氧化铝/锌合金复合材料界面的SEM观察

利用挤压铸造制备氧化铝／锌合金复合材料，在扫描电镜（ＳＥＭ）上观察复合材料的界面。结果表明，在复合材料中纤维与基体间存在致密界面层，合金元素通过适当的化学反应可改善纤维与基体间的结合；在凝固过程中，纤维／基体界面上的硅在共晶体的共生生长过程中起了领先相作用，导致复合材料的共晶转变是由铝硅共晶转变和锌铝共晶转变两者组成。     

振动对稀土Ce铝铜合金组织的影响

利用斜坡振动浇注工艺生产Al4.5Cu4Ce合金,研究浇注温度、冷却方式和振动电压3个参数对合金凝固组织的影响。实验表明,这些参数对合金晶体形核和晶体的生长方式产生重要影响。700℃温度斜坡振动铜模水冷浇注的Al4.5Cu4Ce合金组织为均匀、细小的近球状非枝晶组织,晶粒平均直径为38.3μm,晶粒平均圆度为2.31。     

大过冷Ni-Sn合金的凝固行为及组织的研究

在悬浮熔炼装置上采用玻璃包熔及反复热循环处理工艺,可使Ni-25.3wt％sn亚共晶合金以较慢的冷却速度获得凝固前的大过冷熔体,其最高无量纲过冷度(θ=△AT/T_L)达到0.29。结果表明:随着过冷度的增加,枝晶间距大大细化,并且枝晶形态由树枝晶向非枝晶转变;随着离开试样表面的距离增加,其剖面组织中枝晶间距呈现明显的粗化,用X射线衍射分析表明:在大过冷熔体的凝固组织中存在着亚稳相Ni_4Sn。     

Ti-Al合金凝固过程中的枝晶生长研究

将元胞自动机法和有限差分法相结合,建立焊接熔池凝固过程中枝晶生长模型。运用此模型对Ti-Al合金凝固过程显微组织进行模拟研究,分析形核数及冷却速率对显微组织的影响。结果表明:Ti-Al合金焊缝处显微组织主要表现为柱状晶,且随时间的延长,枝晶之间竞争生长激烈,高次枝晶随之产生;形核数增加,枝晶间距减小,高次枝晶生长受限,出现胞枝混合现象;冷却速率不仅影响枝晶生长速度和枝晶臂间距大小,而且带来严重的溶质浓度偏析。     

铸态Al_(63)Cul_(25)Fel_(12)准晶材料的相分析及微观结构研究

采用普通铸造法在真空中频熔炼炉中制备了Al63Cu25Fe12准晶合金试样,利用光学显微镜、扫描电镜、能谱分析仪和X衍射衍射仪,分析了准晶相和其它类似相的微观组织及相的变化。结果表明:铸态Al63Cu25Fe12准晶合金主要由λ相、I相、β相和其它微量相组成;采用各部位冷却速度不同的圆台式浇铸模具对合金进行浇铸,冷却速度较快的铸锭底部准晶I相的含量低于冷却速度较慢的铸锭顶部;Al63Cu25Fe12准晶合金经过750℃×8 h的退火处理后,λ相、β相及其它微量相有向准晶I相变化的趋势。     

短纤维增强铝硅合金复合材料的组织与断口形貌分析

研究了挤压铸造氧化铝短纤维增强铝硅合金复合材料的凝固组织和断口形貌.结果表明,在复合材料中纤维分布均匀,氧化铝纤维可作为硅相非自发形核的衬底;氧化铝纤维与铝合金基体之间的界面对材料性能影响很大.改善制备工艺应从控制界面反应和细化组织入手.     

