熔铸-原位合成TiC/7075Al复合材料的微观组织和凝固机制

采用熔铸-原位合成法制备了TiC/7075Al复合材料并对其微观组织和凝固机制进行了研究。原位合成复合材料中的TiC颗粒以近球形为主,平均尺寸小于700 nm。随着TiC颗粒含量的增加,复合材料的晶粒尺寸明显减小,当TiC颗粒含量为8wt%时,基体晶粒尺寸可以减小至10μm左右。熔体反应过程中,随着TiC增强相颗粒含量的增加,凝固前沿的流体的粘度增加,降低了TiC颗粒的临界裹入速度,同样在反应时降低温度将增加熔体的粘度,有利于TiC颗粒的裹入。     

Ti微合金钢中纳米尺寸碳化物的析出强化

在不同温度下对Ti微合金钢进行等温卷取,利用扫描电镜、透射电镜和能谱仪分析等方法对钢的组织结构和析出物的形貌分布进行观察分析。结果表明,随着卷取温度的降低,Ti微合金钢的屈服强度和抗拉强度升高,而断后伸长率随之降低;细晶强化和析出强化对钢的屈服强度的贡献最大,在600 ℃卷取等温1 h时,析出强化对总的屈服强度的增量超过200 MPa;铁素体基体存在大量纳米尺寸的TiC析出颗粒,这种纳米碳化物是析出强化的主要原因。     

原位TiC/7075Al基复合材料的界面结构特征

采用原位反应近液相线铸造方法制备含有少量原位TiC颗粒的7075铝基复合材料,通过透射电镜观察复合材料中的原位TiC颗粒的形貌,并研究原位TiC颗粒与7075Al基体之间的界面微观结构.结果表明,原位TiC颗粒尺寸分布于亚微米级,形貌呈近球形,在复合材料界面处7075Al基体与原位TiC颗粒具有Al(200)//TiC(200)、Al基体(216)∥TiC(111)的晶体学位向关系并形成共格界面,界面干净,无任何反应物,Al基体的(200)晶面优先沿原位TiC颗粒的(200)晶面生长,其(216)晶面优先沿原位TiC颗粒的(111)晶面生长.     

纳米SiC_p含量对超声方法制备的SiC_p/A356复合材料组织和性能的影响（英文）

采用超声处理和挤压铸造制备具有不同纳米Si C颗粒含量的复合材料,并研究Si Cp含量对纳米复合材料显微组织和力学性能的影响。结果表明,随着纳米颗粒的加入,显微组织明显细化,α(Al)晶粒形貌由粗大枝晶向玫瑰晶转变,长针状共晶硅逐渐变短并且圆整。随着颗粒含量的增加,复合材料的抗拉强度、屈服强度和伸长率均持续增加。特别是,当Si C加入量达到2%(质量分数)时,抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为259 MPa、144 MPa和5.3%,与基体合金相比分别增加19%、69%和15%。强度的提升是由于Hall-Petch强化和Orowan强化。     

Mn元素对纳米晶Fe_3Al材料的力学性能的影响

研究了合金元素Mn不同含量对铝热反应熔化法制备的块体纳米晶Fe3Al材料力学性能的影响,结果表明当Mn添加到纳米晶Fe3Al材料中,对其压缩屈服强度和抗弯强度影响显著。加Mn 10%时,纳米晶Fe3Al材料的力学性能得到很大提高,使材料由脆性材料向塑性材料转变,大幅度提高了其压缩屈服强度,而且提高了抗弯屈服强度。含Mn 10 wt%的材料具有最佳的力学性能是由于其具有最小的纳米晶粒尺寸。对含Mn 10 wt%的材料在不同加载速率下进行的压缩性能试验研究表明：材料的压缩屈服强度随加载速率的增大而降低。     

SiCp/Al合金复合材料时效强化的综合模型

以颗粒强化和时效强化理论为基础,结合铝合金时效动力学研究了SiCp／Al合金复合材料中增强体尺寸、体积分数以及时效制度对屈服强度的影响．分析不同时效制度下复合材料屈服强度与时效参数的关系,建立了一个SiCp／Al合金复合材料的时效强化综合模型,利用该模型可以预测复合材料屈服强度随增强体体积分数和尺寸以及时效时间的变化规律,将模型应用于SiC颗粒增强2XXX铝合金复合材料,结果显示模型预测值与实验数据吻合很好．     

