Structural Characterization of AlMgB14 Prepared by Field-activated, Pressure-assisted Synthesis

Mechanical alloying (MA) and field-activated, pressure-assisted synthesis (FAPAS) were used for the in situ synthesis and densification of ultra-hard, super-abrasive AlMgB14 metallic ceramic, performed at 1500℃ under a pressure of 60 MPa with the elemental constituents of aluminum, magnesium, and boron. The microstructure and components of synthesized metallic ceramic were observed and determined by scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive X-ray analysis (EDX), X-ray diffraction (XRD), and transmission electron microscopy (TEM). The results showed that the main components of the samples were AlMgB14 with a few MgAl2O4·MgAl2O4 was derived from the contamination of the preliminary powders and the milling process. The average hardness of the samples that provided the results was 26.1 GPa. The average density of the samples was 2.62 g/cm-3 , which is 98% of its theoretical density. The sample of AlMgB14-TiB2 composite with 30 wt% TiB2 had a hardness of 29.5 GPa, which is consistent with that of AlMgB14-TiB2 composite with 30 wt% TiB2 prepared by mechanical alloying/hot uniaxial pressing. Thus, a new approach was developed using the mechanical alloying and FAPAS process to synthesize AlMgB14 with fast heating, high efficiency, energy saving, and high yield.     

SPS烧结制备TiB2/TiC复合材料

采用金属钛粉和碳化硼为初始粉料,利用SPS放电等离子烧结技术制备了致密的纳米结构TiB2/TiC复合材料.并借助XRD、SEM考察了复合材料的相组成和显微结构,利用压痕法和小样品力学性能测试方法(MSP)测定了室温显微硬度、断裂韧性和MSP强度.研究结果表明:利用一步法直接升温至1550℃并保温6 min制备的复合材料,其晶粒尺寸大于1μm,MSP强度为833 MPa.而采用两步法升温至1550℃,然后迅速降低保温温度至1450℃,并保温6 min条件下使金属钛粉和碳化硼同步完成反应、烧结、致密化,生成晶粒细小的TiB2/TiC复合材料,晶粒尺寸大约为200 nm,并且所制备的复合材料力学性能更好,MSP强度达到1095 MPa.     

AlMgB_(14)-30%TiB_2复合材料的高温氧化行为

为了探讨AlMgB_(14)-30%TiB_2(质量分数)复合材料的高温氧化行为,采用电场激活与压力辅助烧结(FAPAS)法制备了这一复合材料。以SX2-4-10箱式电阻炉高温氧化10 h(600~1 000℃),研究了其不同温度下的氧化行为;采用X射线衍射仪(XRD)分析了其氧化表面的相结构,以扫描电子显微镜(SEM)观察氧化后的表面和截面形貌。结果表明:AlMgB_(14)-30%TiB_2复合材料在600℃时发生氧化反应,相为TiB_2,AlMgB_(14)相发生氧化反应的温度为800℃;氧化温度达到1 000℃时,氧化层表面由一层玻璃状的B2O3组成。     

原位合成TiB2-TiC0.8-SiC复相陶瓷的微观组织与性能研究

利用热压烧结方法原位合成了TiB2-TiC0.8-SiC复相陶瓷。通过光学显微镜(OM)、X射线衍射分析仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对材料物相组成和微观结构进行表征。研究了热压条件下烧结温度对材料物相组成、结构及力学性能的影响。结果表明:烧结温度在1700-1950℃范围内,随着温度的升高,材料的致密度、抗弯强度和断裂韧性都有显著改善。烧结温度为1900℃可得到完全致密的原位合成TiB2-TiC0.8-SiC复相陶瓷,材料的晶粒发育比较完善,条状TiB2和块状TiC0.8晶粒清晰可见。复合材料的维氏硬度、断裂韧性和弯曲强度分别达到23.6 GPa,(7.0±1.0)MPa.m1/2和470.9 MPa。当温度达到1950℃时,由于增强相TiB2晶粒长大,材料的强度降低。TiB2、TiC0.8与SiC颗粒协同,通过裂纹偏转、晶粒拔出、晶粒细化等机制对复合材料起到颗粒增强增韧的作用。     

B4C/TiC/Mo陶瓷复合材料的力学性能和微观结构

采用热压法制备了B4C/TiC/Mo陶瓷复合材料,分析了烧结工艺和TiC含量对B4C/TiC/Mo陶瓷复合材料力学性能和显微结构的影响.当烧结参数为1900℃,45min,35MPa时,85.3%(质量分数,下同)B4C/10%TiC/4.7%Mo陶瓷复合材料的抗弯强度、韧性、硬度和相对密度分别为705MPa,3.82MPa·m1/2,20.6GPa,98.2%.添加的TiC在烧结过程中与B4C发生化学反应生成了TiB2,利用生成的TiB2与添加的Mo协同增韧补强B4C/TiC/Mo陶瓷复合材料.     

