无压熔渗法制备Ni3Al/TiC陶瓷基复合材料工艺研究

研究了采用自蔓延高温反应合成的预制件TiC-Ni3Al与金属间化合物Ni3Al的浸润性、渗透性和渗透动力学.采用SEM、EDS、XRD和金相显微镜等测试分析手段,对复合材料的组织进行分析,探讨了预制型成型无压熔渗浸渗工艺参数对Ni3Al/TiC复合材料成型的影响.结果表明,金属间化合物Ni3Al与预制件TiC-Ni3Al具有很好的浸润性,在一定温度条件下可形成致密无缺陷的组织;Ni3Al与预制件TiC-Ni3Al在熔渗过程中保持各自的化学稳定性,在渗透过程中无新相产生;Ni3Al在预制件TiC-Ni3Al中的渗透深度与渗透时间呈抛物线关系,渗透速度随渗透时间延长而降低,且随预制件相对密度增大而降低.     

钛合金与铝合金异种金属钎焊及熔钎焊研究进展

钛合金和铝合金广泛应用于航空航天、舰船和汽车等工业中,钛/铝连接结构也得到越来越多的重视。文中对钛合金与铝合金异种金属的焊接性进行了分析,重点论述了国内外钛合金与铝合金异种金属钎焊、熔钎焊连接方法研究现状。指出了钛合金与铝合金物理化学性质差异较大,目前仍存在钎焊时脆性Ti/Al金属间化合物生成难避免、熔钎焊时热输入不均匀易导致钛合金与铝合金连接接头组织分布不均的难题。通过改变钎料类型、钎料成分配比与焊接参数,可有效减少脆性Ti/Al金属间化合物的生成,熔钎焊时可通过选择合适的焊接方法与焊接工艺或通过对焊缝填充金属来减少脆性Ti/Al金属间化合物生成等方法。最后针对钛合金与铝合金异种金属钎焊及熔钎焊的发展及研究方向提出了展望。     

6061铝合金/316L不锈钢CMT熔钎焊工艺

对1.5 mm厚6061铝合金和2 mm厚316L不锈钢进行搭接焊,所选焊丝为4043铝硅焊丝。运用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪、显微硬度计及万能拉伸试验机研究了焊接工艺参数对焊缝成形及焊接接头界面组织与力学性能的影响。研究结果表明,焊接参数对焊接接头宏观形貌有显著的影响,钎焊界面处不可避免的生成以FeAl3,Fe2Al5为主的金属间化合物相。拉剪试样断裂于钎焊金属间化合物层处,金属间化合物层厚度过大或过小都会影响焊接接头抗剪强度,厚度为1.5 μm时试样抗剪强度最高可达50 MPa。     

漫渗燃烧合成TiAl金属间化合物的物化过程探讨

漫渗燃烧合成可分为两个主要过程，即漫渗和燃烧合成。影响漫渗的主要因素是Ａｌ对Ｔｉ的润湿性，它主要与温度有关。提高温度有利于漫渗。燃烧合成主要存在两次反应，其中生成ＴｉＡｌ３的反应瞬间即可完成，是一剧烈的化学过程，属于非扩散控制；由ＴｉＡｌ３转变成ＴｉＡｌ的过程相应要慢得多，是一个扩散控制。整个反应受二次反应控制，即受扩散控制。     

5A02铝合金与镀锌钢熔钎焊接头研究

采用钨极氩弧熔钎焊进行了铝合金和镀锌钢的异种金属焊接,研究了焊接参数对接头性能的影响,并通过填加不同焊丝,探讨了合金元素的加入对焊缝的影响.结果表明,异种接头抗拉强度可达到130 MPa,并通过X射线衍射分析,获得了填加不同合金元素的焊缝界面层相组成.     

等离子熔覆制备Fe3Al金属间化合物的组织结构

为了提高钢铁表面的抗高温腐蚀性能,应用电弧喷涂和等离子弧熔覆方法在碳钢表面制备Fe-Al金属间化合物涂层。通过对熔覆层及其与钢基体界面的组织结构分析,认为该方法可以在钢基表面获得致密、无夹杂的铁铝金属间化合物层,合金层与基体间完全冶金结合;熔覆层主要由Fe3Al,FeAl和α-Fe相构成。在试验条件下所获得的铁铝合金层,其最高显微硬度可达到514HV。     

7A52铝合金-钢异种结构CMT熔钎焊接头组织及镀镍层的行为与影响

以ER4043铝硅焊丝为填充金属,研究了Q235钢螺柱与7A52铝合金板CMT焊接工艺,在焊接电流115~135 A,电弧电压14.5~16.5 V,焊接速度0.3 m/min条件下,焊接过程稳定,焊缝成形连续美观.结果表明,7A52铝合金侧熔合区界面为熔焊特征,铝母材发生熔合,熔合良好;钢螺柱侧熔合区为钎焊特征,界面存在反应层,由靠近钢螺柱的Fe₂Al₅层和靠近焊缝侧的FeAl₃层组成,整体反应层厚度由根趾向焊趾方向逐渐减小.焊趾部位出现富镍区,主要由Al₃Ni的共晶组织及少量Al₃Ni₂组成.与无镀镍层焊缝比较表明,镀镍层在焊接过程的行为降低了界面反应层厚度,且通过形成富镍区,降低了接头的脆性,使接头抗剪切强度提高了15%~19%,最高达到146.9 MPa,满足了高强铝合金螺柱焊接的质量要求.     

