SHS-离心法制备陶瓷内衬复合钢管的组织结构

采用SHS-离心法在薄壁钢管内壁复合了一层厚度为2～3mm的陶瓷层。通过XRD、SEM、EDS手段分析了陶瓷层及其与钢管结合界面的组织结构。结果发现,陶瓷层由Al2O3、复合化合物和少量的残余Fe组成;陶瓷层与钢管之间存在着界面过渡层,过渡层的存在,有利于改善陶瓷与钢管之间的界面结合。     

SHS-熔铸工艺制备MoSi2-Fe原位复合材料的研究

以MoO3-Al-Si—Fe为反应体系，提出了制备MoSi2-Fe原位复合材料的SHS-熔铸工艺。分析了体系的SHS反应热力学、SHS过程中Mo-Si—Fe合金熔体的形成及冷却速度对熔体凝固组织的影响。结果表明，利用所提出的SHS-熔铸工艺可实现MoSi2-Fe复合材料的原位合成与液态成形一体化，制备的复合材料由原位合成的MoSi2和Fe组成，Fe以粘结相分布在MoSi2的边界上；提高熔体的冷却速度，可明显降低复合材料组织中MoSi2的晶粒尺寸。     

自蔓延高温合成TiC-Ni金属陶瓷的热力学编程计算与分析

根据热力学原理对Ti、C、Ni三元体系进行热力学编程计算,绘出了标准反应自由焓随温度变化的曲线、绝热温度随Ni含量变化的曲线以及绝热温度随预热温度变化的曲线,通过对曲线进行分析认为：Ti、C、Ni三元体系的主反应是Ti C=TiC;体系的绝热温度随Ni含量的增加而下降,当预热温度为600K时,最佳的理论Ni含量约40％;体系的绝热温度随预热温度的升高而升高,当Ni含量过大,体系的绝热温度小于1800K时,可以适当提高预热温度,来确保反应的自发进行。     

TiCNi/Al自蔓延反应热压复合涂层的制备

采用自蔓延反应热压工艺,在铝合金表面制备了TiCNi金属陶瓷基复合材料涂层.分析了TiCNi金属陶瓷SHS反应热压加压时间、混粉工艺、元素比和粉末颗粒尺寸、预制块密度、反应热压温度、反应热压压力大小、涂层厚度等SHS反应热压工艺参数对涂层与基体间界面结合状态和涂层组织的影响.观察和测试了其显微组织、热震性能以及显微硬度.结果表明,TiCNi涂层与基体Al实现了冶金结合.并分析了TiCNi/Al反应热压复合过程中,涂层内部及涂层与基体之间发生多级自蔓延高温合成反应机制,从而揭示了TiCNi/Al自蔓延反应热压复合机理.     

掺杂的SrAl2O4:Eux2+,Dyy3+长余辉粉的合成、表征及发光性质

采用自蔓延高温合成法制备了组成为SrAl2O4:Eu2+x,Dy3+y的2组(x:y=1:1,x:y=1:2)12种铝酸锶长余辉发光粉,测试结果表明,组成为SrAl2O4:Eu2+0.0125,Dy3+0.0125的发光亮度最好。以上述配比为依据,又分别引入了可以用于制备荧光材料的阳离子Li+、Be2+,以及既可以用于制备荧光材料也可以用于制备自激活荧光材料的阳离子Zn2+、Cd2+、Pb2+,共制得5个系列22种铝酸锶(SrAl2O4)长余辉发光粉。Zn2+0.0125的掺杂使得SrAl2O4:Eu2+0.0125,Dy3+0.0125的余辉亮度得到大幅度提高,而且SrAl2O4:Eu2+0.0125,Dy3+0.0125,Zn2+0.0125的衰减速度也明显慢于SrAl2O4:Eu2+0.0125,Dy3+0.0125。X射线衍射结果表明,掺杂少量稀土离子(Eu2+和Dy3+)不会改变SrAl2O4基质的晶体结构。另外,透射电镜分析和粒度分布结果表明,产物为疏松多孔的蘑菇云状固体,粒度在10μm左右。     

静态、铝热自蔓延高温合成(SHS)陶瓷涂层的组织结构研究

本文研究了静态、铝热SHS钢管内表面不同组成陶瓷涂层的组织结构和孔隙分布，并分析了其形成条件和绝热温度。     

中间层成分对TiAl/TiB2金属陶瓷SHS连接的影响

采用自蔓延高温合成(SHS)连接技术对TiB2金属陶瓷与TiAl进行连接试验,并研究工艺参数对SHS连接接头界面结构的影响.结果表明,不同成分的中间层发生SHS反应的放热量不同,从而会导致连接界面处的界面结构发生明显的变化.TiAl侧界面处出现的TiAl3反应层厚度与TiB2金属陶瓷侧出现的贫Cu层的厚度均随放热量的增加而明显增加,中间层环状结构的层数及尺寸也发生相应的变化.     

