原位合成TiC/Al(7075)复合材料的组织及力学性能

采用原位合成法制备TiC/Al(7075)复合材料,研究原位TiC颗粒的存在形式、分布状态及不同原位TiC颗粒含量对TiC/Al(7075)复合材料的微观组织及力学性能的影响。结果显示,TiC颗粒多以近球形团聚态存在于7075铝基体中,颗粒团大小约为1μm。当原位TiC颗粒质量分数小于6%时,原位TiC颗粒分布较为均匀,随着颗粒含量的增加,TiC/Al(7075)复合材料的铸态组织由蔷薇状组织逐渐转变为等轴晶组织,晶粒尺寸也随着原位TiC颗粒含量的增加而减小。当原位TiC颗粒的质量分数大于6%时,组织中出现气孔。复合材料的硬度和抗冲击韧性测试表明,TiC/Al(7075)复合材料的硬度随TiC颗粒含量的增加而增加,最高硬度达HB 108,冲击韧性在颗粒质量分数为6%时达到最佳,较基体提升31.55%。     

XD 法合成TiC/Al 复合材料的机制

本文研究了XD 法合成TiC/Al 复合材料的机理。结果表明: 在铝基体中, 首先形成Al₃Ti相, 然后,Al₃Ti 相与C 粉发生反应, 生成TiC 增强相。分析认为:Al 在TiC 相形成过程中起触媒作用, 降低激活能, 加速反应进行。      

低频电磁场对原位合成Al3Ti/Al复合材料凝固组织的影响

在低频电磁场条件下,以Al-K2TiF6为体系,通过熔体直接反应法原位合成Al3Ti/Al复合材料。采用SEM等方法研究了低频磁场不同参数如输入电流强度、磁场频率等对Al3Ti/Al复合材料增强体颗粒形貌、尺寸及分布的影响,探讨了低频旋转磁场下原位合成Al3Ti/Al复合材料的机制。研究表明,当感应线圈内输入电流200A,频率<5Hz时,磁场作用时间3～5min时,得到尺寸细小、分布均匀的Al3Ti/Al复合材料。一定范围内,增大电流或增加频率,磁场作用时间相应减少。但不能无限增加,否则颗粒将会被去除。     

B添加对TiC/Ti6Al4V复合材料组织和耐磨性能的影响

用熔铸法制备原位自生钛合金基复合材料,研究B元素的添加对TiC/Ti6Al4V复合材料显微组织和耐磨性能的影响.结果表明:当B的加入量小于0.06%(质量分数,下同)时,随B加入量的增加,复合材料中的枝晶状增强相TiC的尺寸显著减小,由粗大的树枝状逐渐减小为细小的树枝状,甚至链条状和颗粒状,但是复合材料的耐磨性下降;当B添加量从0.1%增加到0.6%时,枝晶状TiC细化不明显,TiC周围伴有纤维状的TiB出现,复合材料的耐磨性能得到明显提高.B对TiC枝晶的细化是凝固前沿成分过冷区形核率的提高和TiC生长率降低的综合作用结果.耐磨性能的改善主要是生成的大量纤维状TiB共同参与了磨损所致.     

Ni3Al对TiC的润湿性及Mo添加的影响

为了研究Ni₃Al/TiC之间的润湿性,本工作利用两种Ni₃Al,即熔炼方法制备的块体Ni₃Al、SHS方法制备的Ni₃Al粉末,和致密TiC基板,通过高温摄影显微镜实验测定了Ni₃Al-TiC之间的接触角。结果表明:无论哪一种Ni₃Al,它们与TiC之间的接触角都在18°以内,表现出与TiC之间的良好的润湿性;当Ni₃Al压粉体中掺入少量Mo时,接触角降为11°左右。用XRD、EPMA等方法分析和观察了实验样品的组成、结构、断面形貌及其元素分布。探讨了Mo对改善Ni₃Al-TiC润湿性的作用机理。     

铸态(TiB+TiC)/Ti复合材料组织和性能的研究

利用钛与碳化硼及石墨之间的自蔓燃高温合成反应,经非自耗电弧熔炼工艺制备了TiB晶须和TiC粒子混杂增强的钛基复合材料。借助扫描电镜和透射电镜观察了复合材料的微观结构,结果表明:原位合成增强体均匀地分布在基体合金中,TiB增强体以晶须状生长,而TiC增强体以树枝状、等轴状生长。原位合成增强体与基体合金的界面非常干净,不存在界面反应产物,但TiC粒子周围的基体合金中存在高密度的位错。原位合成增强体的加入提高了复合材料的力学性能,合金化元素铝的加入不仅固溶强化了钛基体合金,同时使增强体长得更为细小,也有利于改善复合材料的性能。      

