Mg对原位自生TiB2/Al-4.5Cu复合材料微观组织及力学性能的影响

采用Al-K₂TiF₆-KBF₄混合盐原位自生反应法,制备了不同Mg质量分数的3wt% TiB₂/Al-4.5Cu复合材料。采用SEM、TEM、HM硬度测试和室温拉伸等方法研究了Mg含量和多级热处理对3wt% TiB₂/Al-4.5Cu复合材料微观组织和力学性能的影响。微观组织观察发现:Mg质量分数为3wt%时,经过多级热处理后,TiB₂颗粒的团聚现象明显改善,反应生成的TiB₂颗粒平均尺寸约为130 nm,基体内伴随有大量弥散分布的纳米级颗粒,且α-Al的晶粒尺寸也明显减小。力学测试结果表明:多级热处理后,3wt% TiB₂/Al-4.5Cu复合材料的硬度和抗拉强度随Mg含量的增加而提高,但过量的Mg (≥4wt%)会造成TiB₂颗粒细化效果下降。分析表明:Mg的加入能够降低TiB₂/α-Al界面能,减少脆性相Al₃Ti、Al₂B的生成,并通过反应生成的MgAl₂O₄使界面结构变成TiB₂/MgAl₂O₄/α-Al,从而有效抑制了TiB₂的团聚,改善了TiB₂颗粒与Al液界面的润湿性,提高了形核率,进一步细化了α-Al晶粒尺寸。      

挤压铸造TiB2P/Al复合材料室温力学性能

采用挤压铸造法制备不同体积分数的TiB_2P/Al复合材料, 利用扫描电镜、 硬度计、 拉伸试验机等对复合材料的室温力学性能进行了研究, 系统地分析了体积分数和热处理工艺对材料力学性能的影响。结果表明: 挤压铸造TiB_2P/Al复合材料的布氏硬度、 抗弯强度和弹性模量随增强相TiB₂体积分数的增加而提高。45% TiB_2P/Al复合材料T6处理后硬度和抗弯强度分别比退火态时提高了23%和40%, 但热处理状态对弹性模量的影响不大。      

Al2O3颗粒对Al2O3p/Al复合材料时效析出的影响

本文通过采用硬度测量,差热分析及透射电镜综合研究了Al₂O₃p/6061复合材料在时效过程中的析出变化。结果表明,在Al₂O₃p/6061时效过程中,峰时效的主要强化相是β'相,并且以160℃,8小时时效的效果为最佳。     

不同TiB2颗粒粒径的TiB2/Cu复合材料耐电弧侵蚀行为

采用放电等离子烧结法（SPS）制备了不同TiB₂颗粒粒径的3wt% TiB₂/Cu复合材料,研究了3wt% TiB₂/Cu复合材料致密度、导电率、硬度和耐电弧侵蚀性能随TiB₂颗粒粒径的变化规律,重点分析了不同TiB₂颗粒粒径的3wt% TiB₂/Cu复合材料耐电弧侵蚀行为。结果表明:3wt% TiB₂/Cu复合材料致密度和硬度随TiB₂颗粒粒径的增大而略有降低;TiB₂颗粒粒径越小,TiB₂/Cu复合材料的综合性能越好。随着TiB₂颗粒粒径的增大,3wt% TiB₂/Cu复合材料耐蚀稳定性降低,3wt% TiB₂/Cu阴极材料的损耗量明显增加;当TiB₂颗粒粒径为10 μm时,3wt% TiB₂/Cu复合材料的耐电弧侵蚀性能最佳。电弧蚀形貌观察表明:不同TiB₂颗粒粒径的3wt% TiB₂/Cu复合材料经电弧侵蚀后,3wt% TiB₂/Cu复合材料均由阴极向阳极发生转移;随着TiB₂颗粒粒径的增大,阴极质量损耗逐渐增加,触头表面电弧侵蚀面积增加;而在Cu基体中引入较小的TiB₂颗粒,有利于减弱电接触实验过程中TiB₂/Cu复合材料的喷溅现象。      

