热压自蔓延高温合成制备TiB2/NiAl金属间化合物基复合材料

采用热压自蔓延高温合成技术(SHS+HP)制备了TiB₂/NiAl颗粒复合材料。采用X-射线衍射、扫描电镜和图像分析等方法研究了材料的微观结构,结果表明:SHS+HP工艺特别适合制备颗粒增强的复合材料,采用该工艺制备的TiB₂/NiAl材料,其残余孔隙率约为1%。这种材料中增强颗粒是自生长的。晶粒细小,平均粒径约为0.8μm。力学性能研究表明:材料的强度和硬度随TiB₂量的增加而提高。     

铸造GrP?SiCP/ZA27混杂复合材料磨损行为的研究

本文研究了5vo l%G_rP 和10vo l%SiC_P 混合增强ZA 27复合材料滑动磨损行为。分折了在不同载荷(3～ 8kg)、不同滑动速度(0. 1～ 1m/s) 下的磨损机制, 并与SiC_P/ ZA 27复合材料和ZA 27基体合金作对比。试验结果表明: 混杂复合材料的耐磨性优于其它两种材料。这是因为G_rP 的加入提高了材料抗粘着和层离能力; 随着载荷或滑动速度的增大, 材质的磨面形貌和磨层结构发生变化, 由此得出其磨损机制也随之变化。     

SiCP/ZA27复合材料界面微结构分析及高温蠕变性能

利用透射电镜分析和高温持久硬度试验,研究了SiC_P/ZA27复合材料界面微结构和高温蠕变性能。结果表明,SiC_P/ZA复合材料具有较好的高温蠕变性能。对其试样进行微观分析,基体中的η相和增强相SiC_P都能显著提高ZA27合金的高温蠕变性能。     

亚微米Al2O3P/Al-Mg-Si复合材料时效行为

为了研究亚微米级Al₂O₃颗粒对基体合金时效过程的影响规律,在 6061 铝合金基础上调整Mg、Si含量,采用压力浸渗法,制备了Al₂O₃体积分数为30%的亚微米级Al₂O_3P/Al-2.26Mg-0.63Si复合材料。通过硬度试验、SEM和TEM等手段,研究了复合材料及其基体合金的时效行为。结果表明,Al-2. 26Mg-0.63Si 合金的时效过程比较明显,随时效温度的提高峰时效时间提前,190℃时出现时效软化现象。亚微米Al₂O₃颗粒的加入强烈抑制复合材料的时效过程,时效曲线未出现明显时效峰。分析认为,由于大部分Mg 元素被消耗在界面形成MgAl₂O_4,且基体中位错稀少,不利于溶质原子扩散,因此复合材料中沉淀相在过时效阶段仍停留在GP区状态,没有充分长大,时效析出受到抑制。     

原位反应法制备Al/Al3Ti复合材料组织和性能

本研究采用一种新型的原位反应工艺,使TiO₂粉剂与纯铝熔体反应,生成Al3Ti颗粒,然后采用搅拌铸造法制备Al/Al₃Ti复合材料。生成的Al₃Ti颗粒尺寸细小,为2～3μm,而且分布均匀,与基体结合好。当TiO₂加入量为纯铝基体的30wt%、反应温度为920℃时,复合材料的抗拉强度比纯铝基体提高71.5%,硬度提高134%,而延伸率较纯铝稍有下降。     

Al2O3颗粒增强纯铝基复合材料的研究

本文探讨了用粉末冶金法,采用常规的冶金加工设备和工艺,制造Al₂O₃颗粒增强纯铝基复合材料的可行性。研究了不同Al₂O₃体积含量复合材料的显微组织及力学性能。初步试验了二次热挤压变形对颗粒分布和对基体强化的影响。结果表明,Al₂O₃颗粒与纯铝粉混合,加压烧结制备的复合材料,组织致密,颗粒分布均匀,随Al₂O₃含量增加,复合材料强度、硬度及弹性模量大大提高,Al₂O₃含量小于10%时,塑性不降低。二次热挤压有助于提高颗粒分布的均匀性;并使基体显著强化。     

