原位合成TiB2的定量计算及Cu-TiB2复合材料性能的研究

以Ti粉、B粉和Cu粉为原材料,球磨后,采用原位热压法合成Cu-15wt%TiB₂复合材料。详细讨论了Cu-Ti-B体系的反应过程。通过XRD、SEM、EDS、XPS等手段,确定了Ti和B在Cu基体中原位合成了TiB₂,并利用XRD制作TiB₂和Cu的定标曲线,采用外标法计算出不同烧结温度下TiB₂的合成率,结果表明,在一定的温度范围内,温度越高,合成率越高,在1000℃时TiB₂的合成率可达99.27%。并测试Cu-1.5 wt%TiB₂块状试样的维氏硬度,电导率和三点弯曲强度,分别为125.68 MPa、80.1% IACS和755.2 MPa,在100℃时的热膨胀系数和导热系数分别为9.3×10_-6 /K和260 W/mK。     

Cu-3Ti-2Mg合金的时效特征（英文）

研究了冷变形及时效处理对Cu-3Ti-2Mg合金组织与性能的影响。采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)及电子背散射衍射(EBSD)对Cu-3Ti-2Mg合金的组织和析出相进行了表征,并对其硬度和导电率进行了测试。结果表明:铸态Cu-3Ti-2Mg合金由Cu_2Mg相、板条状Cu_4Ti相及Cu基体组成。时效处理后析出β'-Cu_4Ti相,过时效则会导致亚稳定β'-Cu_4Ti相转变为稳定的Cu_3Ti相。在本实验范围内,Cu-3Ti-2Mg合金的最佳热处理工艺是700℃保温4 h后水淬,随后冷变形60%并在450℃保温2 h炉冷。Cu-3Ti-2Mg合金的导电率及硬度HV分别是16.7%IACS和3280 MPa。     

原位(TiB2-TiB)/Cu复合材料组织与性能研究

采用机械合金化和热压烧结相结合的方法制备出原位TiB_2颗粒和TiB晶须混杂增强的铜基复合材料,利用XRD、OM、SEM、TEM研究了复合材料的微观组织,分析了热压烧结过程中的原位反应机理及微观组织对复合材料硬度、导电率及致密度的影响规律。结果表明:原位反应过程为Cu和Ti原始粉末在800℃开始反应生成Cu3Ti中间相,在850℃时达到Cu3Ti中间相的熔点并在基体中形成液相微区,然后B原子扩散至该液相微区,在继续加热过程中原位析出硼化钛增强相。TiB晶须含量相对较多的复合材料具有较高的硬度,Ti B2颗粒含量相对较多的复合材料具有较高的导电率,TiB晶须和TiB_2颗粒混杂增强的铜基复合材料则同时兼备了以上2种复合材料的性能优势,其综合性能得到优化。所得烧结态3%(TiB_2-TiB)/Cu混杂增强复合材料的硬度和导电率分别达到86.6 HB和70.4%IACS。     

原位自生2%TiB_(2)颗粒对2024Al增材制造合金组织和力学性能的影响EI北大核心CSCD

采用激光粉末床熔化(laser powder bed fusion,L-PBF)工艺制备含2%(质量分数)原位自生TiB_(2)颗粒的2024Al-2%TiB_(2)合金和难打印2024Al合金,研究了TiB_(2)颗粒对经固溶(510℃处理1 h后水冷)和T6 (固溶处理后人工时效)热处理后增材制造2024Al合金组织和室温拉伸性能的影响。由于L-PBF冷却速率较快以及TiB_(2)颗粒的添加,2024Al-2%TiB_(2)合金微观组织以等轴晶为主,平均晶粒尺寸约为5.8μm。T6热处理之后,2024Al合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为(261.3±4.3) MPa、(252.6±2.5) MPa和(0.3±0.1)%;2024Al-2%TiB_(2)合金抗拉强度、屈服强度和伸长率分别达到(458.2±6.5) MPa、(398.4±2.7) MPa和(3.4±0.4)%;2种合金中析出大量均匀分布、尺寸细小的长条状析出相。T6态2024Al-2%TiB_(2)增材制造合金的抗拉强度与2024Al增材制造合金相比提高75.5%,其强度与2024Al锻造合金强度相当。合金的主要强化机制是位错强化、晶界强化、析出相强化和TiB_(2)颗粒带来的Orowan强化以及载荷传递强化,2种合金热处理后的拉伸断裂失效主要由缺陷控制。原位自生2024Al-2%TiB_(2)增材制造合金成形性较好,经热处理后获得较高的综合室温拉伸性能。     

