TiC_x含量对热压制备TiC_x-Fe基复合材料力学性能的影响

以Ti_3Al C_2粉(体积分数为0%~40%)和Fe粉为原料,原位热压制备增强相体积分数为0%、7.6%、15.61%、24.07%、33.47%的Ti C_x-Fe基复合材料,并研究增强相Ti C_x含量对复合材料显微结构、力学性能的影响。实验表明,在1400℃下,原料Ti_3Al C_2的体积分数从10%~40%变化时,Ti_3Al C_2都分解形成Ti C_x,而Al原子逃逸出来进入Fe基体中,进而原位制备形成Ti C_x-Fe基复合材料。在三点弯曲实验中,当增强相Ti C_x含量为7.6%时,复合材料并没有被弯断,表现出了良好的韧性,当增强相Ti C_x含量为15.61%时,复合材料的抗弯曲强度达到了912.12 MPa;在Ti C_x含量为0%、7.6%、15.61%的复合材料的抗拉性能中,当增强相的含量为15.61%时,抗拉强度达到518.15 MPa,同时断后延伸率也达到5.19%;这主要归因于复合材料中Al的扩散以及增强相Ti C_x与Fe之间良好的润湿性。     

不同粉末冶金方法制备的Al_3Ti/Mg复合材料的性能研究

采用原位合成和外加法两种粉末冶金方法制备了质量分数为10%、20%、30%、40%的Al3Ti颗粒增强镁基复合材料,并对复合材料进行了XRD衍射分析、微观组织分析以及硬度、压缩强度和磨损性能的分析。结果表明,原位合成法制备的复合材料中Al3Ti颗粒尺寸较细,为1～5μm;外加法制备的复合材料中Al3Ti颗粒尺寸为5～15μm;Al3Ti颗粒均匀分散在镁基体中,可大幅度提高材料的强度和耐磨性能;原位合成法比外加法具有更好的强化效果,随着Al3Ti含量的增加,复合材料的硬度和压缩强度显著增加;原位合成法、外加法制备的复合材料中Al3Ti含量分别为20%、30%时耐磨性能最佳。     

原位生成TiCx增强Ni合金复合材料的制备及力学性能研究

以Ti₃AlC₂和Ni合金粉为原料,采用原位热压烧结法制备了TiC_x/Ni合金复合材料。高温下Ni合金引起Ti₃AlC₂分解形成TiC_x,Al原子和少部分Ti原子从基体中脱离,并与Ni合金发生反应。添加20Vol%Ti₃AlC₂和40Vol%Ti₃AlC₂时,TiC_x中x的值分别为0.625和0.715。利用XRD、SEM和 EDS等表征方法对复合材料进行物相分析以及微观结构分析。研究表明,原位生成的TiC_x与Ni合金基体结合牢固,所制备的复合材料具有优异的力学性能,添加20%Ti₃AlC₂和40%Ti₃AlC₂时,复合材料的压缩强度分别达到了2.2 GPa和2.09 GPa,相应的压缩断裂应变分别为9.6%和8.5%。     

Ti_3AlC_2掺杂SPS法制备Ti_2AlC/TiAl基复合材料的研究

通过2TiC-Ti-1.2Al体系的原位热压反应制备Ti_3AlC_2陶瓷,然后以59.2Ti-30.8Al-10Ti_3AlC_2(质量分数,下同,%)为反应体系,采用放电等离子烧结技术制备Ti_2AlC/Ti Al基复合材料。借助XRD、SEM分析产物的相组成和微观结构,并测量其室温力学性能。结果表明:原位热压烧结产物由Ti_3AlC_2和TiC相组成,Ti_3AlC_2呈典型的层状结构,TiC颗粒分布在其间;SPS法制备的Ti_2AlC/Ti Al基复合材料主要由Ti Al、Ti_3Al和Ti_2AlC相组成,Ti_2AlC增强相主要分布于基体晶界处,发挥了晶界/晶内内生型强化相的增强作用。力学性能测试表明:Ti_2AlC/Ti Al基复合材料的密度、维氏硬度、断裂韧性和抗弯强度分别为3.85 g/cm~3、5.37 GPa、7.17 MPa·m~(1/2)和494.85 MPa,穿晶、沿晶及层状撕裂等混合断裂特征对改善性能发挥了重要作用。     

