Cu-Al2O3/20W3SiC复合材料的组织性能及热变形行为

采用快速热压烧结技术成功制备出Cu-Al₂O₃/20W3SiC复合材料，对复合材料的导电率、致密度以及硬度进行了测试，实验结果表明：材料结构致密、性能良好，内氧化生成的Al₂O₃颗粒弥散分布在铜基体中，各种强化相的协同强化作用对材料的增益效果明显。利用Gleeble-1500D热模拟试验机研究了材料的热变形行为，依据真应力-真应变曲线构建了材料的本构方程和热加工图，在变形量为0.3～0.6时，材料的最佳变形温度为740～950℃,最佳应变速率为0.03～0.273 s^-1。     

不同Al2O3含量的Al2O3/Cu复合材料的热变形行为

为探究Al₂O₃含量对Al₂O₃/Cu复合材料热变形行为的影响，采用内氧化法制备了3种Al₂O₃含量(0.28、0.66和1.13 mass%)的Al₂O₃/Cu复合材料，通过热模拟实验对其热变形行为进行了研究。结果表明：在823、923和1223 K时，随着Al₂O₃/Cu复合材料中Al₂O₃含量的增加，复合材料的峰值应力逐渐增大；显微组织观察发现，由于1.13 Al₂O₃/Cu复合材料内动态软化积累程度最大，导致其在1023和1123 K下出现了峰值应力下降现象。经热挤压后，在热变形过程中Al₂O₃/Cu复合材料的软化效果以动态回复为主。同时，发现0.28 Al₂O₃/Cu和0.66 Al     

1060Al/Al-Al2O3/1060Al层状铝基复合材料热变形模型对比分析

采用Gleeble-3500热模拟试验机在变形温度为25～400℃、应变速率为0.01～10s^-1和真应变为0.85的条件下,对1060Al/Al-Al₂O₃/1060Al层状铝基复合材料进行了热压缩试验,研究其热变形行为,建立了应变补偿的Arrhenius (SCA)、修正的Johnson-Cook (MJC)和修正的Zerilli-Armstrong (MZA) 3种本构模型,并对流变应力的预测值与实验值进行对比。结果表明,层状复合材料流变应力呈加工硬化型,并随温度升高或应变速率降低而降低;在100℃/0.5s^-1、200℃/0.1s^-1和300℃/0.1s^-1条件下,层状复合材料组元层间变形较为协调;3种本构模型中,MZA模型的相关系数最高,R为0.99085、平均绝对相对误差最低,e_AARE为0.046966,更适合描述1060Al/Al-Al₂O₃/1060Al层状铝基复合材料的热...     

Y2O3含量对大气等离子喷涂Al2O3-Y2O3复合涂层微观结构和力学性能的影响

目的 探究掺杂不同质量分数Y₂O₃对Al₂O₃-Y₂O₃复合涂层微观结构及其力学性能的影响。方法 采用大气等离子喷涂制备Al₂O₃涂层,以及Y₂O₃质量分数分别为10%、20%、30%、40%的Al₂O₃-Y₂O₃复合涂层。利用SEM、EDS对粉末以及不同涂层的形貌、组织结构、元素分布进行分析。使用XRD表征粉末和涂层的物相。使用显微硬度仪、纳米压痕测试仪和电子万能试验机对涂层的显微硬度、弹性模量以及断裂韧性等力学性能进行测试分析。结果 Al₂O₃喷涂粉末的物相由α-Al₂O₃组成,而喷涂得到的Al₂O₃涂层则由α-Al₂O     

ZrO2(Y2O3)含量对Mo-12Si-8.5B-ZrO2(Y2O3)复合材料高温氧化性能的影响

为了研究ZrO₂(Y₂O₃)含量对Mo-12Si-8.5B-ZrO₂(Y₂O₃)复合材料高温氧化性能的影响，利用机械合金化与放电等离子烧结制备了ZrO₂(Y₂O₃)含量为0～10 mass%的Mo-12Si-8.5B-ZrO₂(Y₂O₃)复合材料，研究了其在800、1000和1200℃下的高温氧化行为。结果表明：复合材料在800℃时均发生显著氧化，质量损失持续增加；随着ZrO₂(Y₂O₃)含量的增加，氧化质量损失速度降低，复合材料的抗氧化能力提升；低ZrO₂(Y₂O₃)含量(0～2.5 mass%)的复合材料在1000和1200℃下具备优异的抗氧化性；高ZrO₂(Y_...     

