^-41^-1^-〉//Al〈110〉。     

Al-K2ZrF6反应体系生成Al3Zrp/Al复合材料的界面结构

借助于透射电镜 (TEM )研究了Al K2 ZrF6体系熔体反应生成Al3 Zrp/Al复合材料中Al3 Zr颗粒晶体形貌及Al3 Zr/Al界面结构。结果表明 :原位生成的Al3 Zr颗粒以多面体和长方体为主 ,颗粒晶体表面存在生长小面(facet) ,其晶体为四方结构 ,密排面为 (11- 4- ) ;Al3 Zr/Al界面光滑、洁净 ,无界面反应物。电子衍射图及界面原子排列分析表明 ,Al3 Zr颗粒与Al在界面处存在位向关系 :[2 - 2 - 1]Al3 Zr∥ [10 0 ]Al,(0 12 ) Al3 Zr∥ (11- 0 ) Al,其点阵错配度仅为 10 .87%。此外 ,熔体反应法制备的Al3 Zrp/Al复合材料不仅凝固组织均匀 ,而且具有良好的力学性能。