纳米Al2O3颗粒增强新型铜基自润滑复合材料

以Cu-Ni-Y₂O₃-MoS₂-Graphite混合粉为基体,加入质量分数分别为0%、1%、2%、3%、4%的纳米Al₂O₃增强相,采用粉末冶金方法制备纳米Al₂O₃增强新型铜基自润滑复合材料。结果表明：随着铜合金粉末中纳米Al₂O₃颗粒含量的增加 , 所制备自润滑复合材料样品的密度下降,但硬度和压溃强度先上升后下降,在Al₂O₃含量为2%时硬度从HV 23.7增加到HV 35.1,压溃强度从189 MPa提高到276 MPa。由石墨和MoS₂组成的混合固体自润滑材料的摩擦系数小且稳定,约0.12。Al₂O₃质量分数为2%的样品磨损量最小,是未加Al₂O₃试样磨损量的1/7～1/8。铜基体经过镍、纳米Al₂O₃等弥散颗粒强化和固体润滑相石墨和MoS₂的加入,所制备的材料已具有一定的自润滑性能。     

ZA22/Al2O3复合材料切削加工表面质量的研究

采用硬质合金刀具研究了挤压铸造Al₂O₃短纤维强化ZA22合金复合材料的切削加工表面质量。发现在相同切削条件下,该复合材料表面质量优于ZA22合金。高的切削速度、低的进给量及低的切削深度有利于提高该复合材料的切削加工表面质量。随Al₂O₃纤维体积分数增大,复合材料切削加工表面粗糙度降低。     

电场激活燃烧合成( TiB2)PNi/Ni3Al/ Ni功能梯度材料

采用电场激活压力辅助合成技术(FAPAS)制备了(TiB₂)_PNi/(TiB₂)_PNi₃Al/Ni₃Al/Ni梯度材料,主要研究电场激活燃烧合成过程中电场对材料合成及层界面扩散连接的作用。分析了梯度材料各层的界面微观组织及相组成和材料的硬度分布。结果表明,采用FAPAS 技术结合机械合金化工艺制备的(TiB₂)_PNi/(TiB₂)_PNi₃Al/Ni₃Al/Ni 功能梯度材料具有快速、简便和组织均匀密实的特点。梯度材料的陶瓷复合层、Ni₃Al层和Ni板的界面区产生成分的互扩散,形成了良好的冶金结合。从Ni板到陶瓷复合层的硬度呈梯度分布。     

TiB2-TiC复相陶瓷的结构与性能研究

TiB₂-TiC复合粉制备的TiB₂-TiC复相陶瓷的相对密度达99.8%,硬度为 93.2HRA,断裂韧性为5.53MPa·m1/2。显微结构研究表明:TiB₂-TiC烧结体体内的位错和残余气孔影响材料性能。复合粉烧结体晶粒尺寸细小,大小分布均匀,晶粒之间界面干净,无杂质沉积,烧结体中TiB₂和TiC两相界面接合处元素B,C,Ti的含量存在梯度变化,都有利于烧结体性能提高。TiB₂晶粒生长存在取向性。     

稀土元素对原位合成TiB_2/Al复合材料组织和性能的影响

采用原位合成法研究稀土元素Ce,Sc,Er对TiB_2/Al复合材料TiB_2颗粒和基体组织的影响,并对复合材料的拉伸性能进行分析。结果表明,稀土元素的添加显著改善了复合材料的组织和性能。添加0.3%(质量分数)Sc和Er的复合材料的TiB_2颗粒分布相对均匀,稀土元素Er对基体合金的组织细化效果最显著,其次是Sc。添加稀土Sc和Er元素的复合材料拉伸强度较好,分别提高了32%和31%,添加稀土Er元素的复合材料伸长率最佳,提高了85%,因此,其拉伸性能也最佳。添加稀土元素Sc和Er后,复合材料的断裂形式为微孔聚集型的韧性断裂。稀土元素对复合材料的作用机理表现在两方面:一是稀土元素的添加改善了复合材料的润湿性,并抑制了TiB_2颗粒的团聚;另一方面,稀土元素的添加使得基体合金组织细化,从而提高了复合材料的拉伸强度。     

原位自生TiB2/Al-4.5Cu复合材料微观组织和力学性能

采用混合盐反应法制备TiB2含量分别为0%,2%,5%,8%(质量分数,下同)的TiB2/Al-4.5Cu复合材料,T6热处理后,采用XRD,ICP,OM,SEM,EDS等测试手段和室温拉伸实验进行微观组织观察和力学性能测试。XRD和ICP测试证实,合金体系中仅含α-Al,Al2Cu及TiB2,无Al3Ti,Al2B等反应中间产物。OM和SEM发现,基体材料中α-Al平均晶粒尺寸为167.5μm,而在2%,5%,8%的TiB2/Al-4.5Cu中,其平均晶粒尺寸依次为110.4,87.2,75.2μm,晶粒细化效果显著。TEM观察发现,TiB2颗粒主要分布在晶界处,呈四方和六方结构。室温拉伸实验表明,随着TiB2含量的增加,强度、显微硬度值均呈增加趋势,但伸长率不断下降。当加入8%TiB2时,屈服强度、抗拉强度、弹性模量和显微硬度分别达到356 MPa,416 MPa,92.5GPa和96.5HV,但其伸长率从10.3%降低到4.3%。载荷传递强化、细晶强化、位错增殖强化是TiB2/Al-4.5Cu复合材料力学性能得以大幅提升的影响因素,尤其是在位错增殖强化作用下,TiB2颗粒周边致密分布的位错胞、位错环对强度的提升起到了决定性作用。     

