Ti_3SiC_2/Al-Mg复合材料制备及界面反应研究

以Ti_3SiC_2作为外加增强相,Al-Mg合金为基体,通过放电等离子烧结法(SPS)制备了Ti_3SiC_2/Al-Mg复合材料,并研究了后续热处理对界面反应的影响。结果表明,SPS法能成功制得Ti_3SiC_2/Al-Mg复合材料,热处理过程中温度是影响界面反应是否发生的重要因素。当温度低于550℃时,未发生界面反应;温度达到600℃时,发生轻微的界面反应,主要产物是Al4C3和Mg2Si。界面反应的发生导致材料硬度增大,密度和导电率降低。此外,随着基体中Mg含量的增加,Ti_3SiC_2/Al-Mg复合材料的晶粒尺寸逐渐减小,硬度逐渐增大。     

Ti3SiC2/Cu复合材料的制备与性能

三元层状化合物Ti3SiC2兼具陶瓷和金属的性能,受到材料研究者的广泛关注.该文采用热压工艺制备Ti3SiC2/Cu复合材料,研究Ti3SiC2含量及烧结温度对复合材料密度、抗弯强度、弹性模量、电阻率等性能的影响.结果表明,复合材料的相对密度对其性能有着重要的影响.当Ti3SiC2的质量分数在60％～80％范围内,其它...     

SiC/Ti_3Al复合材料原位合成及其界面反应动力学研究

利用TC4,Al廉价材料,通过磁控溅射物理气相沉积技术制备SiC先驱丝,利用热等静压工艺,在温度1423 K,压力170 MPa条件下进行复合,反应时间为1 h,通过原位反应生成Ti3Al基体,从而制备SiC纤维增强Ti3Al基复合材料。通过扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS)观察SiC纤维增强Ti3Al基复合材料基体与界面的微观组织形貌及界面元素分布,利用透射电镜(TEM)分析复合材料基体的物相结构,并对SiC纤维增强Ti3Al基复合材料的界面反应进行动力学分析。结果表明,利用TC4,Al制备的SiC先驱丝,通过原位反应可生成Ti3Al基体,属于六方晶系,组织为等轴晶,晶粒尺寸约为1μm。通过磁控溅射和热等静压工艺制备SiC纤维增强Ti3Al基复合材料,可缩短工艺流程,节约成本。根据SiC纤维增强Ti3Al基复合材料界面反应层生长动力学分析,得到界面反应层生长动力学方程:δ=2.73×10-6exp(-257.09×103/RT)t1/2,可准确预测连续碳化硅纤维增强Ti3Al基复合材料在制备和使用过程中界面反应层的生长规律,为其应用提供理论依据。     

PtTi0.5Zr0.2/Ti微叠层复合材料的制备及性能研究

将0.14 mm厚PtTi0.5Zr0.2合金片和0.08 mm厚Ti片依次叠放,经850℃/2 h真空热压烧结后,分别采用冷轧和热轧工艺制备PtTi0.5Zr0.2/Ti微叠层复合材料。研究了轧制工艺对微叠层复合材料微观组织及力学性能的影响。结果表明:在850℃热压烧结2 h,叠层复合材料界面形成冶金结合,并有少量Ti_3Pt金属间化合物形成;采用冷轧工艺,单道次变形量为10%～15%,累积变形量至50%后进行500℃/1 h中间退火,然后继续冷轧直至复合坯厚度至0.2 mm、总变形量超过90%,由此得到的PtTi0.5Zr0.2/Ti微叠层复合材料的层间距为20～30μm,且各叠层保持连续,厚度均匀,平行度好;PtTi0.5Zr0.2/Ti微叠层复合材料抗拉强度为657 MPa,延伸率达9.46%。     

