机械化学置换反应合成碳化钛和二硼化钛

碳化钛和二硼化钛的熔点、硬度和强度都很高,而且具有很高的化学稳定性,生成热的绝对值也高。通常在高温下采用置换反应、碳热反应、直接反应、自扩散高温合成方法制备。近来,采用机械化学合成法通过钛粉分别与碳粉和硼粉的燃烧反应成功制得了碳化钛和二硼化钛。然而,这些传统的制备方法要求在高温下和(或)以昂贵的钛粉末为原材料来实现。 利用还原金属来实现机械化学置换反应(MDR)的方法已可用来制备WC,但是,还未能用于制备过渡金属的碳化物与硼化物。对碳化钛和二硼化钛来说,TiO2+2Ca=Ti+2CaO、Ti+C=TiC和Ti+2B=TiB2的反应焓分别…     

快速凝固二硼化钛增强铝硅复合材料粉末的组织特征及凝固行为

利用真空气雾化技术制备二硼化钛增强Al-Si复合材料粉末。采用FIB、XRD、扫描电镜和透射电镜技术,对粉体的相组成和显微形貌进行了表征,探究了粉体晶粒尺寸影响因素。结果表明:快速凝固得到的复合材料粉体内部呈细小的等轴晶结构,共晶硅以板条状形式分布于α-Al晶界处,大部分二硼化钛颗粒在晶体内部弥散分布。平均晶粒尺寸与粉体尺寸呈正相关关系。快速凝固实验条件以及Ti B_2颗粒的引入都可以促进晶粒细化,但前者的影响更为突出。     

5356铝合金半连续铸锭显微组织及力学性能

采用半连续铸造工艺成功制得质量合格的5356铝合金铸锭,并通过金相显微镜、扫描电镜、透射电镜、力学性能测试等手段,对均匀化退火前后铸锭的显微组织及力学性能进行了分析。结果表明,5356铝合金铸态组织主要由α-Al+β-Al3Mg2+其他杂质相组成;Al3Mg2相除沿晶界呈网状分布外,还会以颗粒状在晶内析出;大块相呈不规则多边形,数量较少,主要化学成分为Al、Mg、Ti、Cr;小块相呈鱼骨状,数量相对较多,主要成分为Al、Mg、Fe、Mn;5356铝合金铸锭经均匀化退火后抗拉强度达到315.9 N/mm2,断后伸长率达到30.7%,比均匀化前分别提高了10.4%和27.4%。     

钛硼添加剂在铝合金铸造中的应用

一、钛硼添加剂的使用特点 1.非熔制添加剂——钛硼添加剂采用纯金属加入机理,系高纯脱氢钛粉与铵盐粉末混合组成,经高压成每块500g的小圆饼,在通常的铝液温度下即可加入,无需高温。 2.自沉式添加剂——钛硼添加剂的比重略大于铝熔液,可直接投入,使用方便,避免烧损,无需其它专用工具。 3.浓缩化添加剂——钛硼添加剂含钛40％,含硼4％,较之常用的94Al5Ti1B中间合金其有效组份浓缩了8倍,并且不含铝。     

Mg-Al-Sn钎料及其AZ61A镁合金钎焊接头组织性能分析

采用扫描电镜、X射线衍射分析、热分析等手段分析了Mg58.5Al31.5Sn10和Mg58.5Al31.5Sn10RE两种钎料及其钎焊AZ61A镁合金对接接头组织性能. 结果表明,Mg58.5Al31.5Sn10钎料及其钎缝组织主要由块状Mg2Sn和(Mg17Al12+Mg2Sn)二元共晶相组成,并含有少量三元共晶相(Mg17Al12+Mg2Sn+α-Mg). Mg58.5Al31.5Sn10RE钎料及其钎缝组织中未发现块状Mg2Sn相,其组织主要由(Mg17Al12+Mg2Sn+α-Mg)三元共晶和(Mg17Al12+Mg2Sn)二元共晶相及少量Al-RE组成. 和Mg58.5Al31.5Sn10钎料相比,Mg58.5Al31.5Sn10RE组织更加均匀细小,固液相线温度明显降低,熔程缩短了6 ℃,铺展面积提高了5.4%,对接接头平均抗拉强度提高了8.6%,二者拉伸断口形貌均呈现为脆性断裂.     