铝合金表面激光熔覆镍基复合涂层的组织与磨损性能

利用SEM、EDS、磨损试验机及硬度测试仪等设备对铝合金表面激光熔覆层的组织与磨损性能开展了研究。结果表明当扫描速度为5mm/s时,熔覆层气孔、裂纹等缺陷相对较少;在熔覆层顶部生成了许多块状及网状的Ni-Al金属间化合物,中部生成了(Ni, Cr, Fe)XCy金属间化合物,底部存在大量具有明显生长方向性的柱状α-Al枝晶。熔覆层顶部及中部保持着高硬度值,中部硬度最高值达820HV,是熔覆层底部硬度值的5倍以上。硬度值在熔覆层中部的末端开始显著下降。熔覆层的摩擦系数根据载何不同其值在0.37-0.43间,并随着载荷增加而有所降低。主要原因是Ni-Al和(Ni, Cr, Fe)XCy金属间化合物等强化相在熔覆层中生成及其均匀分布在熔覆层的中上层改善了材料的硬度及磨损性能。     

激光熔覆在金属间化合物涂层材料制备中的应用

在分析金属间化合物涂层材料特点的基础上,综述各种激光熔覆合成金属间化合物涂层的研究现状,分析了各种金属间化合物涂层的组织和性能.研究表明,激光熔覆合成的金属间化合物涂层均具有优异的耐磨、耐腐蚀、抗氧化等性能.     

镀Zn钢-6016铝合金异种金属的激光熔钎焊及数值模拟

熔钎焊是抑制或减少钢/铝异种金属激光焊接过程中FeAl脆性金属间化合物产生的有效工艺方法。采用光纤激光器,不添加任何钎料,对1.2 mm厚DC56D+ZF镀锌钢和6016铝合金平板试件进行激光搭接焊试验,利用MATLAB软件,针对焊接过程的实际情况,在一定的基本假设下建立准稳态下钢/铝异种金属激光焊接熔池形状的数学模型,基于准稳态形状控制方程数值计算获得的熔池几何形状分布,结合试验来调整焊接工艺参数,获得最佳焊接成形,利用卧式金相显微镜、扫描电镜和X射线衍射仪等手段研究焊接接头各区域的金相组织、主要元素分布与物相组成。结果表明:焊接激光束照射搭接在钢板上的铝板对接焊缝时,焊接功率和焊接速度对熔池几何形状的影响较大,随着激光功率的增大,熔深增加;而随着焊接速度的增加,熔深却变浅。当焊接功率为1 600~1 800 W、焊接速度v=30 mm/s、离焦量D=0 mm时,焊缝成形性良好,无明显裂纹、气孔等缺陷,焊接接头区域存在一个台阶状结构,在平台区域,钢/铝两钟金属存在明显的界限,界面结合依靠液态的铝在钢母材表面上的润湿、填充和铺展等作用;下凹区域,钢/铝熔合较好,Fe和Al元素的混合区宽度较大,未形成明显的FeAl脆性金属间化合物,Fe和Al的热扩散是该区域界面结合的主要原因。     

Ti9Al合金的氢塑性效应

采用真空自耗电弧炉熔炼制备Ti9Al合金，通过渗氢处理显著提高氢含量，在凸轮塑性试验机ЧПИ-2上以10mm／min的速度进行热模拟试验。研究发现：氢可以降低Ti9Al合金的相变温度，扩大α β区的温度范围；氢作为卢稳定剂会妨碍或完全抑制以Ti3Al为基的α2相的析出；钛合金的氢合金化可促使卢相在更低温度下稳定化，明显地提高了Ti9Al合金塑性。     