Al2O3颗粒直径对1 vol%的Al2O3/Cu基复合材料组织和性能的影响

采用粉末冶金法+热压工艺制备了不同Al₂O₃颗粒直径的1 vol%Al₂O₃/Cu基复合材料，使用光学显微镜和扫描电镜(SEM)观察了复合材料的显微组织，利用电子拉伸试验机测试了复合材料的力学性能。基于弹/塑性理论推导出了复合材料中颗粒周边的弹性区宽度的表达式。结果表明：Al₂O₃颗粒直径对Al₂O₃/Cu基复合材料强度及基体晶粒尺寸有着较大的影响；Al₂O₃颗粒直径越大，Al₂O₃/Cu基复合材料的抗拉强度、屈服强度越小；当Al₂O₃颗粒直径为5μm时，Al₂O₃/Cu基复合材料的抗拉强度和屈服强度分别为207和90 MPa,是铜试样的95.8%和95.7%。     

Al2O3/TiB2/Al复合材料的微观结构和高温力学性能

以细雾化铝粉和TiB₂颗粒为原料,通过粉末冶金和热轧制制备微米TiB₂和纳米Al₂O₃颗粒增强铝基复合材料。室温时,由于TiB₂和Al₂O₃的综合强化作用,Al₂O₃/TiB₂/Al复合材料的屈服强度和抗拉强度分别为258.7 MPa和279.3 MPa,测试温度升至350℃时,TiB₂颗粒的增强效果显著减弱,原位纳米Al₂O₃颗粒与位错的交互作用使得复合材料的屈服强度和抗拉强度达到98.2MPa和122.5 MPa。经350℃退火1000 h后,由于纳米Al₂O₃对晶界的钉扎作用抑制晶粒长大,强度和硬度未发生显著的降低。     

以Si-CaO/Al2O3-Si为连接层的C/C复合材料扩散连接接头微观组织及其剪切强度

CaO/Al₂O₃用于SiC之间的扩散连接，具有接头强度高、连接可靠等优点，但CaO/Al₂O₃与C/C复合材料的润湿性差，不宜直接用于C/C复合材料的扩散连接。为解决C/C复合材料难以焊接以及连接接头强度较低的问题，本文采用Si-CaO/Al₂O₃-Si复合夹层作为连接层，对C/C复合材料进行扩散连接，通过Si与C/C在高温下反应生成SiC以及SiC与CaO/Al₂O₃之间的相互作用，获得高强度接头。结果表明，随着保温时间的延长，接头的剪切强度先升高后下降。1500℃保温90 min的接头，剪切强度达到38.17 MPa，连接接头内部形成“富Si的过渡层-中间层-富Si的过渡层”对称结构，接头中生成的物相主要包含SiC以及由Al₂SiO₅、SiO₂、CaAl₄O₇等构成的复合玻璃相，剪切断裂主要发生在C...     

ZK60合金表面含纳米Y2O3微弧氧化涂层的体外降解、磨损性能和生物相容性(英文)

为了进一步降低镁合金微弧氧化(MAO)涂层的降解速率并提高其耐磨性能，通过在电解液中加入纳米Y₂O₃的方法，制备含纳米Y₂O₃的镁合金MAO涂层，并借助显微结构观察、磨损实验、电化学实验、浸泡实验和细胞毒性实验对其进行研究。结果表明，微弧氧化涂层中主要含有Ca₈YMg(PO₄)₇和Y₂O₃颗粒，Ca₈YMg(PO₄)₇能稳定涂层，纳米Y₂O₃能封闭微孔，从而降低涂层的降解速率，并提高其耐磨性。在Hank’s溶液中，涂层的降解速率从0.14 mm/a降至0.06 mm/a。在相同摩擦距离下，涂层体积损失从0.46 mm³降至0.27 mm³。MAO涂层具有良好的生物相容性，细胞相对增殖率(RGR)超过90%。含纳米Y₂O...     

激光悬浮区熔定向凝固Al2O3/YAG/ZrO2三元过共晶合金的微观组织

利用自行研制的激光悬浮区熔设备制备了Al₂O₃/YAG/ZrO₂三元过共晶自生复合材料.在过共晶成分下获得了不含初生相的全共晶层片状组织.详细分析了固/液界面形貌形成原因,并由界面形貌出发阐述了Al₂O₃/YAG/ZrO₂三元过共晶组织织构化趋势.结果表明,低凝固速率下,三元过共晶成分下层片间距大于三元共晶成分下层片间距,而在高凝固速率下则相反,这主要是由于ZrO₂的加入影响了体系的传热及传质条件,通过经典非规则共晶模型综合分析了传输条件对层片间距的影响.过共晶平均层片间距(λ_av)与凝固速率（V）满足λ_avV^0.5=14.7μm^1.5·s^-0.5,符合JH模型.对于激光加工中经常出现的带状组织形成机理也进行了讨论.     

