高能球磨及热挤压制备亚微米结构Al基复合材料

借助高能球磨Al及5%CuO合成了纳米复合粉末,进而在退火后,通过热压和热挤制备出了组织均匀、致密、晶粒尺寸约为120 nm～150 nm的亚微米块体Al基复合材料.XRD和显微组织分析表明粉体球磨时,Al与CuO之间发生了还原反应,但生成物的热稳定性较差,在400℃退火过程中发生了与球磨时相逆的固态反应;复合粉末显微组织上的冷焊条纹其实质是球磨产生的高畸变区,退火使之逐渐消失;制备的亚微米块体复合材料主要以Al2Cu和Al2O3颗粒为增强相,室温下具有良好的压缩性能,但拉伸时表现出极大的脆性.     

Al-Zr复合粉末高能球磨工艺参数研究

为获得制备铝基复合材料所需的亚微米级Al3Zr金属间化合物,采用高能行星球磨设备制备了Al-Zr复合粉末,并采用X射线衍射仪和扫描电镜等技术研究了球磨工艺参数(球磨时间、球料比和转速)对复合粉末微观组织的影响。结果表明:随高能行星球磨能量的增加(球磨时间、球料比和球磨速度),Al-Zr复合粉末的衍射峰逐渐宽化,峰强度减弱,晶粒细化甚至出现非晶组织。经转速320r/min,球料比30:1,球磨50h后Al-Zr复合粉末中仍未发现有金属间化合物生成,即Al、Zr仍以单质和固溶体形式存在,故欲制备亚微米级甚至纳米级的Al3Zr相仍需在后续处理中对其进行热处理。     

高能反应球磨制备氧化铝/碳化钛纳米复合粉体

研究了以二氧化钛、铝和石墨为原料,采用高能球磨制备α-Al2OdTiC纳米复合材料的可行性.对球磨不同时间后的粉末进行X射线衍射分析,并利用扫描电镜观察其微观形貌.结果表明:以微米尺寸的TiO2、A1和C为原料,利用高能反应球磨法可以制备出纳米尺寸的α-Al2O3/TiC复合粉末;球磨250 min后,原料粉完全反应,合成的α-A12OdiC复合粉体晶粒尺寸为15nm.     

亚微米AlNp/Al复合材料的组织与性能研究

通过机械干混和湿混(添加分散剂)两种混合工艺,制备了20％AlNp／Al复合粉末,并通过冷等静压一热挤压制备了亚微米AlNp／Al复合材料。对比分析了两种混合工艺条件下亚微米AlN的分散情况,同时分析和测试了复合材料的显微组织与性能。     

低温烧结原位合成微米级Al2O3颗粒强化Al基复合材料

以Al-10wt%SiO2粉末为研究体系,对比机械混合与球磨的粉末,研究了球磨粉末的相组成和微结构,用差热分析的方法确定了两种粉末体系中的置换反应发生的温度,以此为据,优化了烧结两种粉末压坯的工艺.结果表明,4h球磨的粉末颗粒明显细化,部分SiO2颗粒嵌入Al基体,形成反应扩散耦Al/SiO2;混合粉末中置换反应不能发生,球磨粉末中置换反应的温度区间为560-680℃;球磨粉末的压坯在640℃烧结2h,可形成组织均匀的微米级Al2O3颗粒强化Al基复合材料.     

WC/FeAl金属间化合物基金属陶瓷涂层的冷喷涂制备

采用WC/Fe/Al混合粉末,通过机械合金化制备40v0l％ WC/Fe(Al)固溶体复合粉末,利用冷喷涂沉积涂层并结合热处理原位反应制备了WC/FeAl金属间化合物基金属陶瓷涂层.研究了球磨时间对复合粉末相结构、晶粒尺寸及组织结构的影响,并分析了冷喷涂WC/FeAl金属间化合物基金属陶瓷涂层的组织和显微硬度.结果表明,机械合金化可获得WC陶瓷颗粒呈微/纳米多尺度分布的WC/Fe(Al)金属陶瓷复合粉末,球磨36 h的复合粉末基体相平均晶粒尺寸约为90 nm,冷喷复合涂层组织致密、多尺度WC颗粒在基体中均匀弥散分布,涂层显微硬度约为1060 HV0.3,涂层在650℃热处理后发生Fe(Al)固溶体向FeAl金属间化合物的原位转变,制备出了WC/FeAl金属间化合物基金属陶瓷涂层.     