激光选区熔化成形原位自生TiB2/Al-Si复合材料的微观组织和力学性能

利用激光选区熔化（SLM）技术制备了原位自生TiB₂纳米陶瓷颗粒增强Al-Si基复合材料,并对成形后的TiB₂/Al-Si复合材料进行不同的热处理。通过XRD物相分析、SEM微观组织观察、电子背散射衍射（EBSD）、EDS元素扫描分析和力学拉伸试验等对TiB₂/Al-Si复合材料的微观组织进行观察和力学性能测试。研究表明,在原位自生TiB₂纳米陶瓷颗粒和SLM快速凝固特性的共同作用下,SLM成形的原位自生TiB₂/Al-Si复合材料具有超细晶结构,平均晶粒尺寸为1.1 μm;TiB₂/Al-Si复合材料的力学性能优异,屈服强度为262 MPa,抗拉强度为435 MPa,延伸率为11.88%。对比经不同热处理的TiB₂/Al-Si复合材料,直接时效处理（150℃/12 h）的TiB₂/Al-Si复合材料性能最优,抗拉强度达到488 MPa,提高了53 MPa,延伸率降低至7.2%。     

冷轧变形量对2 A14铝合金高筒件时效析出行为及力学性能的影响

为探明冷轧工艺对2A14铝合金高筒件组织及性能的影响规律,本工作开展了铝合金变形样件冷轧变形工艺实验。通过拉伸测试、OM、SEM、DSC、TEM等研究了冷轧变形量对2A14铝合金高筒件时效析出行为及力学性能的影响。结果表明:冷轧变形后合金位错密度增大,有利于θ'相的形核、析出及长大,θ'相的析出使得铜原子浓度降低,抑制了Q'相的析出。当冷轧变形量为4%时,基体中同时析出了大量细小、弥散的θ'相和Q'相,材料综合性能最优,抗拉强度、屈服强度、延伸率分别为490. 3 MPa、428 MPa、13. 76%。     

Al_2O_3颗粒对Al_2O_3p/Al复合材料时效析出的影响

本文通过采用硬度测量,差热分析及透射电镜综合研究了Al_2O_3p/6061复合材料在时效过程中的析出变化。结果表明,在Al_2O_3p/6061时效过程中,峰时效的主要强化相是β’相,并且以160℃,8小时时效的效果为最佳。     

254SMo超级奥氏体不锈钢时效析出行为及析出相对其力学性能的影响

采用光学显微镜、扫描电子显微镜、能谱仪和透射电子显微镜,研究了不同时效处理温度对254SMo超级奥氏体不锈钢的析出行为以及析出相对其力学性能的影响.结果表明,254SMo奥氏体不锈钢中的χ相呈颗粒状分布,χ相的析出敏感温度为800℃;σ相呈条状分布,析出的敏感温度为900℃.χ相和σ相均为富Mo和低Ni化合物,σ相中的Mo含量高于χ相.时效温度为900℃时,实验钢中的析出相数量最多,实验钢的抗拉强度最高,为825 MPa;延伸率最低,为31％.结合试样断口分析结果表明,相比χ相,σ相对实验钢塑性的危害更大.     

TiB2材料的研究现状

TiB2材料作为一种新型先进材料,由于具有强度高、硬度高、耐磨损、耐腐蚀、熔点高、蒸气压低、导电性良好等优点而被广泛研究。介绍了TiB2材料的晶体结构与性质及其制备方法,包括直接合成法、碳热法、镁热法、溶胶-凝胶法、化学气相沉积法等,并分析总结了TiB2材料的致密化、涂层、复相陶瓷、微纳米结构等应用研究热点。其中,将两种或多种方法结合起来制备TiB2,已成为降低成本、减少污染、优化性能的重要途径。     

