MECHANICAL PROPERTIES AND INTERFACIAL STRUCTURES OF ALUMINIUM BORATE WHISKER REINFORCED ALUMINIUM COMPOSITES

Quality 9Al_2O_3-2B_2O_3 whisker reinforced 6061Al or Al composites have beenprepared by technique of squeeze casting.The mechanical properties of the9Al_2O_3·2B_2O_3(w)/6061Al composites could be hardly improved by T6 treatment,owingto cause the remarkable interracial reaction.An observation under high resolution trans-mission electron microscope on interfaces shows that the serious chemical reaction occursand the product is Al_2MgO_4.But no such reaction is found at the interfaces of 9Al_2O_3.2B_2O_3(w)/Al composite.EDS analysis on the interfaces shows that above mentionedinterracial reaction may be resulted from the interracial segregation of Mg atoms in6061Al matrix during sequeeze casting.     

高含量B_4C/Al6061复合材料微弧氧化机制及耐腐蚀性

用微弧氧化技术对30%B_4C/6061Al复合材料进行了表面改性处理,探索了该材料的微弧氧化机制、表面反应产物和形貌。结果表明:B_4C/6061Al复合材料表面生成了一层灰白色的Al_2O_3层,B_4C陶瓷粉末颗粒与基体6061Al微间隙得到闭合,其腐蚀电流密度降低约三个数量级,耐蚀性能高于未做表面微弧氧化的复合材料。     

轧制及T6处理对SiCp/6061Al复合材料拉伸力学性能的影响

对铸态SiC_p/6061Al复合材料分别实施了热轧及热轧+T6处理两种后处理工艺，采用扫描电镜、X射线衍射仪及拉伸试验设备，研究了热轧及T6处理对复合材料显微组织及抗拉强度的影响。结果表明，热轧可以有效地细化铸态SiC_p/6061Al复合材料内的增强颗粒，并消除材料内部孔洞，从而提高材料的抗拉强度。试样在拉伸外力作用下，在增强颗粒与基材间的界面处首先出现裂纹，裂纹扩展后使试样整体断开，热轧后对试样进行T6处理可以有效地消除轧制引起的增强颗粒与铝基材界面处的残余应力，提高增强颗粒与基材间的浸润性，从而提高材料的抗拉强度。在拉伸外力作用下试样中的增强颗粒首先开裂，裂纹扩展后使试样整体断裂。SiC_p/6061Al复合材料随着轧制压缩率的增大，材料的抗拉强度先增大后减小，轧制压缩率为60%的热轧+T6处理的试样在室温和200℃下的抗拉强度均达到最大，分别为350和290 MPa。     

55%SiCp/6061Al复合材料与PbO-ZnO-B2O3玻璃封接机理研究

主要研究了55%SiCp/Al复合材料与PbO-ZnO-B_2O_3玻璃封接过程中的润湿性和界面结合机理。研究结果显示:随温度升高,玻璃在4种母材上的铺展面积逐渐变大,润湿角减小,润湿能力提高,Al_2O_3陶瓷和SiC陶瓷与玻璃封接的铺展面积较大,润湿角较小,润湿性要优于复合材料。在450~490℃范围内将玻璃与55%SiCp/6061Al进行封接时,当封接温度高于470℃,在封接界面出现气泡,且随着温度升高气泡数量增多,尺寸变大;在460℃下封接时,玻璃与55%SiC/Al复合材料封接界面存在约为12μm的元素互渗区域,490℃时玻璃与Al_2O_3陶瓷的界面分界线清晰,与SiC陶瓷封接界面处,偏向玻璃侧存在SiC颗粒的渗入。     

