TiB、TiC和Y2O3增强钛基复合材料的蠕变行为和组织演变(英文)

采用感应熔炼法制备(TiB+TiC)和(TiB+TiC+Y₂O₃)增强钛基复合材料。蠕变试验在650℃和120～160 MPa下进行，通过XRD、SEM和TEM对铸态试样和蠕变试样的显微组织演变进行详细表征。结果表明，两种复合材料的铸态组织均为网篮组织。在相同的蠕变条件下，添加Y₂O₃的复合材料具有更低的稳态蠕变速率。蠕变后，在α/β界面、溶解的β相和增强体周围有硅化物析出，这些硅化物对位错有很强的钉扎作用。因为存在贯穿TiB晶须的层错结构，所以TiB周围的硅化物尺寸明显大于TiC和Y₂O₃周围的硅化物尺寸。蠕变变形主要受溶质阻力控制，位错运动还受到α/β界面、增强相和硅化物的影响。     

0.5Y2O3/Al2O3-Cu/20Mo3SiC复合材料的热变形行为及热加工图

采用真空快速热压烧结法制备了0.5Y₂O₃/Al₂O₃-Cu/20Mo3SiC复合材料，在650～950℃温度范围和0.001～10 s^-1应变速率条件下，利用Gleeble-1500D数控动态-力学模拟试验机对0.5Y₂O₃/Al₂O₃-Cu/20Mo3SiC复合材料进行热变形试验，根据试验结果绘制了其真应力-真应变曲线。根据动态材料学模型，构建了复合材料的热加工图，确定其适宜的热加工参数。结果表明：0.5Y₂O₃/Al₂O₃-Cu/20Mo3SiC复合材料的真应力-真应变曲线存在典型的动态再结晶特征，其热激活能为211.109 kJ/mol,并构建了本构方程；基于动态材料模型构造的热加工图，确定了复合材料最佳的热加工工艺参数为：变形温度为725～950℃,应变速率为0.006～0.223 s^...     

β相区热变形诱导TiC/Ti复合材料硅化物析出行为

本实验对5vol.%TiCp/近α钛复合材料进行了β相区的热物理模拟试验,研究了复合材料热变形过程中硅化物的析出行为和β相变形机理。变形后的室温组织中主要由片层α相和破碎的TiCp组成,通过透射电子显微镜(TEM)确定组织中存在(Ti,Zr)6Si3型硅化物,尺寸为350-600nm。硅化物的含量随着温度升高和应变速率增加而减少。此外,根据室温α相重构了β母晶粒。TiCp沿β晶界分布,通过提供形核位点和阻碍位错运动,促进了β相动态再结晶过程。热变形过程中的应变积累和TiCp附近形成的高密度位错诱导和促进了硅化物析出。     

不同Al2O3含量的Al2O3/Cu复合材料的热变形行为

为探究Al₂O₃含量对Al₂O₃/Cu复合材料热变形行为的影响，采用内氧化法制备了3种Al₂O₃含量(0.28、0.66和1.13 mass%)的Al₂O₃/Cu复合材料，通过热模拟实验对其热变形行为进行了研究。结果表明：在823、923和1223 K时，随着Al₂O₃/Cu复合材料中Al₂O₃含量的增加，复合材料的峰值应力逐渐增大；显微组织观察发现，由于1.13 Al₂O₃/Cu复合材料内动态软化积累程度最大，导致其在1023和1123 K下出现了峰值应力下降现象。经热挤压后，在热变形过程中Al₂O₃/Cu复合材料的软化效果以动态回复为主。同时，发现0.28 Al₂O₃/Cu和0.66 Al     

ZrO2(Y2O3)含量对Mo-12Si-8.5B-ZrO2(Y2O3)复合材料高温氧化性能的影响

为了研究ZrO₂(Y₂O₃)含量对Mo-12Si-8.5B-ZrO₂(Y₂O₃)复合材料高温氧化性能的影响，利用机械合金化与放电等离子烧结制备了ZrO₂(Y₂O₃)含量为0～10 mass%的Mo-12Si-8.5B-ZrO₂(Y₂O₃)复合材料，研究了其在800、1000和1200℃下的高温氧化行为。结果表明：复合材料在800℃时均发生显著氧化，质量损失持续增加；随着ZrO₂(Y₂O₃)含量的增加，氧化质量损失速度降低，复合材料的抗氧化能力提升；低ZrO₂(Y₂O₃)含量(0～2.5 mass%)的复合材料在1000和1200℃下具备优异的抗氧化性；高ZrO₂(Y_...     