Sr对过共晶Mg-Si合金微观组织的影响

利用Mg-25%Sr中间合金对过共晶Mg-Si合金进行变质处理,研究碱土元素Sr对Mg2Si初晶的变质效果(主要包括形态和尺寸),并讨论其变质机理。研究结果表明:碱土元素Sr对过共晶Mg-Si合金中的Mg2Si初晶可有效变质。初生Mg2Si的尺寸明显降低(平均尺寸由50μm左右降低为20μm左右),其形态由粗大树枝状晶、非规则外形颗粒变化为外形相对规则颗粒。共晶Mg2Si由明显的汉字状变化为呈细短的棒状。其变质机理主要有两点:一是Sr的富集颗粒作为异质形核点诱导更多的初生Mg2Si生长;二是Sr富集于共晶Mg2Si相生长表面,抑制其优先生长晶向的生长。     

硼化物和硼化物-钢阴极导电棒

硼化物的性质广泛研究了作为阴极材料的二硼化钛和二硼化锆。并对这些材料进行了烧结、热压,亦用改进的热压技术进行了制造。表1和表2分别列出了二硼化钛和二硼化锆的性质。     

浇注温度对Mg-5Al-0.5Y-0.5Nd合金组织及性能的影响

研究了浇注温度对Mg-5Al-0．5Y-0．5Nd舍金的显微组织和力学性能的影响。结果表明，随着浇注温度升高，晶界鱼骨状的Mg17，Al2相减少，直至鱼骨状形态消失，呈点状或粒状分布于晶界；稀土化合物Al2Y和Al2Nd相增加，并由细小、弥散转变为团状或柱状；舍金的拉伸强度、塑性和密度呈下降趋势。     

AZ91B镁合金TIG焊接头组织与性能

使用AZ61和AZ91焊丝TIG焊AZ91B镁合金均可获得组织致密、焊缝与母材结合良好的焊接接头。焊缝组织由分枝发达、呈雪化状的α枝晶以及晶间(α Mg17Al2)低熔点共晶体组成；熔合区组织由细小的α-Mg等轴晶和晶间共晶体组成；热影响区组织接近母材，由粗大的α-Mg树枝品和分布于其间的α Mg17Al2共晶体组成。由于焊接过程中镁的过热蒸发，导致焊缝相对含Al量升高，共晶体含量增多，从而使焊缝热裂纹倾向增大。使用ER AZ61焊接AZ91B合金更易获得抗热裂性能高、与母材成分和组织一致性好的接头；而且接头抗拉强度和伸长率也较高。     

新槽衬材料的开发

1　二硼化钛试验槽美国西弗吉尼亚世纪铝公司与EMEC咨询公司、SGL碳公司、肯特基世纪铝公司以及果尔登西北铝公司合作 ,在美国能源部的支持下联合攻关 ,旨在降低铝电解槽阴极碳和铝界面处的电阻 ,该项科研课题的作法是要在阴极中提供一个可补充的硼源 ,使硼与铝水中掺有的钛发生反应 ,在阴极处生成一层二硼化钛。该课题的目标是要建立起这样一种二硼化钛表层以实现降低电耗、提高产量、延长电解槽使用寿命的目的。该项课题可分为三个研究阶段。第二阶段已于 2 0 0 2年完成。其内容是用三块浸渍有二氧化硼的碳块来更换三块标准碳块。第三…     

7150铝合金铸态及均匀化态显微组织

采用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜、能谱仪和X射线衍射仪等设备,研究了铸态和均匀化态7150铝合金的显微组织、元素分布和析出相的形态、成分和结构.结果表明,7150铸态合金组织中主要为α(Al)和Mg(zn,Cu,Al)2+α(Al)共晶组织,并有少量的Al2CuMg相存在.在均匀化过程中发生了Mg(Zn,Cu,Al)2→Al2CuMg的转变,同时析出η相和与基体共格的Al3Zr弥散相.     