无压渗透制备金属间化合物陶瓷基复合材料的研究进展

介绍了目前国内外使用无压渗透制备金属间化合物陶瓷基复合材料几个系列：FeAl/TiC、NiAl、Ni_3Al/TiC、FeAl/WC和Ni_3Al/WC。     

无压渗透制备金属间化合物陶瓷基复合材料的研究进展

介绍了目前国内外使用无压渗透制备金属间化合物陶瓷基复合材料几个系列：FeAl／TiC、NiAl、Ni3AL／TiC、FeAl/WC和Ni3Al/WC。     

Mg-Al-Ca合金系金属间化合物的力学性质与热力学性能第一原理计算

采用基于密度泛函理论Castep和Dmol程序软件包,计算了Mg-Al-Ca合金系金属间化合物的力学性质与热力学性能。结果显示:DI3型结构Al4Ca为延性相,C15型结构Al2Ca与C14型结构Mg2Ca为脆性相,C15型结构Al2Ca塑性最差;采用弹性常数计算结果预测的Al2Ca熔点与实验值很接近,误差仅为4.06%;而不同温度下热力学性能的计算结果表明,在298.15~425K温度范围内,Al2Ca的Gibbs自由能最小,对应其相结构的热稳定性最好;而Al4Ca次之,Mg2Ca最差;随着温度的升高,Mg2Ca的Gibbs自由能下降最快,对应结构的热稳定性增强也最快;在525K以上时,Mg2Ca的结构热稳定性最好,其次是Al2Ca,而Al4Ca最差。     

双相TiAl基合金的高温孪生变形机制

研究了Ｔｉ－４８Ａｌ双相合全在６００、８００℃下以不同压缩量（２％、８％、１５％、２０％）变形后的微观组织结构。试验结果表明，在高温下形变孪生同样是双相ＴｉＡｌ合金的重要变形机制，孪生系统为｛１１１｝＜１１２］．在高温下变形时，随着变形量的增加，不仅形变孪晶的数量增多，同时孪晶厚度显著增大。     

金属热还原法制备钛铝中间合金

以TiO_2为原料,KClO_3为发热剂,Al为还原剂和合金化剂,Ca为深度还原剂,通过金属热还原法制备钛铝中间合金,考察了单位质量热效应、造渣剂配比和还原剂加入量及组成对反应过程稳定性、合金成分及收率的关系。研究表明:用Ca和Al作为还原剂时,体系绝热温度分别是2426和1806 K,反应制得的钛铝中间合金由Ti Al、Ti_3Al和少量的Al_2O_3夹杂相组成,化学分析合金中Ti、Al、O质量分数分别为58.36%、40.19%和1.41%。     

双相TiAl基合金的室温孪生变形机制

研究了Ｔｉ－４８Ａｌ双相合金在室温下以不同压缩量（２％、８％、１５％、２０％）变形后的徽观组织结构。试验结果表明，形变挛生是双相ＴｉＡｌ合金的重要变形机制，孪生系统为｛１１１｝＜１１２］。随着变形量的增加，形变李晶数量增多，但即使经历较大变形，形变孪晶仍然很薄。理论分析表明，在有序Ｌｌ＿ｏ结构中，形变不可能导致伪孪晶。     

铜合金表面复合材料的负压铸渗工艺研究

通过试验研究了浇注温度、负压度、渗剂Al2O3粒度、粘结剂种类、预热温度等工艺参数对渗层的形成及渗层质量的影响.在浇注温度为1 210℃、负压度为0.04～0.06MPa、Al2O3粒度为40～60目时能得到表面光洁的铸渗层1～3mm.综合分析了影响渗层形成及渗层质量的主要工艺参数,并得出浇注温度、负压度以及预涂层的厚度是影响渗层形成的主要因素.     

机械合金化制备金属间化合物MoSi2

以Si粉和Mo粉为原料采用机械合金化的方法制备了金属间化合物MoSi2。研究了球磨过程中球磨时间、球料比、转速及不同球磨机类型对机械合金化产物的影响。利用SEM观察粉末表面形貌及颗粒大小，利用XRD测定物相结构。研究结果表明，当球磨机提供的能量达到相变所需的能量时，粉末中有MoSi2相生成。通过XRD分析可以看出，随着球磨时间的延长，合金化程度逐渐提高：球磨转速的提高有助于生成MoSi2：较高的球料比可以使生成MoSi2的时间提前。在机械球磨过程中，粉末的颗粒尺寸经历了一个由较粗且不规则、不均匀粉末向细小、均匀、接近球形粉末，然后团聚增大的转化过程。此外，还研究了助磨剂对合金化产物的影响，结果表明助磨剂的加入并不能促进MoSi2的生成，但可以对颗粒的细化起到一定作用。     

多孔钴铬钼合金的真空离心渗流铸造工艺研究

将多孔钴铬钼合金用作人工骨的骨架材料,利用快速成形方法制得试样和浇注系统,用氧化锆熔模铸造工艺来获得铸造型腔,采用自行筛选的两种填料颗粒和真空离心渗流铸造工艺来制备多孔钴铬钼合金,并探讨其制备的工艺参数.试验表明,在浇注温度为1 450 ℃,颗粒预热温度为700 ℃和离心旋转速度为400 r/min时.可以获得连通性好和较高孔隙率的多孔钴铬钼合金材料.