MgO和MgAl_2O_4与纯Al间的界面结构特性及其形核作用

采用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射等手段研究AlMg合金中常见氧化物MgO与MgAl_2O_4的异质形核作用。结果表明:高温下Al熔体与MgO、MgAl_2O_4发生化学反应,在接触界面处生成Al_2O_3;其中Al/MgO为多步反应,MgAl_2O_4是其反应的中间产物。反应层Al_2O_3阻隔液态Al与MgO、MgAl_2O_4基底的直接接触,在一定程度上抑制MgO和MgAl_2O_4对Al的形核作用。Al/MgO、Al/MgAl_2O_4界面反应腐蚀原MgO与MgAl_2O_4的外露晶面,使新生的Al_2O_3晶粒呈离散化生长。Al/Al_2O_3、Al/MgO和Al/MgAl_2O_4形核界面的透射分析结果表明,无论是新生相Al_2O_3或原MgO与MgAl_2O_4,均可作为异质相基底触发Al的异质形核过程,但具有不同的形核潜力。     

增强纤维对连续纤维增强铝基复合材料界面和力学性能的影响

选用M40J碳纤维、KD-Ⅱ型碳化硅纤维和Nextel610型氧化铝纤维为增强体材料,采用真空压力浸渗法制备纤维单向排布,基体合金为ZL301的连续纤维增强铝基复合材料,研究增强纤维对复合材料致密度、界面及力学性能的影响。结果表明:增强纤维对复合材料的致密度有着明显影响,C_f/Al复合材料的致密度最大,达到99.9%,密度最小,仅为2.248g/cm~3,且其纤维排布均匀,组织缺陷最少;不同增强纤维与基体会发生不同程度的界面反应,最后表现为不同的纤维损伤程度,界面层厚度和界面相的大小,Al_2O_3f/Al复合材料未发现明显界面层,SiC_f/Al复合材料和C_f/Al复合材料的界面层厚度分别为275.3 nm和327.4 nm,界面上都发现有短棒状的Al_4C_3相;SiC_f/Al,C_f/Al和Al_2O_3f/Al复合材料的拉伸强度分别为780.3 MPa,670.2 MPa和587 MPa,组织缺陷、纤维损伤和界面结合强度是影响复合材料强度的主要因素。     

Al_2O_3粒径对铝基复合材料拉伸性能和断裂机制的影响

采用原位法和半固态搅拌铸造法制备了体积分数为1%,尺寸分别为1μm、500 nm和100 nm的Al_2O_3颗粒和4wt%Mg_2Si颗粒增强铝基复合材料,利用金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪和能谱仪对材料显微组织、相组成和元素组成进行分析,并对其拉伸性能进行测试。结果表明:Al_2O_3颗粒的加入使该复合材料基体组织得到细化,并且Al_2O_3颗粒尺寸越小组织越细。添加Al_2O_3颗粒使复合材料抗拉强度提高,随着Al_2O_3颗粒尺寸的减小,复合材料抗拉强度升高,而伸长率降低。Mg_2Sip/Al复合材料和(Al2O3(1μm)+Mg2Si)p/Al复合材料的断裂方式主要是韧脆混合型断裂,(Al_2O_3(500 nm)+Mg_2Si)p/Al复合材料和(Al_2O_3(100 nm)+Mg_2Si)p/Al复合材料断裂方式主要为韧性断裂。     

镁合金等离子喷涂Al/Al_2O_3涂层的组织与性能

采用等离子喷涂技术在AZ31镁合金表面制备Al/Al_2O_3复合材料涂层.借助SEM、TEM和XRD等技术分析了涂层的微观组织结构,通过测定涂层电极电位、盐雾实验和磨损实验研究了涂层的耐腐蚀性能和耐磨性能.结果表明,Al/Al_2O_3涂层的相组成主要为Al、Al_2O_3、Mg_(17)Al_(12);Al_2O_3颗粒均匀镶嵌在Al基体中;Mg_(17),Al_(12)主要分布于涂层与镁合金基材的界面处.与镁合金相比,Al/Al_2O_3涂层具有更高的耐腐蚀和耐磨损性能.     