纤维/二元合金复合材料凝固过程的数植模拟

:根据合金凝固过程中的守恒定律和传输原理,建立了纤维二元合金复合材料的凝固模型。利用所建立的模型,对Al2O3AlCu复合材料的凝固过程进行了数据模拟,研究了复合材料凝固时溶质传输和分布及其对纤维基体界面的影响。模拟结果与实验结果吻合较好。     

等离子喷涂Al65CU23Fe12涂层的组织与性能研究

采用等离子喷涂方法在AZ31镁合金表面制备一层Al65Cu23Fe12涂层以改善其表面性能。通过OM、XRD及EDS等分析方法,分析了涂层热处理前后的组织及性能。结果表明:等离子喷涂Al65Cu23Fe12涂层组织由Al65Cu20Fe15准晶相和Al(Cu,Fe)相两相组成;经过T4和T6处理后,相组成没有发生变化,T6处理使准晶相含量明显增加,由喷涂态的31.3%(原子分数)提高到40.4%(原子分数);Al65Cu23Fe12涂层的硬度与其准晶含量呈正比,T6态下的准晶含量最多,硬度最大,达到752.8HV0.1,比喷涂态提高了22.2%,远远大于AZ31基体的硬度;涂层的耐腐蚀性(自腐蚀电位=-1.22～-0.79V,自腐蚀电流密度=21.5～58.7A/m2)远高于基体的耐腐蚀性(自腐蚀电位=-1.6V,自腐蚀电流密度=135.8～242.7A/m2)。热处理使涂层和基体的耐蚀性能降低。     

生长速率对NiAl-43V(Dy)合金定向凝固组织的影响

用高温梯度定向凝固液态金属冷却技术(LMC,GL=310 K/cm)制备NiAl-43V-x Dy(质量分数x=0,0.05%)过共晶合金,研究定向凝固生长速率对两种成分合金固液界面形态和稳态区组织演变影响,同时对比研究微量Dy对NiAl-43V合金定向凝固组织的影响。结果表明:在6~150μm/s内两种合金固、液界面均为胞枝共存界面;两种合金凝固组织均由初生V相和共晶组织(片层V相+NiAl相)组成,随生长速率增大,合金凝固组织中枝晶析出增多,枝晶体积分数增大,共晶组织和枝晶得到细化。在NiAl-43V合金中加入质量分数为0.05%的Dy使Gibbs-Thompson系数减小,在相同生长速率下,微量Dy可使共晶层间距减小,溶质原子重新分配,枝晶尖端过冷度降低,枝晶体积分数减小,枝晶间溶质原子浓度增加使一次枝晶间距增大;微量Dy可抑制初生枝晶生长。     

冷却速度对钠、锶、锑变质效果影响的研究

通常所说的Al-si共晶合金的变质效果是合金在冷却速度和变质元素共同作用下的结果。本文采用自制的冷速可控装置及扫瞄电镜、电子探针、差热分析等手段,较系统地研究了冷却速度对钠、锶、锑变质效果的影响。研究结果表明:钠、锶、锑均阻止初晶硅的非自发形核析出,促使α(Al)树枝晶产生。钠、锶使共晶硅由片状变为扭曲的密集分枝的纤维状,锑使散乱分布的片状共晶硅变为层片状,并使硅片变薄产生分枝,但锑的作用在高冷速下才明显,锑不能使片状共晶硅的形态发生根本变化,究其原因是各变质元素的变质阈值不同,钠的变质阈值最低,锶其次而锑为无穷大。     

添加Cu和T6下Mg2Si/Al复合材料的组织与性能

采用铸造法制备原位自生亚共晶Al-10Mg₂Si复合材料,研究Cu和T6热处理对该复合材料组织与力学性能的影响。结果表明:适量Cu的添加能显著减小共晶Mg₂Si相晶粒尺寸,使其晶体结构由粗大的长条状和汉字状转变为细小的条状和纤维状;同时使针状的β-Al₅Fe Si相转变为细小的不规则富Cu颗粒。经T6热处理后,质量分数为1.5%的Cu复合材料中的共晶Mg₂Si相完全球化。质量分数为1.5%的Cu添加同时提高了材料铸态下的抗拉强度(R_m)、屈服强度(R_p0.2)和伸长率(A),达317、169 MPa和2.3%,比未添加Cu提高了42.2%、24.3%和53.3%;经T6热处理的R_m和R_p0.2值分别增至332、181 MPa,而A值保持不变。同时,材料由脆性断裂完全转变为韧性断裂。     

