离心加速度对自蔓延离心法制备WC_x/Fe金属陶瓷组织的影响

采用自蔓延离心法制备WCx/Fe金属陶瓷内衬钢管,研究离心加速度对金属陶瓷组织的影响。结果表明,当离心加速度为50g时,涂层中存在氧化铝陶瓷相,随着离心加速度的增加,涂层组织由树枝晶向等轴晶转变。当离心加速度为200g时,涂层中的硬质相呈梯度分布。     

自蔓延反应涂层法制备SiCp/Al复合材料及性能

对采用铝浴自蔓延反应涂层制备SiCp/Al复合材料的反应机理及与组织演变研究发现：在SiCp/Al表面形成TiC和Ti5Si3复合涂层，显著改善了SiCp与铝液的润湿性，凝固后的SiCp/Al复合材料经热挤压可进一步改善界面状态和界面结合。对它的力学性能和摩擦磨损性能研究表明：由于SiCp的加入对弹性模量的影响与其它方法制备的SiCp/Al复合材料相同，因此可通过降低反应程序，以便提高材料的力学性能。SiSp/Al复合材料摩擦性能主要取决于SiC颗粒的粒度及含量。     

Fe3Al基合金在模拟汽车尾气气氛中的腐蚀行为

研究了Fe-28Al-5Cr,Fe-28Al-5Cr-0.5Nb-0.1C合金及其采用钨极氩弧焊焊接的Fe₃Al基合金焊缝,在模拟汽车尾气气氛中的腐蚀行为,分析了腐蚀产物的组成及形成机理,并与目前在汽车尾气系统应用的A3低碳钢及1Cr18Ni9不锈钢进行对比,结果表明,由于在实验条件下Fe₃Al基合金及其焊缝表面形成了一层致密的Al₂O₃氧化膜,与不锈钢相同,显示出优良的抗蚀性能.与此相对比,由于A3钢表面形成疏松的Fe₂O₃膜容易剥落,而使腐蚀加剧.     

铝表面自蔓延-离心法合成α-Fe(Al)涂层

通过调整稀释剂和加料量等工艺参数,利用自蔓延-离心法在铝板表面制备了熔覆质量较好的α-Fe(Al)涂层.利用X射线衍射分析涂层的相组成,扫描电镜观察涂层及涂层基体连接处的组织,能谱仪分析涂层及连接处的元素分布,显微硬度仪测量内衬层硬度.结果表明,涂层主要由α-Fe(Al)组成,组织均匀.涂层与基体形成了冶金结合,涂层与基体之间呈锯齿状,涂层与基体连接处生成FeAl2.涂层显微硬度为3.73±0.09 GPa,是基体的6倍,且分布均匀.     

自蔓燃高温合成Al2O3/B4C复相陶瓷中硼酸铝相的消除

研究自蔓燃高温合成Al₂O₃/B₄C中硼酸铝相的形成机制,提出硼酸铝相的消除途径.通过对各种条件下燃烧合成产物的X射线分析和SEM观察发现,在点火前保持低温易生成低温硼酸铝相Al₄B₂O₉.自蔓燃方式合成过程中未反应的B₂O₃是产生高温硼酸铝相Al₁₈B₄O₃₃的主要原因,其形成量与初始反应物中B₂O₃过量密切相关,并受B₂O₃尺寸的影响.起始反应物的充分混合可以提高铝热反应程度,降低体系内未反应的B₂O₃的量,可抑制硼酸铝的生成.     

熔铸法制备Al_2O_3/金属复合涂层微观组织的研究

采用Fe2O3+Cr2O3+Al和Ni O+Al双层预涂覆结构,利用自蔓延熔铸法在碳钢基体上制备Al2O3/金属复合涂层,研究涂层与基体结合界面处的微观形貌、结合状态、涂层组织以及元素的分布。结果表明:涂层由α-Al2O3、FeNi、Cr、Al Ni3、Fe-Cr组成;复合涂层与基体紧密结合,无明显的缝隙或者孔洞存在,在界面处存在明显的元素扩散;涂层中主要有等轴晶、柱状晶、树枝晶以及板条状组织,各元素在界面处分布较均匀,但在涂层中部,金属元素发生了偏聚;延长保温时间,金属元素的偏聚程度加剧。     

铝基TiC–TiB2自蔓延高温合成复合涂层的组织性能研究

以Ti粉、石墨粉、B₄C粉、聚四氟乙烯粉(polytetrafluoroethylene, PTFE)为原料, 采用反应熔覆技术, 结合自蔓延高温合成与真空消失模鋳造法, 在ZL205A铝合金表面制备出TiC-TiB₂复合涂层, 研究了固溶温度对基体和TiC-TiB₂涂层显微组织、硬度和热稳定性的影响, 为制备高耐磨性铝合金提供新的研究方向。结果表明: Ti-C-B₄C-PTFE体系的绝热温度的远大于1800 K, 自蔓延高温合成反应可自发进行; 通过真空消失模铸造ZL205A铝合金, 引发自蔓延高温合成反应, 在基体表面可形成TiC-TiB 2复合涂层。固溶热处理后TiC-TiB₂复合涂层表现出良好的热稳定性, 硬度为HB 285, 20 N载荷作用下的质量损失量为49.7 mg, 相对减少了90%, 大大提高了ZL205A铝合金表面的耐磨性。     

