氧化铝坩埚与高温合金的界面反应机制

研究了真空感应熔炼过程中氧化铝坩埚与高温合金的界面反应过程。结果表明，高温合金熔炼过程中，合金中的Cr、Al等元素与坩埚内壁中的SiO₂反应生成Si及Cr₂O₃,生成的Si进入到熔体中形成Al₄Si、Cr₃Ni₂Si等硅化物，在高温真空环境下挥发并在熔体液面以上的坩埚壁上形成沉积层；生成的Cr₂O₃与熔体液面以下坩埚壁中的Al₂O₃反应生成粉红色的Al₂O₃-Cr₂O₃固溶体反应层，反应层厚度随坩埚内熔体深度的增加而增大。随坩埚使用次数的增加，合金熔体表面浮渣明显增多。     

BaZrO3/Y2O3复合耐火材料制备及其与TiAl合金界面反应研究

使用电熔BaZrO₃耐火材料和Y₂O₃耐火材料复合,在1650℃保温24h烧制成坩埚,感应熔炼制备TiAl合金。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)结合能谱仪(EDS)、电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)和氧/氮分析仪等手段分析了复合坩埚耐火材料相结构和显微结构,研究了复合耐火材料坩埚与TiAl合金熔体界面反应。结果表明,复合坩埚耐火材料由Zr固溶Y₂O₃和Y掺杂BaZrO₃两相组成,Y₂O₃的引入提高了电熔BaZrO₃耐火材料稳定性。熔解侵蚀作用是复合坩埚耐火材料与TiAl合金熔体界面作用机制,但游离Al_2O_3仍会与分解的BaO反应生成BaAl₂O₄附着在坩埚内壁;熔炼制备TiAl合金锭中氧含量仅为0.0986%(质量分数),与理论计算值相一致,且符合工业用TiAl合金铸锭用氧含量标准,表明了电熔BaZrO₃/Y₂O₃是一种极有潜力的TiAl合金感应熔炼制备用耐火材料。     

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...     

不同超细氧化物掺杂钼合金棒材的拉伸性能及强化机理（英文）

通过水热合成、共沉淀、共分解、粉末冶金和旋锻方法制备了3种掺杂2.0%(体积分数)不同氧化物(Al₂O₃、ZrO₂和La₂O₃)的钼合金棒材。3种纳米氧化物均使钼晶粒细化70%以上，且使合金的断裂模式从脆性断裂转变为韧性断裂，从而显著提高钼合金的综合力学性能，克服强度和韧性之间的矛盾。在3种钼合金中，Mo-ZrO₂合金具有最佳的强度和塑性，这归因于细小的ZrO₂颗粒以及ZrO₂与钼基体之间的半共格界面。此外，建立了与位错密度、氧化物体积分数和尺寸以及钼晶粒尺寸相关的定量强化模型。     

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/Kovar热等静压扩散层的组织与性能

采用Ti-Ni及Ag-Cu-Ti为过渡层材料实现了Al₂O₃陶瓷与Kovar合金的热等静压扩散连接。利用金相显微镜、SEM、EDS和万能试验机等测试分析了Al₂O₃/Kovar扩散接头的显微组织、界面反应及剪切强度。结果表明,Al₂O₃/Ti-Ni/Kovar接头连接界面处无孔洞等显微缺陷,但其强度及气密性较低,剪切强度及漏率分别为67 MPa及2×10^-10 Pa·m³/s;Al₂O₃/Ag-Cu-Ti/Kovar接头之间界面连接良好,无明显显微缺陷,接头强度及气密性较高,剪切强度及漏率分别为85 MPa及5×10^-11 Pa·m³/s。     

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     

采用Au基钎料真空钎焊Al2O3陶瓷

首先选用AgCuTi活性钎料在880℃/10 min参数下对A1₂O₃陶瓷表面进行金属化处理,之后尽量去除金属化层中的AgCu共晶组织,然后选用两种Au基高温钎料在980℃/10 min参数下对金属化后的A1₂O₃进行了钎焊连接.结果表明,在Al₂O₃/Au-Ni/Al₂O₃接头中靠近Al₂O₃母材的界面处生成一层薄薄的扩散反应层,该反应层主要由TiO₂和Al₂O₃组成;在Al₂O₃/Au-Cu/Al₂O₃接头中同样存在扩散反应层,与前者不同的是,接头中检测到Ti-Au相的存在.分别对Au-Ni和Au-Cu两种钎料获得的Al₂O₃接头进行了抗剪强度测试,前者对应接头强度为95.5 MPa,后者对应接头强度达到102.3 MPa.     

0.5Y2O3/Al2O3-Cu/20Mo3SiC复合材料的热变形行为及热加工图

采用真空快速热压烧结法制备了0.5Y₂O₃/Al₂O₃-Cu/20Mo3SiC复合材料，在650～950℃温度范围和0.001～10 s^-1应变速率条件下，利用Gleeble-1500D数控动态-力学模拟试验机对0.5Y₂O₃/Al₂O₃-Cu/20Mo3SiC复合材料进行热变形试验，根据试验结果绘制了其真应力-真应变曲线。根据动态材料学模型，构建了复合材料的热加工图，确定其适宜的热加工参数。结果表明：0.5Y₂O₃/Al₂O₃-Cu/20Mo3SiC复合材料的真应力-真应变曲线存在典型的动态再结晶特征，其热激活能为211.109 kJ/mol,并构建了本构方程；基于动态材料模型构造的热加工图，确定了复合材料最佳的热加工工艺参数为：变形温度为725～950℃,应变速率为0.006～0.223 s^...     

