稀土表面改性Al2O3／6061Al复合材料组织与界面分析

采用液相包裹法对Al2O3微粉进行稀土Y2O3表面改性，用挤压铸造法制备表面经稀土Y2O3改性的Al2O3／Al复合材料，并对复合材料的显微组织及界面进行观察和分析。结果表明：表面经稀土Y2O3改性的Al2O3微粉能均匀的分布于基体中，界面润湿性得以改善，复合材料组织更加均匀。拉伸性能测试表明：改性粉体对Al合金拉伸性能增强效果明显。对复合材料界面进行TEM，HREM及电子衍射分析表明，界面结合良好，界面处有Y2Al生成。EDAX分析表明界面相是钇、铝含量很高的物相；XRD图谱中也显示出Y2Al的衍射峰。     

SiCp氧化处理对SiCp/Al复合材料润湿性和界面结合的影响

通过对SiCp在不同温度下的氧化处理,研究了颗粒氧化对搅拌铸造法制备的SiCp增强铝基复合材料的润湿性和界面结合的影响.结果表明,氧化处理后的颗粒表面形成了具有一定厚度的SiO2氧化层,该氧化层在高温下与铝熔体发生界面反应,从而有效地改善了颗粒与基体间的润湿性,提高了界面结合强度;所制备的复合材料颗粒分布均匀,界面结合良好;界面处有MgAl2O4、Mg2Si生成,没有发现有害界面反应产物Al4C3;复合材料的断裂方式为颗粒的断裂和颗粒从基体中的拔出.     

Ce及Mg对SiCp/Al复合材料界面润湿性的影响

采用液态搅拌法制备了SiCp/ZL105复合材料,并对其界面行为进行了研究.试验结果表明,表面活性元素Mg的加入能降低铝合金熔体的表面张力,进而改善SiC颗粒与铝基体间的界面润湿性,增强SiC颗粒与基体间的浸润复合;而加入富铈混合稀土后没有收到明显的效果.分析认为,Mg对铝液表面张力及其在颗粒表面润湿性的改善是通过在颗粒与熔体间引发了化学反应达到的,并非仅物理作用.在本试验条件下,Mg的加入引发了MgAl2O4在颗粒表面的生成,达到了改善界面润湿性的效果;而富铈稀土加入后,未在SiC颗粒与铝熔体间引发界面反应.     

亚微米Al2O3颗粒表面稀土改性及其对6061Al复合材料时效行为的影响

采用液相包裹法对亚微米Al2O3颗粒进行稀土表面改性，用挤压铸造法制备表面经稀土改性的Al2O3p／6061Al复合材料．对颗粒表面经稀土改性前后增强6061Al复合材料在不同温度下的时效析出行为进行分析研究．结果表明：改性后的亚微米Al2O3粉体颗粒表面Y2O3包裹均匀，其增强的复合材料在不同时效阶段的硬度值均较改性前有明显提高．且随着时效温度的升高，Mg2Si析出过程加快，时效峰提前，呈现出硬度值变小的趋势，透射电镜观察表明，表面改性颗粒增强的复合材料基体中存在一定量的位错和析出相；而改性前复合材料却呈现出位错和析出相极其稀少的组织特征．分析了改性前后复合材料时效组织形成的原因。     