准晶增强铝基复合材料的微观组织及热膨胀行为

以铝粉(+200目)为基体、准晶颗粒(粒度≤30μm)为增强相,采用粉末冶金法制备了准晶颗粒增强铝基复合材料.采用光学显微镜、扫描电镜、能谱分析仪分析了该复合材料的微观组织及界面结合特征,并用TMA设备研究了复合材料在25～500℃的热膨胀行为.XRD和SEM分析结果均证明准晶具有良好的结构和热稳定性.准晶颗粒与Al基体之间存在成分均匀且界面厚度均匀的过渡层(厚度＜1μm),且准晶颗粒在Al基体内均匀分布.TMA结果表明:颗粒尺寸对复合材料的热膨胀系数影响最为显著,当颗粒尺寸为10～30μm时,其线膨胀系数达到最小值16.25×10-6/℃;复合材料的热膨胀系数随着颗粒含量的增加而减小.     

Al-Zr-O-B原位合成复合材料的微观组织和力学性能

采用Al-Zr(CO3)2-KBF4体系用熔体反应法成功合成了新型颗粒增强铝基复合材料.XRD和SEM分析表明, Zr(CO3)2和KBF4与铝液反应生成了ZrB2、Al2O3、Al3Zr颗粒,颗粒尺寸细小,且弥散分布于基体中,其平均尺寸约为80～90 nm;拉伸试验结果显示.Al-Zr(CO3)2-KBF4体系反应生成的复合材料的抗拉强度和屈服强度随着反应物加入量的增加均显著提高,复合材料的抗拉强度为150.3 MPa,较铝基体的78.0 MPa提高了 92.7%;屈服强度为113.7 MPa,较铝基体的42.0 MPa提高了170.7%;复合材料的伸长率先升后降;由复合材料的拉伸断口SEM可知,随着反应物质量增加,塑性变形区减小,但仍然是塑性断裂.     

原位合成TiC/AZ91复合材料力学性能的研究

采用重熔稀释法原位制备了不同质量分数的TiC颗粒增强的镁基复合材料,并对复合材料进行了力学性能测试。结果表明,原位合成的镁基复合材料的强度相比基体合金有了明显提高,塑性稍微降低。镁基复合材料强度的增加主要是因为位错强化、弥散强化和细晶强化协调作用的结果。     

冷喷涂SiC/Al纳米复合涂层的组织结构与性能

为制备基体相晶粒细小、增强相均匀分布的SiC/Al纳米复合涂层,以Al、SiC为原料,采用高能球磨法获得SiC颗粒弥散分布的纳米晶Al基复合材料粉末,利用冷喷涂技术低温成型制备了SiC/Al纳米复合涂层,分析了SiC含量对复合涂层相结构、晶粒尺寸、微观结构、硬度及磨损性能的影响规律。结果表明：冷喷涂可实现球磨纳米晶复合粉末结构的原位移植,所制备SiC/Al纳米复合涂层组织致密,微米及亚微米级SiC弥散分布在纳米晶Al（约80 nm）基体之上;SiC颗粒对Al基体有明显强化作用,冷喷涂SiC/Al纳米复合涂层的硬度随SiC体积分数的增加而显著增加,50% SiC/Al纳米复合涂层的硬度高达515 HV_0.3,约为Al块材的13倍;冷喷涂SiC/Al纳米复合涂层的耐磨损性能随着SiC含量增加而显著提高,涂层磨损失效机制为磨粒对基体的切削犁沟变形。     

熔铸-原位合成TiC/7075复合材料的拉伸和磨损性能

采用熔铸-原位合成法制备TiC/7075复合材料.结果显示,TiC颗粒以近球形为主,平均尺寸小于1.0 um.拉伸性能测试发现,复合材料的延伸率虽略有降低,但其拉伸强度和屈服强度较基体7075铝合金分别提高35.8%和42.2%,表明原位形成的TiC颗粒有效地强化了基体.摩擦磨损结果显示,在9.1 N载荷下质量分数为6%TiC/7075复合材料的耐磨性高于7075铝合金,而在35.8 N载荷下复合材料的耐磨性却低于7075铝合金.并分析了外加载荷对材料耐磨性的影响.     

