Ti6Al4V-TiN系梯度材料的设计

为了提高Ｔｉ６Ａｌ４Ｖ 钛合金基体和ＴｉＮ 薄膜之间的附着强度,采用有限元分析法对Ｔｉ６Ａｌ４Ｖ ＴｉＮ 系生物梯度材料进行了热应力缓和设计,分析了不同参数对热应力分布的影响。计算结果表明,Ｔｉ６Ａｌ４Ｖ ＴｉＮ系生物梯度材料的最优热应力缓和参数为：体积分布系数ｎ ＝ １ ．８ ;梯度层层数Ｎ＝ １０ ;梯度层厚度ｔ＝ １５μｍ 。     

Ti6Al4V/DLC系人工心瓣功能梯度材料的热应力计算

提出了一种Ti6Al4V/DLC系人工心瓣功能梯度材料的热应力计算模型,计算出各种条件下体系的热应力,并从热应力和最大应力变化率两个方面对材料的设计进行了优化。     

Ti基功能梯度材料的研究进展

综述了Ti基功能梯度材料的各种制备方法、性能评价以及在航空机械和生物医药等方面的应用,展望了Ti基功能梯度材料的未来发展及前景。     

Ti—Al—N系功能梯度薄膜结合力的实验研究

用划痕法测试了不同成分的Ｔｉ－Ａｌ－Ｎ系功能梯度薄膜及其均质薄膜的膜基结合力。结果表明,Ｔｉ－Ａｌ－Ｎ系功能梯度薄膜的膜基结合力高于均质膜,且随着氮分压变化间隔的增加,结合力逐渐增大。基于膜基匹配及残余应力与结合力的关系,合理地解释了成分梯度对Ｔｉ－Ａｌ－Ｎ系功能梯度薄膜结合力的影响。     

电场激活压力辅助法原位合成TiC-TiB_2-Ni/TiAl/Ti功能梯度材料

运用电场激活压力辅助合成(FAPAS)和原位合成技术制备了TiC-TiB2-Ni/TiAl/Ti功能梯度材料,主要研究了外加电场对材料合成及层界面扩散连接的作用,分析了材料各层及界面微观组织和相组成;分析了电场的施加以及TiAl的燃烧反应对材料合成过程及合成结构的影响;研究结果表明,TiC-TiB2-Ni/TiAl/Ti功能梯度材料的界面区产生成分的互扩散和形成了良好的冶金结合,从钛板到金属陶瓷层的显微硬度呈梯度变化。     

大尺寸TiAl/Ti_3Al微叠层超薄板制备和力学性能

采用电子束物理气相沉积(EB-PVD)制备大尺寸超薄TiAl/Ti_3Al微叠层复合材料。利用XRD和SEM对材料的微观结构与相组成进行分析;对热等静压处理前后的试样进行拉伸实验研究;同时,采用真空热处理的方法研究微叠层在不同温度下的结构演变和微叠层材料层状结构的退化机理。结果表明:微叠层具有明显的层状结构,由α_2-Ti_3Al和γ-TiAl相组成;经热等静压处理后的试样具有较高的抗拉强度和较好的伸长率,断裂方式由脆性断裂转变为具有一定韧性的解理断裂和脆性断裂的混合断裂方式;扩散温度和Al元素的浓度分布直接决定了微叠层的相结构与形貌的变化。     

Ti－Al—N系功能梯度薄膜的相结构

实验证明Ｔｉ—Ａｌ－Ｎ系功能梯度薄膜在厚度方向上有金属Ａｌ，（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ和（Ｔｉ＿２Ａｌ）Ｎ（１１０）三种相结构，在（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ相中又有（１１１）和（２００）两种择优取向．随着氮分压ＰＮ的不断增加，薄膜中金属相含量急剧下降，陶瓷相含量则急剧增加，当ＰＮ＞１．５Ｐａ后两种相含量的变化均趋平缓．     

离心成型法制备无宏观界面的Al2O3/Ni功能梯度材料

采用一种新颖的离心成型法制备了无宏观界面的Al2O3/Ni功能梯度材料, 并研究了浆料调制工艺、离心成型制备机理和梯度材料的力学性能.结果表明, 配制料浆时,粘结剂(聚乙二醇)含量为2%(质量分数)、固相含量为63%(体积分数)、球磨时间为36h,可得到的流动性良好的料浆.经离心成型(3000r/min,40min)得到了无宏观界面的坯体,该坯体在1400℃经2h真空烧结,可以得到致密、组元宏观连续过渡的Al2O3/Ni梯度材料.通过调整固相含量和粘结剂含量,可调控Al2O3/Ni复合材料的成分梯度.     