NiAl金属间化合物的热爆合成过程研究

以Al粉和Ni粉为主要原料，采用自蔓延高温合成技术，制备Ni—Al基金属间化合物。绘制了热爆反应曲线、描述了热爆反应的过程，分析了热爆反应机理及产物的显微组织特征，研究了热爆反应的边界条件以及各种反应参数对热爆反应的影响。研究结果表明，升温速率和颗粒尺寸对热爆反应均有不同程度的影响。提高升温速率、减小颗粒尺寸均可缩短热爆反应的起始时间，降低热爆反应的起始温度。初步确定了反应起始温度低于Ni—Al系的最低共晶温度（640℃），Ni—A1系的热爆反应是由固一固扩散反应引发的，Ni-32Al的反应产物为单相、均一的NiAl相。     

粉末结构对反应超音速喷涂涂层组织影响的热力学分析

利用团聚和非团聚Ti—C—Ni粉末在超音速火焰喷涂中分别得到含有不同成分的涂层。根据热力学原理，对团聚和非团聚Ti—C—Ni粉末在反应超音速火焰喷涂过程中的热力学进行分析。结果表明：非团聚粉末分散在火焰焰流中，主反应是Ti O2=TiO2；而团聚粉末在喷涂过程中能够满足发生自蔓延反应Ti C=TiC的条件，可以原位合成得到了含有TiC的涂层。试验结果表明：试验结果与热力学分析基本吻合。     

TiH2对合成Al-Ti-B合金组织及细化行为的影响

应用激光引燃自蔓延高温合成技术制备添加TiH2及不添加TiH2的两种Al—Ti-B中间合金。采用X射线衍射仪、电子探针、扫描电镜和差热分析仪等检测两种中间合金的相组成、分布、组织形貌及自蔓延反应热分析过程。结果表明：在合成Al—Ti—B中间合金过程中，TiH2对自蔓延反应具有明显的促进作用，分析认为TiH2受热分解出高活性Ti原子及具有催化作用的H原子，从而降低了自蔓延的反应温度，并改变了TiAl3和TiB2的形态和分布（TiB2的平均直径小于0．5μm），减小了TiB2的聚集倾向。添加TiH2的中间合金组织构成及形貌更适合细化处理，因而其对工业纯铝的细化效果优于不添加TiH2的中间合金。     

原位TiC-TiB2/Al-12Si混杂铝基复合材料组织及腐蚀性能研究

采用激光沉积制备了原位TiC-TiB2/Al-12Si混杂铝基复合材料,通过XRD、OM、SEM、TEM和电化学测试分析了复合材料的微观组织和耐蚀性能。结果表明,原位TiC为细小弥散分布的多边形状、TiB2为短棒状,两者均可作为Al的异质形核核心而细化晶粒。在3.5% NaCl溶液中,随着原位TiC-TiB2增强相含量的增加,复合材料的自腐蚀电位正移,自腐蚀电流密度降低,阻抗模量值及相位角值增大,表明复合材料的耐蚀性增强。     

Thermal explosion synthesis of aluminum matrix composites reinforced with TiC-TiB2 ceramic particulates

In situ TiC-TiB2 diphase ceramic reinforced aluminum metal matrix composites were successfully fabricated via thermal explosion （TE） reaction in the Al-Ti-B4C system, Using DTA and XRD analyses, the combustion reaction characteristic was examined. The results show that Al serves not only as a diluent but also as a reaction participant, affecting the reaction process and its final products. Combining with the DTA and the TE temperature-time curves, the ignition temperature is estimated to be about 970 K. With increasing Al content, the adiabatic combustion temperature is lowered and the sizes of the TiC and TiB2 particulates decrease. When the Al content in the reactants is more than 50%, AlaTi intermediate phase is detected in the synthesized products. SEM observations reveal that the nearly spherical TiC particles and hexagonal or rectangular TiB2 particles distribute relatively uniformly in the Al matrix.     