冷却速率对高铬铸铁初生奥氏体稳定性的影响

借助金相显微镜、扫描电镜分析能谱,显微硬度仪,通过改变高铬铸铁(Cr15)凝固冷却速率,研究冷速对初生奥氏体稳定性的影响。结果表明:随着冷却速率增加,共晶组织含量先增加后减少,初生奥氏体量呈先减少后增加的趋势演变;初生奥氏体中固溶的C、Cr含量增加,奥氏体的过饱和度增大,当二次碳化物未析出时,初生奥氏体稳定性增加,一旦二次碳化物析出,其稳定性降低;初生奥氏体向马氏体转变数量减少,稳定性增强;共晶奥氏体和初生奥氏体边缘部位不稳定,最先发生A→M转变。     

抽拉速率对定向凝固NiAl-43V合金组织演化的影响

采用定向凝固技术制备Ni-28.5Al-43V过共晶合金,研究初始过渡区和稳态区在不同抽拉速率下的组织形态转变,对初生α(V)相和(α+β)共晶竞争生长进行理论计算。结果表明:在恒定温度梯度GL=310 K/cm,NiAl-43V过共晶合金初始过渡区凝固过程在低速抽拉速率下(v=(2~6)×10^-6m/s)经历胞状初生α(V)相+(α+β)共晶、枝晶α(V)相+(α+β)共晶两个阶段;中速抽拉速率(v=(10~60)×10^-6m/s)经历条状初生相、胞状初生α(V)相+(α+β)共晶、枝晶α(V)相+(α+β)共晶3个阶段;高速抽拉速率(v=(90~150)×10^-6m/s)下条状初生相阶段逐渐消失,演变为中速的后两个阶段;在抽拉速率条件下(v=(2~150)×10^-6m/s),固液界面依次经历平、胞枝、枝晶的形貌转变;初生相和共晶界面生长温度相同时,临界生长速率v1=4.31×10^-6m/s和v2=6.796 285×10^-2m/s,与生长速率v=2×10^-6m/s时的共晶组织基本吻合。     

TiB2/Ti-6Al-4V梯度装甲复合材料界面结构与防弹机理

为了不断提升装甲车辆的防护效能,采用超高重力场反应加工技术,实现TiB₂基陶瓷与Ti-6Al-4V的熔化连接,制备出TiB₂/Ti-6Al-4V梯度装甲复合材料。通过X射线衍射（XRD）与场发射扫描电子显微镜（FESEM）观察、残余穿深（DOP）实验及数值理论分析,研究其界面结构对防弹性能的影响。XRD和FESEM结果表明,在TiB₂/Ti-6Al-4V的连接界面上,TiB₂、TiB陶瓷相自陶瓷侧逐渐过渡至钛合金侧,呈现梯度复合特征。经对TiB₂基陶瓷与TiB₂/Ti-6Al-4V梯度装甲复合材料进行DOP试验,二者防护系数分别为3.05和7.30. 相比于TiB₂基陶瓷,TiB₂/Ti-6Al-4V梯度装甲复合材料的防弹性能大幅提高。陶瓷与钛合金连接区的梯度复合结构缓解了TiB₂/Ti-6Al-4V之间声阻抗失配状况,提高其剪切强度,在表观上使防弹性能得以显著提升。     

TiC/Cu金属陶瓷复合材料的研究

通过高温烧结TiC陶瓷骨架,金属Cu熔体真空无压自浸渗,制备出高致密度(>98%理论密度)的TiC-40%Cu(质量分数)金属陶瓷复合材料。对材料微观结构分析表明,在复合材料中TiC形成了连续的骨架结构,金属Cu填充到TiC骨架的孔隙中。材料的高温烧蚀试验结果表明,TiC/Cu复合材料在烧蚀过程中产生了“发汗冷却”效果,抗烧蚀性能与W/Cu材料相近,抗热震性比W/Cu材料差。TiC/Cu复合材料作为耐高温、抗烧蚀材料有实际应用前景。     

氧化铝/铝硅合金中共晶硅变质机理探讨

利用挤压铸造制备了氧化铝／铝硅合金复合材料，在扫描电镜上观察了复合材料中的共晶硅形貌，探讨了共晶硅变质机理。复合材料中的氧化铝纤维在铝硅共晶体的共生生长过程中，可触发孪晶，导致纤维附近的共晶硅呈变质形态。