原位(TiB2-TiB)/Cu复合材料组织与性能研究

采用机械合金化和热压烧结相结合的方法制备出原位TiB_2颗粒和TiB晶须混杂增强的铜基复合材料,利用XRD、OM、SEM、TEM研究了复合材料的微观组织,分析了热压烧结过程中的原位反应机理及微观组织对复合材料硬度、导电率及致密度的影响规律。结果表明:原位反应过程为Cu和Ti原始粉末在800℃开始反应生成Cu3Ti中间相,在850℃时达到Cu3Ti中间相的熔点并在基体中形成液相微区,然后B原子扩散至该液相微区,在继续加热过程中原位析出硼化钛增强相。TiB晶须含量相对较多的复合材料具有较高的硬度,Ti B2颗粒含量相对较多的复合材料具有较高的导电率,TiB晶须和TiB_2颗粒混杂增强的铜基复合材料则同时兼备了以上2种复合材料的性能优势,其综合性能得到优化。所得烧结态3%(TiB_2-TiB)/Cu混杂增强复合材料的硬度和导电率分别达到86.6 HB和70.4%IACS。     

机械合金化及热处理过程中Ti33B67二元系统的结构演变

采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及粉体粒度仪研究了Ti33B67元素混合粉在机械合金化过程中的结构演变、球磨后粉体的颗粒形态与粒度分布以及热处理对粉体结构的影响,讨论了TiB2机械合金化合成机制。实验结果表明,机械合金化合成TiB2遵循逐渐扩散反应机制,过程如下：Ti B→Ti(B）纳米晶→Ti(B)非晶→TiB2纳米晶。球磨20h析出TiB2,球磨60h后完全转变为TiB2。TiB2粉体颗粒基本呈球形,具有比较宽的粒径分布,平均粒度d0.5为0．964μm。热处理导致TiB2粉体晶粒生长,晶粒尺寸增大,品格畸变程度降低,有序度提高。     

原位〔TiB_(2(p))+TiC_p〕/Fe复合材料的制备和微结构

热力学分析表明,Fe Ti B C熔体具有反应生成TiB2和TiC的可能性,TiB2和TiC热力学稳定性相当。试验结果表明,利用Fe Ti B C熔体反应可以制备TiB2和TiC颗粒增强铁基复合材料,TiB2颗粒和TiC颗粒均匀分布于α Fe晶粒中,TiB2颗粒比TiC颗粒具有更大的平均尺寸。     

TiB_2粒子的原位生成及对铝合金组织与性能的影响

通过对向电解加钛铝熔体加入Al-B中间合金制备含TiB2颗粒的Al合金的研究,分析了这种原位反应法制备工艺的可行性。试验结果表明,熔体中的自由钛、硼原子能自发反应生成稳定的TiB2粒子,且TiB2颗粒细小、弥散的分布在熔体中。随TiB2颗粒含量的增加,TiB2颗粒在合金中的分布更加均匀,铝合金的布氏硬度也随之大幅度提高。     

等离子弧堆焊TiB2-金属陶瓷涂层的组织及性能

采用等离子弧堆焊设备，通过钛合金和硼合金粉末之间的高温冶金反应，在堆焊过程中原位合成了TiB2，在普通碳钢表面制备了含TiB2的金属陶瓷层。并对堆焊层进行了显微组织、X射线衍射分析、硬度及抗裂性能试验。试验结果表明，这种一步性原位合成工艺所获得的堆焊层主要由针状TiB2晶须与Fe及其硼、碳化合物组成，陶瓷层与基体间实现了冶金结合；堆焊层抗裂性能优于不含TiB2的铁基B4C堆焊层。     

铝熔体中原位反应生成TiB2颗粒的机制

借助X射线衍射（XRD）和扫描电镜（SEM）分析了铝熔体中原位反应生成TIB2颗粒的机制结果表明：（1）形成Al3Ti放出的热量是引发后续TiB2反应的原因之一;（2）在铝熔体中原位反应生成TiB2颗粒时存在扩散机制和溶解-析出机制;（3）理论计算和实验结果都表明预制块中的Al含量显著影响TiB2颗粒的生成机制,当Al的摩尔分数大于43．5％时,反应过程中TiB2颗粒按扩散机制生成,颗粒近似呈球形当Al的摩尔分数小于43．5％时,部分TiB2颗粒按溶解-析出机制生成,颗粒呈方形或多边形在方形和多边形TiB2颗粒上观察到了明显的生长台阶     

