烧结温度对制备多孔TiB_2-TiC复相陶瓷性能的影响

为了获得孔隙度为(30±5)%TiB2-TiC复相陶瓷,采用反应烧结法,在不同温度下进行真空烧结制备出多孔TiB2-TiC复相陶瓷.主要研究了烧结温度对样品的密度、透气性和力学性能的影响,并对反应过程中样品的相组成进行了分析.试验结果表明:反应过程于1 000℃开始,于1 300℃结束;反应过程中存在TiB、Ti3B4中间相,反应完成后最终产物只有TiB2和TiC两相.随着烧结温度的升高,样品的密度和抗弯强度均是逐渐增大的,最大孔径和相对透气系数则是逐步降低的.于1 700℃烧结制备出的复相陶瓷的密度为3.2g/cm3、开孔隙度为29.5%、抗弯强度达到了120MPa,达到了预期目标.     

烧结温度对10TiB/Ti-4.5Al-6.8Mo-1.5Fe复合材料组织与性能的影响

以Ti、Al、Mo、Fe元素粉末及LaB6和TiB2粉末为原料,采用机械混合法制备钛基复合粉末,经高速压制成形后,分别在1 150、1 250和1 350℃下真空烧结制备以TiB晶须为增强体、钛合金Ti-4.5Al-6.8Mo-1.5Fe为基体的钛基复合材料。借助X射线衍射、金相显微镜和扫描电镜分析材料的物相组成和微观组织,测试复合材料的维氏硬度(HV2.0)和拉伸性能,研究烧结温度对复合材料的组织和力学性能的影响。结果表明:10TiB/Ti-4.5Al-6.8Mo-1.5Fe复合材料的相对密度随烧结温度升高而增加,烧结温度为1 350℃时达到最大值98.9%;TiB晶须的长径比随烧结温度升高显著降低。烧结温度为1 250℃时,该材料的维氏硬度和室温抗拉强度都达到最大值,分别为399HV和1 179 MPa。     

电触头用TiB_2颗粒增强/Cu基复合材料组织与性能分析

采用热压烧结方法制备电触头用TiB_2颗粒增强/Cu基复合材料,通过XRD、OM、SEM等测试手段研究不同TiB_2颗粒含量对其组织和性能的影响。研究结果表明:复合材料生成了强度很高的Cu衍射峰,Cu基体内已经形成由TiB_2与TiB共同构成的混杂增强相。所有复合材料试样中的增强相都形成了均匀分布形态,TiB_2颗粒含量6%的试样含有颗粒与晶须两种增强相。当TiB_2颗粒含量的比例上升后,所有Cu基复合材料试样的硬度都发生了增大的现象,而密度发生了减小,导电率增加。TiB_2(6%)/Cu复合材料试样在DSC升温过程中形成了4个特征峰。当温度到达800℃时形成了Cu_3Ti金属间化合物;随着温度上升到1 100℃后,试样基体内开始同时生成TiB_2颗粒与Ti B晶须。     

熔渗制备B_4C-MgSi复合材料的熔渗动力学、微观结构及力学性能

采用真空熔渗法在1000℃的温度下向多孔碳化硼基体中熔渗Mg-Si共晶合金制备碳化硼-镁基合金(B_4CMgSi)复合材料。理论计算表明,1000℃下,熔融Mg在多孔碳化硼中的熔渗深度随时间延长而增加,熔渗速度先快后平稳,60min可达2.2cm以上,相同条件下MgSi合金比纯Mg渗透得更深。采用X射线衍射仪对B_4C-MgSi复合材料的相组成结构进行分析,采用SEM对B_4C-MgSi复合材料的显微组织结构进行观察,并对B_4C-MgSi复合材料的力学性能进行研究。结果表明:B_4C-MgSi复合材料主要由B_4C、SiC、Si和Mg2Si相组成,B_4C-MgSi复合材料熔渗前具有许多连通的孔隙,熔渗后孔隙被充分填充,致密度达到98%以上。复合材料的洛氏硬度高达71.3±3.3HRA,抗弯强度为285.81±11.32MPa,断裂韧性比单一碳化硼提高1倍,达到5.27±0.53MPa·m1/2。B_4C-MgSi复合材料的断裂方式是一种脆性断裂与韧性断裂相结合的混合断裂模式,不再是碳化硼基体单一的脆性断裂。     

真空-压力熔渗制备B4C基金属陶瓷复合材料的研究

采用真空-压力熔渗工艺制备了B4C/Al金属陶瓷复合材料.由于真空-压力熔渗工艺可以在较低的熔渗温度(低于1100℃)下制备B4C/Al复合材料,避免了高温下B4C与金属Al反应产生其它脆性中间相,可以制备材料相对密度＞98%,抗弯强度为360～420 MPa,断裂韧度为10～11 MPa·m1/2的高性能B4C/Al金属陶瓷复合材料.     