Y2O3对铁基金刚石工具性能的影响

采用正交试验方法研究热压压力、烧结温度和Y₂O₃含量等3个因素对铁基胎体硬度、致密度、抗弯强度和断口微观形貌等的影响,并获得较优的烧结工艺参数。在此基础上,制备含Y₂O₃的铁基金刚石工具,并对其断口形貌、耐磨性和锋利度等进行检测及分析。结果表明:含Y₂O₃的铁基结合剂胎体,其相对密度和硬度的影响因素次序为Y₂O₃含量＞烧结温度＞热压压力,抗弯强度的影响因素次序为烧结温度＞Y₂O₃含量＞热压压力;且Y₂O₃能促进铁基金刚石胎体组织的致密化,降低其烧结温度。在烧结温度为780 ℃、热压压力为51 kN的较优烧结工艺下,适量的Y₂O₃能使金刚石工具的孔隙率减小、黏结状况改善,并增强黏结剂对金刚石磨粒的把持能力。      

液相原位反应法制备Cu-Y2O3复合材料

采用液相原位反应法制备了Cu-0.9Y₂O₃（体积分数,%）复合材料.TEM观察与SAD分析表明:Cu基体上均匀分布着纳米Y₂O₃颗粒,其平均尺寸和颗粒间距分别为5.0和20 nm,Y₂O₃颗粒与基体共格、晶面（422）_Y2O3//（111）Cu,晶带轴[011]_Y2O3//[112]Cu.实验结果表明,Cu-0.9Y₂O₃复合材料的抗拉强度为568 MPa,其强化机制为Orowan机制和切割机制共同作用,其中Orowan机制产生的强度增值为185 MPa,切割机制引起强度增加195 MPa.     

Al2O3晶须与石墨烯纳米片共增强铜基复合材料的显微结构及界面行为(英文)

研究Al₂O₃晶须和石墨烯纳米片共增强铜基复合材料的力学性能和显微结构。采用机械合金化、真空热压烧结和热等静压工艺制备不同石墨烯含量的铜基复合材料。含0.5%石墨烯(质量分数)的铜基复合材料(GNP-0.5)具有良好的Cu/C和Cu/Al₂O₃界面结合性能;复合材料的硬度和抗压强度随石墨烯含量的增加呈现先增加到一个临界值后减小的趋势。研究结果表明,石墨烯和Al₂O₃晶须在铜基复合材料中最主要的强化机制是能量耗散和载荷传递以及石墨烯导致的晶粒细化。石墨烯与Al₂O₃晶须的双相混杂增强效应在于：当Al₂O₃/Cu界面存在微裂纹并沿着界面扩展时,嵌于铜基复合材料中的石墨烯会阻碍裂纹扩展路径,从而强化Al₂O₃晶须在铜基复合材料中的增强作用。     

Cu-Al2O3复合材料热变形行为及加工图

在Gleeble-1500D热模拟试验机上对Cu-Al2O3复合材料进行等温压缩试验,研究了变形温度600～950℃,应变速率0.001～1 s-1条件下的热变形行为。结果表明,Cu-Al2O3复合材料的流变应力-应变曲线是典型的动态再结晶类型,流变应力随应变量的增加均呈现先增大后减小,之后达到一个稳定的趋势。热变形过程中的稳态流变应力可用双曲正弦本构方程.ε=8.909×105[sinh(0.012486σ)]5.4343.exp[-133.02/(RT)]来表示。根据动态材料模型以及DMM加工图理论,建立了Cu-Al2O3复合材料的热加工图,据此确定Cu-Al2O3复合材料的最佳热变形工艺参数范围为:变形温度850～950℃,应变速率0.01～0.1 s-1。     

Al2O3/Cu-WC复合材料热变形行为及热加工图

在Gleeble 1500D热模拟机上对Al2O3/Cu-WC复合材料进行热压缩实验,研究变形温度为350-750℃、应变速率为0.01-5 s 1条件下的热变形行为。结果表明:Al2O3/Cu-WC复合材料高温流变应力—应变曲线主要以动态再结晶软化机制为特征,峰值应力随变形温度的降低或应变速率的升高而增加;热变形过程中的稳态流变应力可用双曲正弦本构关系式来描述,其激活能为229.17 kJ/mol。根据材料动态模型,计算并建立Al2O3/Cu-WC复合材料的热加工图,据此确定热变形流变失稳区及热变形过程的最佳工艺参数,其热加工温度为650-750℃,应变速率为0.1-1 s 1。     