高体积分数SiCp/7075Al复合材料的时效析出行为

高体积分数SiC颗粒增强7系铝基复合材料(SiCp/7XXXAl)具有高比强度比刚度等特点,因此适宜作为结构件在航空航天、汽车等领域应用。本文采用压力浸渗法制备了45vol.%的SiCp/7075Al复合材料,并对复合材料和基体合金的时效行为进行了系统的研究。DSC分析结果发现复合材料的η′相和η相的放热峰分别比基体7075合金降低了4.4℃和0.5℃。复合材料与7075铝合金达到峰时效的时间均为9h,峰时效时复合材料与基体7075铝合金的硬度分别提高了38.7%(从213.4到296HB)和107.6%(从98.2到203.9HB)。颗粒的加入使得基体中的位错密度显著增加,这有利于析出相的形核。但另一方面,合金元素在界面的偏聚会抑制析出相的析出。因此,SiCp/7075Al复合材料的析出行为是两方面共同作用的结果。     

铸态Al-4. 5Cu/TiB2 复合材料组织和性能的研究

提出一种新型的原位反应合成工艺——熔体反应法, 以TiO₂、H₃BO₃、Na₃AlF6 和Al-Cu 合金为原材料, 采用熔体反应法制备了低成本的内生颗粒增强Al-4. 5Cu/TiB₂ 复合材料。TiB₂ 颗粒细小, 平均尺寸为0. 93 Lm, 均匀分布于基体之中, 与基体结合良好。当TiB₂ 的含量为10 vo l% 时, 复合材料的抗拉强度为416. 7M Pa, 屈服强度为316.9M Pa, 延伸率为3. 3%。      

仿贝壳TiB2/Al-Cu层状复合材料的组织及其力学性能

陶瓷增强铝基复合材料是轻量化结构件的较理想材料,但随着陶瓷增强相含量的增加,复合材料的韧性会降低,导致复合材料服役过程中安全性的下降。因此如何实现复合材料高强韧性的匹配是制备陶瓷增强铝基复合材料一直存在的难题。根据仿生学思想,采用冷冻铸造及压力浸渗技术制备了不同陶瓷初始固相含量 (20vol%、30vol%、40vol%) 的 TiB₂/Al-Cu 层状复合材料。采用光学显微镜 (OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X 射线衍射分析 (XRD) 和力学性能测试研究了不同陶瓷初始固相含量对于 TiB₂/Al-Cu 层状复合材料微观组织和力学性能的影响。实验结果表明,随着陶瓷初始固相含量的提升,复合材料中陶瓷片层厚度增加,金属片层厚度减小,复合材料的抗压强度有所提升但抗弯强度和断裂韧性下降。其中,20vol% 陶瓷初始固相含量的 TiB₂/Al-Cu 层状复合材料拥有较优的断裂韧性,达到了 (20.59±1.5) MPa·m^1/2;40vol% 陶瓷初始固相含量制备的 TiB₂/Al...     

TiB2/Cu复合材料的电弧侵蚀行为

采用放电等离子烧结法（SPS）制备TiB₂质量分数为1wt%~5wt%的TiB₂/Cu复合材料,测试其导电率和硬度。当TiB₂质量分数由0增至5wt%时,复合材料的导电率由96.9%（International Annealed Copper Standard,IACS）降至65.1%（IACS）,布氏硬度由42.8增至65.2。对所制备的不同TiB₂质量分数的TiB₂/Cu复合材料在直流24 V、不同电流条件下进行电接触实验,探究TiB₂添加量和电流对TiB₂/Cu复合材料耐电弧侵蚀性能的影响。结果表明,TiB₂/Cu复合材料的平均燃弧时间、平均燃弧能量和材料损耗量随着电流的增加而增加,TiB₂/Cu复合材料的阴极损耗量高于阳极,整体上TiB₂/Cu复合材料由阴极向阳极转移。在24 V和25 A条件下,不同TiB₂质量分数的TiB₂/Cu复合材料的燃弧时间和燃弧能量随操作次数增加不断波动,整体上呈逐渐增加的趋势,3wt% TiB₂/Cu复合材料的稳定性最高,平均燃弧时间和燃弧能量最低。随着TiB₂质量分数的增加,TiB₂/Cu复合材料损耗量降低,表面蚀坑变浅。     

