原位反应合成TiN／Al2O3复合材料

以Al和TiO2为初始原料，经高能球磨及热压烧结工艺，原位合成了TiN／Al2O3复合材料。利用DTA，XRD及SEM等方法结合热力学计算，研究了该粉体的高能球磨过程和球磨粉体在后续热处理中的物相形成及转化规律。同时研究了以高能球磨及热压烧结工艺所制备的复合材料的力学性能和显微结构。结果表明：在球磨过程中粉料吸附并溶解了N2气，在后续热处理中原位反应形成了Ti2AlN相，当温度升高到一定程度时分解形成TiN，这有助于材料的致密化并使其力学性能提高。球磨粉体在1300℃、30MPa、保温、保压60min热压烧结条件下，可得到性能优异的TiN/Al2O3复合材料，该材料的抗弯强度为850MPa，断裂韧性为5．7MPa·m^1/2。     

Al2O3颗粒增强铜基复合材料的组织

采用烧结－加压－烧结－加压的工艺制取了Ａｌ２Ｏ３－Ｃｕ复合材料,并对其金相组织及界面进行了观察与分析,证明了工艺是可行的,二次烧结加压有利于增强粒于均匀分布,在复合材料界面处存在的着Ａｌ％的浓度梯度,在ＣｕＡｌＯ２生成的迹象。     

XD合成Al2O3,TiB2／Al复合材料的热力学分析

从热力学的角度讨论了原位反应生成Al2O3和TiB2陶瓷粒子增强铝基复合材料的合成机理。结果表明,在Al-TiO2-B体系中,以一定的加热速率加热至1073K左右时,Al与TiO2之间首先发生铝热反应,反应产生出活性钛原子并形成Al-Ti-B反应;AlB2和Al3Ti均系反应中间产物,Alb2在1200K左右时分解为Al和B2Al3Ti被B还原,当B的加入量（摩尔）是TiO2的两部左右时,Al3Ti基本消失,最终生成Al2O3和TiB2陶瓷颗粒增强的铝基复合材料。     

高温反应烧结制备Al2O3-TiC/Al原位复合材料

以ＡｌＴｉＯ２反应体系为基础,添加适量石墨粉,压制后在不同温度下进行反应烧结,从而确定了获得反应完全的Ａｌ２Ｏ３ＴｉＣ／Ａｌ铝基复合材料的烧结工艺参数,并对该复合材料的组织性能及反应机理进行了分析讨论。结果表明：碳的加入可完全抑制条状和大块状Ａｌ３Ｔｉ相的形成;ＡｌＴｉＯ２Ｃ体系在１２００℃反应烧结后,可制得硬度较高的Ａｌ２Ｏ３ＴｉＣ／Ａｌ原位复合材料,其显微组织中Ａｌ２Ｏ３和ＴｉＣ颗粒尺寸小于２μｍ。     

铝液在SiO2反应原位形成Al／Al2O3（p）复合材料的研究

将铸造方法与原位技术相结合研制出原位形成的Ａｌ／Ａｌ２Ｏ３（ｐ）复合材料。向铝液中添加预先在３００℃下烘烤３ｈ、粒径为３００μｍ的ＳｉＯ２颗粒，发生如下反应：３ＳｉＯ＋４Ａｌ＝３Ｓｉ＋２Ａｌ２Ｏ３，其结果，原位形成颗粒分布均匀的Ｌ／ａ２Ｏ３（ｐ）复合材料。     

超细Al2O3颗粒增强铜基复合材料的显微结构

采用热压烧结法制取了超细Ａｌ２Ｏ３ｐ／Ｃｕ复合材料,对其烧结态,轧制态,退火态的显微组织,拉伸断口及界面进行了观察与分析。     

自生TiCW—AlNp／Al复合材料中TiCW相的形成和分布

用固－气－液三态反应方法和合适的冷却条件制备了自生ＴｉＣＷ－ＡｌＮｐ／Ａｌ复合材料。讨论了ＴｉＣＷ晶须的形成机制和强化特点；并用电子显微镜观察了基体被部分腐蚀掉的ＴｉＣＷ－ＡｌＮ／Ａｌ复合材料中ＴｉＣＷ的立体形貌和空间分布特征。     

原位反应合成TiN/Al2O3复合陶瓷

研究了Ti,Al和TiO2混合粉体经无特殊气氛保护的高能球磨和真空热压烧结工艺原位合成了TiN/Al2O3复合材料,该材料的抗弯强度达到850 MPa,断裂韧性为5.5 MPa.m1/2.利用DTA,XRD及SEM等手段的分析测试结果,结合热力学计算,研究了该粉体的高能球磨过程和球磨粉体在后续热处理中的物相形成及转化规律.结果表明:在球磨过程中粉料吸附并溶解了空气中的N2和O2气,在后续热压烧结处理中首先原位反应形成了Ti2AIN,Al2O3以及TiAl,Ti3Al,TiAl3等金属间化合物相.随温度的升高Ti2AIN逐渐分解形成TiN相,当热压温度升高到1300℃时,其它物相基本消失,从而形成了FiN/Al2O3复合材料.     