Cr3C2/Ni3Al复合材料耐磨性提高的机制分析

为了探讨Cr₃C₂强化相提高Cr₃C₂/Ni₃Al复合材料耐磨性的机制, 本文采用热等静压技术制备了Ni₃Al合金和Cr₃C₂/Ni₃Al复合材料, 借助纳米压痕仪对Ni₃Al合金和Cr₃C₂/Ni₃Al复合材料中各组成相的力学性能进行了表征, 利用销-盘式摩擦磨损试验机研究了热等静压Ni₃Al合金和Cr₃C₂/Ni₃Al复合材料的耐磨性能, 并结合扫描电子显微镜和纳米压痕仪分析了材料磨损表面形貌和磨损次表面层硬度变化.结果表明, Cr₃C₂的添加提高了复合材料基体的硬度, Cr₃C₂/Ni₃Al复合材料中各组成相的纳米硬度和弹性模量由基体相、扩散相到硬芯相是逐渐增大的, 呈现出梯度变化, 有利于提高Cr₃C₂/Ni₃Al复合材料的耐磨性.在本研究实验条件下, Ni₃Al合金和Cr₃C₂/Ni₃Al复合材料表面的磨损形式主要为磨粒磨损, Cr₃C₂/Ni₃Al复合材料表现出更加优异的耐磨性能.Cr₃C₂/Ni₃Al复合材料耐磨性能的提高主要跟碳化物强化相阻断磨粒切削、减弱摩擦副间相互作用、减小加工硬化层厚度、磨粒尺寸等因素有关.      

热压烧结法制备多壁碳纳米管-Fe3Al复合材料

采用热压烧结法制备多壁碳纳米管(multi-walled carbon nanotubes,MWCNT)增强Fe3Al金属间化合物基复合材料,用透射电镜(TEM)和扫描电镜(SEM)对该复合材料的显微形貌和结构进行分析,研究碳纳米管的添加量(体积分数,1%,3%,5%,7%)对材料压缩屈服强度的影响。结果表明:复合材料中的碳纳米管保持管状结构,以分散的纳米管或纳米管丛的形式进入到Fe3Al基体中,部分MWCNT与Fe3Al基体发生界面反应,形成V型凸起。碳纳米管可显著提高Fe3Al的抗压强度,其体积分数为5%时,抗压强度最高达2 142 MPa,比Fe3Al提高13.6%。当纳米管的体积分数为7%时抗压强度下降到1 950 MPa。     

含B2O3的Al2O3—Fe2O3基无氟复合造渣剂的试验研究

在杭钢炼钢厂40t转炉上进行了含B2O3的Al2O3-Fe2O3基无氟复合造渣剂的工业性试验。试验结果表明其冶金特性良好;能提前0.5~1.0min化渣;全程化渣好,基本上不喷溅,不返干、不粘枪;钢铁料、石灰等消耗有所降低。本文还探讨了Al2O3与B2O3化渣机理的有关问题。     

SiCp／AL复合材料盘状件离心铸造技术研究

用搅拌法制备SiCp／Al复合材料熔体,采用离心铸造制备了增强颗粒具有连续梯度变化的盘状零件,用合理的工艺增加了颗粒的湿润性,得到颗粒分布均匀的复合材料熔液;通过改变离心转速,获得所需要的颗粒梯度分布;颗粒和基体界面结合良好;随着颗粒体积分数的增加,试样的硬度也相应的增加。     

Al2O3/Cr3C2/(W,Ti)C陶瓷模具材料研究

应用热压技术制备了添加不同含量Cr3C2和（W，Ti）C的Al2O3／Cr3C2／（W，Ti）C复合陶瓷材料。利用光学显微镜、环境扫描电镜、透射电镜和能谱分析仪等对～203／30％Cr3C2、Al2O3／30％（W，Ti）C、Al2O3／20％Cr3C2／10％（W，Ti）C三种复合陶瓷材料的显微组织结构进行了观察分析。研究表明：同其它两种材料相比，Al2O3／20％Cr3C2／10％（W，Ti）C陶瓷复合材料组织细化均匀，有连续骨架结构生成。Cr3G和（W，Ti）C颗粒的共同加入有利于晶粒生长的制约，裂纹分枝与偏转、晶粒拔出、以及纳米相等等，有效提高了氧化铝陶瓷材料的力学性能。     

复合材料Al/Al4C3/Al2O3的组织结构与力学性能

采用机械合金化（ＭＡ）球磨和热压烧结工艺制备了复合材料Ａｌ／Ａｌ４Ｃ３／Ａｌ２Ｏ３，对其组织结构和力学性能进行了研究。结果表明，发育良好的Ａｌ４Ｃ３棒状单晶体和等轴状γＡｌ２Ｏ３均匀分布在铝晶界或晶粒内部，二者体积含量约为６６ｖ％。Ａｌ／Ａｌ４Ｃ３和Ａｌ／Ａｌ２Ｏ３界面洁净，为直接的原子结合，但不存在确定的位向关系。复合材料的室温、高温强度及刚度比粉末冶金纯铝（Ｐ／ＭＡｌ）显著提高。     