(TiB2+Al3Ti)/Al-4.5Cu原位复合材料的高温耐磨性能

本文采用混合盐法制备了(TiB2 Al3Ti)/Al4.5Cu原位复合材料,研究了该复合材料在150℃下的干摩擦滑动磨损行为,并与基体合金进行对比.结果表明,载荷在10～20 N之间时,(TiB2 Al3Ti)/Al-4.5Cu原位复合材料的磨损量低于基体合金,但并不明显;随载荷的增加(特别是当载荷超过30 N之后),复合材料的磨损量仍低于基体合金,且复合材料的磨损量增大的速度小于基体合金磨损量的增长速度.(TiB3 Al3Ti)/Al-4.5 Cu原位复合材料同45钢对磨时的主要磨损机制为粘着磨损和磨粒磨损.随着原位反应体系中混合盐含量的增加,复合材料的耐磨性能提高,并逐渐由粘着磨损向磨粒磨损过渡.     

热等静压原位生成Al_2O_3颗粒强化Ti_4AlN_3复合材料

利用Al_3Ti/Ti N纳米复合粉体在1280℃/150 MPa/1 h热等静压条件下,制备出Al_2O_3/Ti_4Al N_3复合材料。利用XRD、SEM和TEM研究复合材料的形貌及成分。研究表明,复合材料主要由片层结构的Ti_4Al N_3基体和Al_2O_3颗粒增强相组成。Ti_4Al N_3基体的平均晶粒尺寸为7μm;Al_2O_3颗粒的弥散分布,形状不规则,粒度在1~3μm,体积分数约为27%。Al_2O_3/Ti_4Al N_3复合材料的强化机制为细晶强化和第二相粒子强化。Al_2O_3/Ti_4Al N_3复合材料与单相的Ti_4Al N_3材料相比,显微硬度从2.5GPa提高到6.7 GPa,室温下最大抗压缩强度从450 MPa提高到1 800 MPa,最大压缩应变由4%提高到6.2%。     

半固态制备Ti_3SiC_2/Al-4Si复合材料的界面反应对组织及性能影响

以Ti_3SiC_2粉末为增强体,Al-4Si合金作为基体,通过半固态工艺制备了5%(质量分数)Ti_3SiC_2/Al-4Si复合材料。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)等研究了半固态制备5%(质量分数)Ti_3SiC_2/Al-4Si复合材料的界面反应对其组织及性能的影响。结果表明,在半固态制备过程中Ti_3SiC_2与Al-4Si基体发生界面反应生成了Al_3Ti、TiC、Al_4C_3物相,Al_3Ti及TiC颗粒分布在晶界处;复合材料硬度约为46.8 HV0.3,相比Al-4Si基体合金硬度略微提高;与Al-4Si基体合金相比,界面反应产生的第二相颗粒显著改善复合材料的摩擦学性能,摩擦系数为0.263,磨损量为0.0069 g。     

钛合金表面激光熔覆Ti/Ni-AlN复合涂层的组织与摩擦磨损性能

以Ti、Ni、Al N粉末混合物为原料,采用激光熔覆技术在TC4表面制备出以金属间化合物Ti_2Ni、Ti Ni、Ti_3Al为熔覆层基体,以Ti N为强化相的复合涂层,并对涂层的组织、硬度及摩擦磨损性能进行研究。结果表明,Ti、Ni成分配比对熔覆层的组织形貌、硬度和耐磨性均影响较大。当Ti含量较多时,Ti_2Ni以枝晶状大量存在;当Ni含量较多时,Ti Ni大量存在作为熔覆层基体,而Ti_2Ni以片状存在;当Ti、Ni、Al N的质量百分比为56∶34∶10时熔覆层的综合性能最优,熔覆层表层的硬度值为1000 HV,约为基体的3倍,摩擦系数为基体的1/2,耐磨性约为基体的22.3倍;复合涂层高硬度和高耐磨性的原因在于陶瓷强化相Ti N、高硬度的金属间化合物Ti_2Ni及高耐磨性的金属间化合物Ti Ni、Ti_3Al的存在。     