原位合成TiC颗粒增强铁基复合材料的微观结构研究

采用不同化学成分基体制备了原位合成ＴｉＣ颗粒增强铁基复合材料,并以透射电镜为手段对其微观结构进行了分析研究,结果表明,ＴｉＣ增强相周围基体组织与基体含碳量有关,基体中较高的含碳量有助于抑制Ｆｅ２Ｔｉ相的形成,在含钼基体中ＴｉＣ增强相与基体之间存在一富钼的包覆层,进一步改善了基体对碳化钛的润湿性,有利于增强体在基体中的均匀分布。     

Ti-Al-C系热爆反应制备TiC/Al复合材料的研究

以Ｔｉ，Ａｌ，Ｃ粉末为原料，用热爆反应法制备了原位ＴｉＣ颗粒增强的ＴｉＣ／Ａｌ的Ａｌ基复合材料。研究了Ｔｉ－Ａｌ－Ｃ系热爆合成过程，探讨了热爆合成ＴｉＣ粒子的形成机制。研究表明：生成的ＴｉＣ粒子呈球形，尺寸均匀，且随体系中含Ａｌ量的增加，热爆反应合成ＴｉＣ的温度降低，ＴｉＣ颗粒尺寸减小。     

B4C/TiC/Mo陶瓷复合材料的力学性能和微观结构

采用热压法制备了B4C/TiC/Mo陶瓷复合材料,分析了烧结工艺和TiC含量对B4C/TiC/Mo陶瓷复合材料力学性能和显微结构的影响.当烧结参数为1900℃,45min,35MPa时,85.3%(质量分数,下同)B4C/10%TiC/4.7%Mo陶瓷复合材料的抗弯强度、韧性、硬度和相对密度分别为705MPa,3.82MPa·m1/2,20.6GPa,98.2%.添加的TiC在烧结过程中与B4C发生化学反应生成了TiB2,利用生成的TiB2与添加的Mo协同增韧补强B4C/TiC/Mo陶瓷复合材料.     

微波烧结原位合成TiC增强钛复合材料的性能

以纳米管(MWCNTs)和纯钛为原料,用微波烧结法原位合成TiC增强钛基复合材料,研究了这种材料的组织和性能并探讨了TiC增强相的生成机理.结果 表明,微波烧结时MWCNTs与Ti原位生成TiC增强相.MWCNTs的添加量(质量分数,下同)低于1％时TiC呈现颗粒状且分布均匀,Ti基体致密;MWCNTs的添加量高于1....     

TiC/Ti-xY基复合材料的熔铸法制备及微观组织

为了研究钇对TiC/Ti复合材料微观组织的影响,采用熔铸法制备了TiC/Ti-xY复合材料,并利用SEM、X射线衍射、EDS研究了复合材料的微观组织结构、相组成和元素组成,分析了复合材料中TiC的形成过程和微观组织.结果表明:制备的复合材料由钛和碳化钛两相组成,增强相TiC分布较为均匀,初生TiC呈枝晶状,并有含钇细长条共晶TiC析出;增强相TiC与基体界面干净,无反应层;随着钇含量的增加,初生TiC枝晶变得细小,枝晶间距加大,细长条共晶TiC增多.     

Synergistic effects of TiC and graphene on the microstructure and tribological properties of Al2024 matrix composites

Al matrix composites have attracted significant attention of researchers in recent years due to their lightweight, excellent mechanical and tribological properties. In this study, an Al2024 matrix hybrid composite (AMHC) reinforced with both TiC nanoparticles and graphene nanoplatelets (GNPs) was produced via a route of powder metallurgy. And its microstructure, microhardness and tribological properties are compared with those of unreinforced Al2024 alloy matrix and Al2024 matrix composites reinforced with either only TiC or GNPs. It was found that the distribution of Al₂Cu, TiC nanoparticles and GNPs in the matrix and the wear resistance are significantly improved when introducing both TiC nanoparticles and the GNPs. The wear mechanisms change from the adhesion-dominant wear for Al2024 and the other singly reinforced composites into abrasive-dominant wear for the hybrid composite. The significantly improved wear resistance of the AMHC is attributed to the synergistic effects of reinforcing and self-lubricating of the TiC and GNPs.     