Al2O3/Cu多孔复合材料的微观形貌和压缩性能

采用高能球磨-粉末冶金法制备了Al₂O₃/Cu多孔复合材料(A-C-M)。首先利用高能球磨法将Cu粉和Al₂O₃粉末均匀细化，然后将Al₂O₃/Cu复合粉末与造孔剂尿素均匀混合后，再将混合粉末冷压成型，最后通过溶脱-烧结工艺制得A-C-M。采用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对粉末原料和A-C-M的微观形貌进行表征分析，使用万能试验机对A-C-M进行压缩性能测试，探讨了尿素和Al₂O₃含量对A-C-M性能的影响。结果表明：高能球磨使Al₂O₃/Cu复合粉末的形貌由球状变为片状，复合粉末尺寸先减小后增大，在球磨4 h时获得最小平均粒径为25μm; A-C-M含有两种特征孔，100～300μm的大孔和1～10μm的微孔；随尿素含量的增加，孔的连通程度及复合材料的孔隙率逐渐增加，其压缩强度逐渐降低；随Al₂O₃含量的增加，A...     

耐热钢2Cr12Ni4Mo3VNbN的热变形行为

采用Gleeble-3500热模拟试验机，研究了耐热钢2Cr12Ni4Mo3VNbN在变形温度为900～1200℃、应变速率为0.01～1 s^-1、变形量为0.5条件下的热压缩变形行为和微观组织演化规律。基于真应力-真应变曲线分析不同变形温度和应变速率对试验钢热变形行为的影响，采用Arrhenius双曲正弦方程构建耐热钢2Cr12Ni4Mo3VNbN的流变应力本构模型，并结合动态材料模型(DMM)绘制了热加工图。结果表明，流变峰值应力随变形温度升高或应变速率下降而降低，在应变速率为0.1 s^-1时，变形温度达到1000℃后开始出现再结晶，且随变形温度升高再结晶晶粒越大；在不同温度下组织中均发现有δ铁素体，其含量随温度升高而增加。结合热加工图和微观组织分析，确定了耐热钢2Cr12Ni4Mo3VNbN的最佳热加工区域为1068～1172℃, 0.08～0.12 s^-1。     

不同基体对连续Al2O3f/Al复合材料纤维损伤的影响

采用真空气压浸渗法制备了增强体为Al₂O₃纤维,基体合金分别为1A99、ZL210A、ZL301及7075铝合金的连续Al₂O_3f/Al复合材料,并用NaOH溶液提取出Al₂O₃纤维,研究了不同基体对Al₂O_3f/Al复合材料纤维损伤的影响。结果表明,在同样的制备工艺下,不同的基体对Al₂O₃纤维的损伤程度不同。Al₂O₃纤维与纯铝及ZL210A基体界面反应程度微弱,纤维表面光滑,未发现界面反应产物,纤维剩余强度分别为1 746 MPa和1 658 MPa; Al₂O₃纤维与ZL301发生界面反应生成了MgAl₂O₄(镁铝尖晶石),纤维表面较为粗糙,剩余强度为1 584 MPa; Al₂O₃纤维与...     

Y2O3 对DZ125合金表面Cr-Al-Y渗层的组织结构及抗氧化性能影响

为进一步提高DZ125合金高温服役性能,通过扩散渗方法在其表面制备了稀土元素Y改性的Cr-Al共渗层,研究了Y₂O₃含量对渗层组织结构及抗高温氧化性能的影响。结果表明：不同条件下制备的Cr-Al-Y渗层均具有三层结构,由外向内依次为：Cr+Ni₃Cr₂外层,Ni₃Cr₂+Al₁₃Co₄中间层,以及Ni₃Al内层。当渗剂中Y₂O₃含量为0%～2%(质量分数,下同)时,渗层的厚度与密度显著增加;当稀土Y₂O₃的添加量过高时(5%),渗层的密度及厚度反而下降。1100℃高温氧化实验表明,Cr-Al-Y渗层显著提高了DZ125合金的抗高温氧化性能。     

Al2O3对铝熔体中杂质Fe扩散行为影响的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟方法从均方位移、自扩散系数、径向分布函数、配位数等方面分析研究了Al₂O₃对铝熔体中杂质Fe扩散行为的影响规律。结果表明：Al₂O₃是影响铝熔体中杂质Fe扩散和富集的关键因素，随着Al₂O₃含量的增加，杂质Fe的均方位移随之下降，且随着时间的延长，均方位移的增加幅度减小，扩散系数从0.173×10^-8 m²/s下降到0.037×10^-8 m²/s，即Al₂O₃含量的增加阻碍了杂质Fe的扩散，且Al₂O₃含量阻碍杂质Fe扩散行为的倾向随着时间的延长而加剧。同时，随Al₂O₃含量的增加，径向分布函数曲线发生明显变化，曲线第一峰的高度逐渐变高，即Fe原子配位数逐渐增加，杂质Fe的聚集程度增加。分析认为Al₂...