原位合成(TiB+Al2O3)/Ti复合材料

应用热力学 ,分析了Ti与B2 O3 、Al之间的化学反应原位合成TiB和Al2 O3 增强的钛基复合材料的合成机理。设计了普通的非自耗电弧熔炼工艺制备该钛基复合材料。借助X射线衍射仪 (XRD)和扫描电镜 (SEM )分析了原位合成复合材料的物相和增强体的形态。结果表明 :原位合成的增强体确实为TiB和Al2 O3 。增强体在基体合金上分布较为均匀 ,增强体形状为短纤维状。原位合成增强体的加入显著提高了钛基复合材料的洛氏硬度。     

SiO2与液态Al反应生成Al2O3/Al复合材料的研究

采用SiO2粉与液态Al反应制备Al2O3／Al复合材料，讨论了SiO2的加入量、反应温度、反应时间对反应速度的影响，分析了不同反应温度和保温时间下生成复合材料的微观结构。试验证明：当SiO2含量较低时，SiO2与Al发生完全反应，形成均匀Al2O3／Al复合层；当ω(SiO2)达一定量时，反应速度反而降低；保温时间为6～8h，反应速度最快，之后变慢。     

自蔓延高温合成TiB2／Al2O3复合材料的力学性能

以普通商用TiO2为原料，与铝粉、碳化硼进行自蔓延（SHS）高温合成TiB2／Al2O3复合材料，通过差热和X射线衍射分析，确定了TiO2、Al及B4C的反应机制，得到了生成TiB2／Al2O3复合粉体的最佳工艺条件。测定了TiB2／Al2O3复合粉体相关的力学性能，得到材料的抗压强度为87．2MPa，抗弯曲强度为104．3MPa。SEM观察发现生成相中存在大量的气相或气孔，生成物微观区域不太均匀，材料的断裂形式主要为脆性断裂，生成物的颗粒尺寸为亚微米级。     

多种氧化物原位反应制备的Al2O3/Al复合材料

提出了多种氧化物与Al原位反应制备陶瓷颗粒增强铝基复合材料的新方法，并通过3种反应体系CuO／Al，(CuO SiO2)／Al，(CuO SiO2 TiO2)／Al制备了3种铝基复合材料。对原位反应过程进行了热力学分析。对复合材料的显微组织、硬度和力学性能进行了分析和研究。结果表明，多种氧化物与Al的原位反应能发生并自动进行下去，其反应状况良好。(CuO SiO2)／Al，(CuO SiO2 TiO2)／Al原位反应所获得的增强相颗粒分别是Al2O3和Al2O3 Al3Ti，增强相颗粒在复合材料中均匀分布，并且其所制得的复合材料的硬度与力学性能明显好于单一氧化物CuO所制得的复合材料。     

原位热压反应制备Ti3AlC2／TiB2复合材料

Ti3AlC2综合了陶瓷和金属的诸多优点，有着潜在的广泛应用前景。然而，单相Ti3AlC2的硬度和强度偏低，限制了它的广泛应用。引入第二相形成复合材料是解决上述问题的一个有效方法。以Ti粉、Al粉、石墨和B4C粉为原料采用原位热压方法成功地合成了Ti3AlC2/TiB2复合材料。利用DSC和XRD对其反应路径作了详细研究，并利用SEM和TEM对复合材料的微观结构进行了表征，最后测试了复合材料的硬度和强度。结果表明用B4C-Ti-Al-C体系，可以在较低温度下合成致密的无杂质Ti3AlC2／TiB2复合材料；引入的TiB2明显提高了Ti3AlC2的硬度和强度。     

原位Al2O3颗粒强化铝基复合材料的研究

研究了铝熔体内的原位反应Al CuO工艺对反应诱导时间、剧烈程度及产物分布的影响。结果表明随着稀释剂Al量的增多，熔体内自曼燃反应启动越慢，剧烈程度降低，反应产物的分布朝不均匀方向变化；熔体的温度越高，反应启动得越快，越剧烈；引发剂镁粉的添加极大地缩短反应诱导时间，制备了原位AlO3颗粒强化 含不同产物Cu的铝基复合材料，SEM观察表明铸造条件下Al2O3颗粒小于0．5μm，均匀地分布在材料的各种基体相上；随着Al2O3颗粒的增多，产物Cu以网状化合物形式分布，拉伸实验显示材料的塑性很低，为降低Cu量，在原反应物中混合入SiO2粉，或采用喷射沉积快速凝固法细化组织，提高固溶量。SEM显示网状相得到了细化和均匀分布，拉伸实验表明强度和塑性有大幅度提高。     

