自生TiC颗粒增强高锰钢基复合材料的研制

用铸造法成功制备了自生TiC颗粒增强的高锰钢基复合材料,研究了其显微组织和力学性能与Ti含量的关系.结果表明,高锰钢基复合材料的显微组织由TiC颗粒,奥氏体和合金渗碳体组成.其中合金渗碳体随着Ti含量的升高而逐渐粗大,且连续分布于晶界处.随着Ti含量的升高,高锰钢基复合材料中TiC颗粒的数量增多,硬度逐渐升高.含5%Ti的复合材料热处理态硬度达到HRC39,是纯高锰钢的2.6倍.随着Ti含量的升高,高锰钢基复合材料的冲击韧度大幅降低.其中,含5%Ti的复合材料经水韧处理后冲击韧度达到60J/cm2.     

原位生成TiC颗粒增强Ti基复合材料的显微组织

采用粉末冶金方法，通过Ti与Cr3C2反应原位生成TiC颗粒增强钛基复合材料。利用X射线衍射（XRD）、透射电镜（TEM）等手段对其相组成和显微组织进行了研究。结果表明：通过Ti与Cr3C2反应能够原位生成TiC颗粒，生成的TiC颗粒呈多角状，粒度在几十纳米到50μm范围内；Cr3C2中的Cr固溶在Ti基体中，使基体由α＋β两相合金转变成为亚稳态β型钛合金。     

TiC颗粒增强钛基复合材料的制备及其微观组织

采用直接加入TiC粉的方法制备了原位自生TiC增强钛基复合材料，此法与国内研究者常用的加入石墨粉的方法相比，制备的复合材料成分准确，易于控制。制备的复合材料由Ti和TiC相组成，其中TiC为初生树枝状和短棒状共晶组成。TEM研究发现：还存在0．3-0．6μm的规则块状TiC，多分布在晶界上；TiC颗粒与基体界面干净、无反应层，基体中存在较多的位错，且位错线上存在析出物。     

原位TiC颗粒增强Al-Cu复合材料的组织及性能

以Ｔｉ,Ａｌ和Ｃ粉末为原料,采用接触反应法制备原位ＴｉＣ颗粒增强的铸造ＡｌＣｕ复合材料,研究了反应温度对反应产物的影响,探讨了ＴｉＣ颗粒的形成机制。结果表明,随着反应温度的升高,副产物ＴｉＡｌ３和Ａｌ４Ｃ３生成的可能性减小;当反应温度为９００℃时,反应副产物全部转变为ＴｉＣ,且原位反应生成０．５～１．５μｍ的ＴｉＣ颗粒均布于αＡｌ基体中;ＴｉＣ的加入能显著提高基体的强度,特别是高温强度,但使其延伸率有所下降。     

TiC颗粒增强铁基复合材料的研究

借助光学金相显微镜研究了采用反应铸造工艺制备的原位TiC／Fe复合材料中增强颗粒的分布和形貌,测定了材料的硬度。结果表明,原位TiC增强颗粒均匀分布在基体中,呈四边形或多边形;Ti含量为2％时硬度最高。     

V-EPC铸渗制备自生TiC颗粒增强钢基表面复合材料

为了优化自生TiC颗粒增强表面复合材料的工艺参数,利用真空实型铸渗方法制备了自生TiC颗粒增强钢基表面复合材料,重点研究了预制块钢粉含量对制备复合材料的表面形貌、过渡层组织、复合层组织及复合过程的影响规律。结果表明,随着预制块中钢粉含量的增加,得到的复合材料复合层的表面质量先提高后下降,复合层中TiC颗粒的分布趋于不均匀。自生TiC颗粒增强钢基表面复合材料的形成是钢液渗透和自蔓延反应两者共同作用的结果。     

TiC颗粒增强钢基表面复合材料的组织均匀性

为了优化自生TiC颗粒增强钢基表面复合材料的工艺参数,利用真空实型铸渗方法制备了自生TiC颗粒增强钢基表面复合材料,重点研究了自生TiC颗粒增强钢基表面复合材料的组织均匀性。结果表明,从基材和复合层间的界面到复合层表面,TiC颗粒尺寸逐渐增大,圆整度逐渐变差,其中Ti-C-20wt%Fe体系复合层中TiC颗粒的尺寸增长量(由1μm增长到2～3μm)明显小于Ti-C体系(由1～2μm增长到约10μm)。与Ti-C体系相比,Ti-C-20wt%Fe体系制备得到的复合层中元素分布、硬度和TiC颗粒的体积分数较均匀,在复合层相同位置上TiC颗粒较小,圆整度较好。     

