复合区基体调控对Al2O3p/40Cr钢球形网络构型复合材料压缩性能的影响

采用金属微粉对Al₂O₃p/40Cr钢球形网络构型复合材料的复合区基体进行调控，研究了金属微粉对构型复合材料压缩性能的影响。结果表明，Fe320合金粉调控的构型复合材料压缩屈服强度、抗压强度、断裂应变，分别比还原铁粉调控复合材料提升了26.0%、25.4%、21.3%。结果表明，Fe320粉提高了构型复合材料复合区基体中Ni等合金元素含量，而还原铁粉则略微降低了复合区基体合金元素含量，因此Fe320粉强化了复合区基体。同时，球形网络复合结构中，裂纹在复合区内部纵向扩展，基体区对裂纹扩展有明显阻碍作用。因此，构型结构与复合区基体强化协同提高了构型复合材料的压缩力学性能。     

原位TiB2增强铝基复合材料的时效行为及性能演变

通过对比原位TiB₂颗粒增强铝基复合材料和基体合金的时效行为,研究了TiB₂颗粒对时效行为的影响以及颗粒促进时效沉淀的机制。此外,还研究了时效过程中TiB₂/Al-4.5Cu复合材料和基体合金的拉伸性能和硬度的变化。结果表明,TiB₂颗粒加速了复合材料的时效过程,同时TiB₂颗粒附近的高密度位错导致了Al₂Cu相的不均匀析出。相较于基体合金,TiB₂/Al-4.5Cu复合材料的峰时效时间由20 h缩短至8 h。复合材料力学性能随时效时间的变化可以分为2个阶段,这与Al₂Cu析出相的变化具有良好的一致性。复合材料的屈服强度比时效前提高了24%,比时效的基体合金提高了82%。     

激光熔化沉积TiB2增强TiAl基合金涂层的组织及力学性能

采用激光熔化沉积在TC4合金表面制备出不同TiB₂含量(0、10%、20%、30%，质量分数)的TiAl基合金涂层，利用XRD、OM、SEM、显微硬度计、压痕法(断裂韧性)、磨损试验机以及激光共聚焦显微镜等，系统研究了TiB₂含量对涂层微观组织与力学性能的影响。结果表明，涂层组织由底部沿厚度方向依次为平面晶、柱状晶和等轴晶，随着TiB₂含量增加，柱状晶高度逐渐降低。TiB₂/TiAl复合涂层由Ti Al合金基体相(γ+α2)以及TiB₂增强相组成，直接添加的TiB₂颗粒大多没有熔化，但直接添加的TiB₂颗粒外层与Ti Al合金熔体发生溶解反应后原位析出初生TiB₂和次生TiB₂，初生TiB₂呈块状，次生TiB₂呈短棒状和条带状。随着TiB₂含量由0增加至10%，涂层基体组织明显细化，但继续增加TiB₂含量...     

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。     

TiB2/Al-Si-Mg-Er复合材料的组织与性能

采用重熔稀释法制备了Al-7Si-0.5Mg-0.1Er和0.5TiB₂/Al-7Si-0.5Mg-0.1Er合金,研究了TiB₂颗粒增强Al-Si-Mg-Er复合材料的组织性能。结果表明,复合材料铸态组织主要由α-Al基体、共晶Si相和TiB₂颗粒组成。TiB₂粒子的加入使Al-7Si-0.5Mg-0.1Er合金二次枝晶间距减小了7.1 μm。抗拉强度达到217.53 MPa,较Al-7Si-0.5Mg-0.1Er合金提升了12.1 %。TiB₂/Al-Si-Mg-Er复合材料的最优T6热处理工艺为530 ℃×12 h固溶+160 ℃×7 h时效,经该工艺处理后,TiB₂/Al-Si-Mg-Er复合材料抗拉强度达到319.49 MPa,相比热处理前提高了46.9%,相比Al-7Si-0.5Mg-0.1Er合金提高了5.9%;屈服强度达到266.75 MPa,相比热处理前提高了106.4%,相比Al-7Si-0.5Mg-0.1Er合金提高了14.9%。复合材料抗拉强度的提升主要源于TiB₂颗粒加入后产生的晶粒细化、变质和热处理强化。     