铸铁表面原位合成TiC/Al3Ti复合材料

对Al-Ti-C体系进行热力学分析,在氩气保护下进行热爆反应试验.采用铸造反应合成技术在铸铁表面原位合成TiC/Al3Ti复合材料.研究热爆产物及表面复合材料的物相、组织和界面形貌,并对其形成机理进行探讨.结果表明:采用热爆工艺使Al-Ti-C体系发生反应,生成纯净的TiC/Al3Ti复合产物.在熔融铁液作用下,Al-Ti-C体系反应完全,制备出纯净的TiC颗粒增强金属间化合物基表面复合材料.表面复合材料组织致密,与铁基体界面为良好的冶金结合.当TiC含量较少时,颗粒呈条状;随着TiC含量的提高,颗粒尺寸逐渐减小,由长条状向粒状及细粒状转化.     

颗粒尺寸对TiC/AZ91镁基复合材料力学性能的影响

建立了TiC/AZ91镁基复合材料的三维有限元模型,通过ABAQUS有限元软件研究了拉伸过程中TiC增强颗粒尺寸对TiC/AZ91镁基复合材料力学性能的影响。结果表明:对于单一尺寸颗粒TiC/AZ91镁基复合材料,TiC颗粒的失效比随着TiC颗粒尺寸的减小而增大,复合材料的屈服强度随着TiC颗粒尺寸的增大而减小;对于混杂尺寸颗粒的TiC/AZ91镁基复合材料,复合材料所受最大应力分布在该材料的小尺寸颗粒处,小尺寸颗粒所占比例越大,颗粒失效比越高。     

富Cu析出强化贝氏体超高强钢的组织特征及强韧化机制

由于传统超高强钢高的碳含量导致其焊接性严重恶化,低碳含量的含Cu超高强钢因具有优异的焊接性而受到广泛关注,在高载荷焊接结构中具有较好的应用前景.为了获得更为优异的强韧性,将铁素体低碳纳米富Cu超高强钢的基体组织优化为板条贝氏体,分析了优化后试验钢的微观组织及纳米富Cu析出相晶体结构的特征,并基于常温拉伸试验及示波冲击试验探究了试验钢的强韧化机制.结果 表明:该板条贝氏体低碳纳米富Cu析出强化超高强钢的强韧性能匹配优异,其屈服强度为1334 MPa,-40℃冲击吸收能量为63.5J.该试验钢贝氏体基体中含有大量1～～5 nm尺寸的B2型富Cu析出相.纳米富Cu相的析出强化是主要强化的机制,对屈服强度的贡献约700 MPa;而且细小的晶粒尺寸(3.11μm)、较高的位错密度(8.2x 1013 m-2)也有效地提高了试验钢的屈服强度,细晶强化和位错强化增量分别约305和215 MPa.试验钢中的贝氏体板条束亚结构对裂纹扩展起到阻碍作用,使其在提高强度的同时仍具有良好的冲击韧性.     

SPS烧结温度对ACNs/Ti复合材料组织结构与力学性能的影响

通过放电等离子烧结（SPS）制备ACNs（无定形碳纳米颗粒）/Ti复合材料,并采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、光学显微镜以及电子万能试验机对不同烧结温度下ACNs/Ti复合材料的显微组织、相组成及力学性能进行表征。结果表明,较低烧结温度（800℃）下,未反应的ACNs虽然会对复合材料的强度有所贡献,但其与基体的界面结合较弱,会导致复合材料塑性严重下降。较高烧结温度（1000℃）下,与基体充分反应的TiC颗粒过度生长后尺寸较大,这一现象会造成材料强度下降。当烧结温度为900℃时,ACNs与Ti基体完全反应生成TiC颗粒,这种细小弥散的TiC沿着基体颗粒周围分布形成了准连续网状结构,此时ACNs/Ti复合材料具有最佳的强塑性匹配,其抗拉强度、屈服强度、延伸率分别为648.19 MPa、551.02 MPa、36.19%。     

