原位生成TiC_x增强Ni合金复合材料的制备及力学性能

以Ti_3Al C_2和Ni合金粉为原料,采用原位热压烧结法制备了Ti C_x/Ni合金复合材料。高温下Ni合金引起Ti_3Al C_2分解形成Ti C_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20%Ti_3Al C_2和40%(体积分数,下同)Ti_3Al C_2时,Ti C_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Ti C_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%Ti_3Al C_2和40%Ti_3Al C_2时,复合材料的压缩强度分别达到了2.2和2.09 GPa,相应的压缩断裂应变分别为9.6%和8.5%。     

Ti3AlC2含量对热压制备Cu/Ti3AlC2复合材料的影响

以Ti3AlC2和Cu粉作为原料,原位热压制备一系列Cu/Ti3AlC2复合材料,并研究Ti3AlC2含量对复合材料生成相、显微组织、力学和电学性能的影响。实验结果表明,在1150℃的高温下,不管Ti3AlC2的含量,Al都从Ti3AlC2中溶出进入液相Cu中,反应生成新的复合相。当Ti3AlC2原料的体积分数为40%~60%时,复合材料由Ti3C2相和Cu(Al)合金相组成。Cu/Ti3AlC2复合材料具有高强度及良好的断裂韧性和导电性,归因于Ti3C2聚集薄层与Cu(Al)合金层之间的牢固结合以及Cu(Al)相构成的空间网络结构。当Ti3AlC2原料的体积分数为70%或80%时,复合材料由Ti3C2和Cu9Al4金属间化合物组成,随着Ti3AlC2含量的增加,其强度和断裂韧性减小,硬度和电阻率增大。     

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。     

Sm_2O_3掺杂强韧化TiAl复合材料

以Ti,Al,TiO2和Sm2O3为原料,利用原位合成法制备Al2O3/TiAl复合材料;并借助XRD、SEM和力学性能测试,研究Sm2O3掺杂对Al2O3/TiAl复合材料微观结构和力学性能的影响。结果表明：掺杂Sm2O3的Al2O3/TiAl复合材料由γ-TiAl/α2-Ti3Al基体相以及Al2O3、SmAl增强相组成;掺杂Sm2O3细化了复合材料的微观结构,改善了TiAl复合材料的力学性能;当Sm含量为5%（质量分数）时,该复合材料的弯曲强度和断裂韧性达到最大,分别为658.9MPa和10.13MPa·m1/2。     

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%。     

高体积含量TiC/Fe复合材料的制备及力学性能

以TiC粉、还原铁粉和羰基铁粉为原料,采用行星球磨混料、冷压成型后无压烧结工艺制备了TiC颗粒体积含量为70%~90%的TiC/Fe复合材料,重点研究了羰基铁粉添加量、烧结温度及TiC体积含量对TiC/Fe复合材料的微观结构和力学性能的影响。结果表明:羰基铁粉的最佳添加量为铁基体粉体积含量的60%。当TiC体积含量一定时,随烧结温度的升高,TiC/Fe复合材料的相对密度、维氏硬度与弯曲强度均先增大后减小,经1500℃烧结后,复合材料的综合性能最佳。其中,70%TiC/Fe的相对密度及弯曲强度最高,分别为99.5%和437MPa;80%TiC/Fe的维氏硬度最大,为12.2GPa。     

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%。     

W对原位自生10%TiC/Fe复合材料组织的影响

研究了原位自生 10 %TiC/Fe(体积分数 )复合材料显微组织及W对该复合材料的影响作用。结果表明 ,在原位合成的 10 %TiC/Fe复合材料中 ,TiC相是唯一的第二相 ,它呈块状和条状两种形态。在以 5 0 %W (摩尔分数 )替代 5 0 %Ti(摩尔分数 )的 10 % (Ti0 .5W 0 .5)C/Fe(体积分数 )复合材料中 ,形成了 (TiW )C相 ,它是唯一的第二相 ,其形态基本上是呈块状 ,而条状较少。在以 6 0 %W(摩尔分数 )替代 6 0 %Ti(摩尔分数 )的 10 % (Ti0 .4 W0 .6)C/Fe(体积分数 )复合材料中 ,除形成 (TiW )C相外 ,还形成了富W的Fe6W6C相 ,这两种几乎都为条状。     

氮对钛合金铸态组织和性能的影响

采用熔铸工艺制备了含氮w为0.045%～0.27%的原位自生氮化物增强钛基复合材料.分析测试了该材料的铸态组织和合金的力学性能.研究结果表明:在Ti-N合金中,当氮含量w在0.045%至0.18%范围时,合金的基体为α-Ti,增强相为TiN0.3.氮含量增加到0.225%时增强相转变为Ti2N.当增强相由TiN0.3转变为Ti2N时,抗压强度显著增加.在Ti-6Al的合金中,当氮含量w在0.045%～0.27wt%时,合金的增强相为钛、铝、氮的三元化合物;随着含氮量的增加,增强体的体积分数有所增加.Ti-6Al-xN中的氮化物较为细小.     