NiAl力学性质合金化效应的第一原理计算

采用第一原理赝势平面波方法,计算几种合金化元素X(X=Cr、Mn、Fe、Co和Cu)与不同Fe含量(0,3.125%,4.167%,6.25%,摩尔分数)(NiFe)Al超胞的几何与电子结构,并采用如下几个力学参数:弹性常数C44、Cauchy压力参数(C12-C44)、弹性模量E和剪切模量G及比值G/B0等,表征和评判了合金化元素X与不同Fe含量对NiAl金属间化合物延性与硬度的影响。结果表明:高浓度(6.25%)合金化虽可提高NiAl晶体的硬度,但却导致NiAl延展性降低,合金化后NiAl硬度增加的次序为:(Ni7Mn)Al8>(Ni7Co)Al8>(Ni7Fe)Al8>(Ni7Cr)Al8>(Ni7Cu)Al8>NiAl,其延性降低次序则与硬度增加次序相反;随着Fe含量的升高,NiAl晶体的硬度增加,但其使硬度增加的上限约为4%,而随着Fe含量的降低,NiAl晶体的延性逐步增大,当Fe含量低到一定程度时,可改善NiAl晶体的本征脆性。     

原位自生TiC-TiB2增强Fe基复合涂层的凝固特性及形成机理

以Ti、B4C和Fe粉为原料,利用氩弧熔敷技术在Q235钢基体表面制备出原位自生TiC-TiB2增强Fe基复合涂层.利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)对涂层的显微组织进行了分析.并分析了TiC和TiB2颗粒的形成机理和氩弧熔池的凝固特性.实验结果表明:熔敷层组织为TiC和TiB2弥散分布在α-Fe中,熔敷层与基体呈冶金结合,无裂纹、气孔等缺陷;涂层中TiC和TiB2的体积分数约为68%.形成机理主要是以固态扩散机制为主,TiC以小颗粒状和花瓣状先析出,后析出的TiB2多以六边形、短棒状存在,TiB2的组织比较粗大,TiC颗粒比较细小,TiB2的含量大于TiC含量.     

Microstructure and formation mechanism of in-situ TiC-TiB2/Fe composite coating

Steel matrix composite coatings locally reinforced with in situ TiC-TiB2 particulates were prepared by argon arc cladding（AAC） with different mass fractions of Fe and Ti＋B4C powders as the binding materials. The microstructure, micro-hardness and wear resistance were investigated using SEM, XRD, Micro-hardness Tester, and Friction and Wear Tester, respectively. The results show that the main phases of coating are TiC, TiB2 and a-Fe. The excellent metallurgical bonding is formed between the composite coating and substrate. The coating is uniform, continuous and almost defect-free and the particles are dispersively distributed in the cladded coating. Moreover, the formation mechanism was investigated. With the increase of the content of TiC＋TiB2, the micro-hardness and wear resistance are also improved at the room temperature under normal atmosphere conditions.     

TiB_2含量对原位反应合成TiB_2/B_4C复合材料的组织结构和力学性能的影响(英文)

以B4C,TiO2和石墨粉为原料,采用原位反应热压烧结工艺(2050℃,35MPa,1h)制备了致密的TiB2含量为10%～40%(体积分数)的TiB2/B4C复合材料,并对复合材料的组织结构和力学性能进行了研究。扫描电子显微镜和透射电子显微镜分析结果表明:在B4C晶内及晶界处均匀分布着纳米或亚微米级的TiB2颗粒,随着TiB2含量的增加,弹性模量和断裂韧性明显增大,而弹性模量和抗弯强度却随之减小。40%(体积分数)TiB2/B4C复合材料具有高的断裂韧性,高达8.2MPam1/2,主要增韧机制由微裂纹增韧和裂纹偏转增韧。     

