原位反应合成TiN／Al2O3复合材料

以Al和TiO2为初始原料，经高能球磨及热压烧结工艺，原位合成了TiN／Al2O3复合材料。利用DTA，XRD及SEM等方法结合热力学计算，研究了该粉体的高能球磨过程和球磨粉体在后续热处理中的物相形成及转化规律。同时研究了以高能球磨及热压烧结工艺所制备的复合材料的力学性能和显微结构。结果表明：在球磨过程中粉料吸附并溶解了N2气，在后续热处理中原位反应形成了Ti2AlN相，当温度升高到一定程度时分解形成TiN，这有助于材料的致密化并使其力学性能提高。球磨粉体在1300℃、30MPa、保温、保压60min热压烧结条件下，可得到性能优异的TiN/Al2O3复合材料，该材料的抗弯强度为850MPa，断裂韧性为5．7MPa·m^1/2。     

原位Al2O3颗粒增强铜基复合材料的制备及微观组织

采用原位反应的方法成功制备了Al2O3颗粒增强铜基复合材料.对原位反应过程进行了热力学分析和动力学分析.SEM观察和EDS分析显示,原位反应生成的Al2O3颗粒分布于Cu基体中,且颗粒平均直径约为0.5μm,在材料中平整圆滑的Al2O3颗粒与基体结合良好.     

Al—ZrOCl2反应体系制备ZrAl3（p）＋Al2O3（p）／Al复合材料

从Al-ZrOCl2体系利用熔体直接反应法制备了原位ZrAl3和Al2O3颗粒增强铝基复合材料。Al-Zr－O体系中原位形成的ZrAl3具有四方结构,其最大尺寸为4μm,纵横长度比小于2．0,此外,还有一定数量的亚微米级Al2O3颗粒生成,其晶体为六方结构,纵横长度比大于2．0.ZrAl3(p),Al2O3(p)/Al复合材料凝固组织,随ZrOCl2加入量的增加,生成的颗粒尺寸更小,分布更均匀,拉伸试验表明,Al-ZrOCl2体系的复合材料具有高度的强度和逆性,断口组织存在大量韧窝,韧窝中镶嵌嵌着细小颗粒,属韧性断裂。     

Al2O3p/2024Al基复合材料的界面结构

利用TEM、HRTEM等分析测试手段,对挤压铸造法制备的Al2O3颗粒增强2024Al基复合材料的界面组织结构进行了观察与分析。结果表明：Al2O3p/2024Al基复合材料的界面结合良好,未发现界面反应物,铝基体与Al2O3颗粒以共格关系结合,界面属直接结合型,且Al2O3颗粒与Al基体存在如下的位向关系：Al2O3（1^-1^-21^-）//Al（1^-1^-1^-）;Al2O3〈3^-41^-1^-〉//Al〈110〉。     

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。     

亚微米Al2O3颗粒的微观结构及Al2O3p/1070Al复合材料的界面

利用透射电镜和高分辨电镜对直径为 0 .15 μm的球形Al2 O3 颗粒增强相及其增强 10 70Al复合材料的界面进行了观察 ,结果表明 :Al2 O3 颗粒是由一些角度相差较小的晶面构成的多面体 ,多面体的各晶面是由密排面沿着密排晶向形成的台阶式结构 ;0 .15 μm的Al2 O3 p/10 70Al复合材料界面结合良好 ,没有发现任何界面反应物 ;由于颗粒的台阶式结构导致铝基体与Al2 O3 颗粒存在一定的位相关系     

铝液与SiO2反应原位形成Al／Al2O3（P）复合材料的研究

将铸造方法与原位技术相结合研制出原位形成的Ａｌ／Ａｌ２Ｏ３（Ｐ）复合材料。向铝液中添加（搅入法）预先在３００℃下烘烤３ｈ、粒径为３００μｍ的ＳｉＯ２颗粒，发生如下反应：３ＳｉＯ２＋４Ａｌ＝３Ｓｉ＋２Ａｌ２Ｏ３，其结果，原位形成颗粒分布均匀的Ａｌ／Ａｌ２Ｏ３（Ｐ）复合材料     

原位反应法制备A12O3/Al基复合材料的研究

利用原位反应制备了(Al2O3)p／Al复合材料，生成A1203颗粒分散度大．无聚集或偏聚现象，分布均匀。通过对反应所得材料的显微组织分析，(Al203)p与基体结台良好．界面无其他新相产生。试验证明：利用原位反应制备(Al203)p／Al复合材料．抗拉强度提高了25．6％，而伸长率仅下降了9％，在试验中加入Al2(SO4)3熔剂不仅细化Al2O3陶瓷颗粒，而且还起到辅助精炼和分散陶瓷相作用。     

