原位生成TiB2/ZA27复合材料的制备与性能

以Al熔液为载体,采用原位反应生成形状规则、尺寸细小的TiB₂颗粒相,再将TiB₂颗粒传递到ZA27合金中,形成TiB₂颗粒增强的ZA27复合材料。采用合理的熔炼工艺促进了TiB₂颗粒在基体中的均匀分布。实验结果显示,TiB₂颗粒在ZA27复合材料中,分布均匀,平均直径在3 μm以下。TiB₂颗粒的加入使得复合材料的晶粒明显细化,并随着TiB₂颗粒含量增加,复合材料的抗拉强度、硬度明显提高,2.1%TiB₂/ZA27复合材料与基体合金相比室温抗拉强度提高13%、布氏硬度提高21%,弹性模量也有所提高,在强度、硬度及弹性模量提高的同时,材料的塑性并未恶化,延伸率略有提高,另外,材料的热膨胀系数随着TiB₂颗粒的加入有所降低。     

SHS/QP制备(TiB2+Fe)/Fe叠层材料的结构与性能分析

采用SHS/QP工艺制备了(TiB₂+Fe)/Fe叠层材料。SEM分析表明TiB₂+Fe金属陶瓷层结构致密。用EPMA研究了TiB₂+Fe金属陶瓷层与Fe基片之间的界面连接机制,结果表明TiB₂从TiB₂+Fe侧向Fe基片侧进行扩散,以及TiB₂+Fe层中的Fe粘结相和Fe基片的粘接完成了(TiB₂+Fe)/Fe叠层材料的界面连接。叠层材料接头断裂时,断裂位置发生在TiB₂+Fe金属陶瓷层,而不是沿着TiB₂+Fe层与Fe基片的界面断裂。     

TiB2-TiC复合粉的自蔓延高温还原合成

热分析结果表明,对于B₂O₃-TiO₂-Mg-C体系,可利用SHS还原技术合成出TiB₂-TiC陶瓷复合粉。其化学反应机理为:Mg先还原B₂O₃和TiO₂,新生的Ti与B和C反应生成TiB₂和TiC; TiO₂的还原经历了TiO₂→TiO→Ti的逐步过程。采用一定的酸洗工艺得到了纯净的TiB₂-TiC陶瓷复合粉。复合粉中包含六方片状TiB₂和圆球状TiC;复合粉中1μm以下颗粒质量百分数超过45%,87%以上的颗粒大小在3μm以下。在TiB₂-TiC中,TiC_<em>y以一种贫碳结构存在,物料中Ti被B或C结合形成TiB₂和TiC_<em>y,y的值为0.7483。     

电场激活燃烧合成( TiB2)PNi/Ni3Al/ Ni功能梯度材料

采用电场激活压力辅助合成技术(FAPAS)制备了(TiB₂)_PNi/(TiB₂)_PNi₃Al/Ni₃Al/Ni梯度材料,主要研究电场激活燃烧合成过程中电场对材料合成及层界面扩散连接的作用。分析了梯度材料各层的界面微观组织及相组成和材料的硬度分布。结果表明,采用FAPAS 技术结合机械合金化工艺制备的(TiB₂)_PNi/(TiB₂)_PNi₃Al/Ni₃Al/Ni 功能梯度材料具有快速、简便和组织均匀密实的特点。梯度材料的陶瓷复合层、Ni₃Al层和Ni板的界面区产生成分的互扩散,形成了良好的冶金结合。从Ni板到陶瓷复合层的硬度呈梯度分布。     

原位生成Al2O3/Cu复合材料的新工艺

采用一种新型工艺制备了Al₂O₃/Cu复合材料。高能球磨制备亚稳态的Cu-0.8 wt% Al合金粉,再将Cu₂O粉与其一起进行高能球磨,然后将复合粉末压坯在真空炉中同时进行氧化和烧结。该工艺省略了还原剩余Cu₂O的环节,氧化和烧结时间仅为1 h。生成的Al₂O₃的粒径约250nm,颗粒间距约500 nm,均匀弥散分布;该材料冷加工后性能接近SCM制品性能。该配比的Al₂O₃/Cu复合材料的热稳定性良好,在800℃下循环冷淬20次无裂纹;软化温度为700℃。     

