原位增强TiB2/Al-4.5Cu复合材料的组织与力学性能

通过不同配比的混合盐体系(K2TiF6-KBF4-Na3AlF6-Al-4.5Cu )制备原位增强TiB2/Al-4.5Cu复合材料,分析该复合材料的凝固组织,测试其力学性能,并与基体合金进行对比.结果表明:K2TiF6-KBF4-Na3AlF6在Al-4.5Cu合金熔体中能够反应生成弥散分布的TiB2颗粒,从而起到细化和强化基体的作用.当K2TiF6和KBF4混合物加入量w为基体的20%时,复合材料的力学性能最优,抗拉强度σb达到414.3 MPa,伸长率δ为4.2%,硬度HB为132,分别比基体提高54%,35%,40%.     

Mg对原位合成TiB2/Al-7Si复合材料的微观组织及力学性能的影响

采用K2TiF6和KBF4混合盐原位反应法制备TiB2/Al-7Si复合材料,利用XRD、SEM、金相显微镜、HV硬度测试和磨损实验等方法研究了Mg对复合材料的微观组织和力学性能的影响.结果表明:反应生成的TiB2颗粒平均尺寸约为0.5 μm,材料的硬度和耐磨性随着TiB2含量的增加而提高;添加1.5%Mg(质量分数)元素可明显细化TiB2颗粒,且使其分布更加均匀,增强TiB2颗粒的弥散强化和细晶强化效果,复合材料的硬度和耐磨性显著改善;过量的Mg元素(3%)会造成TiB2颗粒细化效果的下降,但其硬度和耐磨性能继续得到改善.     

TiB2在原位反应制备铜基复合材料中的应用现状

系统地介绍了目前TiB2的合成体系及相应的TiB2/Cu复合材料制备方法.同时,简要总结了颗粒强化铜基复合材料的强化机理和导电模型,以及近些年来部分原位形成TiB2/Cu复合材料的性能研究状况.     

RE对原位TiB_2/Al-7Si复合材料组织及性能的影响

采用混合盐反应法原位合成TiB2/Al-7Si复合材料,在添加适量Mg元素的基础上,研究了RE元素对复合材料微观组织和力学性能的影响。结果表明,加入适量RE元素,不仅能够细化α-Al和共晶Si相,而且能够增大TiB2颗粒与铝基体的润湿性,有效地阻止TiB2颗粒的团聚,使TiB2颗粒更加细小且分布均匀;加入0.6%RE后,硬度提高幅度约为12.9%,磨损失重量减少11%～19%,摩擦因数减小6%～12%,复合材料的硬度和耐磨性明显改善。     

原位反应纳米TiB2/Cu复合材料的制备和微结构

利用原位反应技术 ,通过控制反应物B2 O3 和石墨的含量制备了原位生长纳米TiB2 增强Cu基复合材料。用XRD ,EDS ,TEM对TiB2 /Cu原位复合材料进行微结构分析 ,研究表明铜基体中弥散分布着 5 0nm的TiB2颗粒 ,并对Cu基体有良好的增强作用。     

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。     

原位反应制备细颗粒TiB2增强铝基复合材料研究

热力学分析和试验结果证实，KBF4、Ti反应剂以一定的Ti／B原子比混合加入熔体，最终反应生成单一TiB2相，能抑制TiAl3等其它相的产生。在此基础上，分析比较了反应剂混合粉以预制块形式加入、气流载入熔体两工艺条件下的TiB2颗粒分布、大小。结果表明：通过氩气流载入反应混合粉，并快速搅拌熔体，可克服TiB2颗粒在晶界的团聚，细化颗粒，获得颗粒小于0．5um、且较均匀分布的TiB2／Al复合材料。     