原位合成TiB2/Fe复合材料的高温氧化行为

采用微波烧结技术原位生成TiB₂/Fe复合材料,研究其在500℃、600℃与700℃空气中的恒温氧化行为,并对氧化膜的表面、截面形貌及相组成进行了分析。结果表明:TiB₂/Fe复合材料由TiB₂、Fe₂B和α-Fe三种物相组成。随着氧化温度的升高,TiB₂/Fe复合材料的氧化增重明显增大,均呈现抛物线型规律,在500℃时,其氧化产物主要为Fe₂O₃和Fe₃O₄,而700℃时,其氧化物为Fe₂O₃、TiO₂、Fe₉TiO₁₅及少量Fe₃BO₆组成。相同温度下,随着TiB₂含量增加,TiB₂/Fe复合材料氧化物粒径、氧化增重和氧化层厚度均减小,氧化激活能增大,其抗氧化性能也越好。      

Cu,Ag,Ni掺杂TiB2基涂层的结构及韧性研究

采用磁控溅射方法分别掺杂含量约为10%(原子分数)的Cu,Ag,Ni金属,制备出三种TiB2基涂层。利用XRD,SEM分析涂层结构,并通过塑性指数δH、划痕和压痕三种手段对涂层韧性进行表征。结果表明:掺杂金属在涂层中的存在形式不同,导致对涂层晶粒和生长结构的影响不同,其中Ag以晶体形式存在,未发现Cu和Ni的晶相;三种涂层均存在TiB2晶相,Ni和Ag使TiB2晶粒细化,Cu促进晶粒长大;TiB2-Cu和TiB2-Ni涂层为柱状结构,表面存在明显颗粒,而TiB2-Ag涂层柱状结构趋于消失,表面无明显颗粒。结构的不同对涂层的力学性能有明显影响,所有涂层均保持在较高的硬度(>35GPa),三种金属都对涂层韧性有所改善,其中Ni最为显著,Cu和Ag相对较差。     

TiB2基RuO2+TiO2涂层的电催化性能

用磁控溅射法在钛基体表面溅射TiB2中间层,以此为基体用热分解法制备了(Ru,Ti)氧化物涂层钛电极,用SEM、XRD、电化学工作站等手段对样品的性能和结构进行了表征。结果表明,含TiB2中间层的钛阳极表面涂层具有非连续状裂纹结构,钛基体和氧化物涂层的界面呈现紧密结合的状态,其电催化析氯性能优于传统钛阳极。选用TiB2中间层作为催化电极的载体,可改善基体和氧化物涂层的结合,延缓涂层的脱落,可避免基体和涂层间生成TiO2电阻膜,延缓涂层的失效;加入TiB2中间层可降低内阻,改善电子的传输能力,降低析氯电位,提高电极的催化活性和节能降耗。     

时效工艺对ZL101A合金组织及力学性能的影响

航空工业是一个国家工业发展的重要体现,随着经济的快速发展,我国的航空航天工业步入了高速发展期,各种新型材料的使用使得航空工业正在向着轻量化、可靠性高、性能强以及成本低等的方向发展。以往航空航天工业中所使用的各种铸、锻件、钣金件等通过焊接、铆接等连接而成的航空航天等零部件正在逐渐被整体铸造并经过后期复杂机加工的零部件所替代,这就对材料的力学性能提出了新的要求和挑战,不同的加工工艺会对材料的性能造成不同的影响,应当在做好对于材料各种力学性能检测的基础上对各种不同的工艺会对材料所造成的不同的力学影响进行分析,从而为更好的做好对于材料的使用奠定良好的基础。     

