SHS/QP制备(TiB2+Fe)/Fe叠层材料的结构与性能分析

采用SHS/QP工艺制备了(TiB₂+Fe)/Fe叠层材料。SEM分析表明TiB₂+Fe金属陶瓷层结构致密。用EPMA研究了TiB₂+Fe金属陶瓷层与Fe基片之间的界面连接机制,结果表明TiB₂从TiB₂+Fe侧向Fe基片侧进行扩散,以及TiB₂+Fe层中的Fe粘结相和Fe基片的粘接完成了(TiB₂+Fe)/Fe叠层材料的界面连接。叠层材料接头断裂时,断裂位置发生在TiB₂+Fe金属陶瓷层,而不是沿着TiB₂+Fe层与Fe基片的界面断裂。     

短纤维增强透气性莫来石/铁(A3S2/Fe)复合材料烧结特性的研究

本文研究了A₃S₂/Fe复合材料的烧结特性、透气性和纤维增强效果,分析了烧结过程中材料宏观结构和微观组织的形成机理.实验结果表明:纤维增强A₃S₂/Fe复合材料在900～1000℃具有良好的烧结性能,烧成后表层存在一定厚度的硬化层;纤维增强效果显着.材料抗压强度达17～23MPa,相对透气系数为4.30～9.69cm3/(cm2·s·atm).已能满足实际应用的需要.     

原位TiCP/Fe复合材料的二次加工特性

对原位TiC_P/Fe复合材料二次加工(热处理、焊接、切削加工)特性进行研究,并对其工业化生产应用做了大量的基础工作。结果表明:通过加热处理的方法可以消除原位TiC_P/Fe复合材料在铸造过程中带来的一些组织缺陷,改变基体组织使性能提高;TiC颗粒不宜通过加热处理给予改变;原位TiC_P/Fe复合材料在焊接过程中,TiC增强颗粒没有发生变化;焊缝处没有裂纹;可焊性较好;TiC陶瓷颗粒使TiC_P/Fe复合材料的切削加工的切削力增大;切削温度增高;对加工表面粗糙度影响不大;TiC_P/Fe复合材料可加工性与45#钢相似。     

纳米Fe包覆Si3N4的制备及其高温烧结微观组织

采用非均相沉淀-热还原法制备了Fe/Si₃N₄颗粒复合粉末并在热处理温度1873K和0.1MPa氮气气氛下进行常压与热压烧结。通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、电子能谱(EDS)、X射线衍射(XRD)等方法观察Fe/Si₃N₄复合粉末的结构形貌及常压、热压烧结后的微观组织。结果表明：Fe/Si₃N₄复合粉末物相主要存在Fe相与Si₃N₄相,微观结构为纳米薄层 Fe均匀包覆Si₃N₄颗粒;高温烧结后的常压与热压样品的组织成分与微观结构有极大的不同,除了存在Si₃N₄相之外,常压样品金属Fe相衍射峰消失,并有晶粒粗大铁硅化合物生成,热压样品则保留有金属Fe相,并存在晶粒相对细小铁硅化合物及致密的玻璃态物质。     

电场激活燃烧合成( TiB2)PNi/Ni3Al/ Ni功能梯度材料

采用电场激活压力辅助合成技术(FAPAS)制备了(TiB₂)_PNi/(TiB₂)_PNi₃Al/Ni₃Al/Ni梯度材料,主要研究电场激活燃烧合成过程中电场对材料合成及层界面扩散连接的作用。分析了梯度材料各层的界面微观组织及相组成和材料的硬度分布。结果表明,采用FAPAS 技术结合机械合金化工艺制备的(TiB₂)_PNi/(TiB₂)_PNi₃Al/Ni₃Al/Ni 功能梯度材料具有快速、简便和组织均匀密实的特点。梯度材料的陶瓷复合层、Ni₃Al层和Ni板的界面区产生成分的互扩散,形成了良好的冶金结合。从Ni板到陶瓷复合层的硬度呈梯度分布。     