Al2O3—Ti系梯度功能材料残余热应力有限元分析

采用有限元方法对Ａｌ２Ｏ３－Ｔｉ系梯度功能材料在制备过程中产生的残余热应力进行了线弹性分析，详细讨论了梯底层数目，梯度层厚度和成分梯度指数对应务大小和分布的影响，确定了各项最佳参数。非梯度功能材料与优化后的梯度功能材料的残余热应务对比结果显示；梯度功能材料缓和热应力的效果十分显著。     

Al3O—Ti系梯度功能材料残余热应力的有限元分析

采用有限元方法对Ａｌ２Ｏ３－Ｔｉ系梯度功能材料在制备过程中产生的残余热应力进行了线 性性分析。详细讨论了梯度层数目、梯度层厚度和成分梯度指数对应力大小和分布的影响，确定了各项最佳参数。非梯度功能材料与优化后的梯度功能材料的残余热絷力对此结果显示：梯度功能赫兹 热应力的效果十分显著。     

原位复合Al／TiC梯度复合材料理论分析与实验验证

通过理论计算对第二相颗粒在基体中形成原位密度梯度分布的复合材料的可行性进行了分析研究，得到了颗料匠分布梯度沿度方向为：并用实验得到了初步验证，获得了原位生长的Ａｌ／ＴｉＣ复合材料。     

SiO2f/SiO2复合材料与TC4,Ti3Al和TiAl的钎焊

在880℃/10min规范下,采用AgCuTi活性箔带钎料完成了SiO2f/SiO2/TC4,SiO2f/SiO2/Ti3Al和SiO2f/SiO2/TiAl三种接头的连接,每种接头界面均结合良好。接头显微组织结果表明,三种接头组织形貌较为相似,均在靠近SiO2f/SiO2母材的界面处形成了一层薄薄的扩散反应层组织,在该组织中出现了Ti和O的富集。分析认为,钎焊过程中钎料中的Ti会优先向SiO2f/SiO2母材边缘扩散,同时,金属母材中的元素在液态钎料的作用下不断向钎缝中溶解,其中一部分母材中的Ti也会向复合材料母材边缘扩散,两种不同来源的Ti共同与SiO2发生反应生成Ti-O相,根据三种接头扩散层中Ti和O的原子比例推断Ti-O相为Ti2O。三种接头的钎缝基体区主要由白色组织和灰色组织共同组成,其中白色组织中富含Ag,主要以Ag基固溶体形式存在,而灰色组织中富含Ti和Cu,二者结合生成Ti-Cu组织。     

机械球磨对Ti/Al混合粉末组织和热稳定性影响的研究

为了探索一种制备高综合性能TiAl基金属间化合物的新方法，研究了机械球磨对Ti、Al粉末微观组织及其热稳定性的影响，结果表明，在机械球磨的作用下Al粉末晶粒以高于Ti的速率细化，最终形成局部含少量Ti 纳米晶的非晶，但在整个过程中未发现Ti、Al元素相互扩散形成Ti-Al金属间化合物中间相；不同球磨时间作用下的Ti/Al粉末中贮有不同的能量，且随时间的延长而增加，以非晶化粉末最为显著，内能的增加是由于机械合金化过程引入了大量的微观缺陷所致，对不同球磨时间的粉末进行热处理显示，球磨时间的增加可大幅度降低形成Ti-Al金属间化合物的温度，球磨75h的复合粉末甚至在350℃，保温1h即可转变成金属间化合物。     

两步镀膜Ti/Al/Ti/Au的n型GaN欧姆接触研究

报道了一种可靠稳定且低接触电阻的n型GaN欧姆接触。首先在掺硅的n型GaN(3×1018cm-3)蒸镀Ti(30nm)/Al(500nm),然后在氮气环境530℃合金化3min,最后蒸镀Ti(100nm)/Au(1000nm)用于保护Al层不被氧化。该接触电极有良好的欧姆接触特性,比接触电阻率为8.8×10-5Ωcm2,表面平坦、稳定、易焊线,可应用于制作高性能的GaN器件.     