TiC颗粒增强钛基复合材料的内应力

利用X射线衍射技术测试了TiC颗粒增强钛基复合材料Ti-6Al-4V 7％TiC(质量分数，下同)(T64)，Ti-3Al-2．5V 7％TiC(T32)和Ti-6Al-2．5Sn-4Zr-0．5Mo-1Nb-0．45Si 3％TiC(T650)的内应力。发现该复合材料在800℃左右存在一个应力性质转变点，即在800℃以上处理，钛基体感生残余拉应力，增强TiC颗粒感生残余压应力；在800℃以下处理，应力性质相反。并且内应力随处理温度升高而增加，由Eshelby模型得出，该转变点和钛合金基体的相变点有关。     

颗粒TiC增强铸造Fe—Cr—Ni基复合材料的制备工艺和显微组织

用液态反应合成法制备了颗粒ＴｉＣ增强铸造Ｆｅ－２８Ｃｒ－１２Ｎｉ基复合材料，探讨了工艺参数对显微组织的影响，结果表明，该复合材料由０．２￣５μｍ的多面体形ＴｉＣ颗粒和α－Ｆｅ基体组成，ＴｉＣ分布均匀弥散，无连接现象。     

原位自生TiC/Fe复合材料的制备及组织形态研究

采用在普通45号钢的熔炼过程中加入Ti的方法,制备了不同成分的原位TiC/Fe复合材料,并观察分析显微组织,测定了性能。结果表明,简单的熔铸法可以制备不同体积分数的TiCp/Fe复合材料,复合材料中多数TiC以细小的规则三角形或四边形形状存在,且随Ti加入量的增加而增多,TiC含量达到一定含量时,还会形成棱面枝晶状TiC。材料硬度则随TiC含量增加而增加。当材料制备时只添加Ti,则TiC的形成,使得基体中碳含量的减少,从而使基体中的Fe3C减少或消失,其硬度随Ti含量的增加而先增后降,同时过量的Ti不仅形成缺碳的非计量比TiCx,还有形成条状的Fe2Ti金属间化合物。     

TiC颗粒强化钛基复合材料的强度评估

根据ＴｉＣ颗粒强化钛基复合材料的显微组织,观察,按照复相材料的强化理论估计了ＴｉＣ增加体粒子的加入对钛基体的模量强化和基体强化作用,按材料屈服准则估计了复合材料的屈服强度并同试验结果进行了比较。     

原位自生TiC颗粒增强金属基复合材料涂层的组织与性能

以Ni60A、Ti粉和C粉为原料，采用高频感应熔覆技术。在16Mn钢表面原位合成了TiC颗粒增强镍基复合材料涂层。借助扫描电镜、透射电镜、X射线衍射仪、显微硬度计对复合涂层的组织、结构和性能进行了分析。结果表明，熔覆层与基体呈冶金结合，无裂纹、气孔等缺陷；熔覆层组织由γ-Ni、M23C3、TiC组成，TiC大部分呈方块状，少部分呈花瓣状，颗粒尺寸为0.5-1.0μm，均弥散分布于熔覆层中，涂层的显微硬度可达980-1000HV0.2。     

真空实型铸渗法制备自生TiC颗粒增强钢基表面复合材料的组织研究

为了优化自生TiC颗粒增强表面复合材料的工艺参数,利用真空实型铸渗(V-EPC)方法制备了自生TiC颗粒增强钢基表面复合材料,重点研究了Ti-C和Ti-C-Fe两种自蔓延反应体系的复合材料组织.结果表明,两种体系制备的复合材料复合层均由TiC颗粒和α-Fe组成;Ti-C体系在铸渗的作用下能形成复合层,其厚度为2.9mm,小于预制块的厚度(4mm);Ti-C-Fe体系所获得的复合层厚度与预制块厚度相近.从过渡层到复合层表面,两种体系复合层中颗粒都呈逐渐长大的趋势,Ti-C体系比Ti-C-Fe体系长大的趋势更明显,生成的颗粒也更粗大.     