超声波对原位Mg2Si/Al复合材料中初生Mg2Si形态的影响

采用光学显微镜和场发射扫描电镜,研究超声波对原位 Mg2Si/Al 复合材料中初生 Mg2Si 形态的影响。研究结果表明：超声波处理使初生Mg2Si的晶粒尺寸从150μm降低到20μm,初生Mg2Si形态发生改变。在二维形貌中,未实施超声波振动处理的初生Mg2Si晶粒生长为含有空腔的粗大颗粒,共晶组织生长于其中,相应的三维形态为含有漏斗状空腔的八面体和十四面体。超声波处理后的初生Mg2Si晶粒变成细小、实心三维形态的颗粒,颗粒棱角已发生钝化效应。     

常温机械化学合成硼化钛

TiB2 是铝电解槽可湿润性阴极的首选材料。通常反应物需要在高温下长时间反应才能生成硼化钛。本文将B2 O3 、Mg和TiO2 的混合物置于高能球磨机中进行碾磨 ,产物用XRD和SEM进行分析 ,结果表明 ,在常温下可以机械化学合成硼化钛。     

Mg/Al异种材料点焊接头显微组织研究

采用三相次级整流电阻焊机,对2mm厚AZ31B镁合金和LF6铝合金进行点焊试验,并采用扫描电镜、能谱分析、X射线衍射和显微硬度测试等方法,对Mg/Al异种材料电阻点焊接头进行了研究。结果表明,点焊熔核呈帽形,熔核组织形态以细小的等轴树枝晶为主,熔核边缘存在少量的柱状晶。Mg/Al点焊中Al原子的扩散速度远远大于Mg原子,在靠近镁侧形成了Mg17Al12金属间化合物层,其硬度高达251HV。     

SiC/YAG复合粉体的烧结特性与力学性能

在采用溶胶-凝胶法引入添加剂制备SiC/(Al2O3+Y2O3)复合粉体的基础上,研究了复合粉体的烧结行为、力学性能、YAG分布及相组成.结果表明,溶胶-凝胶法制备的复合材料中YAG相分散均匀、反应完全、烧结致密化温度较低,具有较高的强度和相对体积质量.在1 950℃下真空无压烧结40 min,SiC/YAG陶瓷相对密度为96.8%,抗弯强度为356 MPa,硬度为23 GPa,断裂韧性为4.5 MPa·m1/2.材料的析晶完整,晶体尺寸在0.5 μm～2 μm,呈等柱状,断裂方式为沿晶断裂.     

金属镁热还原B_2O_3制备无定形硼粉的热力学分析

利用金属Mg热还原B2O3的方法制备无定形硼粉,通过DSC-TG和XRD方法分析了B2O3-Mg体系的反应过程,DSC和XRD结果表明:体系发生的主反应为B2O3(l)+3Mg(l)=2B(s)+3MgO(s),起始温度Tin为870℃,当温度达到920℃后,体系中会发生副反应而生成杂质相;除了少量的不溶物FeB49、MgB6、Mg2SiO4和金属Mg外,燃烧产物主要以MgxB2O(x+1)(x=2,3)相和元素B的形式存在;硼粉的Raman光谱表明制备的硼粉为无定形态。计算了在不同摩尔配比nB2O3/nMg条件下体系不同的绝热温度Tad。结果表明:只有当B2O3的过量系数γ小于1.102时,该反应才能以自蔓延的方式进行并维持,Tad的值随γ的增大而降低。     