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。     

钛合金层和Ti_2AlC协同增强TiAl基叠层复合材料的耦合机制

以TC4钛合金板材(Ti-6Al-4V)作为强韧层,Ti C-Ti-Al混合粉末作为复合层,采用放电等离子烧结技术(SPS)制备TC4/Ti_(n+1)Al C_n-TiAl叠层结构复合材料(n=1或2)。研究了TC4/Ti Al基叠层复合材料组成、结构和力学性能。研究表明,碳化物的原位形成细化了复合材料层中Ti Al晶粒,抑制了界面反应,阻碍了裂纹扩展,对提高材料的断裂韧性有利。但随着碳化物含量的增加会导致材料的抗弯强度下降。当Ti_2Al C理论生成量为30wt%时,TC4/Ti~(n+1)Al Cn-Ti Al叠层复合材料的断裂韧度在垂直叠层结构受力方向(arrester orientation)上达到55.07 MPa·m~(1/2)。当Ti_2Al C理论生成量为10wt%时,TC4/Ti_(n+1)Al C_n-Ti Al叠层复合材料的抗弯强度在垂直叠层结构受力方向上达到1222.12 MPa。     

Cu包覆Ti_2AlC复合粉体及其增强铝基复合材料的制备

采用机械合金化的方法,以Cu和Ti_2AlC粉作为原料,制备了Cu包覆Ti_2AlC复合颗粒。研究了Cu、Ti_2AlC体积比和球磨时间对包覆效果的影响,并将包覆颗粒与Al粉混合后采取干压成型、无压气氛保护烧结的方法制备了Cu包覆Ti_2AlC增强铝基复合材料。实验结果表明,Cu体积含量为30%,球磨时间为10 h时,能制备出包覆效果良好的复合颗粒;球磨的高能量使Cu和Ti_2AlC在垂直于Ti_2AlC c轴方向发生机械合金化,从而使得Cu的包覆较为牢固;Cu包覆Ti_2AlC增强铝基复合材料的烧结产物主要为Ti_3AlC2、Al、Al_2Cu、Al_3Ti和Al_2O_3,其复合材料较为致密,增强颗粒分布较为弥散。     

热压烧结Ti/Al2O3复合材料物相分析及力学性能

采用热压烧结法制备Ti/Al2O3复合材料,研究不同Nb掺量对复合材料的物相及力学性能的影响。结果表明:Nb可以与Al2O3解离出的Al结合成为AlNb2或AlNb3,抑制Al向Ti中的扩散,改善了材料的界面反应,提高材料力学性能;随Nb含量的增加,复合材料的相对密度、弯曲强度、断裂韧性、显微硬度均呈先增大再减小的趋势,在Nb含量为1.5%(体积分数,下同)时,相对密度、断裂韧性、显微硬度均达到最大值,分别为98.97%、5.18MPa·m1/2和16.56GPa,抗弯强度在Nb的掺入量为2%时达到最大值307.17MPa。     

高温熔体浇注合成TiC颗粒局部增强Al基复合材料

将铸造法与原位反应法相结合,利用高温Al液诱发Al-Ti-C压块反应而生成Ti C,进而原位制备了Ti C颗粒局部增强Al基复合材料,并结合DSC及其截断处理分析了该体系生成Ti C相的反应行为。结果发现:当Al含量为20~40wt%时,Al-Ti-C体系能发生反应而生成Ti C颗粒,而Al含量低于10wt%或高于50wt%时该体系不能发生Ti C的形成反应。Ti C/Al基复合材料局部增强区的界面上Ti C颗粒细小弥散、逐步自然过渡,且与Al基体结合紧密。DSC分析证实,Al-Ti-C体系中的Al粉能细化生成的Ti C颗粒,同时还参与了Ti C相的形成反应。     