原位自生TiB2/7050复合材料的高周疲劳断裂机制

TiB₂/7050铝基复合材料在航空发动机等领域具有重要的应用前景。本文研究了TiB₂颗粒质量分数为4%的原位自生7050铝基复合材料在T6热处理状态下的室温高周疲劳性能,利用扫描电子显微镜对复合材料的疲劳断裂机制进行分析。结果表明:在应力比R=?1、指定寿命为3×107周次时,TiB₂/7050铝基复合材料的疲劳强度为211.9 MPa,高于7050铝合金的疲劳强度;疲劳裂纹萌生源主要分布在近样品表面的夹杂、大尺寸的TiB₂颗粒及显微孔洞等区域;疲劳裂纹的扩展在遇到TiB₂颗粒带时,疲劳条带的宽度会明显减小,即TiB₂颗粒提高了复合材料的抗疲劳裂纹扩展能力,使得复合材料具有高的疲劳寿命。     

原位纳米(TiB2+ZrB2)颗粒与Sb协同增强A356铝合金微观组织与力学性能

在A356铝合金中同时引入原位纳米颗粒(TiB₂+ZrB₂)和元素Sb,通过纳米颗粒对基体的强化和Sb提高颗粒分散性所产生的协同作用来提高材料的力学性能。结果表明,单独引入(TiB₂+ZrB₂)颗粒会细化α-Al基体,减小二次枝晶臂间距,但复合材料内部存在严重团聚现象,不利于性能的提高。在此基础上引入Sb,降低纳米颗粒与Al基体间的界面能,纳米颗粒的团聚现象得到显著改善。原位纳米(TiB₂+ZrB₂)颗粒和Sb的协同引入使复合材料的强度和塑性较A356基体大幅提高,当(TiB₂+ZrB₂)和Sb的引入量分别为3%和0.6%(质量分数)时,铸态复合材料的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别达到216.4 MPa、119.7 MPa和7.2%,相较A356基体的性能分别提高29.7%、23.5%、84.6%。     

原位合成5TiB2/Al-4.5Cu复合材料的组织及性能

采用机械搅拌辅助混合盐法制备了TiB₂质量分数为5%的Al-4.5Cu复合材料，借助光学显微镜、XRD、SEM、DES和TEM等手段对复合材料微观组织进行观察和分析，并通过拉伸试验测试了其力学性能。结果发现，TiB₂颗粒通过产生位错塞积、位错环以及增加位错密度等方式阻碍位错的运动来强化基体合金。添加5%的TiB₂的Al-4.5Cu合金屈服强度和抗拉强度比Al-4.5Cu合金分别提高了68.94%和32.65%,伸长率降低了45.56%,但其综合力学性能仍提高了11.33%。     

固溶处理对TiB2/7050Al复合材料组织与性能的影响

研究了固溶处理对TiB₂/7050Al复合材料组织与性能的影响规律。结果表明,TiB₂/7050Al复合材料内的可溶性第二相主要为MgZn₂(η相)、AlZnMgCu(T相)和Al₂CuMg(S相)。η相在470℃已完全溶解,T相在476℃开始溶解,S相在491℃下可完全溶解。随固溶温度的升高,复合材料的强度整体呈上升趋势,但伸长率先增加后降低。在480℃固溶时,复合材料同时具备高强度和高塑性,其屈服强度、抗拉强度和伸长率分别为658 MPa、719 MPa和11.3%;继续升高固溶温度至490℃,虽然可使铝基体内残余S相完全溶解,但也使基体再结晶晶粒异常长大,降低了复合材料的塑性。     