原位生长TiB2增强Al复合材料的研究

将纯Al,Ti,B粉进行真空热压反应烧结,成功地制备了原位生长TiB_2增强Al复合材料。生成的TiB_2具有亚微尺寸,基本无点阵缺陷。这种复合材料具有高的室温强度和模量,以及良好的高温性能。     

原位生成Al2O3增强Al-4Mg基复合材料中的Al2O3/Al位向关系

综合搅拌铸造法和原位反应制备了Al2O3颗粒增强Al-4Mg基复合材料，并对制备的Al-4Mg基复合材料进行了透射电镜(TEM)观察分析，发现Al2O3／Al之间不存在固定的位向关系，但存在如下优先的位向关系：(1210)Al2O3∥(111)Al，[1012]Al2O3∥[112]Al，[2021]Al2O3∥[101]Al．     

Fe2O3／Al体系制备Al2O3粒子增强铝基复合材料

对Fe2O3与Al合金反应合成法制备Al2O3粒子增强铝基复合材料进行了研究.对所得复合材料进行组织观察,OM观察发现Fe以网状合金相形式存在;SEM观察显示原位颗粒分布均匀,颗粒细小,直径小于0.5 μm;TEM观测显示Al2O3颗粒边角圆滑、界面干净,与基体结合良好.对复合材料进行力学性能测试,硬度略有提高,室温抗拉强度略低,300℃时抗拉强度达到92.18 MPa,比基体提高了26%.     

原位合成TiB/Ti基复合材料的氧化行为

研究了TiB/Ti基复合材料在550,600和650℃空气中的恒温氧化行为,分析了增强体TiB对钛基复合材料氧化动力学行为的影响,并用X射线衍射仪和配有能谱仪的扫描电子显微镜对氧化层表面的相组成、形貌以及氧化层剖面的显微结构进行了分析.结果表明:该复合材料的氧化动力学曲线主要为抛物线类型;TiB/Ti基复合材料的氧化层由金红石型的氧化物TiO2组成,没有发现B2O3的氧化物;增强体TiB能够提高钛基复合材料的抗氧化性,而且随着TiB增强体含量的增加,钛基复合材料的抗氧化性增加;这主要是因为TiB增强体促进了致密氧化膜的生成.     

原位生成Al3Ti和TiB2增强铝基复合材料的研究

采用原位反应法制备（Al3Ti＋TiB2）／ZL101原位复合材料，测试其室温力学性能，并通过OPM、TEM观察其微观组织。结果表明，原位复合材料经过热处理后，抗拉强度、伸长率以及布氏硬度分别提高了30．9％、17．1％、29．6％。原位复合材料增强相TiB2和Al3Ti弥散分布在α-Al中，Al3Ti呈棒状，几乎与α-Al完全共格；TiB2呈粒状。（TiB2＋Al3Ti）／ZL101原位复合材料强韧化的主要机制是细晶强化和弥散强化。     

Al2O3颗粒增强铝基复合材料的热变形研究

制备了Al2O3颗粒增强铝基复合材料,利用Gleeble-1500热模拟试验机,在不同变形温度、不同变形速率下对试验材料进行压缩试验,研究Al2O3颗粒增强铝基复合材料和纯铝的热变形行为.结果表明,试验材料的流变应力随着变形温度的降低和变形速率的增加而升高;Al2O3颗粒对铝基复合材料具有明显的强化作用,且能抑制复合材料的动态再结晶过程.     

原位增强相(TiB2+Al3Ti)形成的热力学分析

采用混合盐法制备了(TiB2 Al3Ti)/Al-4.5Cu原位复合材料,对增强相的形成热力学进行了分析,并采用差热分析法(DTA)对混合盐反应体系的热量变化进行分析.结果表明,Al-Ti-B三元体系中,TiB2的形成能力最强.但因[Ti]实际相对过剩,与Al结合形成Al3Ti,最终制得的复合材料中增强相为TiB2和Al3Ti;差热分析表明了混合盐体系加入到Al-4.5Cu熔体中,可以发生原位反应,形成增强相.原位反应的开始温度为900 ℃,结束温度为1 032 ℃.     