TiB2-TiC复相陶瓷的结构与性能研究

TiB₂-TiC复合粉制备的TiB₂-TiC复相陶瓷的相对密度达99.8%,硬度为 93.2HRA,断裂韧性为5.53MPa·m1/2。显微结构研究表明:TiB₂-TiC烧结体体内的位错和残余气孔影响材料性能。复合粉烧结体晶粒尺寸细小,大小分布均匀,晶粒之间界面干净,无杂质沉积,烧结体中TiB₂和TiC两相界面接合处元素B,C,Ti的含量存在梯度变化,都有利于烧结体性能提高。TiB₂晶粒生长存在取向性。     

SHS/QP制备(TiB2+Fe)/Fe叠层材料的温度场与应力场分析

采用有限元分析方法,研究SHS/QP技术制备叠层材料过程中试样的温度分布和变化,为工艺参数的选择和试样界面结构分析提供参考。有限元计算表明SHS反应层厚度增加时,Fe基片界面处温度升高,Fe以液相存在的时间延长。采用有限元分析方法计算叠层材料残余热应力,叠层材料中TiB₂+Fe金属陶瓷层与Fe基片的界面结合处径向边缘出现轴向应力和剪切应力的奇异点,导致在这个区域出现应力集中。     

Al2O3颗粒增强纯铝基复合材料的研究

本文探讨了用粉末冶金法,采用常规的冶金加工设备和工艺,制造Al₂O₃颗粒增强纯铝基复合材料的可行性。研究了不同Al₂O₃体积含量复合材料的显微组织及力学性能。初步试验了二次热挤压变形对颗粒分布和对基体强化的影响。结果表明,Al₂O₃颗粒与纯铝粉混合,加压烧结制备的复合材料,组织致密,颗粒分布均匀,随Al₂O₃含量增加,复合材料强度、硬度及弹性模量大大提高,Al₂O₃含量小于10%时,塑性不降低。二次热挤压有助于提高颗粒分布的均匀性;并使基体显著强化。     

高能球磨及热挤压对Al-Ti-B细化剂纳米TiB2颗粒分散性与细化性能的影响

为获得高晶粒细化性能的Al-Ti-B细化剂,本文利用高能球磨法在微米Ti粉上负载纳米TiB₂颗粒制备了Ti/TiB₂粉末细化剂,并采用热挤压工艺制备了杆状Al-Ti-B细化剂,对比分析了两种细化剂的晶粒细化性能及机理。研究表明:高能球磨可将纳米TiB₂颗粒均匀负载分散在微米Ti粉表面,使工业纯铝的平均晶粒尺寸细化至74.6 μm;热挤压则使细化剂致密化,微米Ti粉及纳米TiB₂颗粒在铝基体中分布更加均匀,可将工业纯铝的平均晶粒尺寸进一步细化至58.4 μm,获得最佳细化效果,并使细化剂的抗衰退性能提高。机理分析表明,随着细化剂中纳米TiB₂颗粒的分散性提高、团聚现象减缓,其在铝熔体中的沉降速度缓慢,对晶粒的形核促进作用、长大抑制作用更充分,是热挤压Al-Ti-B细化剂对工业纯铝有优异晶粒细化效果的关键。     