微缺陷对B2-NiAl高温涂层材料力学性能及失效机理的影响

目的研究微缺陷对B_2-NiAl高温涂层材料在拉伸载荷作用下的变形行为和失效机理的影响。方法在考虑裂纹和孔洞等微缺陷的影响下,采用嵌入原子势函数(EAM)和分子动力学方法,模拟了完美B_2-NiAl涂层(Sample 1)、含中心对称微裂纹涂层(Sample 2)、含有中心微裂纹与单微孔洞涂层(Sample 3)和含有中心微裂纹与双微孔洞涂层(Sample 4)模型的失效过程,利用键对分析技术(CAN)、中心对称参数法(CSP)和径向分布函数(RDF),对涂层的变形过程和失效机理进行了分析表征。结果随着微缺陷的增加,高温材料的屈服应力会明显下降,弹性模量也会有所降低,屈服应变逐渐减小,但微孔洞会使涂层出现二次屈服现象。完美B_2-NiAl高温涂层在屈服后的位错和相变区域面积较小,分布比较均匀,在边界处萌发裂纹并沿(100)方向扩展,再沿着(111)方向扩展,直至失效。相比完美B_2-NiAl高温涂层,含有微裂纹和孔洞的涂层在屈服后的位错和相变区域较小,主要在裂纹尖端沿着111滑移系方向均匀分布,但其主裂纹沿着[100]方向扩展并导致断裂。结论微裂纹会降低B_2-NiAl高温涂层的强度,但微孔洞会提高其塑性。应力集中会导致微裂纹萌生并在裂纹尖端附近产生微孔洞,使其与主裂纹贯通直至失效,而位错塞积则是造成应力集中的主要原因。     

Orthogonal experiment and microstructure analysis on TiC-TiB2 multi-phase ceramic coating prepared by SHS reactive spraying

Utilizing self-propagating high-temperature synthesis （SHS） reactive spraying technology, the feeding self-combustion agglomerated particles composed of Ti, B4C and C powders, TiC-TiB2 multi-phase ceramic coatings were prepared on the steel substrates. Orthogonal experiment was carried out to optimize the spraying parameters. The phase component and microstructure of the coating fabricated at the optimized parameters were studied by XRD and SEM. The reactive mechanism in flying agglomerated particles was discussed. The optimized conditions, spraying distance of 220 mm, powders delivering gas pressure of 0.3 MPa and preheating temperature of 240 ℃ to sprayed particles, were obtained from orthogonal experiment. For the coating, porosity of 2.5% and HV l 595 are achieved under the optimized parameters. The coatings are mainly composed of TiC0.3N0.7, TiB2 and a little TiO2. The SEM analysis shows the morphology of TiC0.3N0.7 matrix in which the fine granular TiB2 crystals evenly disperse. It is concluded that, as solo reactive units, the agglomerated particles would finally form into the coatings after going through four successive stages in the flame, which are, respectively, pregnant reaction, flight combustion, collision and structure transformation and solidification. The solid diffusion and dissolution-precipitation are the two mechanisms to control the synthesis reaction.     

Fe对NiAl力学性能影响的第一原理计算

采用第一原理赝势平面波方法,基于虚拟晶体势函数近似(VCA),计算Fe合金化(浓度x<3.0%,原子分数,下同)时完整与缺陷B2-NiAl晶体的弹性性质,并采用弹性常数C44、Cauchy压力参数(C12-C44)、杨氏模量E、剪切模量G及其与体模量B0的比值G/B0等,表征和评判Fe合金化浓度x对NiAl金属间化合物延性与硬度的影响。结果表明:无论是无缺陷的理想NiAl晶体,还是含Ni空位或Ni反位的NiAl缺陷晶体,x<0.6%的Fe合金化均可使其硬度大幅提高。Fe合金化浓度低于0.5%时,虽然完整NiAl晶体的延性变差,但含Ni空位的缺陷NiAl晶体的延性却可明显改善,并以x=0.2%～0.4%时韧化效果最好。Ni空位或Ni反位降低B2-NiAl晶体的本征延性。实验中0.20%～0.25%的Fe合金化对NiAl晶体延性的改善很可能源于Fe原子与NiAl晶体中Ni空位间的关联与协同作用。     

热处理对TiCp/Fe复合材料基体组织与力学性能的影响

通过不同的热处理工艺改变原位TiCp／Fe复合材料的基体组织，探讨了原位TiCp／Fe复合材料不同基体组织与性能的关系。试验结果表明：在热处理过程中基体组织明显改变，TiC增强相不发生变化。退火处理降低材料的硬度，提高材料的韧性。淬火 低温回火处理使材料的强度和硬度提高，而韧性没有明显的下降。采用等温淬火工艺，可使TiCp／Fe复合材料具有最好的综合力学性能。