TiAl/Al_2O_3复合材料的原位合成与表征

采取铝热原位合成的方法,以钛白粉和铝粉为原料原位合成制备TiAl/Al2O3复合材料。通过XRD分析了不同温度下反应过程及烧结样品的物相形成规律。分析结果表明:在750℃条件下反应时,原料中心部分变成了黑色,反应生成了钛的低价氧化物。随着温度的升高逐渐形成了部分TiAl金属间化合物和Al2O3。当温度达到1250℃时,反应比较充分,主要生成了TiAl金属间化合物和Al2O3,原位合成了TiAl/Al2O3复合材料。     

钛铝复合板非等通道横向共挤压工艺优化

目的优化钛铝复合板非等通道横向共挤压成形工艺,以得到最优界面结合工艺参数。方法采用DEFORM-3D软件对钛合金Ti6Al4V和铝合金AA1050双金属非等通道横向共挤压过程进行数值建模,结合正交实验设计和信噪比法,研究工艺参数对金属流动均匀性和最大挤出力的影响。结果通过信噪比得到平均速度相对偏差和最大挤出力的最优工艺组合均为:挤压速度1 mm/s,挤压温度480℃;通过方差分析发现,工艺参数对平均速度相对偏差的显著性影响明显低于最大挤出力;采用最优工艺组合的挤压参数进行物理实验,结果验证了钛铝复合板的翘曲变形程度与模拟结果较好吻合。结论钛铝复合板共挤压过程中高温低速模式有助于增大挤压材料的流动均匀性,减小其翘曲变形的程度,同时有助于减小共挤压过程中的最大挤出力。通过对钛铝复合板共挤压工艺的优化,为异种合金材料制备提供科学有效的指导。     

Al-Ti体系原位合成Al_3Ti/ADC12复合材料

在超声场下,以Al-Ti为反应体系,采用熔体直接反应法原位合成Al_3Ti/ADC12复合材料。研究Ti加入量、超声时间以及功率对复合材料的显微组织和力学性能的影响。结果表明:随着超声功率的逐渐增加,Al3Ti颗粒尺寸变得愈加细小,分布也变得更为均匀;并且Ti的加入能够细化基体组织中的α-Al相,使其由原来的粗大树枝状逐渐转变为细小枝晶状、蔷薇状甚至近球状。然而,随着超声时间的增加,超声效果会出现先加强后减弱的趋势。Al_3Ti/ADC12复合材料的力学性能变化趋势与其组织变化趋势相一致,当Ti添加量为3%(质量分数)、超声功率为1.5kW、超声频率为20kHz、超声时间为6min时,其综合性能较好,抗拉强度达到247.34MPa,伸长率达到2.31%,比未施加超声的复合材料分别提高了21.3%和50.0%。     

无压浸渗法制备不同体积分数及梯度SiCp/Al复合材料

选用不同粒径大小的SiC颗粒,并通过对颗粒分布的有效控制,采用无压浸渗工艺制备了不同体积分数(15%～65%)的SiCp/Al复合材料,并在此基础上试制了梯度SiCp/Al复合材料.运用OM,XRD等手段对所制备的复合材料进行了显微组织观察与成分分析,并对选定体积分数的复合材料进行了密度以及力学测试.研究结果表明,无压浸渗工艺下不同体积分数的SiCp/Al复合材料组织均匀、致密,力学性能良好;具有梯度结构的SiCp/Al复合材料层间结合良好,没有层间剥离现象.     

Effect of Ti/C additions on the formation of Al3Ti of in situ TiC/Al composites

A novel technique for fabricating TiC particulate-reinforced commercial purity Al composites was introduced. The mechanism of formation of brittle Al₃Ti up to 30 μm in size produced in the composites was studied and a method of eliminating them was put forward. The results show that: (1) the brittle Al₃Ti phase is always present in the composites when the Ti:C molar ratio is 1:1. In this case, the tensile elongation of the composite was only 4%, much lower than the value of unreinforced aluminum (20%); and (2) the formation of the brittle Al₃Ti phase can be eliminated entirely from the final product by using a proper Ti:C molar ratio of 1:1.3 in the Ti–C–Al preforms. In this case, the tensile elongation of this composite was 10%, higher than the value of the composite with a lot of Al₃Ti (4%). Moreover, improvement in the tensile elongation of the composite was accompanied by an increase of the ultimate tensile strength.