壁厚对1O％TiC／BT20复合材料组织与力学性能的影响

采用熔铸法制备了10％TiC／BT20复合材料,其壁厚分别为6mm、12mm和18mm。研究TiC颗粒以及基体形貌特征随壁厚的变化。结果表明TiC颗粒在基体中的分布较为均匀,初生TiC呈现出等轴或近等轴形貌,而共晶TiC为细小的棒状形态。随着壁厚的增加,TiC颗粒的尺寸随之增大,而且α集束也随之发生粗化。力学性能研究指出复合材料的抗拉强度和屈服强度随壁厚的增加而降低,归因于α集束的粗化。但是伸长率呈现出与强度变化相反的变化规律。复合材料的断裂主要受TiC颗粒的脆性断裂控制。裂纹AKTiC颗粒处形成,随后扩展到基体中,使材料失效。     

Al_2O_3粒径对铝基复合材料拉伸性能和断裂机制的影响

采用原位法和半固态搅拌铸造法制备了体积分数为1%,尺寸分别为1μm、500 nm和100 nm的Al_2O_3颗粒和4wt%Mg_2Si颗粒增强铝基复合材料,利用金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪和能谱仪对材料显微组织、相组成和元素组成进行分析,并对其拉伸性能进行测试。结果表明:Al_2O_3颗粒的加入使该复合材料基体组织得到细化,并且Al_2O_3颗粒尺寸越小组织越细。添加Al_2O_3颗粒使复合材料抗拉强度提高,随着Al_2O_3颗粒尺寸的减小,复合材料抗拉强度升高,而伸长率降低。Mg_2Sip/Al复合材料和(Al2O3(1μm)+Mg2Si)p/Al复合材料的断裂方式主要是韧脆混合型断裂,(Al_2O_3(500 nm)+Mg_2Si)p/Al复合材料和(Al_2O_3(100 nm)+Mg_2Si)p/Al复合材料断裂方式主要为韧性断裂。     

反应合成TiCp/LY12复合材料的显微组织及界面结构

通过扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM),研究了TiCp/LY12复合材料的显微组织及反应合成TiC颗粒与Al基体的界面结构.发现反应合成的TiCp为面心立方,其形状细小圆整,多为近球形体.TiCp与Al基体的晶体学关系为(2-2-0)Al∥(02-2-)TiC及[01-1-]Al∥[011]TiC.力学性能测试结果表明反应合成TiCp/LY12复合材料的抗拉强度和屈服强度分别比基体LY12铝合金提高了30%和47%;而延伸率仍能达到4.3%,表现出良好的综合力学性能.     

等离子束表面冶金原位颗粒增强TiC复合超厚涂层研究

采用等离子束表面冶金技术,在低碳钢基体上制备出原位析出的TiC颗粒增强铁基复合超厚涂层。利用扫描电镜、X射线衍射仪、金相显微镜、显微硬度计及磨损试验分析测试了涂层的相、组织、成分及性能。结果表明:表面冶金涂层厚度可达3.0mm,无裂纹、气孔等缺陷。组织为γ-(Fe,Ni)枝晶、M23C6、CrB及原位合成的TiC陶瓷颗粒,TiC大部分呈球状,尺寸为1～2μm,与基体呈良好的冶金结合。由于颗粒强化、细晶强化和弥散强化等多种强化作用,显著提高了Q235钢的显微硬度及耐磨性能。     

Mg含量对原位TiC/Al-4.5Cu复合材料微观组织与拉伸性能的影响

采用接触反应法制备了原位TiC/Al-4.5Cu复合材料,借助光学显微镜、透射电子显微镜研究了向基体合金中添加不同含量的Mg对复合材料微观组织和拉伸性能的影响。结果表明:随着Mg的添加量由0.8%(质量分数,下同)增加到2.0%,TiC/Al-4.5Cu复合材料的延伸率下降,而抗拉强度在1.5%Mg时,达到极值。与同等条件下制备的不含Mg的TiC/Al-4.5Cu复合材料相比,抗拉强度提高了17.7%,但延伸率下降了17.9%。TiC颗粒的细化有助于复合材料力学性能的提高,但针状Al2CuMg相的析出阻碍了复合材料塑性的进一步提高。TiC/Al-4.5Cu-Mg复合材料中TiC颗粒尺寸为100nm左右。