高界面结合强度铜/钼/铜叠层复合材料的制备研究

采用非平衡态的高能铜离子注入技术,对钼芯材表面进行改性并一次覆铜形成过渡铜层,将原本不固溶的的钼/铜界面转化为铜/铜界面,制得高界面结合强度的铜/钼/铜叠层复合材料;采用近终形的热等静压复合技术进行二次覆铜,结合小变形量冷轧工艺进行复合板材精整,降低各层协同变形量,保证了叠层复合材料的板形、芯层质量、表面粗糙度及平行度。本方法所制备的铜/钼/铜叠层复合材料具有界面结合强度高、板形良好、芯层质量好且平行度好的优点,可作为一种电子封装材料或热沉材料应用于电子、信息技术领域。     

SiC纤维增强钛基复合材料研究进展

概述了作者研究组近年来在SiC纤维增强钛基复合材料研究领域开展的工作及取得的进展.采用具有自主知识产权的SiC纤维,研究了PVD先驱丝制备方法和真空热压/热等静压复合材料成形工艺,获得700℃拉伸强度＞1500MPa的SiCf/Ti-6A1-4V复合材料,分别制备出长度＞400mm和直径＞200mm的钛基复合材料棒材和环形件.此外,分别采用粉末布与粉浆涂挂先驱丝两种低成本方法制备出钛基复合材料,确定了新的胶粘剂并优化了相关工艺参数.     

Ti2AlNb合金金相试样的制备方法

介绍了Ti2AlNb合金金相试样的制备方法,并描述了试样制备过程中研磨、抛光、浸蚀的技巧和辅材的选择方法。实验结果表明：在抛光过程中采用短绒毛的平绒织物和超细纤维眼镜布,并配合使用合适粒度的加有洗洁精的Cr2O3,抛光液进行粗抛和精抛,可快速制备高质量的金相试样;采用合适浓度的化学腐蚀液氢氟酸＋硝酸或氢氟酸＋过氧化氢溶液进行浸蚀后,可获得晶界轮廓清晰的加工态组织（口单相组织）或清晰的热处理组织（晶内的网篮组织和魏氏组织）。     

TiB2/SiC陶瓷复合材料制备工艺的研究

以TiO2、B4C和C为原料,基于原位合成法在SiC基体中生成TiB2颗粒,并采用无压烧结法制备出TiB2/SiC复合陶瓷.通过对复合材料制备工艺的研究,发现:高于1 300℃的预烧结能形成TiB2/SiC复合陶瓷坯体.C含量、烧结温度和保温时间对复合材料的相对密度均有影响.当C含量(质量分数)为4%时、在1 400℃...     

超声固结Ti/Al叠层复合材料力学性能分析

以1100铝箔以及TA1钛箔为原材料,通过超声固结制备了Ti/Al箔材金属层状复合材料试样,应用准静态拉伸试验研究了Ti/Al叠层复合材料的力学性能与Ti,Al箔材力学性能之间的关系,获得了不同温度条件下的Ti/Al叠层复合材料的力学性能变化规律,利用数码相机记录了Ti/Al叠层复合材料的拉伸变形过程及失效形式,采用扫描电镜(SEM)对其断口进行分析,通过原位三点弯曲试验对其弯曲变形过程进行分析。结果表明,Ti/Al界面成形了可靠的连接,变形性能较好的Ti层带动Al层协调变形,提高了整体的变形能力,延伸率可达31%,随着变形温度的提高,延伸率逐渐降低;室温条件下Ti,Al层清晰可见且开裂,Ti,Al层断口上均布满了大小不等的韧窝,高温条件下Ti,Al开裂不明显,局部的韧窝的尺寸更大;在弯曲变形过程中,裂纹在Ti层、Ti/Al界面的不断转移,吸收变形过程中的能量,延缓了裂纹的扩展。     

