Cf／Al复合材料与TiAl自蔓延连接工艺及机理研究

采用自蔓延连接的方法实现了碳纤维增强铝基复合材料（Cf／Al）与TiAl合金的连接,系统研究了二者在自蔓延连接中界面形成机制。采用理论分析和基础试验相结合的方法,进行了自蔓延中间层的优化设计。     

C_f/Al复合材料与TiAl自蔓延连接工艺及机理研究

采用自蔓延连接的方法实现了碳纤维增强铝基复合材料(Cf/Al)与TiAl合金的连接,系统研究了二者在自蔓延连接中界面形成机制。采用理论分析和基础试验相结合的方法,进行了自蔓延中间层的优化设计。     

C_f/Al复合材料与TiAl电子束诱导自蔓延焊接机理及动力学研究

1项目简介采用自蔓延连接的方法实现了碳纤维增强铝基复合材料(Cf/Al)与TiAl合金的连接,系统研究了二者在自蔓延连接中界面形成机制。采用理论分析和基础试验相结合的方法,进行了自蔓延中间层的优化设计。     

冷轧Ti/Al层状复合材料中TiAl3相在退火过程中的形成机理及生长动力学

将冷轧Ti/Al层状复合材料在525～625℃温度范围内退火0～128 h,并对复合材料的界面显微组织演变进行研究.结果表明,仅金属间化合物TiAl3相在Ti/Al界面形成,大多数TiAl3晶粒为细小的等轴晶,其平均尺寸从数百纳米到数微米,且随温度和/或退火时间的增加而增加,其中退火温度对晶粒尺寸的影响远大于退火时间的...     

手工自蔓延焊接燃烧机理研究

利用燃烧型焊条对Q235钢板进行手工自蔓延焊接试验,对焊条的燃烧机理进行了研究,分析了焊条的燃烧类型、燃烧模式和燃烧波结构,对不同成分焊条的绝热燃烧温度进行了理论计算,测定了燃烧速度.试验发现,手工自蔓延焊接的燃烧过程是典型的非均匀体系燃烧,燃烧反应类型为液体火焰和准固体火焰,表现为非稳态混沌燃烧,燃烧波实际温度分布图...     

铝硅合金钎焊Cf/Al复合材料的界面反应及连接机理

在500～570℃的温度范围内,采用Al-Si-Cu、Al-Si-Cu-Zn钎料,对碳纤维增强铝基复合材料(碳体积分数为50%)进行了高频感应钎焊.结果表明,钎料中的Si和Cu向母材扩散,复合材料中的碳纤维与渗入的液态钎料及基体Al发生界面反应,生成了Al4C3、SiC和CuAl2脆性化合物.连接接头具有较好的力学性能,使用Al-28Cu-6Si和Al-4Cu-10Si钎料,在无压、无钎剂状态下,钎焊接头的抗剪强度分别为63和75 MPa,剪切断裂发生在钎料层与母材界面上.     

SiCp/Al复合材料电子束焊接接头组织及性能

对SiCp/Al复合材料自身进行电子束焊接,研究了其接头成形、焊缝组织、热影响区组织及接头力学性能.结果表明,SiCp/Al复合材料自身直接电子束焊接时,接头的主要缺陷是焊缝成形差、易形成两侧堆积颗粒物的凹槽;焊缝组织中存在界面反应产生的灰白色初生硅、深灰色针状相Al4C3以及Al-Si共晶中的浅灰色针状共晶硅,形成脆性区,拉伸断裂位置便在此处,断裂为脆性断裂.熔合区附近硬度较高,与焊缝区组织及硬度差异较大.接头的最高强度为73 MPa,仅占母材平均抗拉强度的41％.     

SiC_p/Al基复合材料的铝浴自蔓延反应制备及其热学性能

将SiC和Ti的混合粉末压坯浸入铝液中 ,引发SiC和Ti的自蔓延反应 ,制备了低膨胀、高导热和高含量SiCp/Al基复合材料。自蔓延反应产物Ti5Si3和TiC在SiC颗粒表面原位形成涂层 ,改善了SiCp/Al界面的润湿性。SiC颗粒自重沉降 ,可形成高SiC含量的复合材料。考察了复合材料的热膨胀系数、导热系数及其与自蔓延反应之间的关系。结果表明 ,自蔓延反应对材料的热膨胀系数影响不大 ,但剧烈的自蔓延反应会损害材料的导热性能 ,如果适当控制反应程度 ,可以制备低膨胀、高导热的SiCp/Al基复合材料。     

温度对Cf/Al与TiAl自蔓延连接接头界面及性能的影响

采用自蔓延连接方法,在真空炉中利用中间层14Al-2Ni-3CuO实现了C_f/Al复合材料与TiAl合金的连接.在连接接头中,靠近TiAl侧,中间层与TiAl生成TiAl₃;靠近C_f/Al侧,中间层与C_f/Al生成 NiAl₃;在C_f/Al复合材料中,中间层的Ni原子扩散到复合材料中,在C_f/Al也有 NiAl₃生成.连接温度对接头界面组织及接头强度影响较大,随着连接温度的升高,中间层与TiAl生成的TiAl₃层厚度明显增加.接头抗剪强度先逐渐增大,在550℃时最高可达26.9 MPa,当连接温度达到600℃时,接头的抗剪强度迅速降低.连接温度较低时,断裂多发生在靠近中间层的TiAl侧;连接温度较高时,断裂多发生在靠近中间层的C_f/Al复合材料侧.     