TiB2掺杂对碳纤维增强锂铝硅复合材料抗氧化性的影响

目的 研究含有不同质量分数的TiB2的Cf/LAS复合材料的抗弯强度变化规律。方法 以碳纤维、TiB2、硝酸锂、硝酸铝、硅溶胶和氨水为主要原料,采用溶胶凝胶法结合浆料浸渍-热压烧结工艺,制备了加入TiB2的碳纤维增强锂铝硅微晶玻璃（LAS）复合材料Cf/LAS(TiB2),利用XRD、FTIR、万能材料试验机、SEM等对Cf/LAS(TiB2)复合材料的性能和微观结构进行研究。结果 TiB2的质量分数为1%, 3%, 5%, 9%的Cf/LAS(TiB2)复合材料,在1000 ℃热处理30 min后的强度保留率分别为2.9%, 29.1%, 44.0%, 50.0%。结论 材料的强度保留率随TiB2含量的增多而上升,因此Cf/LAS(TiB2)复合材料的抗氧化性随着TiB2含量的增加而增强。     

浸渗法制备双连续TiB2/(Cu,Ni)复合材料的组织和性能

用高温粉末烧结结合自发浸渗法制备高TiB2含量(体积含量约为86%)的双连续TiB2/(Cu,Ni)复合材料,研究了不同陶瓷体积含量多孔材料对TiB2/(Cu,Ni)复合材料微观组织和力学性能的影响.采用XRD和SEM分析了复合材料的相组成和微观结构,用三点弯曲试验测试了复合材料的弯曲强度和断裂韧性.结果表明:经过预制坯高温烧结后自发熔渗金属是制备致密的双连续TiB2/(Cu,Ni)复合材料的有效方法,复合材料的致密度和力学性能得到显著提高;当TiB2陶瓷体积含量为81.6%以及浸渗温度为1500℃条件下,TiB2/(Cu,Ni)复合材料的弯曲强度和断裂韧性分别达到640.5 MPa和9.37 MPa·m1/2,相对密度为98.4%.     

放电等离子合成Ti3AlC2/TiB2复合材料的制备及性能研究

采用放电等离子烧结方法研究了Ti3AlC2/TiB2复合材料的制备和不同TiB2含量(体积百分数)对Ti3AlC2/TiB2性能的影响.研究表明,在1 250℃,30 MPa压力和保温8 min条件下烧结,可以得到相对密度达98%以上的致密Ti3AlC2/TiB2块体材料;在Ti3AlC2中添加TiB2能大幅度提高材料的硬度;Ti3AlC2/TiB2维氏硬度达到10.39 GPa,电导率达到3.7×106 S·m-1当TiB2含量为10%时,抗弯强度为696 MPa,断裂韧性为6.6 MPa·m1/2,但当TiB2含量继续增加时,由于TiB2的团聚和TiB2抑制Ti3AlC2晶体的生长导致了材料的抗弯强度和断裂韧性的下降.     

Cu/Ti3SiC2/TiB2复合材料的研究

采用化学镀Cu的TiB2粉和Ti3SiC2粉与cu粉进行湿混,通过真空无压烧结法制备TiB2增强的Cu-Ti3SiC2复合材料.研究了其致密度、硬度随TiB2含量变化的规律.因为TiB2镀Cu和Ti3SiC2镀Cu改善了它们与Cu的湿润性而提高了相互之间的结合强度,从而提高了TiB2增强cu-Ti3SiC2复合材料的效果.结果表明,在Ti3SiC2含量为20%(体积分数),烧结温度为950℃时制备Cu/Ti3SiC2/TiB2的复合材料致密性最好,硬度最高.     

烧结温度对(Ti5Si3+TiC+TiB)/Ti复合材料组织和力学性能的影响

为了获得性能优异的钛基复合材料和解决单一增强相对性能提升有限等问题,以Ti粉、SiC粉、TiB₂粉、C粉为原料,采用粉末冶金法,在不同烧结温度下原位自生制备了(Ti₅Si₃+TiC+TiB)/Ti复合材料。通过XRD、SEM、万能试验机等设备表征了复合材料的微观组织和力学性能。结果表明:随烧结温度的升高,复合材料的致密度提高,平均晶粒尺寸逐渐增大;烧结温度的升高使增强相数量增加的同时减少了较低烧结温度下的团聚现象。复合材料的洛氏硬度、屈服强度、抗拉强度随烧结温度的升高先增大后减小,断裂应变下降不显著。在1 300 ℃下,(Ti₅Si₃+TiC+TiB)/Ti具有最佳的综合力学性能,烧结态试样的抗压强度达到最高2 435 MPa,屈服强度1 649 MPa,洛氏硬度49.1HRC,断裂应变28.7%。分析可知,微米尺寸的TiC、TiB和亚微米尺寸的Ti₅Si₃增强相的协同作用在显著提高复合材料强度的同时也保持了一定的塑性。(Ti₅Si₃+TiC+TiB)/Ti复合材料的增强方式以细晶强化、弥散强化和载荷传递强化为主。     