原位反应Al2O3／Zl202复合材料的制备和力学性能

利用原位反应地与铸造工艺相结合,制备Al2O3/ZL202复合材料。结果表明：试验所制得的Al2O3/ZL202复合材料,其增强颗粒在1－5um之间,分布均匀;复合材料的抗拉强度比基体合金的抗拉强度高,伸长度比基体合金的伸长率大,体现了复合材料比基体合金具有更优的性能。     

固—液反应法制备—α—Al2O3（p）／Al—Cu复合材料的研究

利用固液反应制备了α－Al2O3（P）／Al－Cu复合材料．通过对反应所得材料的显微组织的分析，分析了制备该种复合材料的化学反应．固液法成本低、易于用传统的工艺方法成形，是较理想的制备手段．     

Al-Zr(CO3)2体系熔体反应合成(Al3Zr+Al2O3)/Al复合材料的热力学与动力学机制

开发了Al-Zr(CO3)2原位反应新体系,采用熔体反应法成功制备了颗粒增强铝基复合材料.X射线衍射(XRD)及扫描电镜(SEM)分析可知,该体系生成的复合材料增强相颗粒细小(≤2 μm)、形状圆整、弥散分布于基体中.反应热力学和动力学分析结果表明,反应起始温度和反应时间是影响反应和扩散的重要因素:反应起始温度越高,反应时间越长,越有利于反应的进行和颗粒的扩散;但随温度的升高和时间的延长,颗粒有长大的倾向.     

烧结工艺对氧化铝-铝金属陶瓷材料性能的影响

利用粉末冶金方法制备氧化铝-铝金属陶瓷材料,研究其烧结工艺对其性能影响。结果表明,烧结温度从700℃逐渐升到1000℃且保温1 h的条件下,Al2O3/Al金属陶瓷的显微结构致密化程度逐渐降低,硬度逐渐降低,电阻率逐渐升高。在显微结构中颗粒呈连续分布且较大的为金属Al,颗粒呈不连续分布较且细小的为Al2O3。在700℃温度下,随保温时间延长,其显微结构组织越致密,硬度越高,电阻率越低。在700℃烧结3 h制备得到25 mass%Al2O3/Al金属陶瓷,其显微结构致密化程度较高,硬度为2203 HV,电阻率为0.0159Ω·m。     

Ti6Al4V合金表面激光熔覆原位合成TiN/Ti-Al-Nb基复合涂层

目的 为探究Ti6Al4V钛合金表面TiN/Ti-Al-Nb基复合涂层的激光熔覆制备新工艺,研究Nb含量对TiN/Ti-Al-Nb基复合涂层微结构及显微硬度的影响规律。方法 以Nb原子数分数分别为10%、15%和25%的Ti+Nb+AlN混合粉末为原材料,采用基于挤压预置粉末法的激光熔覆原位合成技术,制备出TiN/Ti-Al-Nb基复合涂层。通过X射线衍射仪（XRD）物相定性分析,并结合扫描电子显微镜（SEM）和能量分散谱仪（EDS）,对TiN/Ti-Al-Nb基复合涂层中的物相进行定性分析,结合二元平衡相图,进一步分析激光原位化学反应机理。借助显微硬度计,研究TiN/Ti-Al-Nb基复合涂层微结构对截面显微硬度分布的影响规律。结果 在高能密度激光束作用下,混合粉末中Ti和AlN发生了充分的激光原位化学反应,生成了TiN陶瓷增强相,TiN陶瓷增强相的含量与Ti粉和AlN粉末的含量正相关。Nb含量的增加显著影响了Ti-Al-Nb基体相的种类,而不改变增强相的种类,随着Nb含量的增加,含Nb基体相的种类增多,发生Ti3Al→Ti3AlNb→Ti2AlNb→Ti39Nb→Nb7Al的转变。随着TiN增强相含量减少,复合涂层截面平均显微硬度从993.2HV0.5降至701.4HV0.5。结论 Nb含量的增加,不会改变TiN/Ti-Al-Nb基复合涂层增强相的种类,但可以降低TiN增强相的含量,从而降低复合涂层截面平均显微硬度。     