双熔体混合-快速凝固原位生成TiB2/Cu复合材料的研究

利用双熔体混合-快速凝固的原位反应技术制备了Cu-纳米TiB2复合材料。用XRD、TEM等手段对TiB2/Cu复合材料进行结构分析。研究表明,铜基体中分布着尺寸约40 nm的TiB2颗粒,对Cu基体有良好的增强作用,同时对双熔体混合反应生成TiB2的热力学进行了讨论。     

铝液原位反应生成TiAl3晶须的条件和机制分析

分析了液相原位反应生成TiB2颗粒过程中，TiAl3晶须的生成条件和生长机理。结果表明，预制块中Ti与B的摩尔比显著影响TiAl3晶须的生成，TiAl3晶须的生长机理为VLS机制，由于晶须生长过程中触媒液滴中的Ti参加反应，使它与一般晶须生长的VLS机制有所不同。     

原位内生颗粒增强TiB_2/7055铝基复合材料的组织

对原位内生Ti B2/7055铝基复合材料的微观组织和热处理特性进行了研究。结果表明,原位内生的Ti B2颗粒在基体中弥散分布,与基体界面结合良好。Ti B2/7055复合材料具有显著的时效强化行为,增强相Ti B2颗粒促进复合材料的时效析出行为,缩短硬度达到峰值的时间,热处理后硬度和抗拉强度等性能明显提高。确定了12 mass%Ti B2/7055复合材料最佳热处理制度为460℃固溶60 min,120℃时效20 h。     

Al对原位自生Ti基复合材料中TiB晶须增强相生成的作用

借助于X射线衍射(XRD)，差示量热分析(DSC)以及扫描电镜(SEM)研究了A1对Ti基复合材料中TiB晶须增强相生成的作用。研究结果表明：无论在Ti—B体系，还是在Ti—B—A1体系中，生成的增强相均为TiB，A1的加入并没有导致新相的产生；Ti—B体系中加入A1后，促进了TiB的生成反应，使TiB的初始生成温度从1262℃降低到856℃；并且TiB增强相得以细化，分布均匀。     

CeO_2添加剂在原位TiB_2颗粒增强2014铝合金复合材料中的作用(英文)

将K2TiF6和KBF4混合盐与铝合金熔体通过放热反应法制备原位TiB2颗粒增强2014铝合金基复合材料。研究CeO2添加剂对原位TiB2/2014铝基复合材料显微组织和力学性能的影响。结果表明,在高温时添加CeO2与添加Ce的作用相同;当添加0.5%CeO2时,TiB2颗粒在基体中的分散性大幅度提高,颗粒与基体的界面清晰,在复合材料制备过程中颗粒没有明显的沉降现象。解释了TiB2颗粒在2014铝合金基体中的分散机理。加入CeO2的复合材料,其铸态硬度、抗拉强度、屈服强度和伸长率有较大提高。     

原位合成TiC和TiB增强钛基复合材料的微观结构与力学性能

利用钛与Ｂ４Ｃ之间的自蔓延高温合成反应经普通的熔钐工艺原位合成制备了ＴｉＣ、ＴｉＢ增强的钛基复合材料。光学金相、ＥＰＭＡ、ＴＥＭ和Ｘ射线衍射的研究结果表明：存在匠两种不同形状的增强体,即短纤维状ＴｉＢ晶须和等轴、近似等轴状ＴｉＣ粒子。ＴｉＢ、Ｔｉ基体界面洁净,没有明显的界面反应,而ＴｉＣ、Ｔｉ基体界面有非化学配比的ＴｉＣ过度层存在。由于增强体承受载荷,基体合金晶粒细化以及高密度位错的存在,制备钛基     

双束熔体原位复合法制备Cu-TiB2合金的热力学与动力学

介绍双束熔体原位复合法制备Cu—TiB2弥散强化铜合金的原理，并对其反应热力学和动力学进行研究。计算结果表明：Cu—B和Cu—Ti合金熔体碰撞时最容易形成TiB2相；TiB粒子的形核数量随反应扩散深度的降低和母合金溶质元素浓度的增加而增加；形核数量的增加有利于获得纳米级的TiB2粒子，但增加母合金溶质元素浓度容易出现粒子团聚长大现象。据此分析了如何设计反应器形状以及反应条件的选择。     

液-液原位反应合成TiB2/CuCrZr复合材料的研究

利用液-液原位反应法地制备了TiB2/CuCrZr复合材料,并且研究了TiB2含量对复合材料硬度和电导率的影响。结果表明,TiB2颗粒分布不均匀,呈现团粒状和细长棒状两种形态,在铸态下,复合材料的硬度比常规的铸态CuCrZr合金有较大的提高,复合材料的硬度随着TiB2含量的增加呈先增后减的趋势,TiB2含量为3%时的硬度最佳(HV为206);电导率随TiB2含量的增加有所下降。     