B4C/6061Al复合材料热压缩断裂行为的多尺度研究

运用实验和模拟仿真相结合的方法研究了B_4C/6061Al复合材料的热压缩断裂行为,确定了损伤模型及损伤参数。建立了单向多尺度有限元模型,分析了B_4C/6061Al复合材料的细观损伤机理。结果表明,由于B_4C/6061Al复合材料内部不均匀的细观结构,剪切损伤模型不能预测其断裂行为,而GTN损伤模型能准确预测B_4C/6061Al复合材料的热压缩断裂行为。通过与实验结果的比较,确定了31% B_4C/6061Al (质量分数)复合材料的GTN模型损伤参数,从而使模拟和实验获得的裂纹深度和载荷-位移曲线高度一致。此外,利用单向多尺度有限元法准确地分析了B_4C/6061Al复合材料热压缩过程的细观损伤机理,即热压缩过程中出现的宏观裂纹是由颗粒的脆性断裂、基体和界面的脱黏以及基体的延性损伤导致的。     

Ni在Al-TiO_2-B_2O_3粉末机械合金化中的加速效应

为了制备镍基Al_2O_3-TiB_2金属陶瓷涂层,研究了不同质量分数的Ni对球磨Al-TiO_2-B_2O_3粉末的影响。对球磨后的粉末进行了XRD、SEM、EDS和DSC测试分析。结果表明:加入适量Ni,在机械合金化过程中能够产生加速效应,缩短得到Ni基Al_2O_3-TiB_2金属陶瓷粉体的时间。Ni在机械合金化过程中的加速效应的机制是优先生成了Ni Al化合物,加速了TiO_2和B_2O_3中Ti和B被Al还原出来的反应,促进了化学反应10Al+3TiO_2+3B_2O_3=5Al_2O_3+3TiB_2的进行。     

反应热压(Al2O3+TiB2+Al3Ti)/Al复合材料的组织形成机制

采用B或B2O3、TiO2和Al粉反应热压制备了原位 (Al2O3 TiB2 Al3Ti)/Al复合材料,采用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜分析了原位复合材料的显微组织.热压状态下,反应生成相Al3Ti呈大块不规则形状,尺寸约几十微米; Al2O3和TiB2为细小弥散质点,TEM分析发现TiB2颗粒呈六边形,而Al2O3颗粒呈等轴状.在以Al粉、TiO2粉和B粉为原料制备的复合材料中,除反应生成了大块的Al3Ti相外,还有细小针状Al3Ti相沉淀析出,且呈弥散分布.热挤压后大块的Al3Ti被破碎成细小弥散质点.Al2O3在TiO2和B2O3粉末表面生成; TiB2在B或B2O3粉表面形成,因而均呈弥散分布,且尺寸细小.自TiO2中还原出的Ti溶入液态Al中形成Al3Ti时,Ti可在液态Al中长距离扩散,因而Al3Ti呈大块不规则状.     

纳米Al2O3P/6061铝基复合材料时效硬化特性的研究

探讨了不同纳米氧化铝颗粒含量、不同时效温度对纳米Al2O3P／6061铝基复合材料时效硬化行为的影响，结果发现，因强化相颗粒与铝合金基体的热膨胀系数差异．提供了析出物形成与成长的驱动力，导致其峰时效时间随强化相颗粒含量的增加及时效温度的升高而缩短，但其峰时效硬度会因时效温度提高使得析出物过度成长而随之降低。复合材料因受强化相与基体材料热膨胀系数的差异、强化相造成的铝合金晶粒细化以及强化相颗粒分散强化等三项因素影响，其硬度值随强化相颗粒增加而提高。     

Microstructure and Strength of Laser Welds of Sub-micron Particulate-reinforced Aluminum Matrix Composite Al_2O_(3p)/6061Al

The special microstrUctUre of sub--micronaluminum matrix composites makes it dimcultto obtain a sa1isfactory welded joint l l--3]. Up tonow, there is no report abollt the systCm1c studyon the we1dability of the composites.T'he microstructure of laser welds of sub-mi-cron particulate-reintbrced aluminum matrixcomposite Al=O,/606lAl was analyzed bymeans of X--ray diffrac1ion, SFM and TEM, thewelding mechanism of the composite was stu-died, and the approach to improve the propertiesof the we…     