BN对AlN耐火材料烧结性能及抗钛熔体侵蚀性能的影响

以新型耐火材料AlN为基体,添加不同含量的高活性h-BN及烧结助剂Y2O3,在1850 ℃保温4 h下无压烧结制备出无氧、易加工的AlN/BN耐火复合陶瓷,分析了该复合陶瓷的显微组织,研究了其与TiAl熔体的界面润湿规律及界面反应。结果表明,BN颗粒的加入可以有效填充AlN颗粒间隙,促进复合陶瓷的烧结致密化,当添加5 wt% BN颗粒时,复合陶瓷致密度达到最高,为89.24%。复合陶瓷的组织由AlN、BN及钇铝酸盐Y4Al2O9组成,其中Y4Al2O9主要分布在AlN颗粒界面处。BN颗粒可以降低复合陶瓷与TiAl熔体的界面润湿性,其中含5 wt% BN的复合陶瓷与TiAl熔体的界面润湿角约为136°,表明二者润湿较差,复合陶瓷表现出良好的化学惰性。界面反应实验发现复合陶瓷具有良好的抗TiAl熔体侵蚀性能,其与TiAl熔体的界面平整清晰,界面层厚度为9.5 μm,未发生明显元素扩散,表明了AlN/BN复合陶瓷是一种极具潜力的钛合金熔炼用耐火材料。     

Al2O3p/2024Al基复合材料的界面结构

利用TEM、HRTEM等分析测试手段,对挤压铸造法制备的Al2O3颗粒增强2024Al基复合材料的界面组织结构进行了观察与分析。结果表明：Al2O3p/2024Al基复合材料的界面结合良好,未发现界面反应物,铝基体与Al2O3颗粒以共格关系结合,界面属直接结合型,且Al2O3颗粒与Al基体存在如下的位向关系：Al2O3（1^-1^-21^-）//Al（1^-1^-1^-）;Al2O3〈3^-41^-1^-〉//Al〈110〉。     

Al-Zr(CO3)2体系反应生成Al基复合材料的力学和磨损性能研究

运用Al-Zr（CO3）2体系熔体反应法制备了（Al3Zr＋Al2O3）p／Al合材料，研究了（Al3Zr＋Al2O3）p／Al复合材料的力学和磨损性能。结果表明：Al-Zr（CO3）2与Al熔体反应生成了Al2O3、Al3Zr颗粒；（Al3Zr＋Al2O3）g/A复合材料的抗拉强度和屈服强度随颗粒理论体积分数的增大而提高，当颗粒体积分数为10％时，复合材料的Rm为148．3MPa，较铝基体提高了90．1％，复合材料的Rp02为110．5MPa，较铝基体的提高了163．1％，复合材料的断后伸长率先升后降；由复合材料的拉伸断口SEM可知：随着反应物质量增加，塑性变形区减小，但仍是塑性断裂；由磨损表面SEM观察表明：（Al3Zr＋Al2O3）p/Al复合材料的磨损特征为黏着磨损和磨粒磨损的混合型磨损。     

铝熔体中添加NH4Al(SO4)2制备Al/Al2O3复合材料

向铝熔体中添加脱水的硫酸铝铵,于900℃下发生分解反应,反应分解的Al2O3原位生成颗粒增强铝基复合材料。SEM观察表明,Al2O3颗粒在铝基体中细小弥散分布,形成球形的、不团聚的增强体颗粒。与基材相比,Al/Al2O3复合材料的耐磨损性能明显提高,耐磨性是基材的4倍,且由硫酸铝铵原位生成的复合材料耐磨性优于添加氧化铝形成的复合材料。拉伸实验结果显示,复合材料的抗拉强度没有明显变化,且塑性有所降低。     

Zr55Al10Ni5Cu30合金熔体与不锈钢的润湿行为

用座滴法研究了Zr55Al10Ni5Cu30合金熔体与不锈钢基片在连续升温和不同温度下保温20 min的润湿动力学,用扫描电镜观察了润湿冷凝样品的界面形貌,用能谱分析、X射线衍射等研究了界面反应,分析了Zr55-Al10Ni5Cu30与不锈钢基片之间的扩散和界面问题.结果表明:随着温度的升高,Zr55Al10Ni5Cu30与不锈钢基片之间的润湿角减小,润湿半径增大;1 223,1 273 K时等温润湿动力学分3个阶段:孕育阶段、准稳态减小阶段和趋于平衡阶段,温度高于1 323 K时润湿只有趋于平衡阶段;Zr55Al10Ni5Cu30合金与不锈钢之间的润湿为反应控制型润湿,界面处有明显的扩散层和界面反应层;合金熔体一侧含熔体与不锈钢反应生成的Cr2Zr,界面处含反应生成的Al5Cr;在制备Zr55Al10Ni5Cu30/不锈钢非晶复合材料时必须合理选择制备工艺,严格、控制界面反应.     