Y2O3对CoCrFeMnNi高熵合金退火稳定性的影响

利用放电等离子烧结技术和真空熔炼技术,制备了CoCrFeMnNi高熵合金,并分析了稀土氧化物Y₂O₃对CoCrFeMnNi高熵合金退火稳定性的影响。结果显示,未退火CoCrFeMnNi高熵合金均由面心立方结构组成;在800℃退火72 h后,没有添加Y₂O₃和添加2. 0%（质量分数） Y₂O₃的CoCrFeMnNi高熵合金中分别析出了层片状的富Cr相和大颗粒状的Cr-Mn相,添加1. 0%Y₂O₃的合金中退火后则没有第二相生成。退火试验结果与XRD结果一致,表明添加1. 0%Y₂O₃可提高CoCrFeMnNi高熵合金的退火稳定性。      

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...     

直流电热冲击辅助多组分氧化物钎焊SiC陶瓷的工艺及性能

开发了一种直流电热冲击辅助高温钎焊新技术,成功实现了18.77Gd₂O₃?4.83Y₂O₃?28.22TiO₂?8.75ZrO₂?39.43Al₂O₃多组分氧化物钎料与SiC陶瓷母材之间的钎焊连接. 加热元件采用碳纤维编织体,在20 A直流电流及800 W截断功率下,实现了最佳剪切强度为136.27 MPa的SiC钎焊接头. 多组分氧化物钎料中Al₂O₃及TiO₂组分对实现良好的SiC陶瓷钎焊接头至关重要,其中TiO₂组分与SiC在高温下发生反应从而在界面处生成厚度约为10 μm的富Ti界面反应层,Al₂O₃相向母材中渗入而形成的枝状通道起到钉扎效果,有利于提升钎焊接头整体强度. 热输入过大时,SiC母材严重分解,大量C元素向钎缝区扩散,导致钎缝区出现明显裂纹缺陷,剪切强度降低至约60 MPa,断裂完全发生于钎缝区.     

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。     

精炼渣成分对42CrMo钢洁净度的影响

为了研究不同精炼渣对42CrMo钢中洁净度和夹杂物数量、尺寸的影响,采用渣-钢平衡试验和FactSage热力学理论研究了CaO-Al₂O₃-SiO₂-MgO四元渣系对42CrMo钢中洁净度和夹杂物控制的影响规律。结果表明,当初渣碱度(CaO/SiO₂的质量比)和钙铝比(CaO/Al₂O₃的质量比)分别为5和1.8时,能将钢中T.[O]质量分数降至7.5×10^-6,同时夹杂物尺寸控制良好,均小于8μm,在该渣系条件下,42CrMo钢的精炼效果最好;研究还表明,钢中夹杂物成分受渣系影响较大,特别是钢中夹杂物Al₂O₃含量受渣中Al₂O₃活度影响较大,Al₂O₃活度高的精炼渣渣系去除夹杂物Al₂O₃的能力弱,导致此精炼渣系下钢中夹杂物Al₂O     

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。     

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.     

保温时间对U75V重轨钢中夹杂物的影响

通过真空感应炉冶炼U75V重轨钢,在箱式电阻炉中将试样加热到1100 ℃,分别保温30、60、90 min,使用扫描电镜对夹杂物进行分析。结果表明,未经热处理的试验钢中,夹杂物类型主要有3种,分别为MnS、Al₂O₃及MnS-Al₂O₃夹杂物。长条状MnS夹杂物随保温时间的延长有分裂趋势,保温90 min时,MnS夹杂物平均圆形度为1.86,与未经热处理的试样相比,圆形度降低了1.52。Al₂O₃夹杂物在保温30、60 min时,形态、大小变化不大,但数量减少,保温90 min时,部分Al₂O₃夹杂物尖锐棱角发生钝化,圆形度略微减小。试样经1100 ℃均热处理后,复合夹杂物增多,随着保温时间的延长,MnS-Al₂O₃夹杂物中MnS和Al₂O₃成分分布发生变化,外层的Al₂O₃有向内部运动的趋势,保温90 min时,夹杂物内部Al₂O₃富集,外包裹层中Al₂O₃含量极低,MnS-Al₂O₃夹杂物逐渐形成以Al₂O₃为核心,MnS外层包裹的复合型夹杂物,从而减小了对钢基体的损伤。     

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.     

影响工业还原罐内铝热法炼镁过程还原效率的因素（英文）

在工业还原罐内进行铝热还原炼镁试验,分析影响还原效率的因素。结果表明：结晶镁的氧化和燃烧以及原料混合不均匀是导致还原效率降低的主要原因;原料混合不均匀导致贫铝区和MgO剩余,促进生成12CaO·7Al₂O₃和CaO·Al₂O₃;对于富铝区域,MgO和CaO同时被还原,生成Mg₂Ca相。辐射传热和化学反应吸热是影响还原速率的关键因素;提高加热温度能够迅速提高球团层的温度,进而使球团获得足够的反应速度;此外,球团中含镁量越高,需要的反应时间越长。     

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...