原位合成(TiB+Al2O3)/Ti复合材料

应用热力学 ,分析了Ti与B2 O3 、Al之间的化学反应原位合成TiB和Al2 O3 增强的钛基复合材料的合成机理。设计了普通的非自耗电弧熔炼工艺制备该钛基复合材料。借助X射线衍射仪 (XRD)和扫描电镜 (SEM )分析了原位合成复合材料的物相和增强体的形态。结果表明 :原位合成的增强体确实为TiB和Al2 O3 。增强体在基体合金上分布较为均匀 ,增强体形状为短纤维状。原位合成增强体的加入显著提高了钛基复合材料的洛氏硬度。     

原位TiB_2/Al复合材料制备及凝固过程研究

利用原位法制备了TiB2/Al复合材料。根据X-射线衍射图探讨了增强相形成机制,测定了材料凝固动态曲线并分析了影响凝固的3个主要因素,采用扫描电镜研究了材料的拉伸性能。结果表明,当B2O3与TiO2的摩尔比为1.0时,反应式为:3TiO2+10Al+3B2O3→5Al2O3+3TiB2。影响材料凝固的3个主要因素是颗粒在母相中的分布,B2O3与TiO2的摩尔比以及反应温度。材料的强化主要是TiB2颗粒的弥散强化(即奥罗万机制)和TiB2为形核核心作用所导致的晶粒细化,材料的断裂属于TiB2颗粒被拔出而形成的微孔聚集型韧性断裂。     

原位合成多元增强钛基复合材料(TiB+TiC+Y2O3)/Ti

利用钛与B2O3、B4C和稀土钇之间的化学反应,采用真空非自耗电弧炉熔炼工艺,原位合成多元、多尺度、不同形状增强体增强的钛基复合材料--(TiB TiC Y2O3)/Ti.利用热力学机理分析了制备该种材料的可行性,通过X射线衍射仪、光学显微镜、扫描电镜、电子探针和透射电镜分析了复合材料的物相组成、增强体的微观形貌和材料的显微组织.结果表明:复合材料的增强体为TiB、TiC和Y2O3;生成的增强体分布均匀;复合材料的晶粒非常细小;TiB为针状;TiC为等轴状和近似等轴状;Y2O3的形貌随着稀土Y含量的增加从近似等轴状粗化生长为树枝状;材料中存在较多纳米级的球状增强体;增强体TiB、TiC、Y2O3和钛基体界面干净,没有界面反应物存在.     

Al2O3(p)/ZA35锌基复合材料的制备及其磨擦性能

利用Al2(SO4)3分解, 在铝熔体中原位生成Al2O3颗粒.实验结果表明: 采用石墨坩埚、电磁搅拌和铝熔体中加入镁的工艺流程, 可实现Al2O3颗粒和铝熔体的有效复合, 进而制备出Al2O3(p)/ZA35锌基复合材料; 与基体合金ZA35相比, 复合材料的耐磨减摩性能有了明显的提高.     

DETERMINATION OF ACTIVITY OF AI IN SOLID Cu-Al ALLOYS

Activities and activity coefficients of Al in solid Cu-AI alloys have been determined by meansof solid electorlyte galvanic cells Al(a_1 , in alloy), Al_2O_3 | ZrO_2· Y_2O_3 | Ni, NiOand Al(a_1 , in alloy), Al_2O_3 | Na, βAl_2O_3 | Al(a_2 , in alloy), Al_2O_3     

碳对接触反应法制备TiC-Al2O3P/Al复合材料组织的影响

以Al、TiO2、C为原材料,用接触反应法制备了TiC-Al2O3P/Al复合材料,采用XRD和SEM手段测定了材料的相组成、组织形貌及相分布,分析了碳含量对组织的影响。试验结果表明,该复合材料主要由分布于Al基体中的球状或近球状的TiC颗粒、不规则的Al2O3颗粒和少量的TiAl3组成,且随含碳量的增加,TiAl3减少;当C和TiO2比超过1.5后,TiAl3基本消失,但出现TiC2相。