纳米Al2O3颗粒增强新型铜基自润滑复合材料

以Cu-Ni-Y₂O₃-MoS₂-Graphite混合粉为基体,加入质量分数分别为0%、1%、2%、3%、4%的纳米Al₂O₃增强相,采用粉末冶金方法制备纳米Al₂O₃增强新型铜基自润滑复合材料。结果表明：随着铜合金粉末中纳米Al₂O₃颗粒含量的增加 , 所制备自润滑复合材料样品的密度下降,但硬度和压溃强度先上升后下降,在Al₂O₃含量为2%时硬度从HV 23.7增加到HV 35.1,压溃强度从189 MPa提高到276 MPa。由石墨和MoS₂组成的混合固体自润滑材料的摩擦系数小且稳定,约0.12。Al₂O₃质量分数为2%的样品磨损量最小,是未加Al₂O₃试样磨损量的1/7～1/8。铜基体经过镍、纳米Al₂O₃等弥散颗粒强化和固体润滑相石墨和MoS₂的加入,所制备的材料已具有一定的自润滑性能。     

Fabrication of Titanium Diboride-Cu Composite by Self-High Temperature Synthesis plus Quick Press

1. IntroductionTitanium diboride ceramic has some special proper-ties, such as high melting points, high hardness, highelectrical and thermal conductivity. These special prop-erties make it has a great potential to be used as contactmaterials. However, this application is still limited forpoor sinterability and brittle of TiB2[1~3]. To improve itssinterability and toughness, some metals were selected asadditives for liquid phase sintering of TiB2. Metals likeFe, Co and Ni were studied in m…     

纳米颗粒增强金属基复合材料微结构有限元模型研究

综合运用图像处理、几何建模、有限元网格剖分等技术,改进了一种基于SEM照片建立颗粒增强金属基复合材料二维微结构有限元模型的方法,使其能够充分适用于纳米级颗粒增强金属基复合材料。利用改进后的方法建立了原位自生纳米TiB2颗粒增强A356复合材料的微结构有限元模型,并用该模型进行了TiB2/A356复合材料室温单轴拉伸模拟。结果表明,模拟数据与实验数据贴合性较好,误差较小。     

颗粒增强Fe3Al基复合材料的制备和性能

用熔铸法制备了ＳｉＣ,Ａｌ２Ｏ３和ＴｉＢ２颗粒增强Ｆｅ－２８Ａｌ－５Ｃｒ基复合材料,研究了材料的微观组织和力学性能,结果表明,Ａａ２Ｏ３在Ｆｅ３Ａｌ中的化学稳定性很好,ＴｉＢ２与基体发生了部分反应,ＳｉＣ与基体的反应严重,复合材料在室温和高温下的力学性能的变化说明,上述颗粒的加入使材料的强度较大幅度的提高,塑性有所下降。     

Ti_2AlC-TiB_2对TiAl基复合材料组织及力学性能的影响

以Ti、Al和B4C为原料,采用真空电弧熔炼的方法制备了含Ti_2AlC-TiB_2增强相的TiAl基复合材料;分析了添加不同含量的Ti_2AlC-TiB_2对复合材料的物相组成、组织结构及力学性能的影响,并探讨了微观组织结构的形成机制。结果表明:Ti_2AlC-TiB_2/TiAl复合材料主要由TiAl、Ti3Al、TiB_2和Ti_2AlC等物相组成,TiB_2和Ti_2AlC分布在层片状的TiAl+Ti3Al基体中;随着原料中B4C含量的增多,复合材料组织中Ti_2AlC-TiB_2含量增多,且TiAl基体的晶粒被明显细化,TiB_2和Ti_2AlC分布于基体晶界或晶内。Ti_2AlC主要为层片状和板条状,尺寸5~15μm,而TiB_2颗粒形态与其含量有关,当Ti_2AlC-TiB_2含量小于20wt%时,TiB_2颗粒呈针棒状,尺寸为0.5~5μm,当Ti_2AlC-TiB_2含量增加到30wt%时,TiB_2颗粒主要呈块状,尺寸为5~20μm。Ti_2AlC由TiC与Ti-Al熔体发生包晶反应生成,Ti_2AlC和TiB_2的形成提高了Ti_2AlC-TiB_2/TiAl复合材料的硬度、塑性和抗压强度。当4Ti+Al+B4C的加入量为10wt%时,复合材料的变形量比纯TiAl提高14%,而抗压强度达到最高值1 591 MPa。Ti_2AlC和TiB_2通过裂纹偏转、颗粒钉扎、拔出等机制对Ti_2AlC-TiB_2/TiAl复合材料起到增强增塑的作用。     

