非晶复合材料制备与性能

总结了近年来本课题组在外加强化相非晶复合材料制备方面取得的主要研究结果。通过制备过程凝固控制获得了性能优异的非晶复合材料,其中金属W／Zr基非晶合金双连续相复合材料压缩强度达到3450MPa,压缩应变为48％;金属Ti／Mg基非晶合金双连续相复合材料压缩强度达到1750MPa,塑性应变为30％;8％Nb颗粒／Mg基非晶复合材料压缩强度达到900MPa,塑性应变为12．1％;6％SiC颗粒／Zr基非晶复合材料压缩强度达到2230MPa,塑性应变为3％。     

应变速率对Ti/Mg基非晶双连续相复合材料力学行为的影响

采用真空压力浸渗技术了制备金属Ti/Mg基非晶双连续相复合材料,系统研究了其准静态和动态力学行为。并借助XRD、SEM等技术分析了该复合材料的结构和断口形貌。研究发现,该复合材料具有优异的综合力学性能,强度优于基体Mg基非晶合金和增强相Ti骨架。动态载荷下,应变速率的变化对复合材料的性能和断口形貌具有显著的影响,随应变速率的增大,复合材料的强度逐渐升高,断口上非晶相的粘滞流变现象更加明显。     

原位晶态相增强Mg-Cu-Dy非晶基块状复合材料

采用铜模喷铸法制备出直径为3 mm的原位Mg晶态相增强块状Mg70Cu17Dy13非晶基复合材料,对Mg-Cu-Dy类合金的力学性能和变形行为进行研究。结果表明,Mg70Cu17Dy13非晶基复合材料受压时产生加工硬化并获得最大抗压强度为702.38 MPa和塑性变形率为0.81%。这缘于其中Mg相有效的承载能力、塑性变形能力及Mg相对剪切带及裂纹扩展的有效抑制作用,可从其剪切变形、断裂方式和断裂面上密集的熔滴及凸凹不平得到证实     

Mg含量和冷速对Mg-Cu-Zn-Y非晶复合材料微观结构及腐蚀行为的影响

采用水冷铜模法和水淬法制备得到Mg65+x(Cu0.66Y0.34)30-xZn5(x=5,10,15)非晶及其复合材料。并通过XRD、SEM对材料结构进行表征,研究Mg含量和冷却速度对样品微观结构的影响。结果表明:由水冷铜模法得到的x=5样品为单一非晶,x=10和15样品是由非晶相与Mg固溶体相组成的非晶复合材料。而利用冷速较低的水淬法得到的样品为非晶复合材料,其主要由Mg,Mg2Cu,MgZnY和非晶相组成。通过研究合金在NaCl中性溶液中的腐蚀行为,发现随着Mg含量的增加,样品的耐腐蚀性能有所下降。并且对于同成分的合金,由冷速较快的水冷铜模法得到的样品耐蚀性相对较好。     

浸渗温度对W_f/Zr基非晶合金复合材料压缩性能的影响

基于逆向浸渗工艺方法,制取了不同浸渗温度下的Wf/Zr基非晶合金复合材料。研究了此种合金复合材料晶体界面组织形态及其压缩性能和结合强度受浸渗温度的影响。结果表明,在浸渗温度1 100 K的环境下保温30 min制备出的Wf/Zr基非晶合金复合材料的最高压缩强度可达2 409 MPa,其塑性变形程度达到19.5%。     

Ti基大块金属玻璃的研究与应用

阐述了Ti基大块金属玻璃(BMG)的成分设计原则及制备方法，并对Ti基非晶合金及其部分晶化复合材料的力学性能及断裂机理进行了评述。结果表明：Ti基大块金属玻璃具有较高的断裂强度、弹性延伸率及一定的塑性延伸率，而经过部分晶化获得的非晶合金基纳米颗粒复合材料，其室温塑性获得很大的改善。在此基础上探讨了该合金目前所存在的问题、研究热点以及其应用前景。     