TiB_2靶材及涂层的制备

采用Ti粉和B粉燃烧合成制备了TiB_2粉末,将所得粉末真空热压后得到TiB_2磁控溅射靶材,并用射频溅射方法在不锈钢基片上沉积了TiB_2涂层.采用XRD法检测了靶材和涂层的相结构组成;测试了涂层的显微硬度、干摩擦磨损件能.结果表明:靶材和涂层都由TiB_2单相组成;与没有涂层的基片相比,TiB_2涂层大幅度地提高了基片的硬度和耐磨性.     

Cu-3Ti-2Mg合金的时效特征

本文研究了冷变形及时效处理对Cu-3Ti-2Mg合金组织与性能的影响。采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)及电子背散射衍射(EBSD)对Cu-3Ti-2Mg合金的组织和析出相进行了表征,并对其硬度和导电率进行了测试。结果表明：铸态Cu-3Ti-2Mg合金由Cu2Mg相、板条状Cu4Ti相及Cu基体组成。时效处理后析出β"-Cu4Ti相,过时效则会导致亚稳定β"-Cu4Ti相转变为稳定的Cu3Ti相。在本实验范围内,Cu-3Ti-2Mg合金的最佳热处理工艺是 700°C 保温4h后水淬,随后冷变形60%并在450 °C保温2 h炉冷。Cu-3Ti-2Mg合金的导电率及硬度分别是16.7 % IACS和328 HV。     

微波烧结温度对TiB_2钢结硬质合金组织及性能的影响

利用热力学分析Fe-Ti-B体系反应生成TiB_2的可能性,运用DSC曲线确定原位反应温度,并采用微波烧结技术原位合成TiB_2钢结硬质合金。通过光学显微镜、扫描电镜、能谱分析仪分析微波烧结温度对原位合成TiB_2钢结硬质合金组织的影响,采用显微硬度计和万能试验机对TiB_2钢结硬质合金的显微硬度及抗弯强度进行检测分析。结果表明:Fe-Ti-B体系在637.8℃即可发生原位反应,体系中反应生成物相主要为TiB_2和Fe_2B相。随着烧结温度的升高,硬质合金的密度、显微硬度和抗弯强度均先升高后降低,在1100℃时达到最大值,即相对密度、显微硬度和抗弯强度分别为97.5%、418 HV0.1和647 MPa。     

连接参数对Ti-22Al-25Nb合金TLP扩散连接接头性能的影响

研究了用Ti-15Cu-15Ni合金薄片TLP扩散连接O相合金Ti-22Al-25Nb.结果表明,短时间保温时接头连接区还残留了含微量Al和Nb的Ti2(Cu,Ni)与Ti(Cu,Ni)脆性组织;保温时间足够长且采用快速冷却工艺时,连接区组织为B2相,反之,慢速冷却工艺下连接区组织为基体相B2和一定量的α2,O相.与快速冷却工艺相比,慢速冷却措施可改善连接区组织和明显提高接头强度,在连接温度为990℃并保温90 min的优化工艺下,接头在室温和650℃的抗拉强度分别为1 041 MPa和659 MPa,达到原始母材强度的95%和81%.     

放电等离子烧结制备TiB_2/Cu复合材料的组织和性能

采用放电等离子烧结法(SPS法)制备了不同TiB_2体积分数的TiB_2/Cu复合材料,测试其密度、硬度和导电率,观察其微观组织;利用JF04C型电接触材料性能测试系统探究TiB_2含量和电流对复合材料耐电弧烧蚀性能的影响。结果表明:加入TiB_2增强相后,复合材料中Cu晶粒得到细化;当TiB_2体积分数增至5%时,相比纯Cu,TiB_2/Cu复合材料硬度增加了28%、导电率降低了16%;在电接触试验中,随着TiB_2体积分数增加,触头材料总质量损耗减少;当电流为10 A时,5%TiB_2/Cu触头材料无明显材料转移,当电流大于15 A时,材料明显从阳极向阴极转移,且随电流增大转移量随之增加。     