纯铜表面氩弧熔覆TiB2/Ni复合涂层组织及耐磨性能

通过氩弧熔覆技术在纯铜表面制备TiB₂增强 Ni 基复合涂层,以改善其耐磨性能. 将钛粉、硼粉和镍粉在球磨机中充分混合,采用氩弧熔覆技术将纯铜表面预置粉末熔化制备出陶瓷颗粒增强镍基熔覆层. 采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜分析涂层的物相及涂层中陶瓷颗粒相的组成、分布及结构,利用显微硬度仪和摩擦磨损试验机测试涂层的显微硬度和耐磨性能. 结果表明,熔覆层物相主要包括γ(Ni, Cu)和TiB₂;陶瓷颗粒增强相弥散分布于熔覆层中,其中颗粒相TiB₂以六边形存在,熔覆层内部与基体界面处均无缺陷产生;熔覆涂层具有较高的显微硬度,当(Ti+B)质量分数为10%时,涂层显微硬度高达781.3 HV,与纯铜基体对比,熔覆层显微硬度提高约11.7倍;在相同磨损条件下,随(Ti+B)质量分数的增加,熔覆涂层的摩擦系数及磨损失重先减小后增大;氩弧熔覆原位自生TiB₂陶瓷颗粒增强镍基熔覆层可显著提高纯铜表面的耐磨性能.     

等离子喷涂法制备Ti/Ti4O7+TiB2/PbO2阳极材料的性能研究

用等离子喷涂法在钛基体上喷涂一层Ti₄O₇和TiB₂的混合物作为中间过渡层,以提高钛基体的耐蚀性能、改善钛基体的导电性;然后在Ti/Ti₄O₇+TiB₂中间过渡层上电镀PbO₂活性层,从而制备出一种新型的"三明治"结构的钛阳极。实验结果表明:喷涂后的钛基体主要由TiO₂、Ti₄O₇和TiB₂三种物相组成;TiB₂的加入能够显著提高Ti/Ti₄O₇的导电性;当TiB₂含量为15%左右时,该电极材料的电化学性能达到最佳。     

固溶处理对TiB2/6061复合材料硬度及耐磨性的影响

采用氟盐法制备了TiB₂质量分数为3%的原位合成TiB₂/6061复合材料,研究了固溶温度和固溶时间对复合材料硬度和耐磨性能的影响。结果表明:TiB₂颗粒弥散分布在6061铝合金基体中,明显细化6061铝合金基体晶粒。当固溶温度一定时,随固溶时间延长,复合材料的硬度和耐磨性可获得明显提高,但固溶时间在6~10 h时,复合材料的性能变化不显著。当固溶时间一定时,随固溶温度升高,复合材料硬度和耐磨性呈现先上升后下降的趋势。3wt%TiB₂/6061复合材料经530 ℃×10 h固溶处理后,硬度和耐磨性能最佳,相较于铸态硬度值提高了79.5％,磨损量减少了59.1%。固溶处理后复合材料的磨损表面犁沟变细变浅,材料脱落现象减少。     

热喷涂TiB2-Ni复合涂层组织结构和力学性能

采用团聚烧结方法制备TiB₂-Ni复合粉末喂料,并采用大气等离子喷涂和高速火焰喷涂两种喷涂方法制备了TiB₂-Ni涂层,比较分析了两种涂层的显微组织、物相组成、孔隙率、硬度和断裂韧性.结果表明,与等离子喷涂相比,高速火焰喷涂制备的TiB₂-Ni涂层具有更高的致密度,TiB₂含量,硬度和断裂韧性.两种涂层中TiB₂都没有发生明显的脱硼,氧化,但等离子喷涂过程中TiB₂向金属相中发生了溶解生成了大量脆性Ni₂₀Ti₃B₆相,并降低了涂层中TiB₂的含量,这是涂层硬度和断裂韧性相对较低的主要原因.     

烧结工艺及热挤压对纳米Al2O3p/7075铝基构型复合材料组织与性能的影响

采用粉末冶金与热挤压工艺制备了 10 wt%纳米Al₂O_3p/7075铝基构型复合材料。研究了真空与非真空下不同烧结温度、不同挤压比对复合材料微观组织、致密度、弹性模量、硬度和压缩强度的影响。结果表明：随烧结温度升高,挤压比4:1与8:1构型复合材料的硬度皆为先增加后降低,整体相对基体材料硬度均明显提高;复合材料经过挤压过后材料的致密度均在98 %以上;挤压比4:1,烧结温度为620℃、630 ℃、640℃时,相对于基体复合材料抗压强度分别提高了15.3%,17.2%,14.0%,随温度先增大后降低;挤压比8:1时,相对基体复合材料抗压强度分别提高了33.2%,34.1%,31.1%,强度随温度先增大后降低。而构型复合材料综上实验中弹性模量变化不大。     