多孔SiC陶瓷/Zr基非晶合金复合材料动态压缩性能研究

通过压力-浸渗法制备多孔SiC陶瓷/Zr基非晶合金复合材料。利用分离式霍普金森压杆装置(SHPB)、S-4800场发射扫描电镜等测试分析手段,探究复合材料制备保温时间和多孔碳化硅性能对多孔SiC陶瓷/Zr基非晶合金复合材料动态压缩性能的影响,并揭示了其变形机制。结果表明:保温时间和多孔碳化硅性能对多孔SiC陶瓷/Zr基非晶合金复合材料的动态抗压强度都有较大影响,当多孔碳化硅孔隙率为23.77%,平均孔径尺寸为26.72μm时,在复合材料制备浸渗温度为860℃,浸渗后保温6.0 min时,复合材料具有最高的动态抗压强度,为1757 MPa。多孔SiC陶瓷/Zr基非晶合金复合材料动态压缩断裂为脆性断裂,断口微观形貌特征包括SiC陶瓷相上形成具有不同特征的解理台阶,Zr基非晶合金相形成不同形态的脉状花样,非晶相保持相对完整。Zr基非晶合金相能有效阻碍裂纹的扩展,导致非晶相周围的碳化硅碎裂并挤压非晶相整体运动,从而提高了多孔SiC陶瓷/Zr基非晶合金复合材料动态抗压强度。     

镁基块体非晶合金的研究进展

Mg基块体非晶合金因其低成本和高比强度而有望成为轻质高强度结构材料,引起人们研究的极大兴趣.通过对Mg基决体非晶合金发展情况的综述研究,尤其是介绍了新成分设计和力学性能改善等方面的研究现况,发现Mg基块体非晶合金的研究主要集中在Mg-Cu基,成分设计以元素替代和合全体系元素优化为主,Mg基非晶合金塑性的改善是当前研究的重点和难点.     

生物医用Ti基非晶合金的研究进展

Ti基非晶合金因其具有与人体骨相近的弹性模量、良好的生物相容性及优良的抗腐蚀性而具有潜在的医用价值.本文综述了医用Ti基非晶合金及其复合材料的发展以及表面改性的研究现状.分析了Ti基非晶合金及其复合材料在医学应用中需要解决的问题,对未来发展方向及临床应用前景进行了展望.     

铍含量对钛基非晶复合材料摩擦行为的影响

通过真空电弧熔炼制备了一系列钛基非晶复合材料和钛基非晶合金,研究了合金中铍元素的含量对整体合金摩擦行为的影响。随着合金中铍元素的减少,非晶复合材料中的枝晶体积分数逐渐增加,整体合金的摩擦系数降低,但是合金的磨损率升高。所有材料的磨损表面都展现出了磨粒磨损的磨损机制,并且磨屑的尺寸随着枝晶体积分数的升高而逐渐降低。     

镁基非晶合金的研究进展

综述了大块镁基非品态合金的合金体系、介绍了镁基大块非晶态合金的生产和应用现状,领域有重大发展潜力。制备方法、各种独特性能及其最新研究进展。展望了镁基非晶态合金将在3C产品和生物医用     

镁基贮氢合金的研究及发展

贮氢材料的发展是氢能利用的关键技术，作为新型贮氢材料-镁基贮氢合金，由于其具有超高理论电化学容量的优势而受到全世界瞩目。本文阐述了镁基贮氢合金的电化学性能特点，介绍了镁基贮氢合金成分设计及制备工艺的国内外现状，指出了未来镁基贮氢合金应用研究的重点。     

镁基大块金属玻璃的研究进展

从发展过程、制备、性能、复合材料等几个方面，对镁基大块金属玻璃的研究进展进行了回顾，并对镁基大块金属玻璃研究中遇到的问题和镁基大块金属玻璃的发展前景进行了探讨，认为在重视开发新型镁基大块金属玻璃的同时，必须不断探索镁基大块金属玻璃制品的开发和商业应用。     

镁基贮氢合金吸放氢动力学研究进展

介绍了纳米晶镁基贮氢合金的制备方法、添加催化剂和稀土元素取代对镁基贮氢合金气态吸放氢性能的影响,总结了镁基贮氢合金吸放氢动力学的研究现状,并就今后镁基贮氢材料的研究提出了一些想法。     

不同纳米碳材料增强镁基复合材料的显微组织与力学性能

以AZ91合金为基体,采用液态分散技术+粉末冶金工艺+热处理工艺制备了四种纳米碳材料(碳纳米管、包覆氧化镁碳纳米管、石墨烯纳米片和氧化石墨烯)增强的镁基复合材料;测试了复合材料的力学性能,并利用光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜等对复合材料微观组织、界面结构和断口形貌进行了表征及分析.结果表明:制...     