原位合成TiB_2/ZL109复合材料的力学性能

通过原位合成法成功制备了亚微米级TiB_2颗粒增强ZL109复合材料,测量了不同颗粒含量复合材料的弹性模量和25～400℃的抗拉强度(UTS)。结果表明,复合材料的弹性模量随颗粒含量提高而提高,颗粒含量15%(质量分数,下同)时,复合材料的弹性模量比基体合金提高了32%；抗拉强度也明显高于基体合金,10%TiB_2 /ZL109复合材料在260℃时的强度比基体合金提高了105MPa。     

热压法制备Ag-TiB_2触头材料的组织及性能研究

采用热压法制备了不同TiB_2粒度增强的Ag-4%TiB_2(质里分数)触头材料,研升了TiB_2粒度大小对Ag-4%TiB2触头材料组织及性能的影响。利用扫描电子显微镜和激光共聚焦显微镜对Ag-4%TiB_2触头材料的组织和电弧侵蚀后的形貌进行了表征,对致密度、硬度及导电率进行了测量。结果表明:热压法有助于提高Ag-4%TiB_2触头材料的致密度。随着TiB_2粒径的减小,硬度先增大后减小,导电率不断增大。细小弥散分布的TiB_2颗粒有助于改善耐电弧侵蚀性,侵蚀面积较大,蚀坑浅,燃弧时间短。     

高强高弹Cu-2Ti合金时效热处理行为研究

为了研究Cu-2Ti合金的时效析出规律,设计了合金时效工艺参数,研究了合金性能与析出相的关系,并利用电导率的变化推导了析出相转变动力学方程。结果表明:Cu-2Ti合金的最佳时效工艺参数为350℃保温6 h,此时其抗拉强度和导电率分别为905 MPa和13.3%IACS,Cu-2Ti合金时效析出相转变动力学符合Avrami方程。     

TiB_2粒度对Ag-4%TiB_2复合材料电弧侵蚀行为的影响（英文）

为了研究不同粒度TiB_2对Ag-TiB_2复合材料电弧侵蚀行为的影响,通过机械球磨和粉末冶金的方法制备不同粒度的TiB_2增强Ag-4%TiB_2(质量分数)复合材料。对Ag-4%TiB_2复合材料的组织进行了分析,定量分析了TiB_2的分布。用TDR240A单晶炉改装的设备进行真空电弧侵蚀实验,采用扫描电子显微镜(SEM)表征了电弧侵蚀后试样表面形貌,测量了电弧侵蚀前后的质量损失,采用TDS-2014双通道数字示波器记录了每次电弧的持续时间,并且对电弧侵蚀机理进行了讨论。结果显示,随着TiB_2颗粒粒度的减小,TiB_2颗粒在Ag基体分布更均匀,Ag-4%TiB_2触头材料表现出小的质量损失,短的电弧持续时间,大的侵蚀区域以及浅的侵蚀坑。说明了细小TiB_2颗粒更能有效改善Ag-4%TiB_2触头材料的耐电弧侵蚀性能。     

时效处理对Cu-3Ti-3Ni合金组织与性能的影响（英文）

研究了时效处理对Cu-3Ti-3Ni合金组织与性能的影响。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及透射电子显微镜(TEM)对Cu-3Ti-3Ni合金的组织和析出相进行了表征,并对其硬度、导电率和弹性模量进行了测试。结果表明:Cu-3Ti-3Ni合金时效处理后析出Ni_3Ti及β'-Cu_4Ti相。随着时效时间的延长,部分合金元素回溶于Cu基体,连续的亚稳定β'-Cu_4Ti相向不连续的稳定Cu3Ti相转变。Ni_3Ti相及β'-Cu_4Ti相的析出减少了Ti原子的固溶,导致导电率升高。经过合适的时效处理,Cu-3Ti-3Ni合金中的Ni_3Ti相及连续的亚稳定β'-Cu_4Ti相析出完全,导致硬度升高,但时效处理对合金弹性模量影响不大。在本实验范围内,Cu-3Ti-3Ni合金的最佳时效处理工艺是300℃时效2 h后炉冷,随后450℃时效7 h炉冷。Cu-3Ti-3Ni合金的HV硬度、导电率及弹性模量分别是1.83 GPa、31.34%IACS(国际退火铜标准)及148.62 GPa。     

采用AgCuTi活性钎料真空钎焊MgAl_2O_4透明陶瓷

采用Ag Cu Ti活性钎料箔带分别在880℃/10 min和880℃/60 min两种工艺下对Mg Al2O4陶瓷进行了真空钎焊连接,接头冶金质量良好,两种工艺下接头抗剪强度分别为52.4 MPa和61.3 MPa.微观分析结果表明,靠近陶瓷母材附近生成了连续的扩散反应层结构,结合XRD结果,该层主要由Cu Al2O4和Ti O两种化合物组成;钎缝基体区由Cu(s,s),Ag(s,s)和Ti O相组成.     