Y对无取向6.5%Si钢凝固组织、中温压缩变形和软化机制的影响

利用EPMA、EBSD、XRD、TEM和热压缩测试，研究了Y元素对无取向6.5%Si钢铸态组织、有序相、中温变形和软化机制的影响。结果表明，当Y含量为0.017%和0.15%时，钢液中形成高熔点Y₂O₃+Y₂O₂S/Y₂O₂S-YP复合稀土化合物，促进异质形核。凝固末期，枝晶间形成Y₂Fe₁₄Si₃化合物，凝固组织得到明显细化。铸锭的基体有序度与Y含量呈反比关系。500℃压缩实验结果表明，不同Y含量铸锭的塑性变形均由位错滑移机制主导。含Y试样峰值应力对应的临界应变降低，加工软化提前，加工硬化率下降，动态软化作用增强。热压缩试样的位错密度正比于Y含量，低基体有序度和高形变诱导无序作用是含Y试样动态软化作用增强的主要原因。     

合金元素Zr对Cu-Y2O3复合材料组织和性能的影响(英文)

通过机械合金化和放电等离子烧结制备Cu-Y₂O₃和Cu-Y₂O₃-Zr复合材料，并采用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜、电导率和拉伸实验对其组织和性能进行系统研究。研究发现，复合材料的显微组织对其力学性能和电导率具有很大影响。电学性能的改善可归因于共格Y₄Zr₃O₁₂粒子的形成和Cu₄Zr相的优先成核，它们分别改善了Y₂O₃和Cu基体之间的界面以及降低了位错密度。此外，Cu-Y₂O₃-Zr复合材料的屈服强度为265.6 MPa，极限抗拉强度为301.0 MPa，伸长率为23.6%，电导率达到92.0%(IACS)。     

硼化物原位自生增强TiAl基复合材料的组织演化、热变形行为及加工工艺设计（英文）

硼元素添加造成的相转变和硼化物析出等因素会对原位TiAl基复合材料显微组织演化及热变形行为产生影响。利用等温压缩实验、扫描电子显微技术以及透射电子显微技术等研究材料的动态再结晶和动态回复机制,并计算出其表现变形激活能为691.506 k J/mol。在1100～1200℃温度区间,再结晶γ和α晶粒的形核长大分别主导α₂→α相转变温度上、下的热变形行为。α相的动态回复主导材料在1250℃低应变速率下的热变形行为;同时,硼元素会提高α相含量,降低γ→α和α₂→α相转变温度,进而促进加载过程中回复α相晶粒的形核长大。根据新建的本构模型,对TiAl基复合材料的变形机制和加工工艺进行详细阐述.     

Al2O3/TiB2/Al复合材料的微观结构和高温力学性能

以细雾化铝粉和TiB₂颗粒为原料,通过粉末冶金和热轧制制备微米TiB₂和纳米Al₂O₃颗粒增强铝基复合材料。室温时,由于TiB₂和Al₂O₃的综合强化作用,Al₂O₃/TiB₂/Al复合材料的屈服强度和抗拉强度分别为258.7 MPa和279.3 MPa,测试温度升至350℃时,TiB₂颗粒的增强效果显著减弱,原位纳米Al₂O₃颗粒与位错的交互作用使得复合材料的屈服强度和抗拉强度达到98.2MPa和122.5 MPa。经350℃退火1000 h后,由于纳米Al₂O₃对晶界的钉扎作用抑制晶粒长大,强度和硬度未发生显著的降低。     

Al2O3f/Mg-6Al-1Nd-1Gd复合材料的显微组织及时效行为

采用维氏显微硬度计、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)等研究了Al₂O_3f/Mg-6Al-1Nd-1Gd复合材料的显微组织和时效行为。结果表明：复合材料的组织主要由α-Mg、Al₂O₃、β-Mg₁₇A1₁₂、Mg₂Si、MgO、Al₂Nd、Al₂Gd以及Al₁₁Nd₃相组成。Al₂O₃短纤维的引入加速了基体合金的时效动力学，使基体合金的时效峰值时间由32 h显著缩短至24 h。时效过程中，β-Mg₁₇Al₁₂相主要以连续析出和非连续析出两种形式析出，连续析出和非连续析出的生长呈竞争关系，随着时效时间的增加，非连续析出相逐渐长大并由晶界向晶粒内部推移，过时效阶段晶粒内部出现成片的非连续析出相。     

预变形对Zr-Sn-Nb合金淬火时效晶粒及析出相的影响

采用SEM附带的背散射电子通道衬度（ECC）像、二次电子（SE）像及能谱（EDS）分析技术,研究了β相水淬后预变形处理对Zr-Sn-Nb合金在时效过程中再结晶和第二相析出的影响规律.结果表明,未引入预变形直接时效时所得组织中再结晶晶粒尺寸粗大且形状不规则,第二相粒子尺寸差异也较大,其中尺寸大的第二相粒子为含Cu的Zr₃Fe,主要沿原β晶界分布;预变形后再时效的组织中再结晶晶粒显著细化且尺寸均匀,第二相粒子尺寸差异减小,大尺寸的Zr₃Fe粒子主要沿α再结晶晶界分布.无论有无预变形或时效时间长短,晶粒内部析出相均为弥散分布的小尺寸Zr（Fe,Cr,Nb）₂粒子.引入预变形会减弱沉淀相沿晶界析出和急剧长大的倾向,使锆合金的微观组织和第二相分布特征改变.     