储氢镁合金的研制

主要介绍了镁基储氢合金的特性及其应用。并着重介绍了冶金法制备Mg-Ni储氢合金。通过加入催化剂镍、钝化剂锌来改变合金的充放氢的动力学性能和抗腐蚀性能，研制了三种放氢速度的合金。还介绍了机械合金法制备镁基储氢合金，指出了该法目前存在的问题。     

Synthesis and characterization of the Mg-based amorphous/nano ZrO2 composite alloy

Mg-based composites are fabricated through mechanical alloying (MA) in the planetary mill, using amorphous Mg₆₅Cu_25−xY₁₀Ag_x (x=0, 5, 10) matrix alloy prepared by melt spun and 1–5 vol.% spherical nano-sized ZrO₂ particles. The melt spun amorphous matrix ribbons are ground into powders and mixed with the ZrO₂ nano particles in the planetary mill, after then formed by hot pressing in Ar atmosphere under different pressures at the temperature 5 K above the glass transition temperature (T_g). The microstructure characterizations of the resulting specimens are conducted by means of XRD, FEG-SEM, and TEM techniques. It is found that the nano-sized ZrO₂ dispersed Mg-based composite alloy powders can reach to a homogeneous size distribution (about 80 nm) after 50 h mechanical alloying. After hot pressing of these composite alloy powders under the pressure of 1100 MPa at 409 K, a 96% dense bulk specimen can be formed. Throughout the MA and hot pressing, the amorphous nature of the Mg₆₅Cu_25−xY₁₀Ag_x matrix is maintained. The hardness of the formed bulk Mg-based composites (with 5 vol% nano-sized ZrO₂ particles) can reach to 360 in H_v scale. In addition, the microstructure near the interface between the matrix and nano particles presents a well-bonded condition.     

镍氢电池复合贮氢合金负极材料的研究进展

根据复合贮氢合金的母体类型即AB5型稀土合金、AB2型Laves相合金、A2B或AB型Mg系合金、V基bcc固溶体型合金和La-Mg-Ni系新型合金,将Ni/MH电池复合贮氢合金负极材料分为相应的5种类型;综述了此类材料的制备方法、微观结构与电化学性能、分析表征方法及机制研究等,提出了目前研究中存在的问题与不足,并对该类材料的研究发展做了展望.     

Physical,Mechanical, and Tribological Attributes of Stir-Cast AZ91/SiCp Composite

In the present investigation, composites with silicon carbide particle （SiCp） as reinforcement and AZ91 magnesium alloy as matrix have been synthesized using liquid metal stir-casting technique with optimized processing conditions. The composites with good particle distribution in the matrix, and better grain refinement and good interfacial bonding between the matrix and reinforcement have been obtained. The effect of SiCp content on the physical, mechanical, and tribological properties of Mg-based metal matrix composite （MMC） is studied with respect to particle distribution, grain refinement, and particle/matrix interfacial reactions. The electrical conductivity, coefficient of thermal expansion, microas well as macro-hardness, tensile and compressive properties, and the fracture behavior of the composites along with dry sliding wear of the composites have been evaluated and compared with the base alloy.     

纳米结构镁的制备及其储氢性的研究进展

氢能的利用越来越受到人们的重视,而氢的储存和运输限制了其广泛的实际应用。镁基合金作为一种固体储氢材料,在储氢领域显示出巨大的潜力。但是,吸放氢温度高,释氢速率慢,阻碍了其工程应用。为了提高镁基合金的储氢能力,目前的研究主要集中在合金成分的优化和加工工艺的改进方面,而纳米细化是最有前途的方法之一。详细介绍了纳米镁的各种制备工艺,包括高能球磨、物理气相沉积、氢化化学气相沉积、液相化学合成和模板法,并分析了各种方法的优缺点。阐述了纳米结构和元素掺杂对镁基合金储氢性能的影响。本研究为储氢领域的材料开发和制备工艺的改进提供参考。