FeB粒度对Mo_2FeB_2基金属陶瓷硬质相形貌及力学性能的影响

以Mo、Fe、Cr、Ni和不同粒度的Fe B粉为原料,采用反应硼化烧结法制备了Mo2Fe B2基金属陶瓷。研究了Fe B粉粒度对金属陶瓷硬质相形貌及力学性能的影响。结果表明:当Fe B粉较粗时,在固相反应阶段生成的Mo2Fe B2硬质相颗粒较粗,并在随后的液相烧结过程中沿c轴优先生长,最终呈粗大的长条状;当Fe B粉较细时,固相反应进行较完全,生成的硬质相颗粒细小,其Mo含量相对较高,晶格常数c与a之间差距缩小,各向异性减小,硬质相沿c轴的生长得到抑制,最终呈细小的近等轴状。当硬质相呈近等轴状时,由于硬质相颗粒平均尺寸较小,金属陶瓷具有较高的抗弯强度和硬度;当硬质相呈长条状时,金属陶瓷具有较好的断裂韧性,其增韧机制主要为裂纹偏转和颗粒桥接。     

Al_2O_3陶瓷与5A05铝合金的间接钎焊工艺

利用Al-Si-Mg钎料和自制工艺罩内置Mg粉方法,实现化学镀镍Al2O3陶瓷与5A05铝合金的真空钎焊连接,并分析保温时间及连接温度对接头界面结构和抗剪强度的影响。结果表明:连接温度570℃,保温时间15min为最佳工艺参数,此时接头界面结构为Al2O3/Ni(Ⅰ区)/Al3Ni2(Ⅱ区)/Al3Ni+Mg2Si(Ⅲ区)/α(Al)+Mg2Si(Ⅳ区)/5A05,接头的抗剪强度为25MPa。随着保温时间的延长,Ni层变薄,Al3Ni2组织的变化不大,Al3Ni+Mg2Si组织逐渐变宽,且呈分散趋势;当保温时间延长到50min时,Al3Ni+Mg2Si完全变成零乱的形状、大小不一的块状分布,且靠近5A05侧的Mg2Si消失。连接温度对界面组织结构的影响与保温时间的影响相似,接头断裂形式为脆性断裂。当接头的强度较低时,断裂发生在铝合金侧的α(Al)+Mg2Si附近;当接头的强度较高时,断裂发生在镀Ni层+界面区(Ⅱ区与Ⅲ区)。     

镁热还原法制备超微细无定形硼粉

以B2O3为原料,Mg粉为还原剂,通过自蔓延镁热还原反应获得还原产物,经过对还原产物的盐酸溶浸后,制备出超微细无定形硼粉.研究镁热还原工艺对产物的影响,利用激光粒度分析仪测定无定形硼粉的粒径,用静态表面吸附仪测定77.3 K下硼粉的氮吸附等温曲线,通过XRD和SEM分别对还原产物和无定形硼粉的物相及形貌进行分析.结果表明在B2O3-Mg体系中,影响硼粉纯度的杂质主要是反应过程中生成的酸不溶物MgBx、BxO、Mg2SiO4、FeBx及较难溶物xMgO.B2O3等,在镁热还原过程中应尽量抑制该类化合物的生成.通过优化制备工艺,在w(B2O3)/w(Mg)为3.0的条件下,制备出硼含量为94.6%、比表面积8.2 m2/g、等效粒径0.36 μm的形貌不规则的超微细硼粉.     

脉冲加热库仑滴定法测定二硼化钛中的氧

采用脉冲加热库仑滴定法测定二硼化钛中的氧,研究了二硼化钛中氧量的测定条件,建立了分析方法,能准确、快速地测定二硼化钛中的氧含量,并能推广应用于金属陶瓷材料中氧含量的测定。与日本EMGA-620W氧氮分析仪红外法比较,证明本方法简便、可靠。