液相原位反应法制备Cu-Y2O3复合材料

采用液相原位反应法制备了Cu-0.9Y₂O₃（体积分数,%）复合材料.TEM观察与SAD分析表明:Cu基体上均匀分布着纳米Y₂O₃颗粒,其平均尺寸和颗粒间距分别为5.0和20 nm,Y₂O₃颗粒与基体共格、晶面（422）_Y2O3//（111）Cu,晶带轴[011]_Y2O3//[112]Cu.实验结果表明,Cu-0.9Y₂O₃复合材料的抗拉强度为568 MPa,其强化机制为Orowan机制和切割机制共同作用,其中Orowan机制产生的强度增值为185 MPa,切割机制引起强度增加195 MPa.     

Y2O3对铁基金刚石工具性能的影响

采用正交试验方法研究热压压力、烧结温度和Y₂O₃含量等3个因素对铁基胎体硬度、致密度、抗弯强度和断口微观形貌等的影响,并获得较优的烧结工艺参数。在此基础上,制备含Y₂O₃的铁基金刚石工具,并对其断口形貌、耐磨性和锋利度等进行检测及分析。结果表明:含Y₂O₃的铁基结合剂胎体,其相对密度和硬度的影响因素次序为Y₂O₃含量＞烧结温度＞热压压力,抗弯强度的影响因素次序为烧结温度＞Y₂O₃含量＞热压压力;且Y₂O₃能促进铁基金刚石胎体组织的致密化,降低其烧结温度。在烧结温度为780 ℃、热压压力为51 kN的较优烧结工艺下,适量的Y₂O₃能使金刚石工具的孔隙率减小、黏结状况改善,并增强黏结剂对金刚石磨粒的把持能力。      

Al-Cu-Li合金热变形过程中微观组织的动态演变规律

采用等温热变形实验,结合TEM分析,研究了Al-Cu-Li合金热变形过程的动态软化机制和析出相动态演变规律。基于Zener-Hollomon参数(Z)、变形温度(T)、热激活参数和微观组织分析,明确了合金热变形过程的动态软化机制。结果表明:当ln Z51.70,t420℃时,以螺位错的交滑移和刃位错攀移为主要软化机制;当47.10ln Z≤51.70,t≥380℃,以螺位错交滑移、三维位错网络的脱缠以及部分位错脱钉为主要软化机制,有部分动态再结晶出现;当ln Z≤47.10,t≥420℃,以动态回复和动态再结晶为主要软化机制。合金热变形过程(340～500℃)T_1(Al_2CuLi)相的动态析出与细化规律为:340～460℃保温阶段有粗大T_1相析出,340～420℃变形阶段T_1相动态析出且被细化。细化源自两个方面:1)保温阶段析出的粗大T_1相因变形被碎化和回溶;2)原始晶界和变形过程引入的大量位错、亚晶界等为T_1相的析出提供大量异质形核位置,导致T_1的细小析出。t460℃时,没有T_1相析出。热变形过程β′(Al_3Zr)相和含Mn相始终稳定存在,δ′(Al_3Li)相在淬火过程即可析出。     

Hf含量对湿化学法制备超细W-Y2O3复合材料显微组织与性能的影响

本文在现有W-Y₂O₃材料基础上,引入微量Hf⁴⁺掺杂入Y₂O₃,调节Y₂O₃与W晶粒之间的界面关系,从而改善W基材料的综合性能。通过改变Y与Hf元素的掺杂比例,获得纳米级W基复合粉体,在氢气气氛下常规烧结制备W-Y₂(Hf)O₃复合材料。采用SEM、TEM等表征手段对W-Y₂(Hf)O₃复合材料的性能进行表征分析,研究Y与Hf元素在材料中的作用规律。结果表明：掺杂Hf元素有利于后续氢气还原,在第二相掺杂量不变条件下,当Hf含量增加时,所获得的粉体粒径减小,W-3Y-7Hf的粒径约为100 nm,明显小于传统制备的W-Y₂O₃粉体。烧结后的块体晶粒尺寸细化,显微硬度和相对密度随之增大,成分为W-3Y-7Hf烧结块体显微硬度最高,为513.7HV_0.2,致密度为97.6%。在钨基材料中...     