热压烧结制备钛基合金TiAl+Ti及其显微结构

在1473 K,30 MPa,1.5 h的热压条件下直接烧结TiAl金属间化合物和Ti混合粉末,制备了钛基合金(TiAl+Ti)样品,采用XRD、SEM研究了2种不同成分配比对烧结产物相组成及显微结构的影响。结果表明,不同成分配比热压烧结体的显微组织分布相差较大,但相组成基本相同;对于TiAl和Ti体积比7:3的钛基合金样品,Ti粉末中Fe元素易于固溶到Ti_2Al和Ti_3Al中,析出相主要由TiAl、Ti_2Al(Fe)、Ti_3Al(Fe)和富Ti相组成;该比例的混合粉末在热压烧结过程中发生了不同程度的扩散反应,最终形成了组织渐变的Ti/Ti_3Al(Fe)//Ti_2Al(Fe)/TiAl显微结构。     

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。     

工艺因素对C_((f))/HA-PMMA生物复合材料弯曲性能的影响

采用原位合成与溶液共混相结合的方法,制备了短切碳纤维(C_((f)))增强纳米羟基磷灰石(HA)-聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)生物复合材料.分别研究了丙烯腈基短切碳纤维含量、引发剂(过氧化苯甲酰,BPO)用量和HA的质量分数对复合材料弯曲强度和弯曲模量的影响.采用万能材料试验机和扫描电子显微镜对复合材料的弯曲性能及断面的微观形貌进行了测试和表征.结果表明,在一定质量分数范围内,分别增加碳纤维含量、BPO用量或HA的含量,复合材料的弯曲强度和模量均呈现先增大后减小的趋势.当C_((f))含量为4%、BPO用量为1.6%和HA质量分数为8%时,复合材料的抗弯曲强度和模量达到最大值,分别为130 MPa和4.47 GPa.     

Zr添加对TiC/Ti6Al4V复合材料组织和性能的影响

用熔铸法制备原位自生TiC/Ti6Al4V复合材料,研究Zr元素的添加对TiC/Ti6Al4V复合材料显微组织、压缩性能和耐磨性能的影响。结果表明：当Zr添加量在1%~4%（质量分数,下同）范围内变化时,初生TiC呈枝晶状,在初生TiC周围伴有花瓣状、片状或须状共晶TiC生成;且随着Zr含量的增加,初生TiC的尺寸减小,共晶TiC的数量增加,复合材料的耐磨性能和压缩性能增强。当Zr添加量在6%~10%内时,枝晶状TiC又变得发达,但在此范围内随着Zr含量的增加,复合材料的耐磨性和压缩性能呈下降趋势。当Zr量为4.0%时,复合材料的抗压强度达到峰值。     

Mg对真空压力浸渗SiC_p/Al复合材料组织和性能的影响

采用光学显微镜、X射线衍射仪和电子万能试验机等手段研究Mg含量对真空压力浸渗SiCp/Al复合材料组织和性能的影响。结果表明:Mg能提高Al合金的浸渗性能,Mg含量的增加使复合材料致密度升高。Mg促进SiC/Al界面反应的发生,当Mg含量为0~6%(质量分数)时,未观察到明显界面反应产物;当Mg含量为8%时,发生界面反应生成Mg_2Si和Al_4C_3。当Mg含量为0~6%时,由于复合材料致密度的提高及Mg对Al基体的固溶强化作用,导致复合材料强度提高;当Mg含量为8%时,生成的Al_4C_3降低Si C/Al界面结合力,使复合材料强度下降。当Mg含量为0~4%时,致密度的提高使复合材料热导率上升;当Mg含量为4%~8%时,过量的Mg使Al基体热导率降低,Al_4C_3的生成使界面热传导受阻,导致复合材料热导率下降。     

熔体内合成TiC颗粒增强Al基复合材料及其性能研究

在高温Al熔体内原位反应合成了Ti C颗粒进而制备了不同质量分数Ti C增强相的Al基复合材料。实验发现,原位生成的Ti C相与基体结合紧密,能有效细化基体组织。随着基体中Ti C含量增加,复合材料的致密性下降,但硬度增大,Ti C含量为10wt%时具有最佳硬度。摩擦测试表明:随Ti C增强颗粒的增加,复合材料磨损率减小,复合材料在10 N和25 N载荷下经30 m磨损行程,其磨损失重率仅分别为0.45%和0.67%,表明其具有优良的抗磨损性能。摩擦后复合材料表面产生了大量平行而明显的"犁削"痕迹,其摩擦机制主要为疲劳磨损。