电子束重熔对机械合金化法制备TiC/Ti复合涂层组织及摩擦性能的影响

对机械合金化（MA）法制备的TiC/Ti复合涂层进行电子束重熔处理,分析了经过不同电子束扫描速度的重熔工艺后TiC/Ti复合涂层组织和耐磨性能的变化规律。结果表明,当扫描速度为5~15 mm/s时,重熔处理消除了MA法制备的TiC/Ti复合涂层中的孔隙和裂纹,使其硬度与耐磨性能显著提高;但扫描速度过快（20 mm/s）时,TiC/Ti复合涂层内部出现重熔导致的孔洞缺陷。随着扫描速度由5 mm/s增加至15 mm/s,重熔后TiC/Ti复合涂层中的TiC相由粗大树枝状晶体逐渐转变为弥散分布的短棒和颗粒状晶体,弥散强化作用和固溶强化作用逐渐增强,TiC/Ti复合涂层的硬度由重熔前HV 554逐渐提高至HV 783,磨损速率由5.93×10-4 mm3（N·m）-1逐渐下降至1.75×10-4 mm3（N·m）-1,扫描速度为15 mm/s重熔后TiC/Ti复合涂层的性能最佳。      

喷射成形7075+TiC铝合金的半固态组织研究

制备具有不同原位TiC颗粒含量的喷射成形7075铝合金，在610℃和620℃二次加热并保温30min，淬火固定其半固态组织后采用扫描电镜进行观察，利用平均截线法统计其平均晶粒尺寸，分析不同颗粒含量对喷射成形7075铝合金半固态组织的影响规律。结果表明，当原位TiC颗粒含量达到2．91％(体积分数，下同)时已经产生良好的钉扎效果，使得合金基本保持喷射成形组织特征，能够满足后续的半固态成形工艺要求，与7075铝合金相比，抗拉强度提高4．2％，TiC颗粒的含量减少至1．73％和1．15％时，局部区域发生晶粒的异常长大现象，使合金组织的均匀化程度下降。     

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.     

粉末冶金制备工艺对TiC增强高铬铸铁基复合材料性能的影响EI北大核心CSCD

采用高能球磨和真空烧结的方法制备TiC增强高铬铸铁(HCCI)基复合材料。利用SEM,DSC等方法对不同球磨时间的粉末进行分析,研究不同烧结温度对高铬铸铁基复合材料的显微组织、硬度及密度的影响,比较相同工艺下复合材料与高铬铸铁材料的耐磨性。结果表明:球磨12 h后的粉末颗粒大小趋于稳定,粉末活性提高,烧结性能改善,烧结试样中TiC均匀地分布在基体中。随着烧结温度的升高,复合材料内部晶粒逐渐长大,密度和硬度逐渐提高。在1280℃超固相线液相烧结的条件下烧结2 h后,致密度达94.17%,硬度和抗弯强度分别为49.2HRC和980 MPa。在销盘磨损实验中复合材料的耐磨性为单一高铬铸铁材料的1.52倍,磨损机制为磨粒磨损+轻微氧化磨损。     

Tensile properties and microstructures of NiAl-20TiB2 and NiAl-20TiC in situ composites

A hot-pressing aided exothermic synthesis (HPES) technique was developed to fabricate NiAl matrix composites reinforced with TiB₂ and TiC particles which were in situ reaction synthesized from elemental powders. These particles were uniformly dispersed in the matrix. The resulting products were hot isostatically pressed to nearly complete densification. It was found that the tensile yield strengths of the composites at 900°C were about two times stronger than that of unreinforced NiAl and were approximately three times stronger at 980°C. The interfaces between NiAl and TiC or TiB₂ were atomically flat, sharp and free from any interfacial phases in most cases, however, a thin interfacial amorphous layer or overlapped interfacial layer was observed at the interfaces in some cases. This type of interfacial structure may be beneficial to the strength of the composites.     

TiC+TiB2协同增强Al-Cu原位复合材料

为利用TiC和TiB2的协同增强作用,采用基于熔体接触反应法和混合盐反应法的新工艺"两步法"制备了(TiC TiB2)/Al-2Cu原位复合材料.利用扫描电子显微镜及差式扫描量热计对热处理前后的原位复合材料进行了组织及热分析,结果表明:组织中两相粒子的分布比单相粒子增强的情况更加均匀,而且T4处理实现了两相粒子真正意义上的均匀相间分布;相对于单一的Al-2Cu合金,(TiC TiB2)/Al-2Cu的熔化开始温度和凝固开始温度升高,熔化潜热和凝固潜热增大,体系稳定性从而得以提高,T4处理进一步增大了这一趋势.