Al2O3晶须与石墨烯纳米片共增强铜基复合材料的显微结构及界面行为(英文)

研究Al₂O₃晶须和石墨烯纳米片共增强铜基复合材料的力学性能和显微结构。采用机械合金化、真空热压烧结和热等静压工艺制备不同石墨烯含量的铜基复合材料。含0.5%石墨烯(质量分数)的铜基复合材料(GNP-0.5)具有良好的Cu/C和Cu/Al₂O₃界面结合性能;复合材料的硬度和抗压强度随石墨烯含量的增加呈现先增加到一个临界值后减小的趋势。研究结果表明,石墨烯和Al₂O₃晶须在铜基复合材料中最主要的强化机制是能量耗散和载荷传递以及石墨烯导致的晶粒细化。石墨烯与Al₂O₃晶须的双相混杂增强效应在于：当Al₂O₃/Cu界面存在微裂纹并沿着界面扩展时,嵌于铜基复合材料中的石墨烯会阻碍裂纹扩展路径,从而强化Al₂O₃晶须在铜基复合材料中的增强作用。     

Y2O3/Sn-58Bi复合钎料制备及其性能分析

文中通过粉末冶金法制备了Y₂O₃/Sn-58Bi复合钎料.结果表明,添加少量Y₂O₃,对复合钎料熔点影响较小;随着Y₂O₃质量分数提高,复合钎料的密度和显微维氏硬度先升高后降低;复合钎料的润湿角表现出相反的趋势,随着Y₂O₃质量分数提高,复合钎料的润湿角先降低后升高.通过测试Sn-58Bi钎料和0.1%（质量分数）Y₂O₃/Sn-58Bi复合钎料拉伸试样的力学性能发现,添加质量分数为0.1%的Y₂O₃对复合钎料强度稍有提高,但能明显提高复合钎料的延展性,从而解决传统Sn-58Bi钎料较脆的难题.通过观察钎料拉伸断口发现,添加Y₂O₃能够细化复合钎料微观组织,使裂纹沿着断裂方向扩展时受到阻碍,抑制了钎料脆性断裂的趋势.     

Y2O3含量对大气等离子喷涂Al2O3-Y2O3复合涂层微观结构和力学性能的影响

目的 探究掺杂不同质量分数Y₂O₃对Al₂O₃-Y₂O₃复合涂层微观结构及其力学性能的影响。方法 采用大气等离子喷涂制备Al₂O₃涂层,以及Y₂O₃质量分数分别为10%、20%、30%、40%的Al₂O₃-Y₂O₃复合涂层。利用SEM、EDS对粉末以及不同涂层的形貌、组织结构、元素分布进行分析。使用XRD表征粉末和涂层的物相。使用显微硬度仪、纳米压痕测试仪和电子万能试验机对涂层的显微硬度、弹性模量以及断裂韧性等力学性能进行测试分析。结果 Al₂O₃喷涂粉末的物相由α-Al₂O₃组成,而喷涂得到的Al₂O₃涂层则由α-Al₂O     

稀土Y2O3对6063Al激光熔覆镍基熔覆层耐磨性的影响

利用激光熔覆技术,在6063铝合金表面制备了添加有不同含量Y₂O₃的Ni60合金熔覆层,并对熔覆层进行了耐磨性试验. 通过分析熔覆层组织、熔覆层表面磨痕形貌、磨损量及摩擦系数,研究Y₂O₃含量对铝合金表面激光熔覆Ni基涂层耐磨性能的影响. 结果表明,添加5%Y₂O₃的Ni60熔覆层组织呈现明显的网状分布的枝晶和细小的等轴晶,稀土Y₂O₃可以改善铝合金表面Ni60熔覆层的组织,促进晶粒细化和成分分布均匀;添加稀土Y₂O₃的Ni60基熔覆层较Ni60熔覆层的磨损面崩损程度减小了,摩擦稳定性得到提高;随着稀土含量提高,熔覆层的磨损量减小,但Y₂O₃含量高于5%时磨损量基本不会大幅变化;5%Y₂O₃+Ni60熔覆层具有良好的磨损形貌、较低的磨损量以及较稳定的摩擦系数,其熔覆层的耐磨性是Ni60熔覆层的6.1倍,是6063Al合金基体耐磨性的20.1倍.     

Cu-Al2O3/20W3SiC复合材料的组织性能及热变形行为

采用快速热压烧结技术成功制备出Cu-Al₂O₃/20W3SiC复合材料，对复合材料的导电率、致密度以及硬度进行了测试，实验结果表明：材料结构致密、性能良好，内氧化生成的Al₂O₃颗粒弥散分布在铜基体中，各种强化相的协同强化作用对材料的增益效果明显。利用Gleeble-1500D热模拟试验机研究了材料的热变形行为，依据真应力-真应变曲线构建了材料的本构方程和热加工图，在变形量为0.3～0.6时，材料的最佳变形温度为740～950℃,最佳应变速率为0.03～0.273 s^-1。