原位自生TiB+TiC增强Ti-Fe基复合材料微观组织和力学性能研究

以Ti粉、Fe粉和B_4C粉末为原料,采用冷等静压+高真空烧结方法制备了不同(TiB+TiC)增强相体积分数的Ti-Fe合金基复合材料(Fe元素质量分数为5%～15%),重点讨论了Fe含量和增强相对复合材料微观组织和力学性能的影响规律。结果表明,在1 150～1 250℃烧结温度下制备出Ti-Fe合金基复合材料致密度随Fe含量与增强相体积分数升高而降低。Fe含量增加使基体中α相层片状结构细化,而B_4C粉末的添加生成原位自生TiC颗粒和TiB纤维增强相,基体结构由层片状转变为等轴状。材料力学性能随Fe含量和增强相体积分数增加而提高。在1 150℃烧结制备的Ti-15%Fe-10vol%(TiB+TiC)复合材料硬度(HV)达到334,抗压强度达到2 040 MPa。     

原料B4C粉末粒度对多孔 TiB2-TiC复相陶瓷孔结构的影响

为了获得总孔隙度为(30±5)％的TiB2-TiC复相陶瓷,采用不同粒度的B4C与Ti粉为原料,通过反应烧结制备TiB2-TiC多孔复合材料.研究原料B4C粒度对样品的密度及孔结构性能的影响.实验结果表明:随着原料B4C粉末粒度的减小,样品的密度逐渐增大,总孔隙率和开孔隙率逐步减小;当采用中位径为2.62 μm的B4C...     

低成本TiH2粉末制备Ti/(TiB+TiC)复合材料的组织与性能

使用低成本的TiH₂粉末代替纯钛粉,通过添加B₄C原位生成TiB和TiC两种增强相,经过真空无压烧结及热挤压工艺制备出具有优异力学性能的Ti/(TiB+TiC)钛基复合材料,分析了制备工艺和增强相对复合材料组织与性能的影响。结果表明,TiH₂粉末具有较好的烧结活性,脱氢烧结样品的相对密度可达97.7%;经热挤压工艺,相对密度进一步提升到99.9%,接近于全致密。增强相TiB为短纤维状,TiC为颗粒状,均匀分布在等轴α-Ti基体中,能抑制等轴晶的长大,细化晶粒。热挤压工艺能进一步细化晶粒,使组织更加均匀致密,挤压态钛基复合材料具有高硬度和良好的强塑性匹配。TiH₂+4%B₄C(体积分数)挤压态复合材料维氏硬度Hv0.3 310,屈服强度683 MPa,抗拉强度851 MPa,断后伸长率15.1%。     

Ti_3SiC_2/Al-Mg复合材料制备及界面反应研究

以Ti_3SiC_2作为外加增强相,Al-Mg合金为基体,通过放电等离子烧结法(SPS)制备了Ti_3SiC_2/Al-Mg复合材料,并研究了后续热处理对界面反应的影响。结果表明,SPS法能成功制得Ti_3SiC_2/Al-Mg复合材料,热处理过程中温度是影响界面反应是否发生的重要因素。当温度低于550℃时,未发生界面反应;温度达到600℃时,发生轻微的界面反应,主要产物是Al4C3和Mg2Si。界面反应的发生导致材料硬度增大,密度和导电率降低。此外,随着基体中Mg含量的增加,Ti_3SiC_2/Al-Mg复合材料的晶粒尺寸逐渐减小,硬度逐渐增大。     

工艺参数对Fe3Al/Al2O3复合材料力学性能的影响研究

以自制的亚微米Fe3Al为增强相、Al2O3为基体相,通过常压烧结制备出Fe3Al/Al2O3复合材料,研究了Fe3Al含量、烧结温度及保温时间对复合材料力学性能的影响.结果表明:增加Fe3Al含量、提高烧结温度及延长保温时间都可以不同程度的提高复合材料力学性能.最佳工艺参数为:Fe3Al含量(质量分数)为15%,成形压力为2488MPa,烧结温度为1380℃.此条件下制备的复合材料的各项力学性能较好:相对密度为93%,维氏硬度为9.3GPa,断裂韧度为7.51MPa·m1/2.烧结温度对提高复合材料力学性能的影响较大.     