反应合成Ti3Al/TiC＋Al2O3复合材料烧结过程热力学分析

将高能球磨后的Ti-Al粉末和TiC,Al2O3粉末混合进行热压烧结,在烧结的过程中反应生成金属间化合物为增强相的复合材料.通过对粉料的X射线衍射分析、热分析（DSC）和烧结体的成分分析表明,最终的金属间化合物只有Ti3Al而没有其它金属间化合物相.通过热力学计算,分析了反应烧结过程并发现在低温由固相间原子扩散控制生成TiAl3,TiAl,Ti3Al的渐进过程,和在高温下金属间化合物的合成机理,而且增强相和基体界面间处于稳定状态.     

半固态Al2O3/Al复合材料的制备和微观组织研究

以LY12为基体、Al2O3颗粒为增强相,运用半固态加工技术,制备了A12O3颗粒增强铝基复合材料,研究了不同体积分数的A12O3增强相对Al2O3/Al复合材料组织变化的影响.结果表明:A12O3颗粒对半固态复合材料的流变性提高很大;Al2O3颗粒抑制半固态复合材料晶粒的长大;A12O3颗粒含量为lvo1％时,半固态复合材料呈弥散分布;A12O3颗粒含量为5v01％时,晶粒尺寸稳定,晶界上的颗粒明显增多且呈网状结构.     

TiB2含量和烧结温度对B4C/Al2O3基复合陶瓷的影响

利用原位反应热压工艺制备了B4C/Al2O3基复合陶瓷,研究了TiB2含量和烧结温度对B4C/Al2O3基复合陶瓷力学性能和微观结构的影响.结果表明,当TiB2含量低于8.7％时,随原位反应生成的TiB2含量的增加,有效的促进了B4C/Al2O3/TiB2复合陶瓷的烧结,提高相对密度,改善了力学性能.当烧结温度低于1900℃时,其力学性能随烧结温度增加而提高;当超过1900℃时,其力学性能随烧结温度的提高而降低.在1900℃,60 min时,B4C/Al2O3/TiB2复合陶瓷获得最佳综合力学性能,其硬度、断裂韧性和抗弯强度分别为24.8 GPa、4.82 MPa·m1/2和445.2 MPa.     

Al2O3对电沉积Ni-Co／AlO3复合镀层性能的影响

应用直流复合电沉积技术制备Ni—Co／Al2O3复合镀层，并研究了Al2O3对电沉积Ni—Co／Al2O3复合镀层性能的影响。结果表明：在本试验范围内，镀层的硬度和耐磨性随着Al2O3含量的增加而提高。     

Effect of CuO Particle Size on the Microstructure Evolution of Al_2O_(3P)/Al Composites Prepared Via Displacement Reactions in the Al/CuO System

An Al2O3P/Al composite was successfully synthesized using a displacement reaction between 80 wt% Al and20 wt% Cu O powders at a heating rate of 5 °C/min. Two different sizes Cu O particles were used, and all the experiments were conducted under an argon atmosphere. To analyze the microstructural evolution during synthesis, the Al–20 wt%Cu O samples were heated to the temperatures selected according to the differential scanning calorimetry curve and then immediately quenched with water. The phase composites and microstructure of the water-quenching samples were investigated using X-ray diffraction, optical microscopy, scanning electron microscopy and energy-dispersive spectrometry.The results indicate that the Cu O particle size has a significant effect on the microstructural evolution of the samples during the heating stage and on the microstructure of synthesized composites. Smaller Cu O particles can decrease the reaction temperature, narrow the reaction temperature range at the different reaction stages during the heating stage and make the size and distribution of in situ Al2O3 particles more uniform. The reaction between Al and Cu O can be complete as the temperature rises to 900 °C. The size of the in situ Al2O3 particles is approximately 5 lm when the size of the Cu O particles is less than 6 lm. This sample has a relatively high Rockwell hardness of 60 HRB.     