热处理对网状结构TiB_W/Ti60复合材料组织与性能的影响

使用大尺寸球形Ti60钛合金粉与细小TiB2粉,通过低能球磨与反应热压烧结,成功制备了增强相呈网状分布的TiB晶须增强Ti60合金基(TiB_W/Ti60)复合材料。对TiB_W/Ti60复合材料进行热处理,以改善其组织结构与力学性能。结果表明:随着固溶温度的升高,TiB_W/Ti60复合材料基体中初生α相(密排六方相)含量减少,相应地转变β组织(α′(马氏体)+残留β相(体心立方相))含量增加,TiB_W/Ti60复合材料的抗拉强度升高,塑性降低;经过1 100℃/1h固溶处理之后,TiB_W/Ti60复合材料的室温抗拉强度为1 470 MPa,延伸率为1.9%。经过时效处理后,转变β组织中的α′相分解成细小α+β相。经过1 100℃/1h固溶+600℃/8h时效处理后TiB_W/Ti60复合材料的硬度达到HV538,抗拉强度达到1 552 MPa,延伸率为1.5%,经过1 000℃/1h固溶+600℃/8h时效处理,其抗拉强度达到1 460 MPa,延伸率为2.2%。     

电场辅助原位合成TiB2-TiC-Ni/TiAl/Ti功能梯度材料及界面结构

采用电场激活压力辅助合成技术（FAPAS）并结合原位反应的方法制备TiB2-TiC-Ni/TiAl/Ti功能梯度材料,研究了TiB2-TiC-Ni/TiAl/Ti功能梯度材料的界面微结构特征及其结合强度,分析了梯度材料界面的微观组织和元素分布,并分析了试样的抗剪切强度和显微硬度。研究表明：制备的TiB2-TiC-Ni/...     

脉冲磁场下原位合成TiB2/7055铝基复合材料的组织和力学性能

脉冲磁场下,采用7055-(Al-3%B)-Ti剂体系熔体原位反应法成功制备TiB2/7055铝基复合材料。利用XRD、OM和SEM等测试技术研究了复合材料的相组成和微观组织,同时在电子拉伸试验机上测试了复合材料的拉伸性能。结果表明,磁场作用下,原位反应更快更充分,颗粒分布更均匀,生成的TiB2颗粒呈六边形或多边状,平均尺寸约为600nm,α-Al晶粒细化到约10～20μm,第二相由连续网格状分布转变为非连续性分布。复合材料的抗拉强度从310MPa提高到333MPa,延伸率从7.5%提高到了8.0%。     

TiC-TiB2/Cu复合材料的自蔓延高温合成研究

采用SHS/PHIP工艺制备了TiC-TiB2/Cu复合材料,通过实验研究了该系列复合材料的微观结构特征和力学性能.结果表明,TiC-TiB2/Cu复合材料中只有TiC、TiB2和Cu相存在;随着Cu含量的增加,燃烧温度下降,材料的颗粒尺寸变小;TiC-TiB2/Cu复合材料的相对密度、抗弯强度和断裂韧性均随Cu含量的增加呈先增后减趋势,当Cu含量为20%时强度最高为580MPa,Cu含量为40%时韧性最高为8.1MPa.m1/2.     

碳纳米管-TiB2陶瓷基复合材料的制备与性能研究

研究了用热压烧结(HP)方法制备TiB2-xwt%CNTs-5wt%Ni(x=0.1、0.3、0.5、1、4)复合材料的工艺条件、力学性能和微观结构.用XRD研究了其相组成,用SEM观察了复合材料的断口形貌和裂纹扩展.研究表明碳纳米管的加入使复合材料的硬度、弯曲强度和断裂韧性得到明显的提高,并且在碳纳米管含量为0.5wt%左右时,复合材料的硬度达到20.5GPa,弯曲强度为496MPa,断裂韧性达7.25MPa·m1/2;断口形貌分析表明碳纳米管主要分布于TiB2颗粒的晶界处,复合材料的增韧机制主要是碳纳米管的拔出机制和桥联机制.     