反应热压(Al2O3+TiB2+Al3Ti)/Al复合材料的组织形成机制

采用B或B2O3、TiO2和Al粉反应热压制备了原位 (Al2O3 TiB2 Al3Ti)/Al复合材料,采用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜分析了原位复合材料的显微组织.热压状态下,反应生成相Al3Ti呈大块不规则形状,尺寸约几十微米; Al2O3和TiB2为细小弥散质点,TEM分析发现TiB2颗粒呈六边形,而Al2O3颗粒呈等轴状.在以Al粉、TiO2粉和B粉为原料制备的复合材料中,除反应生成了大块的Al3Ti相外,还有细小针状Al3Ti相沉淀析出,且呈弥散分布.热挤压后大块的Al3Ti被破碎成细小弥散质点.Al2O3在TiO2和B2O3粉末表面生成; TiB2在B或B2O3粉表面形成,因而均呈弥散分布,且尺寸细小.自TiO2中还原出的Ti溶入液态Al中形成Al3Ti时,Ti可在液态Al中长距离扩散,因而Al3Ti呈大块不规则状.     

(TiB2+Al3Ti)/Al-4.5Cu原位复合材料的高温耐磨性能

本文采用混合盐法制备了(TiB2 Al3Ti)/Al4.5Cu原位复合材料,研究了该复合材料在150℃下的干摩擦滑动磨损行为,并与基体合金进行对比.结果表明,载荷在10～20 N之间时,(TiB2 Al3Ti)/Al-4.5Cu原位复合材料的磨损量低于基体合金,但并不明显;随载荷的增加(特别是当载荷超过30 N之后),复合材料的磨损量仍低于基体合金,且复合材料的磨损量增大的速度小于基体合金磨损量的增长速度.(TiB3 Al3Ti)/Al-4.5 Cu原位复合材料同45钢对磨时的主要磨损机制为粘着磨损和磨粒磨损.随着原位反应体系中混合盐含量的增加,复合材料的耐磨性能提高,并逐渐由粘着磨损向磨粒磨损过渡.     

Compositing Soft Coated Ti-Fiber Reinforced Ti-Al Matrix Composites

ＣｏｍｐｏｓｉｔｉｎｇＳｏｆｔＣｏａｔｅｄＴｉＦｉｂｅｒＲｅｉｎｆｏｒｃｅｄＴｉＡｌＭａｔｒｉｘＣｏｍｐｏｓｉｔｅｓＨｅＧｕｉｙｕ，ＣｈｕＳｈｕａｎｇｊｉｅ，ＨｕＳｈｉｐｉｎｇ（何贵玉）（储双杰）（胡世平）ＮｏｒｔｈｗｅｓｔｅｒｎＰｏｌｙｔｅｃ...     

原位TiB2/Al复合材料形核机制

阐述了原位合成制备TiB2颗粒增强铝基复合材料自生相的形核机制以及转变动力学，从热力学和动力学的角度来分析TiB2的形成机制，依据扩散原理讨论TiB2转变动力学。     

原位合成铝基复合材料中颗粒沉降的研究

对混合盐法制备原位TiB2 颗粒增强铝基复合材料进行了研究。试验发现当TiB2 颗粒含量较高 [w(TiB2 ) >8% ]时 ,出现组织恶化的现象。从颗粒团聚、偏聚及沉降的角度 ,系统地分析了产生此种现象的原因。通过界面活性元素Mg的适量加入 ,改善TiB2 颗粒与Al液界面的润湿情况 ,阻止了颗粒的团聚 ;通过改善工艺参数 ,利用快速搅拌技术 ,有效地抑制了颗粒的偏聚与沉降     

In Situ Processing of Al2O3 Whiskers Reinforced Ti-Al Intermetallic Composites

In situ Al2O3 whiskers reinforced Ti-Al intermetallic composites were fabricated at ~1200℃ by reaction sintering of cold-consolidated fillets consisting mainly of Ti, Al, and different additives. The phases and microstructures of the sintered composites were characterized using X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) coupled with energy dispersive spectroscopy (EDS). The process of synthesis was investigated using differential thermal analysis (DTA). The effects of processing parameters and additives on the microstructures of the composites and the development of whisker were examined. It is found that the morphology of the whisker is strongly influenced by the additives, the exothermal reaction process, and the processing parameters.