添加剂对Ag/TiB2复合材料组织与性能的影响

研究了微量添加剂WO3对Ag/TiB2复合材料组织和性能的影响,采用扫描电子显微镜对Ag/TiB2复合材料的组织进行了表征,对硬度和电导率进行了测试.结果表明,WO3改善了复合材料的烧结性能和TiB2在Ag基体上的分布.与未添加Ag/TiB2复合材料相比,添加1.0%(质量分数)WO3后,Ag/TiB2复合材料的密度、硬度和电导率分别提高了8.0%、10.0%和47.0%,而且材料的塑性有所改善.     

反应熔渗法制备C/C-ZrC复合材料的微观结构及烧蚀性能

采用反应熔渗法(reactive melt infiltration,RMI)制备ZrC改性多孔C/C复合材料,研究不同孔隙度的C/C多孔体在熔渗过程中的增密行为和渗Zr后的相组成及微观形貌,探寻具有最佳熔渗效果的C/C多孔体,并研究所得C/C-ZrC复合材料在不同温度下的氧乙炔焰烧蚀行为。结果表明,随C/C多孔体密度增加,C/C-ZrC复合材料的密度降低;其中密度为1.40 g/cm3的多孔体熔渗效果最佳,开孔隙率由熔渗前的28.2%降低到6.6%。;熔渗的Zr液易与网胎层处的炭纤维和基体炭反应,生成的ZrC陶瓷相主要分布在原网胎层位置。择取原始密度为1.40 g/cm3的C/C多孔体熔渗后进行60 s的氧乙炔焰烧蚀实验,在3 000℃下的线烧蚀率和质量烧蚀率分别为0.003 3 mm/s和0.004 2 g/s,在2 500℃下的线烧蚀率和质量烧蚀率分别为0.008 0 mm/s和0.009 0 g/s,C/C-ZrC复合材料在3 000℃下的抗烧蚀性能明显优于2 500℃下的抗烧蚀性能。     

原位合成NiAl(FeAl)/TiB_2+Al_2O_3复合材料

Al2O3+TiB2复相陶瓷材料具有高硬度、高熔点、高导热、低膨胀系数、高耐磨性、高温化学稳定性等优良的性能,但由于两种材料都属于硬而脆的材料,复合后仍然存在脆性大、裂纹敏感性强、抗机械冲击性和温度急变形差等缺点.为了克服这些缺点,在陶瓷相中添加金属间化合物(NiAl或FeAl).X射线衍射结果表明,合成产物的主要组成相分别为Al2O3+TiB2、Al2O3+TiB2+NiAl及Al2O3+TiB2+FeAl,进行燃烧合成反应.通过对不同成分反应产物的相对密度、强度、断裂韧度对比,可知产物的相对密度在FeAl含量为15%时达到最高99.5%,Al2O3+TiB2+NiAl体系中在NiAl含量为20%时达到最高98.5%.随着金属间化合物含量的增加,合成复合材料的硬度下降,而断裂韧度提高.     

电触头用TiB2颗粒增强/Cu基复合材料组织与性能分析北大核心

采用热压烧结方法制备电触头用TiB2颗粒增强/Cu基复合材料,通过XRD、OM、SEM等测试手段研究不同TiB2颗粒含量对其组织和性能的影响。研究结果表明:复合材料生成了强度很高的Cu衍射峰,Cu基体内已经形成由TiB2与TiB共同构成的混杂增强相。所有复合材料试样中的增强相都形成了均匀分布形态,TiB2颗粒含量6%的试样含有颗粒与晶须两种增强相。当TiB2颗粒含量的比例上升后,所有Cu基复合材料试样的硬度都发生了增大的现象,而密度发生了减小,导电率增加。TiB2(6%)/Cu复合材料试样在DSC升温过程中形成了4个特征峰。当温度到达800℃时形成了Cu3Ti金属间化合物;随着温度上升到1100℃后,试样基体内开始同时生成TiB2颗粒与Ti B晶须。     

添加剂镍对原位合成TiB2-TiC复相陶瓷材料性能的影响

用TiH2，Ni和B4C作为原料，采用热等静压法制备了TiB2-TiC复相陶瓷材料，此方法工艺简单。成本较低。XRD研究表明在样品中只存在TiB2和TiC两相；TEM研究结果表明TiB2晶粒为规则的多边形和板条状，添加剂Ni位于TiB2/TiC交界处；显微硬度、断裂韧性和SEM断口形貌的研究结果表明添加剂Ni显著提高了TiB2-TiC复相陶瓷材料的综合性能。     