工艺参数对制备CuO与Al反应自生Al2O3增强铝基复合材料的影响

研究了反应温度、Al粉含量、预制块致密度和表面活性元素Mg对反应过程和相组成的影响。随着反应温度的提高 ,反应速度加快。温度过高 ,反应物中的CuO会发生分解反应 ,从而导致实验失败 ;体系中Al粉含量越高 ,反应速度越快。另外 ,体系中Al粉含量的提高 ,也有利于反应生成的Al2 O3 分布均匀以及细小化 ;在合适的预制块压坯压力时可以得到既具有较高的致密度 ,又能够完全反应的材料 ;Mg属于表面活性元素 ,它的存在能够降低体系的反应初始温度 ,但是不能解决反应物和反应产物的扩散问题。因此 ,温度仍是决定反应能否完全进行的主要因素。在适当的温度 (80 0～ 10 0 0℃ )、压力 (15 0～ 2 10MPa)、Mg加入量 (2 %～ 5 % )和Al与CuO的质量比(约 6∶1)等条件下能够制备出反应完全的CuO与Al反应自生复合材料。     

亚微米Al2O3颗粒表面稀土改性对Al基复合材料界面润湿性的影响

采用液相包裹法对亚微米Al2O3颗粒表面进行稀土氧化物Y2O3改性.通过表面改性前后颗粒增强Al基复合材料制备过程中,Al熔体在颗粒间渗透压力的变化,研究了颗粒表面Y2O3改性前后与Al熔体间界面润湿性的变化;同时利用真空座滴法对界面润湿性的变化进行了评定.结果表明:Al熔体在表面经Y2O3改性的Al2O3颗粒中的渗透压较改性前显著降低;颗粒表面改性后与Al熔滴间的接触角明显减少且与颗粒表面Y2O3包裹程度有关;说明颗粒表面经Y2O3改性后与Al基体间的润湿性得到了明显的改善,且6061Al较2024Al对Al2O3颗粒具有更好的润湿效果;其改善的主要原因是Y2O3与基体Al发生了界面反应,体系产生了反应润湿的结果.     

Fe3Al纳米粒子增强Al2O3陶瓷的制备及性能

用热压烧结法制备了纳米Fe3 Al粒子增强Al2 O3 基复合材料。研究了 14 5 0～ 16 0 0℃不同烧结温度下纳米Fe3 Al的加入量与材料的致密度、力学性能及显微结构的关系。结果表明 :纳米Fe3 Al的加入可使Al2 O3 晶粒的生长受到抑制 ,使复合材料的烧结温度提高。Fe3 Al/Al2 O3 纳米复合材料有良好的力学性能 ,其抗弯强度最高可达832MPa ,断裂韧性最高可达 7.96MPa·m1/ 2 。     

热挤压变形对亚微米Al2O3p/Al复合材料组织性能的影响

利用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜和万能拉伸试验机等手段考察了粒度为0.3μm的Al2O3颗粒(体积分数为26%)增强6061Al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:以10∶1的挤压比热挤压后复合材料组织的均匀性得到了明显改善,显微组织变化上呈现位错由压铸态的近无位错转变为位错有明显增殖特征,并促进了时效析出;复合材料挤压材的抗拉强度、屈服强度和延伸率较压铸材普遍提高;热挤压没有改变复合材料的断裂机制,由于挤压后颗粒分布均匀等原因,使复合材料的塑性得到改善。     

基体合金对连续Al2O3f/Al复合材料微观组织及拉伸强度的影响

选用Nextel610型Al2O3纤维作为增强体,采用真空气压浸渗法制备了纤维体积分数40%、基体合金分别为1A99、ZL210A、ZL301及7075合金的单向连续Al2O3f/Al复合材料,并用NaOH溶液萃取出Al2O3纤维,研究了基体合金对连续Al2O3f/Al复合材料的致密度、纤维损伤及拉伸强度的影响。结果表明：基体合金对连续Al2O3f/Al复合材料的致密度和微观组织有明显影响,其中连续Al2O3f/ZL301复合材料致密度最高为99.2%,组织缺陷最少;连续Al2O3f/1A99复合材料致密度最低为96.8%,这种差异是由于不同基体与纤维之间润湿性不同导致的。不同基体与纤维发生了不同程度的界面反应,最后表现为对纤维的损伤程度不同。连续Al2O3f/1A99、Al2O3f/ZL210A、Al2O3f/ZL301及Al2O3f/7075四种复合材料的拉伸强度分别为465MPa、479MPa、680MPa和389MPa,缺陷、纤维损伤和界面结合强度是影响连续Al2O3f/Al复合材料强度的主要因素。