Three-dimensional microstructural characterization of discontinuously reinforced Ti64–TiB composites produced via blended elemental powder metallurgy

Three-dimensional (3D) microstructures of TiB reinforcement in two discontinuously reinforced Ti–6Al–4V (Ti64) alloy composites produced via blended elemental (BE) powder metallurgy are reconstructed from large-area high-resolution optical montage serial sections. The TiB phase in both composites shows whisker morphology with roughly hexagonal cross-sections, a unimodal size distribution, and uniform random morphological orientations. The TiB whiskers in these composites are significantly coarser compared to similar materials produced via pre-alloyed powder metallurgy but did not contain coarse primary TiB particles.     

自蔓延冶金法制备 TiB2微粉的生长机理研究

采用自蔓延冶金法制备了TiB2微粉．对相关的反应体系进行了DTA分析，并采用XRD、扫描电镜以及粒度分布技术对燃烧产物及浸出产物进行了分析和表征．结果表明：Mg-B2O3．TiO2之间的反应为固-液-液-固反应机制；燃烧产物主要有TiB2和MgO，以及少量的Mg2TiO4和Mg3B2O6等相组成；随着压样压力增加，TiB2颗粒变小，添加MgO，TiB2颗粒亦减小，添加TiB2，TiB2颗粒则明显增大．结合扫描电镜分析了燃烧产物的微观结构以及微观区域形成的原因，确定了TiB2生长机制为一种在颗粒间生长，另一种在颗粒内部形成．     

原位合成TiB_2/ZL205A复合材料的组织及流动性

采用原位合成法制备了TiB_2/ZL205A复合材料,对所合成复合材料的物相、TiB_2颗粒形貌及分布、流动性进行了研究。结果表明:TiB_2/ZL205A复合材料主要由α-Al、Al_2Cu和TiB_2组成,TiB_2颗粒呈多边形或卵圆形,平均颗粒尺寸500nm左右,大部分沿晶界分布,少量分布在晶粒内部。TiB_2/ZL205A复合材料的流动性与浇铸温度及TiB_2质量分数的关系均可用指数阻尼模型进行描述。当浇铸温度由710℃提高到750℃时,7wt%TiB_2/ZL205A复合材料的流动性提高了30.4%;当浇铸温度在750℃以上时,7wt%TiB_2/ZL205A复合材料的流动性随浇铸温度的提高而提高的速率降低。与基体合金相比,在730℃浇铸时,3wt%TiB_2/ZL205A复合材料的流动性降低了21.8%,7wt%TiB_2/ZL205A复合材料的流动性降低了36.4%。     

石墨添加对原位合成钛基复合材料高温力学性能的影响

利用钛与碳化硼及石墨之间的自蔓延高温合成反应经普通的熔铸工艺原位合成制备了不同摩尔比值TiB和TiC增强的钛基复合材料。测定了原位合成钛基复合材料的高温力学性能。结果表明:由于增强体的原位合成,复合材料的高温拉伸性能与基体合金比较有了明显的提高。高温拉伸断裂与温度有关,温度较低时,增强体断裂是材料失效的主要原因;而随着温度的提高,增强体与基体合金界面脱粘成为材料失效的主要原因。高温拉伸时裂纹容易在短纤维状增强体TiB的端面处形核与长大从而使增强体与基体合金脱粘导致材料失效,因此加入石墨形成更多的TiC粒子有利于提高复合材料的高温力学性能。     

Synthesis of Composite Materials Based on Borides of Metals and Aluminum Oxide under the Combustion Conditions

The article presents experimental results on obtaining composites based on the systems TiB2-Al2O3,CrB2-Al2O3 and ZrB2-Al2O3 by a method combining SHS(self-propa...