钢基Fe/Al2O3复合材料的界面特征

用喷涂法和溶胶-凝胶法相结合的工艺制备钢基Fe／Al2O3,梯度复合材料,并对其性能进行分析。采用电子万能材料试验机进行结合测试,利用金相显微镜分析复合材料断面组织,用X射线衍射仪分析陶瓷涂层成分。结果表明,Fe／Al2O3,梯度涂层与钢基体界面结合强度较高,平均达到17.62MPa;涂层与基体以及涂层与涂层之间相互融合,并未出现明显的界面联接层,实现了涂层与钢基体在同一区域共存,有助于提高涂层与基体的结合强度;Fe／Al2O3,梯度涂层主要由α-Al2O3、AlFeO3、AlFe3和Al86Fe14等物相组成,对材料的结构和性能都非常有利。     

Al含量对Ti—B体系自蔓燃高温合成过程的影响

采用纯Ti粉、Al粉及B粉进行整体加热，使其发生自蔓燃高温反应，在Al基中合成TiB2粉末。研究了Al含量及合成温度对Ti-Al-B体系反应产物微观结构的影响，探讨了在Al基体中TiB2粒子的形成机理。研究结果表明，在Ti-Al-B体系中，800℃左右Ti－B就可反应合成TiB2，这与Ti－Al之间发生的放热反应有关，Al的存在缓和了TiB2的合成反应；在Al基中成功地制备出了细小、均匀的、粒度可控的TiB2粒子。TiB2的粒度约为0．5～5、0μm，主要取决于反应物中Al的含量。     

自蔓延高温合成多孔陶瓷(Al2O3-TiB2)的研究

本文分析了Al2O3-TiB2体系舢粉粒度、添加剂和成形压力对产物性能的影响，以及燃烧过程、相组成。并测试了样品性能。通过研究，了解到SHS技术制备的多孔陶瓷，其显气孔率与孔径无明显的依赖关系，前者主要取决于生坯密度，而后者取决于原材料Al粉的粒度及添加剂等。同时提出了可控孔隙结构的制备工艺，能够制备出显气孔率为40％～75％、孔径为1-500μm的管状、杯状、圆片状和柱状的多孔陶瓷试样。     

(TiO2-Al-C)-(Ti-C-Ni)复合体系的自蔓燃热力学分析

研究了Ti-C-Ni系添加剂对(TiO₂-Al-C)-(Ti-C-Ni)复合体系化学反应热力学特性的影响。结果表明,单位质量热效应△H⁰与Ti-C-Ni系在复合体系中所占质量比k之间存在着严格的线性关系,其斜率仅由Ni在Ti-C-Ni系中所占质量比γ决定,而截距为一常数,等于TiO₂-Al-C单位质量热效应。当γ<γ₀=45.79%时,Ti-C-Ni可提高其绝热燃烧温度。当γ=0.1时,复合体系绝热燃烧温度基本上随添加量k增加而呈线性增加。     

添加剂对Cr2O3—Al系SHS反应的影响

研究了添加ＣｒＯ３－Ａｌ、Ｆｅ２Ｏ３－Ａｌ＋ＭｇＯ及Ｔｉ－Ｃ的Ｃｒ２Ｏ３－Ａｌ系的燃烧特性。实验发现，添加ＣｒＯ３－Ａｌ、Ｆｅ２Ｏ３－Ａｌ＋ＭｇＯ时，自蔓燃反应易于引发；体系中混入Ｔｉ－Ｃ添加剂对反应引发不利，但在用纯Ｔｉ－Ｃ作引火剂情况下可以引发。随着ＣｒＯ３－Ａｌ添加量的增加，燃烧温度升高，但添加量大于２０％时，燃烧温度反而下降。燃烧温度随Ｆｅ２Ｏ３－Ａｌ＋ＭｇＯ添加量的增加而升高。Ｔｉ－Ｃ添加量的增大对燃烧温度影响不大。燃烧速度随以上添加剂量的增大而增大     

一种等离子喷涂Al/BN封严涂层

通过进行Al/BN面层粉末、NiAlW合金底层粉末喷涂工艺试验,确定了Al/BN及NiAlW粉末的化学成分和粒度分布,使其适合大气等离子喷涂的工艺要求,并制备出Al/BN可磨耗封严涂层。该涂层结合强度和布氏硬度适中,450℃耐热震性能良好,且在300小时以内组织稳定。销盘摩擦磨损试验结果表明,在室温下,涂层刮削性好,没有对GH2150变形高温合金摩擦销造成明显损伤;在450℃下,未对ВТ18У钛合金和GH2150摩擦销合金造成明显的磨损损伤,但其耐磨损性能有所下降。