Sb对原位Mg2Si/Al-5Si复合材料显微组织的影响

研究了Sb含量对Mg2Si／Al-5Si复合材料显微组织的影响。结果表明，随着Sb含量的增加，初生Mg2Si颗粒形貌明显发生了细化，Mg2Si形态由变质前的汉字体和枝晶状变为细小的、均匀分布的颗粒状，Mg2Si体积分数也有所增加。当Sb含量为0．4％时，细化效果达到最佳，由变质前的52μm变为25μm。当Sb含量超过0．4％后，Mg2Si颗粒尺寸开始粗化，因此，过量的Sb对Mg2Si颗粒的细化无益。Sb对Mg2Si颗粒的细化主要由于AlSb引起的异质形核作用，Sb使液相线温度和熔体表面张力扩σLV降低，对Mg2Si颗粒的细化也具有一定的作用。     

原位合成TiB2/Al-4Cu复合材料的组织和摩擦磨损性能

采用混合盐反应(Mixed Salt Reaction)原位合成法成功制备了TiB2/Al-4Cu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电镜观察其显微组织,结果表明,原位生成的TiB2颗粒非常细小,尺寸分布在0.1～1.5 μm之间,平均尺寸为400 nm,均匀分布于晶界处,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的,基体合金磨损机制以粘着磨损为主,复合材料磨损机制为磨粒磨损和轻微粘着磨损共同作用.     

超声化学原位合成Mg_2Si/AM60复合材料力学性能及微观组织

通过超声化学原位合成的方法制备了Mg2Si/AM60镁基复合材料,并且通过显微(OM)分析及拉伸实验,对在不同超声功率及超声时间的复合材料进行对比。结果表明,在超声功率为600W、超声作用时间为30min时,其抗拉强度达到了190.1MPa,较未施加超声原位的复合材料抗拉强度提高了11.2%。生成的增强相颗粒也由原先的汉字状和块状转变为颗粒状及破碎树枝状,并且周边钝圆,无尖锐棱角出现。     

Influence of high intensity ultrasonic vibration on microstructure of in-situ synthesized Mg2Si/Mg composites

Coarse and agglomerated primary Mg2Si phase in in-situ synthesized Mg2Si/Mg composite with 4%Si was treated in remelting process by means of high intensity ultrasonic vibration. The effects of ultrasonic vibration duration and temperature on size, morphology and distribution of the primary Mg2Si were studied. The evolution mechanism was discussed. The microstructures of the composites were investigated by means of optical microscopy （OM） and scanning electronic, microscopy （SEM）. The components were inspected with energy dispersion spectrum （EDS） and X-ray diffraction （XRD）. The results indicate that ultrasonic vibration does not alter two constituents of the composites, but changes the size and distribution of aggregated primary Mg2Si particles. The size of primary Mg2Si particles decreases with the increase of vibration duration and vibrating temperature. High intensity ultrasonic has little effects on the primary Mg2Si morphology. The high intensity ultrasonic vibration is an effective means to prepare well-proportioned in-situ synthesized magnesium matrix composites.     

高能超声时间对原位自生TiB2/Al复合材料组织和性能的影响

采用原位合成Al-K2TiF6-KBF4熔盐体系,通过熔体反应法成功制备了颗粒增强铝基复合材料。采用扫描电镜、X射线衍射(XRD)、万能力学试验机及摩擦磨损试验等研究了高能超声时间对复合材料的组织、力学性能和摩擦磨损性能的影响。结果表明:复合材料中存在TiB₂颗粒和少量Al3Ti颗粒,颗粒大小为1~2μm,TB₂颗粒的截面形貌接近于正六边形,且在基体中均匀分布。复合材料的抗拉强度和伸长率随着超声处理时间的增加而提高。当超声时间为4 min时,复合材料的抗拉强度和伸长率达到最大值,分别为172 MPa和11.1%,比A356母合金分别提高了20.3%和126%,断裂模式也从准解理断裂转为韧性断裂,耐磨性也相对最好,摩擦系数达到最小值0.44,磨损量为-0.5 mg。     