不同粒径TiB2/Cu复合材料热传导模拟与实验

采用ANSYS对不同粒径TiB₂/Cu复合材料热传导过程进行模拟。采用粉末冶金法制备了不同粒径TiB₂增强的Cu复合材料,采用LINSEIS LFA1600激光导热仪测试了室温至280℃下的TiB₂/Cu复合材料热传导性能变化,并与模拟结果进行对比。结果表明:热导率模拟结果与实验结果吻合较好。在50~200℃之间,复合材料热导率变化不大,在6%~9%范围内波动。200℃之后,模拟值与实验值均呈现出随温度升高而增大的趋势,且吻合度较高。这是由于温度低于200℃时,在模拟过程中未考虑材料界面处两相不同热膨胀系数的影响,导致模拟值与实验值有较大的差异。当温度高于200℃时,模拟值和实验值吻合程度趋于稳定。在200℃时,由于两相热膨胀系数的影响,复合材料内部界面处等效应力大于Cu基体屈服强度,使其发生塑性变形,从而引起热导率发生较大幅度变化。此外,热导率随着TiB₂粒径的增大呈现出先提高后降低的趋势,在10 μm时达到最大。这是由于当颗粒直径小于临界平均直径时,颗粒直径的增大会减少界面数量,从而降低界面热阻。当颗粒直径大于临界平均直径时,平均自由程l的急剧增加导致热导率降低。      

多粒径TiB2/Cu复合材料耐电弧侵蚀行为

采用粉末冶金工艺制备了不同配比的多粒径(2 μm+10 μm+50 μm) TiB₂/Cu复合材料。通过JF04C触点材料测试系统对多粒径TiB₂/Cu复合材料进行耐电弧侵蚀性能试验,研究(2 μm+10 μm+50 μm) TiB₂颗粒质量比分别为1∶1∶1、1∶1∶3、1∶3∶1、3∶1∶1时,TiB₂/Cu复合材料的耐电弧侵蚀性能及电弧侵蚀形貌变化规律,探究多粒径配比对TiB₂/Cu复合材料表层耐电弧侵蚀行为的影响。结果表明:当(2 μm+10 μm+50 μm) TiB₂颗粒质量比为1∶1∶1时,TiB₂/Cu复合材料相对密度和导电率最高,分别为99.1%和87.1%IACS。当(2 μm+10 μm+50 μm) TiB₂颗粒质量比为1∶1∶1和1∶3∶1时,TiB₂/Cu复合材料的组织均匀性较好,电弧侵蚀后材料损失相同,材料转移量最少。其中,质量比为1∶3∶1时,TiB₂/Cu复合材料平均燃弧能量最低,且燃弧时间和燃弧能量最稳定。研究表明,这与复合材料的综合物理性能密切相关。在颗粒增强Cu基复合材料设计过程中,引入合适配比的多粒径TiB₂颗粒有助于提高TiB₂/Cu复合材料的密度、导电率等综合物理性能。电弧侵蚀过程中,不同粒径的TiB₂颗粒相互协同作用,有助于提高TiB₂/Cu复合材料的耐电弧侵蚀性能和服役稳定性。      

时效时间对一种新型Al-Cu-Li系合金显微组织和力学性能的影响

研究了时效时间对一种新研制的Al-Cu-Li系合金组织性能的影响。研究发现:在不同时效状态下,该合金析出了δ′,T1,θ′,θ″,σ等第二相,时效过程中析出T1相始终保持稳定的数量和尺寸,θ″相随着时效的进行不断减少并且最终消失。力学性能随着析出相的种类和数量的不同而改变,T1相对合金起到了很好的强化效果,δ′相和θ′相的复合强化有效地改善了合金的力学性能,σ相对该合金的强化作用优于θ′相。