SiC纤维增强TB8复合材料层合板力学性能研究

通过箔-纤维-箔法制备了SiC纤维增强TB8复合材料,利用光学电子显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和力学性能试验机对SiC纤维增强TB8复合材料层合板的微观组织、断口形貌与力学性能进行表征与分析,研究了铺层方式对SiC纤维增强TB8复合材料层合板力学性能的影响。结果表明:880℃/50 MPa/2 h的热压工艺下,SiC纤维增强TB8复合材料层合板复合效果良好,纤维排布均匀并与设计方向基本一致。通过对单层SiC纤维布铺设角度、铺层顺序的设计可实现对SiC纤维增强TB8复合材料不同方向力学性能的调整与改进。单向SiC纤维增强TB8复合材料的纵向性能最佳,室温抗拉强度达1362.20 MPa,■层合板在部分牺牲复合材料纵向强度的同时,提升了其横向强度。当钛基复合材料多向受力时可考虑采用■层合板;当钛基复合材料构件受力状态确定时,可采用■或根据实际情况确定的其他角度层合板。     

热压法制备Ti3SiC2陶瓷结合剂/金刚石复合材料的组织结构

以Ti、Si、C粉、金刚石磨料为原料,添加适量Al粉,采用热压法制备Ti3SiC2陶瓷结合剂/金刚石复合材料,通过X射线衍射、扫描电镜及能谱分析对该复合材料的组织结构进行观察与分析,并研究烧结温度、助熔剂 Al 含量以及金刚石浓度对复合材料的影响。结果表明,因金刚石的反应活性较差,较低温度下热压时金刚石表面未能生长出Ti3SiC2,1300℃高温下热压形成的Ti3SiC2晶粒发育良好;适量添加Al粉有助于Ti3SiC2的合成;金刚石颗粒浓度从25%增加到50%时,金刚石参与并促进Ti3SiC2的合成,Ti3SiC2含量明显增加;金刚石表面生成晶型发育良好的Ti3SiC2晶粒,实现了磨料与结合剂的化学键合,从而提高结合剂与磨料间的结合力。     

Ti_2AlNb基合金轧板高温抗氧化性能研究

采用恒温氧化增重方法,在静态空气中研究了Ti2Al Nb基合金轧板在650,700,750和800℃保温100 h条件下的高温抗氧化性能。利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射(XRD)技术分析了氧化表面、截面形貌、元素分布以及物相。Ti2Al Nb基合金轧板,在650℃下未见明显的氧化层、700℃时氧化层厚度极小、800℃时氧化层厚度急剧增加。研究结果表明,在温度低于700℃条件下,氧化增重小于1 mg·cm-2,属于完全抗氧化级别。在750℃条件下,氧化增重明显,出现氧化分层,达到抗氧化级别。随着温度的升高,在800℃时有明显的氧化分层现象,但未形成连续致密的氧化层,氧化层出现明显孔洞。氧化产物主要为棱柱状的Ti O2相、层片状的Al Nb O4相和针状相。温度越高,分层越明显,富氧层越厚,危害性氧化物越多,氧化加剧趋势越明显。     

Ti/TiO_2/BGC生物活性复合材料的制备及其性能研究

以纯钛金属为基体,采用阳极氧化法在钛基体表面原位生长TiO_2纳米氧化层,采用溶胶凝胶法在TiO_2纳米氧化层表面涂覆生物活性微晶玻璃涂层(BGC)。通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、涂层附着划痕试验、人体体液模拟试验,分析BGC涂层的形貌和物相,评价涂层的生物活性,研究不同摩尔分数的CaF_2对涂层结合力的影响规律。结果表明:引入TiO_2微纳米氧化层后,材料表面的接触角变小,亲水能力提高,钛基体与涂层之间的结合力提高了27%左右;当CaF_2摩尔分数为4%时,钛基体与涂层之间的结合力最大为64 N;Ti/TiO_2/BGC复合材料在模拟体液中浸泡7 d后,材料表面生成大量的羟基磷灰石。     

低成本Ti／SiC纤维复合材料及其零件的生产探讨

即使在600℃～800℃时，以SiC连续单纤维增强的钛基复合材料仍具有卓越的强度、韧性、刚度和蠕变抗力，被英、美、法及中国看成下一代航空发动机部件的理想材料．然而，过高的生产成本和不期望的显微结构成为目前制约其迅速工业化应用的瓶颈，在材料的成本中，基材和加工费用占到50％以上，过去10年中，已对Ti／SiC金属基复合材料（简称MMC）进行了广泛研究，但对所涉及制造技术的比较研究几乎是空白．1MMCs制造技术分类按MMCs的预成型方式可以把MMCs制造技术分为以下3种：①FFF（箔-纤维-箔）法；②MCM（基体-涂覆-单带）法；③M…     