超声铸造制备原位Al_3Ti/2024Al复合材料的性能

利用超声铸造法制备了原位Al_3Ti颗粒增强的Al_3Ti/2024Al复合材料,研究了Al_3Ti含量对Al_3Ti/2024Al复合材料微观组织、硬度、力学性能和耐磨性的影响。结果表明,随着Al_3Ti含量增加,复合材料基体组织逐渐细化;但当Al_3Ti含量超过12%时,复合材料致密度却显著降低;基体硬度和复合材料硬度都随Al_3Ti含量增加而增大;Al_3Ti含量为8%的2024Al复合材料的屈服强度和抗拉强度分别为357 MPa和446 MPa,相比铸态2024Al合金提升了38.5%和39.8%;复合材料的耐磨性随Al_3Ti含量增加而逐渐提高。     

Ti_3SiC_2/Al稀释重熔制备铝基复合材料

以Ti_3SiC_2粉、铝粉、铝锭为原材料,采用SPS法制备Ti_3SiC_2/铝基复合材料大块体,然后通过稀释重熔的方式制备了颗粒增强铝基复合材料。通过金相显微镜、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)等分析手段,研究了原位生成颗粒增强铝基复合材料组织与性能。结果表明,制备的颗粒增强铝基复合材料物相复杂,除基体铝外,主要的物相还有Al_3Ti、Ti C、Al_4C_3。以Ti_3SiC_2/Al复合材料形式加入的Ti3SiC2分解完全。搅拌铸造的原位颗粒增强铝基复合材料颗粒分布均匀,颗粒与基体铝的结合紧密,力学性能优异,维氏硬度高达HV35.5,比相同工艺下铸造纯铝提高69%。在载荷为50 N下,有较好的自润滑性能,摩擦系数0.31,磨损量0.3×10~(-2)g。复合材料的摩擦机制由典型的粘着磨损,向轻微的磨粒磨损转变。     

SPS法制备Ti_2AlC/TiAl基复合材料的力学性能

采用放电等离子技术(SPS),利用Ti-Al-Ti_3AlC_2体系的原位反应制备Ti_2AlC/TiAl基复合材料。借助XRD、SEM和OM分析其组成及显微结构。结果表明,1100℃烧结后,Ti_3AlC_2全部转化为Ti_2AlC。产物由TiAl、Ti3Al和Ti_2AlC相组成。Ti_2AlC呈颗粒状分布于基体晶界处,部分钉扎于晶内。当Ti_3AlC_2掺杂量为10%时,综合力学性能最佳,维氏硬度、断裂韧性和抗弯强度分别达到了4.9 GPa、7.41 MPa·m1/2和699.9 MPa,较TiAl合金有较大提升。     

直接激光沉积Ti6Al4V/Inconel 718复合材料微观组织与力学性能分析（英文）

Ti6Al4V和Inconel 718合金被广泛用于航空航天。但TC4或Inconel 718难以同时满足轻量化和耐高温的需求。因此采用直接激光沉积制备了不同比例Ti6Al4V/Inconel 718复合材料。分别通过X射线衍射,扫描电子显微镜和能谱仪分析相组成,微观结构和元素分布。同时,研究了显微硬度和摩擦磨损性能。结果表明:随着Inconel 718的比例增加,有Ti_2Ni和Ni_3Ti金属间化合物形成。Ti_2Ni的形成机理为:β→α+Ti_2Ni和L→β-Ti+Ti_2Ni,且Ti_2Ni金属间化合物的偏析机理为晶间偏析。随着Inconel 718含量增加,复合材料的显微硬度逐渐增加。当Inconel718的体积分数为50%时,其平均显微硬度值为7700MPa,比100%Ti6Al4V的平均显微硬度高85.5%。显微硬度增加与Ti_2Ni金属间化合物的析出强化直接相关。复合材料以磨料磨损为主,并伴随着黏着磨损。随着Inconel 718的增加,黏着磨损减弱。当Inconel 718的体积分数达到50%时,磨损量仅为100%Ti6Al4V的36.9%。     