固液原位反应生成Al_2O_3(P)/Al复合材料的研究

采用 Cu O颗粒与 Al熔体原位反应的方法制取了 Al2 O3( P) / Al复合材料 ,并对其显微组织、硬度及耐磨性进行分析和研究。试验结果表明 :反应生成的 Al2 O3颗粒非常细小 ( 2～ 5 μm)弥散且均匀地分布于 Al基体中 ,具有显著的增强效果。所得复合材料的硬度和耐磨性显著高于 Al基体     

Wetting behavior of Zr55Cu30Al10Ni5 melt on alumina

The wetting behavior of molten Zr55 Cu30 Al10 Ni5 on Al2O3 was studied by the sessile drop method in high vacuum. The results show that wetting kinetic at 1 163 K is composed of three stages., incubation, quasi-steady decrease and trend constant. Precursor film forms surrounding the wetting tip when wetting temperature is above 1 163K. Formation of precursor film is related to the change of triple line configuration and results in good wettability.Chemical reaction dos not occur at the wetting interface. Al2O3 is an excellent reinforcement for Zr55 Cu30 Al10 Ni5 matrix composite in terms of wettability and reactivity. The kinetic relationship of spreading ratio with spreading timewas also investigated.     

Wettability of molten Zr55Cu30Al10Ni5 on alumina and zirconia

The wetting behavior of molten Zr55Cu30Al10Ni5 on Al2O3 and ZrO2 was studied using the sessile drop method. The results show that the nonwetting-to-wetting transition for the Zr55Cu30Al10Ni5/ZrO2 wetting system takes place at 1193 K. The wetting of molten Zr55Cu30Al10Ni5 on Al2O3 is a non-reactive wetting. Owing to the formation of diffusion band at the front of the wetting tip in the Zr55Cu30Al10Ni5/Al2O3 system, the wettability of Al2O3 is better than that of ZrO2.     

添加NH_4AlO（OH）HCO_3原位生成Al_2O_3/Al复合材料的制备及其性能

碳酸铝铵与熔融的铝液反应原位生成颗粒增强铝基复合材料,对复合材料的力学性能和摩擦磨损行为进行研究。结果表明：在搅拌的铝熔体中碳酸铝铵发生分解反应生成γ-Al2O3;该原位反应的增强颗粒比直接添加的Al2O3在铝熔体中分布得更均匀;复合材料的密度和硬度随着增强相加入量的增加而提高,而强度则随着增强相加入量的增加而降低;磨损率随着增强相加入量的增加和载荷的增加而提高;原位反应生成的复合材料的力学性能和耐磨性明显优于直接添加Al2O3颗粒形成的复合材料的。     

Si对无压自浸渗法制备SiCP/Al复合材料的影响

采用无压自浸渗法制备SiC颗粒增强Al基复合材料,研究了Si对SiC颗粒与Al液之间浸润性的影响。结果表明,在熔融铝液中添加Si可以降低金属溶液的粘度,改善其流动性,促进SiC颗粒与金属溶液之间的浸润性;Si的添加还可以抑制复合材料中AL4C3脆性相的产生,从而改善了SiC颗粒增强铝基复合材料的组织与性能。     

冷金属过渡下熔融铝合金在钢板上润湿铺展的数值模拟

采用Fluent软件对冷金属过渡条件下第一个周期内熔融铝合金在Q235钢板上润湿及凝固进行了分析和研究,得出温度场对金属凝固的影响和两者对熔滴润湿铺展能力的影响,以及不同初始参数对熔融铝合金在Q235钢板表面润湿行为的影响.结果表明,熔融铝合金首先在三相线处开始凝固,这与温度场的分布相一致;已凝固的金属对熔融铝合金的铺展起到一定的阻碍作用;随着初始温度的增加湘线附近局部凝固的固柏体减小,熔融铝合金在Q235钢板上表现出好的润湿性.     