SiC铝基复合材料的制备技术和界面问题

综述了ＳｉＣ颗粒增强铝基复合材料的制备工艺及其在制备过程中的界面反应和表面处理问题。     

SiC纤维增强SiC陶瓷基复合材料与40Cr钢的连接

采用Ag-Cu-Ti钎料对化学气相渗积方法制造的SiC纤维增强SiC陶瓷基复合材料与40Cr钢进行了真空钎焊。对接头的微观组织进行了观察，研究了不同钎料厚度及中间层对接头的影响。结果表明，利用Ag-Cu-Ti钎料可以实现二者的连接；中间层Cu以及钎料中的Ti、Ag、Cu有利于提高连接强度；不同钎料厚度影响连接强度，加两层钎料时，接头具有最高室温强度。     

MoSi2-Ti3SiC2复合材料制备及抗氧化性能

将Mo-Si-Ti-C机械合金化粉末进行放电等离子烧结(SPS)制备得到MoSi2 -Ti3 SiC2复合材料.采用X射线衍射分析(XRD)、扫描电镜分析(SEM)等手段对烧结试样进行组织结构分析,并对其进行了300～1 200℃12h的等温氧化试验.研究结果表明,MoSi2-Ti3SiC2复合材料在高温氧化气氛下,具...     

双尺度SiC颗粒增强铝基复合材料制备工艺研究

通过粉末冶金真空热压烧结法制备双尺度(纳米、微米)混杂SiC颗粒增强铝基复合材料,研究不同烧结温度和压力对复合材料的组织、密度、硬度及耐磨性的影响。试验结果表明:SiC颗粒在复合材料基体中分布均匀,基体与增强体界面结合较好。随着烧结温度和压力的增高,复合材料的致密度、硬度、耐磨性均先增大后减小,最佳烧结温度和压力分别为460℃和30 MPa,微纳米混杂颗粒增强、单一微米颗粒增强、单一纳米颗粒增强复合材料的硬度分别是76.6 HV、70.7 HV、62.75 HV,比基体分别提高52.4%、40.6%、24.8%,耐磨性分别是基体的2.22倍、1.71倍、1.42倍。     

连续SiC纤维增强钛基复合材料横向强度分析

连续SiC纤维增强钛基复合材料(SiCf/Ti)具有良好的综合性能,但其横向性能低于钛合金基体,为了准确地预测SiCf/Ti复合材料的横向强度,提出一种基于界面脱粘强度的计算模型。采用SiCf/Ti复合材料十字拉伸试件来测试复合材料的纤维/基体界面脱粘强度,并分析了热处理工艺对界面脱粘强度影响规律,以及不同纤维之间界面脱粘强度的差别。复合材料横向拉伸试件采用箔-纤维-箔方法制备,每个试件的纤维层数为10层,纤维百分数为30%左右。在不同温度条件下测试复合材料的横向拉伸强度,拉伸温度分别为室温、300,400,550℃,通过对比实验结果和模型预测结果,模型预测的结果与实验结果的误差不超过5%。     

连续SiC纤维增强钛基复合材料横向强度分析

连续SiC纤维增强钛基复合材料（SiCf／Ti）具有良好的综合性能,但其横向性能低于钛合金基体。为了准确地预测SiCf／Ti复合材料的横向强度,北京航空制造工程研究所赵冰等人提出一种基于界面脱粘强度的计算模型。采用SiCf／Ti复合材料十字拉伸试件来测试复合材料的纤维／基体界面脱粘强度,并分析了热处理时间对界面脱粘强度影响规律,以及不同纤维之间界面脱粘强度的差别。