Al对Ti-Zr-Cu-Ni-Be非晶合金热稳定性和力学性能的影响

利用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、差示扫描量热(DSC)和室温压缩试验等分析手段,通过替代(Ti40Zr20Cu8Ni9Be18Al5)和掺杂[(Ti40Zr25Cu8Ni9Be18)0.95Al0.05)]两种元素添加方法,研究了5%(摩尔分数)Al元素对Ti40Zr25Cu8Ni9Be18非晶合金铸态组织、热稳定性和力学性能的影响。替代和掺杂的Al元素使直径为3mm的非晶合金棒状试样中分别析出了纳米晶和准晶。Al替代Zr使非晶合金薄带试样的过冷液相区从46K升高到50K,而以掺杂方式添加时却使其降低为31K。替代方式添加的Al元素使非晶合金的压缩断裂强度从1924MPa提高到2121MPa,但塑性应变从3.9%降低到了0.2%;而掺杂方式添加的Al元素使非晶合金强度降低为1475MPa,并呈现零塑性。     

原位增强铸造Al-4.5Cu合金人工海水腐蚀行为的研究

研究用混合盐法制备的(TiB2 Al3Ti)/Al-4.5Cu原位复合材料在人工海水中的腐蚀行为,并与基体合金进行对比。结果表明,(TiB2 Al3Ti)/Al-4.5Cu原位复合材料在人工海水中比基体合金有较大的腐蚀敏感性;其腐蚀机制以点蚀为主,增强相颗粒在晶界的偏聚使其也出现晶间腐蚀;该原位复合材料在pH为7.0的人工海水中耐蚀性,比在pH为8.2的人工海水中好。     

反应热压法制备Al2O3/NiCrAl复合材料及功能梯度材料

采用NiO、Al和Cr粉末反应热压制备了Al2O3/NiCrAl复合材料,NiCrAl合金由NiO还原出来的Ni与添加的Cr和Al反应形成.制备了不同Al2O3含量的Al2O3/NiCrAl复合材料,并以Al2O3体积分数分别为25%、52.2%和75%的Al2O3/NiCrAl复合材料为过渡层制备了Y稳定氧化锆(YSZ)到NiCrAl合金的功能梯度材料.X射线衍射分析、金相观察、硬度测量和热循环冲击实验结果表明:用该方法制备的复合材料由Al2O3陶瓷相和(Ni,Cr,Al)固溶体组成,而Al2O3颗粒由NiO与Al原位反应形成,尺寸细小,呈弥散分布.该功能梯度材料经从室温到1 000℃空气中10次热循环后未发现有裂纹,表明该方法制备的材料陶瓷相与合金相有良好的相容性、较高的结合强度、良好的耐高温抗氧化及热循环冲击性能.     

Ti6Al4V合金表面激光熔覆NiCrAlSi复合涂层的组织及高温抗氧化性能

为提高Ti6Al4V合金的高温抗氧化性能,以Ni80Cr20-40Al-20Si(质量分数,%)复合合金粉末为原料,采用激光熔覆技术,在Ti6Al4V合金表面制备复合涂层,系统地分析涂层的物相、显微组织结构及高温抗氧化性能。结果表明:复合涂层中没有发现裂纹,仅有少量气孔,且与基体实现良好的冶金结合;Ti_5Si_3/Al_3Ni_2作为增强相均匀分布于基体Al_3Ti/NiTi中;经恒温800℃氧化32 h后,复合涂层的氧化膜主要由Al_2O_3和NiO组成,结构连续致密,氧化动力学曲线近似符合抛物线规律,表现出较好的高温抗氧化性能;而Ti6Al4V合金的氧化膜主要为疏松的TiO_2,表面氧化严重,表现出较差的抗氧化性能。激光熔覆NiCrAlSi复合涂层可望成为有效提高Ti6Al4V合金高温抗氧化性能的途径之一。     