Ti3SiC2/TiC复相陶瓷原位合成的研究

以Ti、Si和活性炭粉为主要原料,利用热压烧结工艺合成了Ti3SiC2/TiC复相陶瓷.研究了工艺条件尤其是不同保温保压时间对合成产物相组成及微观结构的影响,并结合XRD、SEM和热力学分析等探讨了反应合成机理.结果表明:热压温度为1400℃,25MPa保温保压4h时,得到了均匀、致密的Ti3SiC2/TiC强夹层复合陶瓷,其中TiC颗粒均匀地分布在Ti3 SiC2陶瓷基体中;同时保温保压时间对Ti3SiC2/TiC的合成起关键作用.     

热压过程中Ti3SiC2陶瓷的合成机理研究

以Ti、Si、C粉为原料,采用热压烧结法,在烧结温度1000～1600℃合成了Ti3SiC2材料。采用XRD分析了热压产物的相组成,用SEM和EDS观察试样的显微结构,并讨论了Ti3SiC2陶瓷的合成机理。     

TiB_2钢结硬质合金摩擦磨损行为

利用Ti粉,B粉,还原铁粉与羰基铁粉为原料,使用微波烧结技术原位生成TiB_2钢结硬质合金。采用摩擦磨损实验仪对TiB_2钢结硬质合金耐磨性进行测试。结果表明:原位合成TiB_2钢结硬质合金由TiB_2,Fe_2B和α-Fe物相组成;随着TiB_2含量的增加,钢结硬质合金的相对密度与显微硬度均提高;TiB_2含量对钢结硬质合金摩擦系数无明显影响,但随着TiB_2含量的增加,磨损体积逐渐降低,耐磨性提高;随着载荷与转速的增加,TiB_2钢结硬质合金摩擦系数均逐渐降低,磨损体积均逐渐增加,磨损率升高;其磨损机制为磨粒磨损与粘着磨损。     

TiB_2颗粒混杂对TiB_2/Cu复合材料微观组织和性能的影响

采用粉末冶金工艺,分别制备了单一粒径TiB_2颗粒和混杂粒径TiB_2颗粒的TiB_2/Cu复合材料,研究了TiB_2颗粒混杂(2μm+50μm)增强对TiB_2/Cu复合材料微观组织和性能的影响。结果表明:在TiB_2颗粒总含量一定的条件下,与单一粒径TiB_2颗粒增强TiB_2/Cu复合材料相比,TiB_2颗粒混杂增强TiB_2/Cu复合材料的综合性能明显提高;当2μm与50μm TiB_2颗粒混杂配比为1∶2时,TiB_2/Cu复合材料综合性能最佳,硬度和导电率分别为69 HB和85.3%·IACS,相对于2μm单一粒径TiB_2颗粒增强TiB_2/Cu复合材料的硬度和导电率分别提高了12.2%和4.8%;TiB_2颗粒混杂粒径TiB_2/Cu复合材料的增强作用来源于获得了均匀致密的微观组织,不同粒径TiB_2颗粒在铜基体中更加弥散分布,使得混杂粒径的TiB_2颗粒协同增强铜基体作用更加明显,综合性能明显提高。     

固-液和液-液反应喷射沉积法制备原位TiB_2/Cu复合材料（英文）

利用固-液和液-液反应喷射沉积法并结合冷轧和退火工艺制备原位TiB_2/Cu复合材料,对比分析该复合材料的显微组织和性能。结果表明,TiB_2/Cu复合材料的显微组织和性能主要受反应方式和轧制处理的影响。利用液-液反应法可使原位反应更充分地进行,而通过轧制和退火处理可使复合材料原始沉积坯的致密度和性能得到优化。利用液-液反应喷射沉积制备的轧制态TiB_2/Cu复合材料的综合性能(401 MPa和83.5%IACS)优于利用固-液反应喷射沉积制备的轧制态TiB_2/Cu复合材料的综合性能(520 MPa和20.2%IACS)。