氮气气氛高能球磨Al2O3相变研究

研究了高能球磨过程中A1203相结构的变化。结果表明：随着球磨时间的延长，粉末中发生了γ-Al2O3→a—Al2O3的转变，这一点对于降低碳热还原反应激活能是不利的；高能球磨20h，A1203部分非晶化，而且有立方结构AIN生成：高能球磨过程中形成的AIN，结构不同于常规六方结构氮化铝；增加球磨能量，立方AIN生成量增加；650r／min高能球磨40h，AIN生成量达到72％。     

AlN/Al原位复合材料研究

通过热力学方法分析了AlN生成反应进行的可能性，探讨了AlN／Al原位复合材料的金相组织，确定了增强相AlN的存在及其尺寸大小。研究结果表明：AlN增强相为纳米级尺寸，它均匀分布于共晶相中，基体α—Al相中没有AlN相。纳米增强相AlN对复合材料有细化晶粒强化及弥散强化作用。     

溶渗法制备Al3Ti/Al复合材料的研究

以钛丝网为反应源,以金属Al为基体,通过熔渗+原位反应法制备出一种Al3Ti金属间化合物颗粒增强铝基表面复合涂层。根据差热分析结果确定了反应温度为890℃;通过XRD、SEM以及显微硬度和磨损测试对所得到的复合涂层进行了表征。结果表明:当保温时间为20 min时,钛丝在铝基体中的反应较完全,原位合成为块状和条状的Al3Ti颗粒;颗粒的显微硬度大约为基体的4.5倍;在载荷为10 N的干滑动磨损条件下,相对于没有增强的Al基体而言,保温20 min所制备的复合涂层表现出较好的耐磨性,其磨损机制为粘着磨损和磨粒磨损共存。     

可加工性BN/Al2O3陶瓷基复合材料的制备

利用气相化学反应, 以H3BO3和CO(NH2)2作为BN源, 将纳米BN包覆到Al2O3颗粒表面, 经热压烧结制备出高强韧可加工BN/Al2O3复合材料. 材料的三点弯曲强度随BN含量的增加而缓慢降低, BN体积分数为30% 时, 仍达到446MPa; 断裂韧性随BN含量的增加而得到显著改善, 较单相氧化铝陶瓷提高近一倍. BN体积分数大于20%时, 该复合材料可用WC钻头在普通台式钻床上钻孔, 在小的轴向压力(10N)下, 钻孔速率大于1mm/min, 钻孔边缘平整, 没有崩裂现象, 内壁光滑, 粗糙度RZ =(6±0.5)μm. SEM观察显示, 加工未带来明显的损伤. 材料优异的力学性能及可加工性源自于基质中均匀分布的细小h-BN的颗粒增韧机制及其易解理的层状结构特点.     

Preparation and mechanical properties of Fe_3Al/Al_2O_3 nano-/micro-composite

1　INTRODUCTIONAlumina(Al2 O3)ceramicsareoftenconsideredforstructuralapplications,duetotheirpropertiesofhighhardness ,chemicalandwearresistanceandgoodmechanicalpropertiesatroomandhightemperature .Thewellknownlimitationfortheseceramics ,how ever ,istheverylowtoughness .Recentstudieshaveshownsignificantimprovementsinmechanicalprop erties ,includingtoughness ,byaddingductilesecondphaseparticles ,suchasNi,Al,MoandCu[14 ] .Anincreaseof 80 % 333%inthefracturetoughnesshasbeenreportedforAl2 O3…     

铝热还原法合成TiN／刚玉复合陶瓷的研究

以金属铝粉和钛白粉为原料，在流动氮气和匣钵埋碳保护气氛下采用铝热还原氮化法制备了TiN／刚玉复合陶瓷。采用XRD-SEM和TEM等分析手段，研究了铝热还原氮化法制备TiN／刚玉复合陶瓷在不同气氛和温度下的物相组成、晶格常数、显微结构。研究结果表明：在流动氮气和埋碳气氛下铝热还原法均可以制备TiN／刚玉复合陶瓷；处理温度和气氛明显影响着铝热反应的程度及产物的形貌，在埋碳条件下处理后的产物中TiN含量、晶粒大小、晶格常数明显低于流动氮气氛下处理产物中上述各项值。热力学计算发现埋碳条件下铝除参与铝热还原反应外，还与碳粉床中氧发生反应，导致参与铝热反应的金属铝不足，造成产物中有剩余的金红石存在。