Al-Ti-C-La中间合金的显微组织及其细化性能研究

以工业纯铝、Al粉、Ti粉、C粉和La_2O_3粉为主要原料,采用铝熔体原位反应法制备新型Al-Ti-C-La中间合金。借助XRD、SEM以及EDS,研究了该中间合金的显微组织和对纯铝的细化效果。结果表明:Al-Ti-C-La中间合金主要由Al基体、长条状Al_3Ti相、颗粒状或团簇状Ti C相以及块状或包裹状Ti_2Al_(20)La相构成。Al-Ti-C-La中间合金的细化效果优于Al-Ti-C中间合金的,且具有良好的抗晶粒细化衰退性能。     

激光熔覆Ni3Al/Cr3C2复合材料耐磨性能研究

采用激光熔覆技术在304不锈钢基板上制备了Ni_3Al合金和Ni_3Al/Cr_3C_2(25%,质量分数)复合材料耐磨涂层,分析了Ni_3Al合金和Ni_3Al/Cr_3C_2熔覆层的显微组织、硬度和耐磨性能。结果表明,Ni_3Al/Cr_3C_2熔覆层显微组织由基体γ'-Ni_3Al相和原位自生M_7C_3(M=Cr,Fe)型碳化物组成,且细小M_7C_3弥散分布于γ'-Ni_3Al基体。与Ni_3Al合金熔覆层相比较,Ni_3Al/Cr_3C_2熔覆层显微硬度提高了约4000 MPa。650℃时,Ni_3Al/Cr_3C_2熔覆层磨损量仅为对比材料蠕墨铸铁的28%左右,表明Ni_3Al/Cr_3C_2复合材料熔覆层具有良好的耐磨性能。     

Ti6Al4V表面激光熔覆原位自生TiC颗粒增强钛基复合材料及摩擦磨损性能

以Ti,Cr3C2混合粉末作为预置合金涂层,采用YAG固体激光器进行激光熔覆处理,在Ti6Al4V合金表面制备出原位自生TiC颗粒增强钛基复合材料涂层,实验结果表明,采用合适的合金粉末成分和激光辐照能量密度,可以获得增强相TiC弥散分布的钛基复合材料熔覆层,熔覆层结晶致密,且与复合材料基体润湿性良好,熔覆层复合材料的基体组织随预置合金粉末成分的改变而变化,摩擦磨损实验结果表明,原位自生TiC/Ti复合材料熔覆层可明显改善Ti6Al4V合金的表面硬度和摩擦磨损性能。     

原位Al_2O_3颗粒增强Al-20Si复合材料的制备及微观组织

目前原位Al_2O_3颗粒对Al-Si合金组织性能的研究较多,但对过共晶Al-Si合金的研究较少。本研究通过在半固态温度区间下添加SiO_2粉末制备Al_2O_3(p)/Al-20Si复合材料,探究搅拌速率、SiO_2粉末添加量对Al-20Si合金的影响。研究结果表明:当搅拌速率为800 r/min时,Al_2O_3颗粒在基体中的分散效果最好;添加SiO_2粉末与Al基体发生反应生成的Al_2O_3颗粒主要分布于初生Si边界处,可显著抑制初生Si的生长,但当SiO_2添加量增加到7%时,生成的Al_2O_3颗粒出现了团聚现象。加入质量分数为5%的SiO_2粉末所制备的Al_2O_3(p)/Al-20Si复合材料组织中Al_2O_3颗粒均匀分布,硬度较基体合金提高了14%。