原位自生TiAl3增强Al基复合材料的组织结构及形成机理研究

采用冷喷涂技术沉积Ti-80Al（wt.%）复合涂层,通过热处理获得了原位自生TiAl3金属间化合物颗粒增强Al基复合材料涂层。采用SEM、EDS和XRD等分析了冷喷涂Ti/Al复合涂层在不同热处理温度下的组织结构演变规律及Ti、Al粒子间原位扩散反应过程,并对TiAl3金属间化合物的形成机理进行了探讨。结果表明,冷喷涂Ti/Al复合涂层组织致密,其相结构与喷涂粉末完全相同,450℃热处理后涂层局部区域发生Ti、Al间的固态扩散反应,并在Ti、Al粒子界面原位形成TiAl3金属间化合物,随着热处理温度升高,TiAl3金属间化合物的含量显著增加,600℃热处理后,Ti/Al复合涂层中的Ti粒子全部转变为TiAl3金属间化合物,获得原位自生TiAl3颗粒增强的Al基复合材料.     

SiC_p/Al激光诱导钎焊接头界面行为及性能

针对T/R模块壳体结构封装的特殊性,提出了激光诱导钎焊方法并建立其机理模型.以增强相体积分数为55%的Si CP/Al复合材料为母材,根据激光诱导温度场的特殊性,采用Al Zn25Si1,Zn Al7,纳米铝粉,微颗粒锡4种钎料对铝基复合材料进行了氩保护气氛钎焊试验,利用扫描电镜和EDS能谱分析的方法对钎焊接头的界面结合和断口形貌进行了研究.在保证接头材料表面不受热损伤、且搭接界面钎料熔化的特殊温度场的条件下,确定了激光的参数.结果表明,低熔点的Zn Al7、纳米铝粉钎料容易得到良好的接头,界面层通过扩散实现了冶金结合,断口分析表明,钎焊接头的断口位于钎缝偏于母材内一侧,具有一定的连接强度.     

Cf/Al复合材料与TC4钛合金的激光诱导燃烧合成连接

采用激光诱导燃烧合成连接方法实现Cf/Al复合材料和TC4钛合金的可靠连接.放热中间层的燃烧合成反应为连接过程提供所需能量.结合理论计算和实验,对Ni?Al?Zr中间层的化学成分进行优化设计,并对连接接头的显微组织和力学性能进行研究.结果表明,Zr的加入轻微降低中间层的放热性,但显著提高连接质量,是实现可靠连接的关键....     

Al-Ni-CuO中间层自蔓延连接Cf/Al与TiAl接头的微观形貌及其形成机制

采用14Al-2Ni-3CuO中间层真空加热实现了Cf/Al复合材料与TiAl合金的自蔓延连接,获得了良好的接头.分析了Al-Ni-CuO粉末中间层的DTA曲线,研究了其放热机制,阐述了接头界面的形成过程.结果表明,加热温度升高到500℃,铝与CuO即发生氧化还原反应,放出大量的热;加热温度升高到600℃左右,中间层局部的实际温度已经超过了铝的熔点,铝开始熔化,液态铝将固态镍包围,铝与镍发生反应,生成NiAl3.在最终接头的TiAl侧,中间层与TiAl生成TiAl3;在Cf/Al侧,中间层与Cf/Al生成NiAl3;中间层中的镍向Cf/Al复合材料中扩散,与铝基体发生反应生成NiAl3.     

Al3Zr/Al基原位复合材料等离子体焊接区的组织及表面腐蚀行为

摘要： 本文以5wt%Al3Zr/铝基复合材料为研究对象,以Ar气体为离子气体,Al-Ti-B为丝材进行等离子焊接。用电化学综合测试仪测定了焊接区在3.5%NaCl溶液中的腐蚀极化曲线。采用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）对复合材料及其焊缝的组织和相组成进行了分析和表征,研究了Al3Zr/Al基复合材料等离子焊接后在3.5%NaCl溶液中的腐蚀行为和腐蚀机理。SEM分析结果表明,等离子弧焊接可获得较好的焊缝组织,焊缝组织主要由Al3Ti相和Al基体组成,Al3Ti相呈条状和球形。电化学极化曲线表明,材料在熔核处的耐蚀性略低于母材,焊缝处浸泡腐蚀机理为Al3Ti相和基体相的电极电位不同形成原电池反应造成。     