氧化铝陶瓷热浸镀铝工艺研究

作者发现采用热浸镀铝工艺,在一些特殊的条件下将陶瓷插入铝熔液中定向移动后移出,可以在氧化铝陶瓷表面镀上一层厚度为数微米的铝膜。本实验系统地研究氮气流量、铝熔液温度以及陶瓷板与铝液的接触时间等因素对陶瓷表面铝膜覆盖率的影响。结果表明:铝膜覆盖率随氮气流量的增加发生显著变化,先增加后降低;铝熔液温度的提高使得覆盖率峰值对应的氮气流量向低氮气流量侧转移;铝熔液和陶瓷接触时间的增加有助于陶瓷表面热浸镀铝。此外还采用高分辨透射电镜观察了铝膜和陶瓷的连接界面,发现在氧化铝晶粒上外延生长出与铝晶粒之间存在共格关系的新生Al2O3层。     

Brazing of Coated Al Foil Filler to AIN CeramicEI北大核心CSCD

The wettabilities of molten metals on ceramics are poor normally. In order to improve the wettability, all existing ceramic brazing methods introduce a compound transition layer formed by the reaction of active metal and ceramic. The transition layer between brazing seam and ceramic however creates negative effect on the properties of brazing joints. Although Al is the scarce metal which can wet some ceramics such as AIN and Al2O without reaction, the difficulty of removing oxide layer on surface prevents it being ceramic brazing filler. This work proposed a kind of coated Al foil filler able to remove its own Al2O3 film and an elevating temperature brazing process to enhance Al/AIN joint strength. Removing Al2O3. film effect of vapor deposited Ni/Al double layer film on Al foil and the effect of brazing temperature on improving joint strength were studied. The results showed that due to buried by Ni/Al double layer film, Al2O3 film on Al foil original surface broken and was swept in Al-1%Ni (atomic fraction) alloy liquid during heating and melting process. As a result, the direct brazing of Al to AIN without interface reaction transition layer was realized. The joint strength was significantly enhanced by elevating brazing temperature. When brazing at 680 degrees C, the joint fractured along the interface between Al seam and AIN and the sheer strength was 79 MPa because of Al liquid not wetting AIN. With the elevating of brazing temperature, the wettability and interface strength of Al/AIN improved. The fracture gradually transferred to brazing seam from interface. The joint strength increased and reached to the maximum value of 146 MPa at 840 degrees C.     

SPRAYING-OXIDATION AND DEPOSITION PROCESS OF Al/Al2O3 COMPOSITES

１ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＴｈｅｒｅｓｅａｒｃｈａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｍｅｔａｌｍａｔｒｉｘｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｈａｓｂｅｅｎｏｎｅｏｆｔｈｅｍｏｓｔａｃｔｉｖｅａｒｅａｓｉｎｍａｔｅｒｉａｌｓｓｃｉｅｎｃｅａｎｄｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏ...     

以超重力熔铸新技术快速制备Al2O3/YAG/YSZ三元共晶陶瓷

研究一种大块致密Al2O3/YAG/YSZ三元共晶陶瓷的快速制备新技术,以Al/Fe2O3/Y2O3/ZrO2为反应剂,通过诱发各组元间的燃烧合成反应,首先获得陶瓷(Al2O3/YAG/YSZ)和金属(Fe)的混合熔体;随后利用两种熔体的密度差异,在超重力场中实现陶瓷熔体和金属熔体的彻底分离和凝固.在超重力场作用下,先凝固的陶瓷相局部沉陷到金属熔体中,并受到金属熔体对之施加的接近2 MPa的瞬态等静压力,因此得以实现完全致密化.微观结构分析表明,所获得的三元共晶陶瓷的相组成和晶粒形貌沿超重力方向呈现明显的梯度渐变特征.