具备Al2O3原位合成特性的WC复合粉末设计与涂层

利用球磨法将Al粉添加到亚微米结构WC-12Co粉末中,设计并制备了具有Al2O3原位合成特性的纳米结构WC-Co-Al粉末。XRD分析显示球磨10h、30h和50h后的粉末中WC平均晶粒尺寸为93.1nm、39.0nm和44.8nm。超音速火焰（HVOF）喷涂时,WC-Co-Al粉末比球磨前WC-12Co粉末扁平化更好,涂层孔隙率为0.57%,比WC-12Co涂层（1.62%）更低。粉末中的Al元素与氧气反应原位生成了Al2O3硬质陶瓷颗粒,有效抑制了WC的氧化脱碳。WC-Co-Al涂层显微硬度为1298?3HV0.1,比WC-12Co涂层高出约36%,这得益于Al2O3颗粒的增强效应,WC晶粒纳米化和孔隙率降低。     

Al2O3弥散强化316L不锈钢粉末的高速火焰喷涂

采用高能球磨工艺制备了Al2O3弥散强化316L不锈钢喷涂粉末,并进行高速火焰喷涂(HVOF)试验.研究了弥散强化粉末及其喷涂层的微观组织结构和硬度.采用销-盘磨损试验机测试了涂层的耐磨性能.结果表明,球磨加工后,Al2O3颗粒尺寸大多小于1 μm,由微米级、亚微米级及纳米级粒子组成并均匀分布在316L不锈钢基体粉末中.随着球磨时间的增加,粉末的显微硬度提高.喷涂后球磨粉末的微观组织结构基本不变,喷涂层的硬度比对应球磨粉末硬度低,其耐磨性明显优于单纯不锈钢粉末涂层.     

高能球磨制备Al3Ti/Al块体纳米晶复合材料

通过对Al Ti系和Al TiO2 系进行高能球磨和压制烧结制备了固态原位反应生成的纳米晶块体Al3Ti/Al复合材料。研究表明 :Al Ti合金系高能球磨后 ,各组元晶粒得到细化 ,并且Ti在Al中发生了强制超饱和固溶 ,烧结时原位反应形成纳米晶Al3Ti/Al复合材料 ;而Al TiO2 反应体系高能球磨仅发生组分晶粒细化 ,烧结时TiO2 部分还原并和Al原位反应生成纳米晶 (Ti2 O3 Al3Ti) /Al复合材料。     

冷喷涂SiC/Al纳米复合涂层的组织结构与性能

为制备基体相晶粒细小、增强相均匀分布的SiC/Al纳米复合涂层,以Al、SiC为原料,采用高能球磨法获得SiC颗粒弥散分布的纳米晶Al基复合材料粉末,利用冷喷涂技术低温成型制备了SiC/Al纳米复合涂层,分析了SiC含量对复合涂层相结构、晶粒尺寸、微观结构、硬度及磨损性能的影响规律。结果表明：冷喷涂可实现球磨纳米晶复合粉末结构的原位移植,所制备SiC/Al纳米复合涂层组织致密,微米及亚微米级SiC弥散分布在纳米晶Al（约80 nm）基体之上;SiC颗粒对Al基体有明显强化作用,冷喷涂SiC/Al纳米复合涂层的硬度随SiC体积分数的增加而显著增加,50% SiC/Al纳米复合涂层的硬度高达515 HV_0.3,约为Al块材的13倍;冷喷涂SiC/Al纳米复合涂层的耐磨损性能随着SiC含量增加而显著提高,涂层磨损失效机制为磨粒对基体的切削犁沟变形。