Cr3C2粒径对等离子堆焊铁基合金层组织与耐磨性能的影响

在低碳钢表面利用等离子堆焊技术分别制备Fe50堆焊层及添加40％(质量分数)微米和纳米Cr₃C₂的(Fe50+40%微米/纳米Cr₃C₂)复合堆焊层,比较研究添加不同粒径的Cr₃C₂对Fe50合金堆焊层的显微组织与磨损性能的影响。采用X射线衍射仪(XRD)分析堆焊层的相组成,利用扫描电镜(SEM)和能谱分析仪(EDS)观察堆焊层的显微组织形貌及微区成分,通过显微硬度计测试了堆焊层的硬度分布,使用滑动磨损及冲击磨损试验机分别考察了复合堆焊层的磨损性能。结果表明:Fe50等离子堆焊层组织主要由柱状晶α-Fe及其间的网状共晶α-Fe+Cr₂₃C₆组成;而Fe+40%微米/纳米Cr₃C₂堆焊层凝固方式为过共晶,由大量的先共晶碳化物及其间细密、均匀的枝晶与共晶组织组成,并增加了γ-Fe、Cr₇C₃和未熔Cr₃C₂等相;但Fe+40%纳米Cr₃C₂涂层比Fe+40%微米Cr₃C₂涂层析出更多且细小、致密的先共晶碳化物。与Fe50等离子堆焊涂层相比,Fe+40%微米Cr₃C₂涂层的显微硬度、滑动磨损性能及冲击磨损性能分别提高了21%、1.5倍和0.8倍;而Fe+40%纳米Cr₃C₂涂层的显微硬度、滑动磨损性能及冲击磨损性能则分别提高了34.1%、2.4倍和1.7倍,表面的犁沟和剥落及塑性变形明显减少,耐磨性能显著提高。因此,添加纳米Cr₃C₂颗粒可以显著细化铁基合金等离子堆焊层的显微组织并提升其耐磨性能。     

热压自蔓延高温合成制备TiB2/NiAl金属间化合物基复合材料

采用热压自蔓延高温合成技术(SHS+HP)制备了TiB₂/NiAl颗粒复合材料。采用X-射线衍射、扫描电镜和图像分析等方法研究了材料的微观结构,结果表明:SHS+HP工艺特别适合制备颗粒增强的复合材料,采用该工艺制备的TiB₂/NiAl材料,其残余孔隙率约为1%。这种材料中增强颗粒是自生长的。晶粒细小,平均粒径约为0.8μm。力学性能研究表明:材料的强度和硬度随TiB₂量的增加而提高。     

燃烧合成TiC-Al2O3/Fe梯度材料及其抗热震行为

采用自蔓延高温合成结合准热等静压（SHS／PHIP）制备出了具有对称结构的TiC-Al2O3/Fe梯度材料,并对其抗热冲击及抗热疲劳行为进行了测试和分析,结果表明,SHS／PHIP制备的TiC-Al2O3/Fe梯度材料具有预期的梯度式组成,在热冲击和热疲劳实验过程中均无梯度层间横向贯穿裂缝,克服了传统陶瓷／金属直接接合界面的热应力剥落。     

燃烧合成TiC-A12O3/Fe梯度材料及其抗热震行为

采用自蔓延高温合成结合准热等静压(SHS/PHIP)制备出了具有对称结构的TiC-A12O3/Fe梯度材料,并对其抗热冲击及抗热疲劳行为进行了测试和分析。结果表明,SHS/PHIP制备的TiC-A12O3/Fe梯度材料具有预期的梯度式组成,在热冲击和热疲劳实验过程中均无梯度层间横向贯穿裂缝,克服了传统陶瓷/金属直接接合界面的热应力剥落。     

