原位自生TiAl_3增强Al基复合材料的组织结构及形成机理

采用冷喷涂技术沉积Ti-80Al(质量分数,%)复合涂层,通过热处理获得了原位自生TiAl_3金属间化合物颗粒增强Al基复合材料涂层。采用SEM、EDS和XRD等分析了冷喷涂Ti/Al复合涂层在不同热处理温度下的组织结构演变规律及Ti、Al粒子间原位扩散反应过程,并对TiAl_3金属间化合物的形成机理进行了探讨。结果表明,冷喷涂Ti/Al复合涂层组织致密,其相结构与喷涂粉末完全相同,450℃热处理后涂层局部区域发生Ti、Al间的固态扩散反应,并在Ti、Al粒子界面原位形成TiAl_3金属间化合物,随着热处理温度升高,TiAl_3金属间化合物的含量显著增加,600℃热处理后,Ti/Al复合涂层中的Ti粒子全部转变为TiAl_3金属间化合物,获得原位自生TiAl_3颗粒增强的Al基复合材料。     

原位自生TiAl3增强Al基复合材料的组织结构及形成机理研究

采用冷喷涂技术沉积Ti-80Al（wt.%）复合涂层,通过热处理获得了原位自生TiAl3金属间化合物颗粒增强Al基复合材料涂层。采用SEM、EDS和XRD等分析了冷喷涂Ti/Al复合涂层在不同热处理温度下的组织结构演变规律及Ti、Al粒子间原位扩散反应过程,并对TiAl3金属间化合物的形成机理进行了探讨。结果表明,冷喷涂Ti/Al复合涂层组织致密,其相结构与喷涂粉末完全相同,450℃热处理后涂层局部区域发生Ti、Al间的固态扩散反应,并在Ti、Al粒子界面原位形成TiAl3金属间化合物,随着热处理温度升高,TiAl3金属间化合物的含量显著增加,600℃热处理后,Ti/Al复合涂层中的Ti粒子全部转变为TiAl3金属间化合物,获得原位自生TiAl3颗粒增强的Al基复合材料.     

聚碳硅烷原位自生增强钛基复合材料的组织及性能

以低氧氢化脱氢钛粉和陶瓷先驱体聚合物聚碳硅烷(PCS)为原料,通过粉末冶金工艺原位自生制备高强高塑钛基复合材料,探究了PCS的引入对钛基复合材料的控氧效果、烧结致密化过程、基体显微组织和力学性能的影响规律。结果表明:采用湿混包覆工艺可以将PCS包覆于Ti粉表面,有效控制材料制备过程中的氧增,其中制备的Ti-1.0%PCS(质量分数,下同)复合材料的氧质量分数为0.21%～0.24%,显著低于未经处理的CP-Ti样品(0.36%～0.41%)。在烧结过程中,PCS受热分解并与Ti基体原位反应生成TiC颗粒,弥散分布在基体中,而Si元素则固溶于Ti基体。PCS的引入对Ti基体的性能具有明显的改善作用,经1200℃/2 h烧结制备的Ti-1.0%PCS复合材料致密度达到98.4%,洛氏硬度为37.1 HRC,屈服强度为544 MPa,抗拉强度为650 MPa,延伸率为14.5%,其综合性能指标显著优于CP-Ti样品。     