Cf增强Ti/Al基层状复合材料的组织与性能研究

利用箔-纤维-箔（FFF）法结合真空热压（VHP）技术制备新型的Cf增强Ti/Al基层状复合材料。借助扫描电镜（SEM）,能谱分析（EDS）,X射线物衍射物相分析测试（XRD）,弯曲实验,压缩实验等对不同热压工艺参数下材料的组织及性能进行研究。结果表明,最佳热压工艺为700℃-30MPa-1h,材料弯曲强度可达469MPa,抗压强度可达324MPa。新型Cf增强Ti/Al基层状复合材料结构为韧-脆相交替的叠层,该结构可有效阻碍裂纹扩展并延长其扩展路径,吸收大量的断裂能,以此提高材料的性能。在Ti/Al界面处生成Al3Ti和Ti5Si3强化相;在Al/Cf界面处形成了Al4C3和SiC相。Si元素促进Ti、Al结合及强化相Ti5Si3的析出,并提高Al、C润湿性。     

SiCp/Al复合材料化学镀镍层耐蚀性能及机理研究

在考察镀覆条件对镀层含磷量影响的基础上,用电化学方法评价不同含磷量镀层的耐蚀性,得到基本一致的结果:镀液温度及pH值降低,镀层磷含量升高,而镀层含磷量的提高又使镀层的耐蚀性提高.用SEM、EDAX和XRD研究了镀层的表面和断面形貌、含磷量以及相结构,探讨了碳化硅颗粒增强铝基(SiCp/Al)复合材料表面化学镀镍层耐腐蚀的机理.结果表明,在腐蚀过程中,镀层中磷元素在表面富集形成具有良好耐蚀性的钝化膜,从而提高镀层的自钝化能力和耐蚀性.     

LF2铝合金与Q235钢加入中间Cu层电子束焊接接头组织及形成机理

对2mm厚的LF2铝合金和Q235钢平板试件进行了加入中间过渡层金属Cu的电子束对接焊接试验,利用光学金相、扫描电镜及能谱分析等方法研究了接头各区域的组织结构和成分分布。结果表明,接头可分为三个焊缝组织区域,其中靠近钢侧的焊缝区主要为Fe基固溶体,并含有少量金属间化合物;靠近铝侧的焊缝区为含有Fe-Al系及Al-Cu系金属间化合物的Al基固溶体;焊缝中部区为呈层带状分布的多种Fe-Al以及Al-Cu脆性金属间化合物混合区。     

TiAl与Si3N4f/Si3N4复合材料钎焊接头界面结构及性能研究

采用AgCuTi钎料实现了TiAl与Si3N4f/Si3N4复合材料的钎焊,确定了钎焊接头的典型界面组织结构为TiAl/AlCuTi/Ag(s,s)/TiN/Si3N4f/Si3N4。钎焊过程中,液相钎料在Si3N4f/Si3N4复合材料表面发生较好润湿,钎料中活性元素Ti与Si3N4基体及纤维发生反应形成连续的TiN化合物层。过高的钎焊温度或过长的保温时间导致钎缝中脆性的AlCuTi化合物增加,且由于接头应力的作用在钎缝中产生微裂纹甚至开裂,严重地降低了钎焊接头性能。当钎焊温度T=850℃,保温时间为10min时,接头抗剪强度达到最大,为9.4MPa,超过Si3N4f/Si3N4母材层间抗剪强度的60%。断口分析表明:压剪过程中,断裂发生在Si3N4f/Si3N4复合材料一侧。     

Ti-Si对SiCp/Al基复合材料等离子弧原位焊接性能的影响

以Ti-Si混合粉末作为填充材料,采用氮氩混合等离子气体对SiCp/Al基复合材料进行等离子弧原位焊接,分析SiCp/Al基复合材料的焊接性.结果表明,填充Ti-Si混合粉末进行等离子弧原位焊接时接头组织致密,结合较好,焊缝组织中生成了新的增强颗粒,未发现明显的针状相生成,从而有效地提高了接头的力学性能.力学性能试验表明,采用Ti-Si混合粉末进行等离子弧原位焊接所获得的抗拉强度为232.3MPa.此外探讨了焊接接头中气孔形成的机制以及应采取的相应措施.     

Al2O3-SiO2/AZ91D镁基复合材料制备及界面反应机理研究

采用硅酸铝纤维和镁合金制备出结构紧密的Al2O3-SiO2/AZ91D镁基复合材料。介绍了复合材料的制备工艺,适宜的挤压铸造工艺为预制体温度650℃、模具温度550℃、浇注温度760℃和30～50MPa压力。XRD、SEM、EDS和光学金相显微镜OM等分析结果表明,复合材料主要由Mg、β-Mg17Al12、MgO、AlPO4、3Al2O3·2SiO2和Mg2Si等结晶相组成;镁与硅酸铝纤维反应生成MgO和汉字状Mg2Si等产物;基体镁与硅酸铝纤维的界面形成较紧密的结合层。