TiB2-Cu基金属陶瓷高温烧蚀行为研究

为研究TiB2-Cu基金属陶瓷材料的高温烧蚀行为,采用燃烧合成与同时致密化技术(SHS/PH IP)制备了TiB2-40Cu及TiB2-40Cu-8N i金属陶瓷复合材料.利用电弧风洞试验考察了材料的抗热震和抗烧蚀性能,利用扫描电镜、电子探针及X射线衍射等方法对材料烧蚀前后的微观组织形貌及成分进行了检测.结果表明,试验模型表面均有烧蚀冲刷痕迹,TiB2-40Cu模型由于抗热震性较差,其表面有裂纹出现,TiB2-40Cu-8N i的质量烧蚀率较TiB2-40Cu的质量烧蚀率低.微观组织分析表明,TiB2-40Cu模型烧蚀面中心区域剖面附近存在沿厚度方向100μm左右的烧蚀区.TiB2-40Cu复合材料的烧蚀机理为金属相的熔化、化学烧蚀和机械剥蚀.     

癸酸-棕榈酸-SiO_2/石膏相变储湿复合材料的制备及性能

以抹灰石膏作为基体材料,将癸酸-棕榈酸-SiO_2相变储湿材料掺入抹灰石膏中,制备癸酸-棕榈酸-SiO_2/石膏相变储湿复合材料,对其基本性能、储湿调湿性能、相变调温性能和耐久性能进行测试与分析。利用FTIR和SEM研究癸酸-棕榈酸-SiO_2/石膏相变储湿复合材料的结构组成和微观形貌。结果表明:当癸酸-棕榈酸-SiO_2相变储湿复合材料掺量为40wt%的癸酸-棕榈酸-SiO_2/石膏相变储湿复合材料具有最佳性能和良好耐久性能。其标准扩散度用水量为0.69、初凝时间为37min、终凝时间为51min、体积密度为916.67kg·m~(-3)、拉伸连接强度为0.08 MPa、抗压强度为1.76 MPa;在相对湿度40%~65%的平衡含湿量为0.0620~0.0849g·g~(-1);从30℃至15℃的降温时间为610s,相变平台明显;经过循环试验,吸放湿性能下降了6.44%~9.45%,相变调温性能仅下降了7.2%。     

TiB2/Al复合材料制备工艺的研究进展

TiB2/Al复合材料是一种很有潜力的复合材料,在耐磨、航天航空等领域有着广阔的应用前景.目前TiB2/Al复合材料的制备工艺方法主要为原位自生法,如自蔓延高温合成、原位反应生成法、接触反应法和机械合金化法等,而粉末冶金法、喷射沉积法以及挤压铸造法等也逐渐被用于制备TiB2/Al复合材料.主要综述了目前国内外TiB2/Al复合材料制备工艺的研究进展,并对不同工艺的制备过程及利用该工艺所制备的TiB2/Al复合材料的情况进行了详细论述,指出了各种制备工艺的优缺点,展望了其研究趋势.     

SiO2-AlN复合材料的力学性能和显微结构

热压制备了SiO₂-AlN复合材料。第二相AlN的引入有助于SiO₂基复合材料力学性能的提高。1400℃下热压烧结的30 vol%AlN-SiO₂复合材料的抗弯强度和断裂韧性分别达200 MPa和2.96 MPa·m1/2。XRD分析说明直至1400℃ SiO₂与AlN未发生化学反应,化学相容性好。利用SEM和TEM分析了SiO₂-AlN复合材料的显微结构及其补强机制。      

功能化Al2O3@SiO2/酚醛环氧-双马树脂复合材料的微观结构及性能

采用溶胶-凝胶法(Sol-gel)分别制备Al₂O₃和SiO₂,同时以KH560为架桥剂制得SiO₂包覆Al₂O₃(KH560-Al₂O₃@SiO₂)的增强体。以双马来酰亚胺树脂和酚醛环氧树脂(MBMI-EPN)为基体、4’4-二氨基二苯甲烷(DDM)为固化剂,采用原位聚合法制备了KH560-Al₂O₃@SiO₂/MBMI-EPN复合材料;表征KH560-Al₂O₃@SiO₂的微观结构及该增强体对复合材料性能的影响。结果表明:Al₂O₃@SiO₂粒子微观结构清晰,核壳结构完整,内核为短纤维状Al₂O₃,外壳为无定形SiO₂,二者通过化学键方式相连;Al₂O₃@SiO₂表面成功接枝上KH560基团,粒子堆积现象减弱。KH560-Al₂O₃@SiO₂/MBMI-EPN复合材料的微观形貌显示:KH560-Al₂O₃@SiO₂在MBMI-EPN基体中形成多相结构、分散性较好、界面作用稳定且断面形貌呈鱼鳞状,并未发现Al₂O₃@SiO₂粒子团聚体,整体结构完整。当KH560-Al₂O₃@SiO₂含量为1.5wt%时,复合材料的弯曲强度与冲击强度分别为126 MPa和14.7 kJ/m;,比树脂基体分别提高了21.2%和27.8%;材料的热分解温度为392.3℃,比树脂基体提高了14.5℃,力学性能和耐热性得到明显改善。