聚碳硅烷原位自生增强钛基复合材料的组织及性能研究

以低氧氢化脱氢钛粉和陶瓷先驱体聚合物聚碳硅烷(PCS)为原料,通过粉末冶金工艺原位自生制备高强高塑钛基复合材料,探究了PCS的引入对钛基复合材料的控氧效果、烧结致密化过程、基体显微组织和力学性能的影响规律。研究表明：采用湿混包覆工艺可以将PCS包覆于Ti粉表面,有效控制材料制备过程中的氧增,其中制备的Ti-1.0 wt.% PCS复合材料的氧含量为0.21~0.24 wt.%,显著低于未经处理的CP-Ti样品(0.36~0.41 wt.%)。在烧结过程中,PCS受热分解并与Ti基体原位反应生成TiC颗粒,弥散分布在基体中,而Si元素则固溶于Ti基体。PCS的引入对Ti基体的性能具有明显的改善作用,经1200 °C/2 h烧结制备的Ti-1.0 wt.% PCS复合材料致密度达到98.4%,洛氏硬度为47.3 HRC,屈服强度为544 MPa,抗拉强度为650 MPa,延伸率为14.5%,其综合性能指标显著优于CP-Ti样品。     

原位自生纳米Al3Ti/LY12复合材料的组织及性能

利用 Ti O2 颗粒与铝合金液原位反应制备了 Al3Ti/ L Y12复合材料 ,采用透射电子显微镜对其微观组织特征进行了研究 ,测试了材料的室温拉伸强度、塑性与冲击韧度 ,并与 L Y12合金进行比较。发现 Ti O2 与 L Y12合金液反应后生成约 4 0 nm的 Al3Ti颗粒 ,弥散分布在 L Y12基体合金中 ,Al3Ti/ L Y12界面良好结合 ,使复合材料的强度、塑性、冲击韧度均比 L Y12铝合金有显著地提高     

原位自生Al3Tip/Al复合材料的制备及其拉伸性能

采用直接反应法制备不同Al3Ti含量的Al3Tip/Al原位自生复合材料;分别在室温和高温下测试复合材料的拉伸性能,对比研究了Al3Ti含量和温度对复合材料拉伸性能的影响.结果表明:Al3Ti含量增大,则其抗拉强度和伸长率均明显降低;高温下复合材料的抗拉强度比室温时降低,伸长率反而有所增大.针对此现象,对Al3Tip/Al原位自生复合材料的拉伸断裂机理进行了讨论.     

原位TiC颗粒增强Al—Cu复合材料的组织及组织

以Ｔｉ,Ａｌ和Ｃ粉末为原料,采用接触反应法制备原位ＴｉＣ颗粒增强的铸造Ａｌ－Ｃｕ复合材料,研究了反应温度对反应产物的影响,探讨了ＴｉＣ颗粒的形成机制。     

TiB2颗粒增强Ni3Al基复合材料的组织和性能

比较了自行制备的TiB2颗粒增强的Ni3Al基复合材料铸态和经热处理后的微观组织和高温压缩机械性能。结果显示,经1100℃×48h热处理后,TiB2颗粒的大小、形貌均有较大改变。TiB2颗粒增强Ni3Al基复合材料具有比基体高的弹性模量、屈服强度,但塑性有所降低。     

碳纳米管增强Cu和Al基复合材料的研究进展

碳纳米管(CNTs)增强Cu基或Al基复合材料是未来铜材或铝材方面最具潜力的发展方向之一。在本研究中,综述了近几年在CNTs增强Cu基和Al基复合材料研究方面取得的进展,论述CNTs的预处理、CNTs-金属复合粉末的制备、CNTs-金属复合块体材料的制备、界面结合机制以及CNTs的强化机理5个主要方面。     

原位合成Al2O3颗粒增强双相TiAl基复合材料的组织与性能

以Ti-Al-TiO2反应体系为基础,添加不同含量的Nb2O5粉,采用压力协助原位合成Al2O3颗粒增强的双相TiAl基复合材料,对复合材料的组织和力学性能进行了分析讨论,并探讨了其增韧机制。结果表明：Nb2O5的掺杂使复合材料的相对密度和硬度得到提高,抗弯强度和断裂韧性在Nb2O5掺杂量为6%（质量分数）时达到最大,分别为398.38 MPa和6.992 MPa.m1/2。微观组织分析表明,获得了双相组织,Al2O3颗粒分布于基体晶界处;随Nb2O5的掺杂量增大,Al2O3颗粒呈细小弥散分布,同时基体晶粒尺寸也减小。双相基体晶粒的细化及Al2O3颗粒的弥散分布是赋予材料高韧性的主要增韧机制。     