TiC增强FeMnCu中熵合金基复合材料的制备及其力学性能

采用真空感应熔炼法制备xTiC/FeMnCu(x=2.5,5,7.5,10,vol%)复合材料,并对其进行退火热处理。采用X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）、万能试验机等对所制备合金试样的晶体结构、成分、形貌、力学性能等进行分析。结果表明,xTiC/FeMnCu复合材料呈现出双相面心立方（fcc）结构。随着TiC含量的增加,复合材料的基体组织得到明显细化,抗拉强度逐渐增大,这可能是细晶强化、热错配强化、Orowan强化共同作用的结果。10TiC/FeMnCu经600℃/4h、800℃/4h退火后,结构没有明显变化,基体中有碳化物析出,试样的抗拉强度小幅提升但延伸率略有降低。     

TiC/2014复合材料的制备和力学性能研究

采用自蔓延高温合成法 (SHS)制备了 3 0 %TiC/Al中间合金 ,再以 2 0 14铝合金作为基体 ,利用搅拌铸造法加入一定量的中间合金制备 5 %TiC/ 2 0 14铝基复合材料 ,并研究了中间合金中相组成以及TiC颗粒的加入对复合材料力学性能的影响。研究表明 ,采用SHS技术制备的中间合金中只形成尺寸细小、排列紧密的TiC颗粒 ,TiC颗粒的加入可以提高TiC/ 2 0 14复合材料的力学性能 ,尤其是高温性能。     

原位自生成TiC／Ti基复合材料的高温氧化

利用热重分析(TGA)测量了原位生成的TiC／Ti-6Al复合材料在600，700和800℃下经连续20h的氧化增重特性，利用SEM，EDS和XRD研究了复合材料经氧化试验后表面氧化层的结构，相组成及成分。结果表明，原位生成的Ti基复合材料在高温氧化时遵循抛物线规律在800℃时的氧化增重量远大于600℃和700℃时的，计算获得该复合材料的氧化激活能为255．7kJ／mol。研究发现经20h的600℃或700℃氧化形成的氧化物呈现不连续的岛屿状，主要成分为金红石型的Ti02，而在800℃氧化20h后，氧化物是均匀连续的致密膜，由TiO2，A12O3组成。该复合材料的氧化首先发生在TiC颗粒的表面上，而不是象均质Ti材料一样氧化在整个表面上均匀地发生。     

原位TiC颗粒增强铸造钢基复合材料制备工艺

利用钢液自身的高温直接引燃压入其中的Ti-C-Fe预制块，原位合成TiC增强颗粒，然后，对含有TiC颗粒的钢液进行铸造形成，即可获得TiC颗粒增强钢基复合材料。着重研究了钢液温度、合成的TiC颗粒含量以及钢液保温时间对复合材料组织的影响。在此基础上，优化了复合材料的制备工艺参数，并制备出了具有较理想组织的复合材料。     

In Situ TiC/FeCrNiCu High-Entropy Alloy Matrix Composites: Reaction Mechanism,Microstructure and Mechanical Properties

In situ TiC particles-reinforced FeCrNiCu high-entropy alloy matrix composites were prepared by vacuum induction melting method.The reaction mechanisms of the mixed powder(Ti,Cu and C) were analyzed,and the mechanical properties of resultant composites were determined.Cu_4Tiwere formed in the reaction of Cu and Ti when the temperature rose to 1160 K.With the temperature further increased to 1182 K,newly formed Cu_4Tireacted with C to give rise to TiC particles as reinforcement agents.The apparent activation energy for these two reactions was calculated to be 578.7 kJ/mol and 1443.2 kJ/mol,respectively.The hardness,tensile yield strength and ultimate tensile strength of the 15 vol% TiC/FeCrNiCu composite are 797.3 HV,605.1 MPa and 769.2 MPa,respectively,representing an increase by 126.9%,65.9% and 36.0% as compared to the FeCrNiCu high-entropy base alloy at room temperature.However,the elongation-to-failure is reduced from 21.5 to 6.1 %with the formation of TiC particles.It was revealed that Orowan mechanism,dislocation strengthening and load-bearing effect are key factors responsible for a marked increase in the hardness and strength of the high-entropy alloy matrix composites.