放电等离子烧结WC/Fe复合材料摩擦磨损性能

采用放电等离子烧结技术制备了WC质量分数为40%的WC/Fe复合材料,研究了不同烧结温度条件下WC/Fe复合材料的致密度、组织、硬度及干摩擦磨损性能。利用SEM和XRD分析了不同烧结温度条件下存在的物相;采用销-盘摩擦磨损试验机(盘试样选用~80μm的Al2O3砂纸,滑动距离约为950m)测量了马氏体耐磨钢和WC/Fe复合材料在不同载荷下相对磨损率;用SEM观察磨损形貌,确定WC/Fe复合材料的磨损机制。结果表明:烧结温度为1080℃时,WC/Fe复合材料实现完全致密,WC陶瓷颗粒均匀分布在基体中并与基体界面结合良好;随着WC/Fe复合材料完全致密化,其硬度及耐磨性能逐渐提高;WC/Fe复合材料的耐磨性能远优于马氏体耐磨钢。WC/Fe复合材料磨损机制主要为氧化磨损和磨粒磨损。在低载荷条件下,颗粒脱离基体造成氧化膜破裂,促使材料表面受损;较高载荷条件下,WC陶瓷颗粒破碎加速氧化膜破裂,加快了材料的磨损。     

颗粒增强Fe3Al基复合材料的制备和性能

用熔铸法制备了ＳｉＣ,Ａｌ２Ｏ３和ＴｉＢ２颗粒增强Ｆｅ－２８Ａｌ－５Ｃｒ基复合材料,研究了材料的微观组织和力学性能,结果表明,Ａａ２Ｏ３在Ｆｅ３Ａｌ中的化学稳定性很好,ＴｉＢ２与基体发生了部分反应,ＳｉＣ与基体的反应严重,复合材料在室温和高温下的力学性能的变化说明,上述颗粒的加入使材料的强度较大幅度的提高,塑性有所下降。     

SHS/PHIP制备TiC-Al2O3/Fe复合材料的性能

对 SHS/ PHIP技术制备出的 Ti C- Al2 O3/ Fe复合材料的性能进行了测试和分析。结果表明 ,Ti C- Al2 O3/Fe复合材料具有良好的综合力学性能。材料具有很高的比刚度。金属 Fe相的加入 ,较大地提高了材料的抗弯强度和断裂韧性。 Ti C- Al2 O3复相陶瓷为典型的脆性断裂 ;随着 Fe含量的增加 ,材料具有明显韧性断裂的特征     

TiC/Fe体系自蔓延高温合成过程中金属相Fe的作用

本文探讨了金属相Ｆｅ的含量变化对ＴｉＣ／Ｆｅ体系自蔓延高温合成的影响。随着Ｆｅ含量的增高，燃烧温度降低，在Ｆｅ为３０～３５ｗｔ％时出现一个温度平台，对应着Ｆｅ的熔融。燃烧波速度在Ｆｅ为１０ｗｔ％时出现极大值，反映ＳＨＳ过程中Ｆｅ液相的作用。Ｆｅ含量增高，体系的燃烧模式由稳态燃烧转变为振荡式和螺旋式燃烧，当Ｆｅ＞６０ｗｔ％时，体系燃烧反应则不能自持。合成产物中ＴｉＣ粒度随着Ｆｅ含量增高而变细，反映了燃烧温度和铁液相对ＴｉＣ粒子生长的联合作用。     

SHS/PHIP制备TiC-Al2O3/Fe复合材料的性能

对SHS/PHIP技术制备出的TiC-Al₂O₃/Fe复合材料的性能进行了测试和分析。结果表明,TiC-Al₂O₃/Fe复合材料具有良好的综合力学性能。材料具有很高的比刚度。金属Fe相的加入,较大地提高了材料的抗弯强度和断裂韧性。TiC-Al₂O₃复相陶瓷为典型的脆性断裂;随着Fe含量的增加,材料具有明显韧性断裂的特征。      