自生Mg2Si颗粒增强Al基复合材料的组织细化

研究了Sr以及Ce-Sr复合添加剂对Al/Mg2Si/Si自生复合材料凝固组织的影响规律.当Ce、Sr的加入量分别为1.0%和0.7%(质量分数)时,Mg2Si增强体以细小短棒状形态出现,其平均粒径为12μm,这比未经细化处理的Mg2Si增强体的平均粒径降低52%.同时,单位面积Mg2Si晶粒平均数量为未经细化处理时的4～6倍.单独加入Sr时,复合材料的组织细化则不如Ce-Sr复合处理时的稳定.对相关机制的研究表明,上述细化元素对Mg、Si原子在合金熔体中扩散的不同程度的抑制是微观组织得以细化的根本原因.     

淬火温度对原位自生碳化物颗粒增强钢基复合材料组织性能的影响

采用原位反应铸造法制备出碳化物颗粒混杂增强钢基复合材料,并采用力学性能试验机、光学显微镜、带能谱的扫描电镜和XRD等检测手段研究了淬火温度对复合材料组织、性能的影响。结果表明:复合材料的硬度随淬火温度的升高而逐渐降低,冲击韧性随淬火温度的升高先增加后降低。920℃淬火处理后复合材料综合力学性能最好,硬度值达到54.3 HRC,冲击韧性值达到9.0 J·cm~(-2)。较860℃淬火硬度值降低了6.5%,而冲击韧性值提高了114.3%。复合材料的组织为片状马氏体、VC和(Ti·V)C颗粒。热处理后的复合材料的断裂形式为解理断裂,铸态试样断裂类型为沿晶断裂。     

原位自生NbC陶瓷增强铁基复合材料研究

采用原位反应与两步法热处理结合方法,使铌丝提供的铌原子与灰口铸铁中石墨提供的碳原子发生原位自生反应,制备了NbC增强铁基复合材料。采用XRD、SEM、TEM等检测手段对复合材料的物相组成与组织结构进行分析,利用显微硬度计对复合材料进行硬度与显微压痕形貌及压痕裂纹分析。结果表明,通过原位反应成功制备了NbC增强铁基复合材料,该复合材料的主要物相组成为α-Fe、Nb、NbC、G。NbC/Fe陶瓷层的厚度约为242±3μm,NbC/Fe陶瓷层与Nb丝、铁基体之间呈现良好的冶金结合。NbC陶瓷颗粒形貌为标准的立方体,NbC/Fe陶瓷层的显微硬度是铁基体的3～4倍。     

SPS烧结原位制备Al_2O_3-TiC增强Cu基复合材料的组织与性能

用SPS热压烧结技术制备原位自生的Al_2O_3-Ti C增强铜基复合材料。利用光学显微镜(OM),X射线衍射仪(XRD),扫描电镜(SEM)分析(Al-TiO_2-C)含量、烧结温度对复合材料组织和性能的影响。结果表明:随着(Al-TiO_2-C)添加量的增加,复合材料的晶粒尺寸逐渐减小,电导率下降明显,硬度增加明显;而随着烧结温度的提高,复合材料的晶粒尺寸逐渐减小,电导率升高,强度先增加后减小;当(Al-TiO_2-C)的含量为8%,烧结温度为980℃时,复合材料的组织与性能最优。     

原位自生TiC颗粒增强金属基复合材料涂层的组织与性能

以Ni60A、Ti粉和C粉为原料，采用高频感应熔覆技术。在16Mn钢表面原位合成了TiC颗粒增强镍基复合材料涂层。借助扫描电镜、透射电镜、X射线衍射仪、显微硬度计对复合涂层的组织、结构和性能进行了分析。结果表明，熔覆层与基体呈冶金结合，无裂纹、气孔等缺陷；熔覆层组织由γ-Ni、M23C3、TiC组成，TiC大部分呈方块状，少部分呈花瓣状，颗粒尺寸为0.5-1.0μm，均弥散分布于熔覆层中，涂层的显微硬度可达980-1000HV0.2。     