高能超声场下熔体原位反应制备TiB2/Al-30Si复合材料及其耐磨性能

在高能超声场下利用熔体原位反应制备TiB2/Al-30Si复合材料;利用XRD、SEM及干磨损试验研究此复合材料的显微组织和磨损性能。结果表明：在高能超声场作用下,原位TiB2颗粒在铝基体中分布均匀,形貌为圆形或四边形,尺寸在0.1-1.5μm之间。初生硅的形貌为四边形,平均尺寸为10μm。随着高能超声功率的增加,Al-30Si基体合金及TiB2/Al-30Si复合材料的硬度明显提高;特别是当超声功率为1.2 kW时,复合材料的硬度达到412 MPa,是基体合金的1.3倍。复合材料的磨损性能得到明显提高,载荷的变化对复合材料的磨损量影响不大。     

热挤压原位合成TiB_2/6351Al复合材料的组织性能

利用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜和万能拉伸试验机等测试手段,研究了原位合成TiB2(wt,8%)/6351Al复合材料在热挤压前后的显微组织及室温拉伸性能。结果表明,热挤压变形有助于增强颗粒在基体合金中均匀分布,热挤压后TiB2颗粒与基体界面结合良好,未发现界面处开裂;热挤压变形时TiB2颗粒周围的基体合金中形成复杂的位错;基体合金发生再结晶和回复形成完整的等轴晶和亚结构,显微组织得到细化,基体合金再结晶的主要形核方式为增强体颗粒引起位错塞积区形核,亚晶吞并长大形核及应变诱发晶界迁移形核。热挤压复合材料基体合金具有较强的[111]织构。与铸态相比,热挤压后复合材料的屈服强度Rp0.2、抗拉强度Rm、伸长率A及布氏硬度显著提高。复合材料断口特征由热挤压前的韧性和沿晶的混合断裂,转变为以韧性断裂为主。     

Effect of Hot Extrusion on Microstructures and Properties of TiB2/AZ31 Magnesium Based Composites

采用原位合成-半固态搅拌铸造法制备了TiB2/AZ31镁基复合材料,研究了热挤压对TiB2/AZ31镁基复合材料组织和力学性能的影响。结果表明：热挤压不仅能显著细化合金组织,而且能有效改善TiB2颗粒分布的均匀性。与铸态AZ31镁合金相比,铸态TiB2/AZ31镁基复合材料的硬度、抗拉强度都有一定程度的提高。经过热挤压后,TiB2/AZ31镁基复合材料的硬度和抗拉强度分别比基体合金提高了126.2%和98.8%,达到950 MPa和322 MPa。磨损表面形貌显示,TiB2颗粒的引入以及对TiB2/AZ31镁基复合材料进行热挤压,都可有效地提高材料的耐磨性。     

Synthesis of TiB2 nanocrystalline powder by mechanical alloying

1 Introduction TiB2 has been widely used in some industrial fields owing to its high melting temperature, hardness, elastic modulus, electro-conductibility and thermal diffusivity, and excellent refractory properties and chemical inertness. Usually, TiB2…     

合成过程对Al-Ti-B合金中TiB_2粒子三维形貌的影响(英文)

通过不同工艺制备出一系列Al-Ti-B中间合金,并利用相提取工艺对合金中的TiB2粒子进行提取和分析。研究表明:合成过程对TiB2粒子的三维形貌有显著的影响,不同的制备工艺会导致不同的反应路径,并最终影响TiB2粒子的形貌。利用氟盐法制备的Al-Ti-B中间合金中的TiB2粒子呈现相互独立的六角板块状形貌,且反应温度不会对TiB2粒子的形貌产生影响。然而,利用Al-3B中间合金和海绵Ti制备Al-Ti-B中间合金时,TiB2粒子的形貌随着反应温度的升高而发生明显变化。当反应温度为850℃时,Al-Ti-B中间合金中的TiB2粒子以大的聚集团形式存在,而当反应温度升高到1200℃时,TiB2粒子的形貌转变为复杂的层片状和枝晶状。     

原位增强TiB2/2014Al复合材料的摩擦磨损性能

采用混合盐反应(MixedSaltReaction)原位合成法成功制备了TiB2/2014Al复合材料,并对其摩擦磨损性能进行了研究。采用X射线衍射分析物相和扫描、透射电镜观察了其微观组织。结果表明,原位生成的TiB2颗粒非常细小,尺寸小于1μm,内生TiB2颗粒分布均匀,明显细化了复合材料组织。室温干滑动摩擦磨损试验表明,复合材料耐磨性高于基体合金,基体合金磨损机制以粘着磨损为主,复合材料的磨损机制为典型的磨粒磨损。