致密TiC-Al2O3-Fe 金属陶瓷的自蔓延高温合成

通过自蔓延高温合成结合准热等静压法(SHS/PH IP) 制备出了致密的TiC₂Al₂O₃-20Fe 金属陶瓷。研究了延迟时间、高压持续时间、压力等工艺参数对金属陶瓷密实度的影响, 分析了金属陶瓷的相组成、微观组织及性能。结果表明, 燃烧合成过程中气体的排放和液相的存在是合成密实材料的关键, 通过优化工艺合成了密实度为97. 7% 的TiC₂Al₂O₃-20Fe 金属陶瓷。金属陶瓷由TiC、Al₂O₃ 和Fe 粘结相组成。粘结相Fe 与Al₂O₃ 之间界面光滑,Fe 与T iC 之间有一较薄扩散层。TiC₂Al₂O₃-20Fe 金属陶瓷的抗弯强度和抗压强度分别为890M Pa 和18. 4 GPa。      

SHS／PHIP技术制备TiC—30Fe金属陶瓷的显微组织及形成过程研究

通过自蔓延高温合成结合准热等静压法制备出了致密度为９６．３％的ＴｉＣ－３０ｗｔ％Ｆｅ金属陶瓷。分析了金属陶瓷的结构和组织，讨论了ＳＨＳ／ＰＨＩＰ制备金属陶瓷的材料结构形成过程。结果表明，金属陶瓷由近乎球形ＴｉＣ颗粒和Ｆｅ粘结相组成。粘结相Ｆｅ与ＴｉＣ之间有一较薄扩散层。     

镍源对自蔓延高温合成Ni0.35Zn0.65Fe2O4的影响

在空气中（无磁场）和1.3T外磁场下, 采用Fe、Fe₂O₃、ZnO、NaClO₄分别与Ni粉、NiO和NiCO₃进行了自蔓延高温合成Ni_0.35Zn_0.65Fe₂O₄的实验研究, 用红外测温仪测试坯料的燃烧温度, 应用XRD、SEM和VSM分别观察镍源变化对燃烧产物和烧结后样品性能的影响. 结果表明：采用氧化亚镍和镍粉得到的镍锌铁氧体样品无杂相存在, 磁性能较好, 有较低的矫顽力和较大的比饱和磁化强度; 采用碳酸镍自蔓延高温合成的镍锌铁氧体含有杂相, 磁性能也相应较差. 在外磁场下自蔓延高温合成镍锌铁氧体的比饱和磁化强度得到了一定的提高. 镍粉可以取代氧化亚镍作为自蔓延高温合成镍锌铁氧体的镍源.     

TMR at 4.2 K for Amorphous Magnetic-Tunnel-Junctions with Co60Fe20B20 as Free and Pinned Layers

Single barrier magnetic-tunnel-junctions (MTJs) with the layer structure of Ta(5)/Cu(30)/Ta(5)/Ni79Fe21(5)/Ir22Mn78(12)/Co60Fe20B20(4)/Al(0.8)-oxide/Co60Fe20B20(4)/Cu(30)/Ta(5) [thickness unit: nm] using the amorphous Co60Fe20B20 alloy as free and pinned layers were micro-fabricated. The experimental investigations showed that the tunnel magnetoresistance (TMR) ratio and the resistance decrease with increasing dc bias voltage from 0 to 500~mV or with increasing temperature from 4.2 K to RT. A high TMR ratio of 86.2% at 4.2 K, which corresponds to the high spin polarization of Co60Fe20B20 55%, was observed in the MTJs after annealing at 270℃ for 1 h. High TMR ratio of 53.1%, low junction resistance-area product RS of 3.56 kΩμm2, small coercivity Hc of ≤4 Oe, and relatively large bias-voltage-at-half-maximum TMR with the value V1/2 of greater than 570 mV at RT have been achieved in such Co-Fe-B MTJs.