Cu对原位自生TiC_p/Fe复合材料组织与性能的影响

采用原位自生合成法制备了TiCp/Fe复合材料。借助光学显微镜以及扫描电镜等,探讨了Cu对TiCp/Fe复合材料组织和性能的影响。结果表明,随着Cu含量的增加,TiCp/Fe复合材料组织中片状石墨有害相得到了有效地抑制,且其综合力学性能得到了提高。分析得出制备TiCp/Fe复合材料的最佳Cu含量约为1.5%。     

原位自生Mg_2Si/Al复合材料的组织与性能研究

研究了混合RE变质,混合RE+P变质以及熔体过热对18Mg2Si/Al复合材料组织与性能的影响。结果表明,未变质条件下,18Mg2Si/Al复合材料中初生Mg2Si为粗大的多角状或树枝状,平均晶粒尺寸为65.3μm,而且尺寸分布不均匀。经过3种不同的方法处理后,复合材料中初生Mg2Si得到了不同程度的细化,其中混合RE+P复合变质使初生Mg2Si尺寸达到15μm,共晶Mg2Si呈颗粒状。过热处理后初生Mg2Si达到了13μm,共晶Mg2Si呈絮状。原位自生18Mg2Si/Al复合材料的抗拉强度和伸长率得到了不同程度的提高。     

Al-Mg系自生纤维增强铝基复合材料组织与性能

为解决金属基复合材料中外加增强体与基体间异质界面对材料性能带来的不利影响，提出一种基于粉末冶金技术的原位复合新工艺，并制备出自生金属间化合物纤维增强铝基复合材料。研究结果表明，原位生成的金属间化合物纤维均匀分布在基体中，并平行于材料制备时的挤出方向；原位复合材料的增强效果明显，屈服强度比外加复合材料和基体分别高出28％和95．7％，断裂强度则相应提高了20．6％和88．5％；原位复合材料的强化机制主要是基体和增强体间界面结合良好，既能发挥基体的塑韧性，又能有效发挥自生增强体的强度优势，材料的断裂机制为自生纤维脆性断裂和劈裂。本研究同时表明，此方法工艺简单，成本低廉，且效率高，容易实现产业化。     

Al对原位自生Ti基复合材料中TiB晶须增强相生成的作用

借助于X射线衍射(XRD)，差示量热分析(DSC)以及扫描电镜(SEM)研究了A1对Ti基复合材料中TiB晶须增强相生成的作用。研究结果表明：无论在Ti—B体系，还是在Ti—B—A1体系中，生成的增强相均为TiB，A1的加入并没有导致新相的产生；Ti—B体系中加入A1后，促进了TiB的生成反应，使TiB的初始生成温度从1262℃降低到856℃；并且TiB增强相得以细化，分布均匀。     

原位生成制备Al2O3增强铝基复合材料

研究了综合搅拌铸造法和原位反应制备ＡＩ２Ｏ３增强铝基复合材料,向熔体中直接加入制备高纯ＡＩ２Ｏ３的原料ＡＩ２（ＳＯ４）３粉体,由反应分解的ＳＯ３可以对熔体进行精炼、除气。结果表明：ＡＩ２Ｏ３颗凿和基体结合良好,没发现气孔、团聚、集聚、偏析,克服了传统搅拌铸造所带来的铸造缺陷;ＡＩ２Ｏ３弥散增强铝基复合材料具有良好的冲击韧性和耐磨损性能;分解的ＳＯ３对熔体进行精炼、除气;被认为是颗 增强铝基得合材料