ZA22/Al2O3短纤维复合材料高温拉伸行为的理论分析

采用日本产A G-10TA 型电子万能试验机对挤压铸造ZA 22/Al₂O₃短纤维复合材料的高温抗拉强度进行了测定, 并用Friend 修正的混合律模型对该试验结果进行了理论分析, 结果表明ZA 22/Al₂O₃短纤维复合材料及其基体的强度均随温度升高而下降, 但ZA 22合金基体的强度下降幅度更大。任一纤维体积分数的复合材料, 均存在一临界转变温度T crit; 超过该温度, 复合材料强度大于基体强度。纤维体积分数越大, 所需临界转变温度越低。在本试验中, V f 为15% 和20% 的复合材料的Tcrit分别为123℃和87℃。任一温度下, 复合材料均存在一临界纤维体积分数, 超过该纤维体积分数, 复合材料强度高于基体强度。温度越高, 临界纤维体积分数越低。对ZA 22/Al₂O₃短纤维复合材料来说, Friend 模型中的经验参数C3 的取值随温度升高而降低。      

Microstructure, thermal behavior and mechanical properties of squeeze cast SiC, ZrO2 or C reinforced ZA27 composites

ZA27 alloy based composites were synthesized by stirring method, followed by squeeze casting. Stir casting was employed successfully to incorporate 5 vol.% of various reinforcement particulates, namely, SiC, ZrO₂ or C. The porosity in the composites was decreased by squeeze pressure. The presence of particles and/or application of squeeze pressure during solidification resulted in considerable refinement in the structure of the composites. The microstructures, X-ray diffraction (XRD) and energy dispersive X-ray analysis (EDXA) results indicated that no significant reactions occurred at the interface between the SiC or C particles and ZA27 alloy. However, in case of ZrO₂ reinforced ZA27, the ZrO₂ reacted with Cu present in the molten ZA27 alloy, forming Cu₅Zr. Thermal analysis showed that both α and β nucleation and growth temperatures of the composites were lower than those of the ZA27 alloy. The presence of particles in the as-cast or squeezed composites led to not only an accelerated age hardening response, but also an increase in the peak hardness of the composites. The values of coefficient of thermal expansion (CTE) of the composites were drastically lower as compared to those of the ZA27 alloy. The tensile properties of the composites decreased as a result of the addition of the particles. Scanning electron microscope (SEM) pictures of the composites indicated that cracks mainly initiated at particle-matrix interface, propagated through the matrix and linked up with other cracks leading to failure of the composites.     

挤压铸造TiB2P/Al复合材料室温力学性能

采用挤压铸造法制备不同体积分数的TiB_2P/Al复合材料, 利用扫描电镜、 硬度计、 拉伸试验机等对复合材料的室温力学性能进行了研究, 系统地分析了体积分数和热处理工艺对材料力学性能的影响。结果表明: 挤压铸造TiB_2P/Al复合材料的布氏硬度、 抗弯强度和弹性模量随增强相TiB₂体积分数的增加而提高。45% TiB_2P/Al复合材料T6处理后硬度和抗弯强度分别比退火态时提高了23%和40%, 但热处理状态对弹性模量的影响不大。      

超重力场燃烧合成TiCTiB2凝固陶瓷组织与性能

通过调整反应体系中Ti、 C及B之间的原子摩尔比, 采用超重力下燃烧合成工艺, 制备出TiB₂系列摩尔分数的TiC-TiB₂复合陶瓷。利用场发射扫描电镜(FESEM)观察了复合陶瓷微观组织, 研究了TiB₂成分对复合陶瓷力学性能的影响。结果表明: 随着TiB₂摩尔含量增加, 陶瓷基体逐渐从TiC球晶组织转化为TiB₂片晶组织, 在TiB₂摩尔分数为50%时, 可获得细晶乃至超细晶TiC-TiB₂复合陶瓷, 而且残留于基体上的α-Al₂O₃夹杂量也最低。陶瓷相对密度、 Vickers硬度与弯曲强度均在50%TiB₂(摩尔分数, 下同)时呈现最大值, 而陶瓷断裂韧性则在66.7% TiB₂时出现最高值。陶瓷断裂模式为TiC穿晶断裂与TiB₂沿晶断裂的混合模式, 且随TiB₂摩尔分数增加至66.7%, TiC穿晶断裂倾向显著减弱而TiB₂沿晶断裂倾向明显增强。TiC-TiB₂细晶及超细晶凝固组织的获得使TiC-50%TiB₂复合陶瓷在小尺寸TiB₂片晶诱发的裂纹偏转、 裂纹桥接及片晶拔出增韧机制作用下, 具有最高的弯曲强度及较高的断裂韧性。     