固溶处理对TiB2/6061复合材料硬度及耐磨性的影响

采用氟盐法制备了TiB₂质量分数为3%的原位合成TiB₂/6061复合材料,研究了固溶温度和固溶时间对复合材料硬度和耐磨性能的影响。结果表明:TiB₂颗粒弥散分布在6061铝合金基体中,明显细化6061铝合金基体晶粒。当固溶温度一定时,随固溶时间延长,复合材料的硬度和耐磨性可获得明显提高,但固溶时间在6~10 h时,复合材料的性能变化不显著。当固溶时间一定时,随固溶温度升高,复合材料硬度和耐磨性呈现先上升后下降的趋势。3wt%TiB₂/6061复合材料经530 ℃×10 h固溶处理后,硬度和耐磨性能最佳,相较于铸态硬度值提高了79.5％,磨损量减少了59.1%。固溶处理后复合材料的磨损表面犁沟变细变浅,材料脱落现象减少。     

原位生成TiB_2/Al-Si-Mg复合材料的组织与性能

结合LSM法和MCR法原位反应生成TiB2 粒子增强Al Si Mg复合材料。研究发现 :原位生成TiB2 粒子呈等轴状且尺寸 <1μm ,大都均匀分布在共晶组织中 ,与共晶Si交织在一起 ,在α(Al)中只有少量的TiB2 粒子 ;原位TiB2 粒子可明显强化Al Si Mg复合材料 ,且随着TiB2 粒子数量的增加 ,强化效果也随之提高 ,而且延伸率也略有升高 ,如 6 %TiB2 /ZL10 4复合材料室温拉伸强度可达 2 96MPa ,延伸率为 5 .5 %;热处理 (T6)可将共晶Si由原先的连续棒状变为孤立的颗粒状 ,大幅度提高材料抗拉强度 ,使 6 %TiB2 /ZL10 4复合材料室温拉伸强度达386MPa ,而材料仍属于韧性材料     

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。     

利用高频磁场制备自生梯度复合材料的熔体温度选择

研究了通过在熔体凝固过程中的不同温度范围施加高频磁场制备自生梯度复合材料的工艺.对于Al/Mg2Si/Si自生梯度复合材料,近似计算及实验结果表明:Al Mg2Si二元共晶区(555～595C)是施加高频磁场的最佳温度范围,此时处于低粘性熔体中的增强颗粒容易被外加电磁阿基米德力分离.高频磁场施加温度过高或过低,均不易使增强颗粒产生梯度分布效果.     

Cu—Ti合金原位生成TiB2颗粒时的组织演变

通过原位生成反应,采用Cu-3．4％Ti和Cu-0．7％B中间合金,利用快速凝固技术制备纳米TiB,颗粒增强块体Cu—Ti合金,然后对合金在900℃进行热处理l～10h。高分辨透射电镜（HRTEM）观察表明,在铜熔体中,Ti和B通过原位反应生成初始纳米TiB2颗粒和TiB晶须,TiB晶须的生成会导致TiB2颗粒粗化。初始TiB2颗粒沿晶界分布,会阻碍晶粒在高温下的生长。在对合金进行热处理时,晶粒内的Ti和B原子通过扩散反应生成二次TiB2颗粒。对合金热处理前后的导电率和硬度进行测试。结果显示,生成的二次TiB2颗粒能够延缓合金在高温下硬度的下降,合金的电导率和硬度随着热处理时间的延长而增加,在处理8h时分别为33．5％IACS和HVl58。     

超声波对原位Mg2Si/Al复合材料中初生Mg2Si形态的影响

采用光学显微镜和场发射扫描电镜,研究超声波对原位 Mg2Si/Al 复合材料中初生 Mg2Si 形态的影响。研究结果表明：超声波处理使初生Mg2Si的晶粒尺寸从150μm降低到20μm,初生Mg2Si形态发生改变。在二维形貌中,未实施超声波振动处理的初生Mg2Si晶粒生长为含有空腔的粗大颗粒,共晶组织生长于其中,相应的三维形态为含有漏斗状空腔的八面体和十四面体。超声波处理后的初生Mg2Si晶粒变成细小、实心三维形态的颗粒,颗粒棱角已发生钝化效应。