快速热压法制备B_4C/Al中子吸收材料的力学性能

采用粉末冶金快速热压法制备B_4C/Al中子吸收材料,对其进行T6态热处理,通过对材料的密度、硬度与抗弯强度等性能的测试以及材料微观组织、物相组成和弯曲断口形貌的观察与分析,研究成形压力、热压压力与温度以及B_4C颗粒含量的影响。结果表明,B_4C/Al复合材料的物相组成为Al和B_4C;B_4C颗粒均匀地镶嵌在基体中,颗粒与基体结合紧密。材料密度随压制压力增加而增大,随B_4C含量增加而降低,在热压压力和温度共同作用下,铝合金液充分填充压坯孔隙从而实现高致密。当B_4C的质量分数为30%时,在150 MPa预成形压力下压制、530℃/10 MPa条件下热压后所得B_4C/Al复合材料的相对密度最高,达到99.87%,断裂方式为韧性断裂。经T6态热处理后,硬度HB和抗弯强度均提高,分别达到123.49和394.117 MPa,断裂方式转变为脆性断裂。     

扫描速度对激光熔覆TiB_2-TiC/Ni复合涂层组织与性能的影响

在Q235D钢表面激光熔覆制备了TiB_2-TiC/Ni复合涂层,分析了扫描速度对涂层组织及性能的影响。涂层主要由Ni、TiB_2和TiC等物相组成。随着扫描速度的增加,陶瓷相的颗粒逐渐细化。在380mm/min的熔覆速度下制备的涂层,显微硬度为1216HV0.2,在100N的载荷下涂层的摩擦系数和磨损损失明显降低,具有较好的性能。     

Al_2O_3含量对碳纳米管增强Cu基复合材料性能的影响

利用机械合金化法(MA)、磁力搅拌法(MS)、放电等离子烧结工艺(SPS)制备材料样品,研究了Al2O3含量对碳纳米管(CNTs)增强Cu基复合材料性能的影响。结果表明,加入Al2O3与碳纳米管增强相后的Cu基复合材料与纯Cu相比,磨损率降低了70.9%~85.7%,维氏硬度提高了11.6%~24.5%。当添加1.0%CNTs和1.6%Al2O3(质量分数)时所制备的复合材料的综合性能最优:相对密度为97.5%,维氏硬度为75.2 HV,热导率为272.45 W/(m·K),电导率为4.39×107Ω-1·m-1。     

Al_3Ti_3CoCrCu_(0.5)FeMoNi高熵合金激光涂层的研究

使用激光熔覆制作了单相组成的Al_3Ti_3CoCrCu_(0.5)FeMoNi合金涂层,通过退火处理使基体相析出二元金属间化合物,使用SEM、XRD、显微硬度计分析了涂层的组织形貌、相结构和硬度。结果表明,激光熔覆制得的Al_3Ti_3CoCrCu_(0.5)FeMoNi涂层由BCC单相组成,显微硬度为905.2HV;在500℃以下退火处理,涂层的相组成不变。700℃以上退火,涂层从BCC相中析出二元金属间化合物Al_3Ti_3相,析出相随退火温度升高逐渐长大。涂层硬度随退火温度的升高先降低后逐渐升高,Al2Ti3相析出导致涂层硬度升高。经过900℃退火后,涂层硬度达到938.8HV,超过了未退火时涂覆态的硬度。     

Co对熔渗法制备金刚石/Cu复合材料性能的影响

采用熔渗法制备金刚石/Cu复合材料,研究了采用15μm和50μm金刚石颗粒进行组合,体积分数为60%时基体中添加Co对复合材料的致密度、导热率、热膨胀系数及抗弯强度的影响。结果表明,随着Cu中Co含量的增加,复合材料达到熔渗致密时的温度也逐渐增加。采用同一合金成分,过高的熔渗温度会造成复合材料致密度的降低;当Cu中Co含量为2%时,复合材料的导热率提高了57%,达到347 W/(m·K),Co含量超过2%后复合材料的导热率开始降低;而Co含量的增加对降低复合材料的热膨胀系数、提高抗弯强度是有利的,这主要归因于铜中加入Co后对金刚石与Cu的界面改善作用。