Ti_2AlC-TiB_2对TiAl基复合材料组织及力学性能的影响

以Ti、Al和B4C为原料,采用真空电弧熔炼的方法制备了含Ti_2AlC-TiB_2增强相的TiAl基复合材料;分析了添加不同含量的Ti_2AlC-TiB_2对复合材料的物相组成、组织结构及力学性能的影响,并探讨了微观组织结构的形成机制。结果表明:Ti_2AlC-TiB_2/TiAl复合材料主要由TiAl、Ti3Al、TiB_2和Ti_2AlC等物相组成,TiB_2和Ti_2AlC分布在层片状的TiAl+Ti3Al基体中;随着原料中B4C含量的增多,复合材料组织中Ti_2AlC-TiB_2含量增多,且TiAl基体的晶粒被明显细化,TiB_2和Ti_2AlC分布于基体晶界或晶内。Ti_2AlC主要为层片状和板条状,尺寸5~15μm,而TiB_2颗粒形态与其含量有关,当Ti_2AlC-TiB_2含量小于20wt%时,TiB_2颗粒呈针棒状,尺寸为0.5~5μm,当Ti_2AlC-TiB_2含量增加到30wt%时,TiB_2颗粒主要呈块状,尺寸为5~20μm。Ti_2AlC由TiC与Ti-Al熔体发生包晶反应生成,Ti_2AlC和TiB_2的形成提高了Ti_2AlC-TiB_2/TiAl复合材料的硬度、塑性和抗压强度。当4Ti+Al+B4C的加入量为10wt%时,复合材料的变形量比纯TiAl提高14%,而抗压强度达到最高值1 591 MPa。Ti_2AlC和TiB_2通过裂纹偏转、颗粒钉扎、拔出等机制对Ti_2AlC-TiB_2/TiAl复合材料起到增强增塑的作用。     

放电等离子烧结对TiB_2/AlCoCrFeNi复合材料组织与性能的影响

采用放电等离子烧结方法(SPS),制备体积分数5%TiB_2的等摩尔AlCoCrFeNi高熵合金基复合材料。通过密度测试、X射线衍射、扫描电镜及力学性能测试等方法,研究SPS烧结温度及烧结压力对复合材料的微结构演变与力学性能影响。结果表明:随着SPS烧结温度及烧结压力的增加,复合材料的硬度及抗压强度得到明显提高。在1200℃/30MPa进行SPS烧结后,复合材料的致密度达99.6%,抗压强度达2416MPa,屈服强度达1474MPa,硬度超过470HB。烧结过程中,复合材料的基体高熵合金发生相变,1200℃及30~45MPa烧结时,复合材料由BCC,B_2,FCC,σ及TiB_2相组成。     

SiCw／Al复合材料拉伸强化机理研究

对压铸法制造的ＳｉＣｗ／Ａｌ复合材料拉伸强化机理进行了研究，分析了晶须尺寸和基体合金对Ｓｉ／Ｃｗ／Ａｌ复合材料拉强度的影响规律，随晶须长径比的增大，复合材料拉伸强度提高。ＴＥＭ观察发现复合材料的基体合金中晶粒细小，并且位错密度较高，使基体合金与没有晶须增强的相同分成铝合上比强度有较大提高，这是复合材料高度较原高，使基体合金与没有晶须增强的相同成分铝合金相比强度有较大提高，这是复合材料高强度的原因之     

TiB2／Al自润滑复合材料在动压马达零件上的应用研究

复合材料组织致密，颗粒分布均匀．与基体结合紧密．具有较高的弹性模量和抗弯强度。室温下与GCr15轴承钢对磨时其摩擦系数在0．2左右．自磨时摩擦系数在0．08左右．摩擦表面没有明显的粘着或犁削痕连．磨损率明显低于SiCr／Al复合材料和GT35合金．呈现出较好的自润滑性能。