高能超声时间对原位自生TiB2/Al复合材料组织和性能的影响

采用原位合成Al-K2TiF6-KBF4熔盐体系,通过熔体反应法成功制备了颗粒增强铝基复合材料。采用扫描电镜、X射线衍射(XRD)、万能力学试验机及摩擦磨损试验等研究了高能超声时间对复合材料的组织、力学性能和摩擦磨损性能的影响。结果表明:复合材料中存在TiB₂颗粒和少量Al3Ti颗粒,颗粒大小为1~2μm,TB₂颗粒的截面形貌接近于正六边形,且在基体中均匀分布。复合材料的抗拉强度和伸长率随着超声处理时间的增加而提高。当超声时间为4 min时,复合材料的抗拉强度和伸长率达到最大值,分别为172 MPa和11.1%,比A356母合金分别提高了20.3%和126%,断裂模式也从准解理断裂转为韧性断裂,耐磨性也相对最好,摩擦系数达到最小值0.44,磨损量为-0.5 mg。     

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_...     

层厚比对Cu-TiB2/Cu层状复合材料微观组织和力学性能的影响

铜基复合材料由于优异的综合性能在电子封装、电接触等领域具有重要应用价值。然而,克服材料的强-塑性倒置关系一直面临着极大的挑战,层状构型设计被认为是解决该倒置难题的有效策略。本文采用粉末冶金并结合原位反应法,通过控制铺粉工艺,制备出Cu层与TiB₂/Cu复合层交叠分布的Cu-TiB₂/Cu层状复合材料。研究了Cu-TiB₂/Cu层状复合材料的力学性能及断裂特征,并讨论了层状结构参数对材料综合性能的影响。当Cu层与TiB₂/Cu复合层的层厚比为1∶3时,Cu-TiB₂/Cu层状复合材料的极限抗拉强度(UTS)为315 MPa,断裂伸长率为18%,实现了良好的强塑性匹配。基于复合材料裂纹扩展路径表征与分析,揭示了层状构型设计在抑制裂纹扩展、促使裂纹偏转等方面的作用机制,为高强韧铜基复合材料的构型设计和性能优化提供新思路。     

Ti6Al4V合金表面氩弧熔覆原位合成TiC-TiB2增强钛基复合涂层组织与耐磨性

以B4C和Ni60A粉末为预涂材料,采用氩弧熔覆技术,在Ti6Al4V合金表面原位合成TiC与TiB₂增强相增强钛基复合材料涂层.运用XRD,SEM等分析手段研究了复合涂层的显微组织,利用显微硬度仪测试了复合涂层的显微硬度并用磨损试验机分析了其在室温干滑动磨损条件下的耐磨性能.结果表明,熔覆层组织主要由TiC和TiB₂组成,TiC颗粒和TiB₂颗粒弥散分布在基体上,TiC颗粒的尺寸为2~3μm,而呈长条状的TiB₂颗粒尺寸为3~5μm.显微硬度和耐磨性测试结果表明,该复合涂层显微维氏硬度高达1200MPa左右,复合涂层的耐磨性能比Ti6Al4V基体提高约20倍.     

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%。     

热处理对搅拌摩擦原位TiB2/7075复合材料组织和性能的影响

对原位自生TiB₂/7075复合材料进行了搅拌摩擦加工,并对加工后的材料进行了不同方式的热处理。使用电子背散射衍射 EDS元素扫描分析和室温拉伸测试等方法对经过不同热处理方式的复合材料进行了研究。研究结果表明,在搅拌摩擦加工后对材料进行强化T6处理,即延长固溶时间,可以明显提高复合材料的力学性能。相比于搅拌摩擦加工后未经任何热处理的TiB₂/7075复合材料,强化T6处理后的复合材料强度提高了148 MPa,塑性提高了1.2倍。对强化T6处理后复合材料力学性能提高的原因进行了讨论。