TiB2含量对B4C-TiB2-Al复合材料组织与力学性能的影响

通过在B4C-TiB2预烧体中真空熔渗Al制备了B4C-TiB2-Al复合材料,研究了TiB2含量对复合材料显微组织和力学性能的影响.结果表明: B4C-TiB2-Al复合材料主要由B4C,TiB2,Al和Al3BC等相组成;随着TiB2含量的增加,复合材料的HRA硬度逐渐降低,抗弯强度逐渐增大,断裂韧性先增大后稍微降低,当TiB2含量为40%(质量分数)时,复合材料的气孔率、硬度HRA、抗弯强度和断裂韧性分别为1.32%,80.3,559.4 MPa和7.83 MPa·m1/2;延性Al的加入,裂纹的偏转和分叉、B4C和TiB2晶粒的细化以及B4C基体和TiB2晶粒热膨胀的不匹配,是造成材料断裂韧性提高的主要原因;随着Al渗入量的增加,复合材料断口中金属撕裂棱及韧窝的比例增加.     

反应热压烧结BN-ZrB_2-ZrO_2复合材料的显微组织与力学性能

采用反应热压烧结工艺制备了BN-ZrB_2-ZrO_2复合材料.ZrB_2由ZrO_2、B4C、C反应生成,反应方程式为2ZrO_2+B_4C+3C=2ZrB_2+4CO↑.通过改变原始ZrO_2的含量,可以得到ZrB_2与ZrO_2比例不同的55%BN-ZrB_2-ZrO_2复合材料.在1600 ℃,90 min,30 MPa的烧结条件下,复合材料的致密度均达到93%以上.复合材料的抗弯强度、断裂韧性随ZrB_2与ZrO_2比例的降低先升高后降低.当复合材料中ZrB_2与ZrO_2比例的为2.5:1时,复合材料的维氏硬度、抗弯强度、弹性模量、断裂韧性分别为1.74 GPa、291 MPa、118 GPa、4.2 MPa·m~(1/2).     

WC_p/Fe-C再生复合材料的力学性能与显微组织

通过对废旧复合材料的重熔和离心铸造,获得了由外表面厚度达10~15 mm的再生复合材料层和芯部Fe-C基体材料组成的复合结构厚壁环试样。力学性能测试表明,厚壁环外表面具有较高的硬度(HRC 55.8~63.3),芯部Fe-C基体具有较高的冲击韧性(5.7~6.9 J/cm)2和较高的抗压强度(2 460~2 680 MPa),适用于高速热轧领域的工作环境;随着离心机转速(780~920 r/min)的提高,试样整体的硬度在增加,基体的抗压强度也在增加,而试样整体的冲击韧性在减小。微观组织分析表明,再生复合材料组织内未溶碳化钨颗粒(WC)P排列紧密,分布均匀,其体积分数高达54%~70%;随着离心机转速的提高,再生复合材料组织内未溶WCP的体积分数升高;在重熔再生过程中,WCP的表面被高温Fe-C合金熔体局部溶解使基体被高度合金化,在随后的冷却成形中,试样芯部基体组织内原位析出了碳化钨结晶体,以及含有Fe、W等元素的细粒状和网状的碳化物相。     

机械合金化-热压制备Nb/NbCr2复合材料的组织与性能

采用机械合金化与热压工艺制备以Nb固溶体为软第二相的Laves相Nb/NbCr2复合材料。研究不同成分的Nb、Cr元素粉经20 h球磨后在1 250℃,0.5 h热压工艺下所获得的Nb/NbCr2复合材料的组织和性能。结果表明：随着偏离Laves相化学配比的Nb含量的增大,材料的致密度、抗压强度、塑性应变均增加,而维氏硬度减小。Laves相含量为29%的Cr-77.5Nb合金的组织均匀,Nb固溶体与Laves相间隔分布,晶粒尺寸达到亚微米级,屈服强度为2 790 MPa,抗压强度为3 174 MPa,塑性应变达到5.44%,充分实现了细晶和软第二相综合增韧的效果。     

热压原位合成TiC-xNi复合材料的组织与性能

以钛粉、石墨、钼粉和镍粉为原料,热压原位合成TiC-xNi复合材料。研究碳钛比及镍含量对热压原位合成TiC-xNi复合材料的组织和力学性能的影响。用扫描电镜和X射线衍射仪对复合材料的组织和物相组成进行分析,测试复合材料的致密度、硬度和抗弯强度。结果表明,热压原位合成的碳化物颗粒比较细小,尺寸为0.5~4μm。碳钛比及镍含量对最终产物的相组成没有影响。随碳钛比的增大(从0.9增大到1.0),热压合成TiC-xNi复合材料的组织变得复杂,出现了亮环形组织、亮核/环形结构组织和灰核/环形结构组织,且碳化物颗粒和粘结相的边界平直化。随着镍含量的增加,复合材料的致密度、硬度和抗弯强度都有所降低,碳钛比对复合材料的致密度和硬度影响不大,但抗弯强度随碳钛比的增大明显减小。热压原位合成TiC-xNi复合材料的弯曲断口以沿晶断裂为主,40vol%TiC-Ni复合材料的断口中还出现了一些撕裂棱。     

热压烧结反应生成TiB／Ti-4．0Fe-7．3Mo复合材料的组织与性能

采用机械合金化(MA)的方法将B和FeMo粉末与金属Ti的粉末混合均匀，球磨10h后，真空热压烧结制备原位生成TiB增强Ti-4．0Fe-7．3Mo复合材料。在金相显微镜(OM)下观察，复合材料由TiB增强区与不含TiB的基体所组成。TEM研究表明：增强区足由反应生成的TiB增强的α和β-Ti2相共同组成，在α和β-Ti相交界处分布的TiB不仅尺寸较人，而且数量也较两相内部的TiB多。在α钛中观察到少量的平行于α相板条的特殊TiB的存在。反应生成的TiB呈截面为六边形的针状，与基体的界面清洁、平直匹配良好。复合材料的三点弯曲强度和杨氏模量均随反应生成TiB体积含量的增加而降低。     

热压对(Mg2Ni+Mg3Sb2)/Mg复合材料组织及性能的影响

采用粉末冶金工艺制备了不同Ni含量的(Mg2Ni+Mg3Sb2)/Mg基复合材料,并采用热压工艺对已制备的复合材料进行塑性变形处理,研究了热压对(Mg2Ni+Mg3Sb2)/Mg基复合材料显微组织及力学性能的影响。结果表明,热压变形可以细化基体Mg颗粒,提高Mg3Sb2和Mg2Ni相分布均匀性,消除材料中的孔洞和裂隙等缺陷,提高复合材料的致密度,同时,使复合材料的力学性能得到显著提高。     

反应热压(Al2O3+TiB2+Al3Ti)/Al复合材料的组织形成机制

采用B或B2O3、TiO2和Al粉反应热压制备了原位 (Al2O3 TiB2 Al3Ti)/Al复合材料,采用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜分析了原位复合材料的显微组织.热压状态下,反应生成相Al3Ti呈大块不规则形状,尺寸约几十微米; Al2O3和TiB2为细小弥散质点,TEM分析发现TiB2颗粒呈六边形,而Al2O3颗粒呈等轴状.在以Al粉、TiO2粉和B粉为原料制备的复合材料中,除反应生成了大块的Al3Ti相外,还有细小针状Al3Ti相沉淀析出,且呈弥散分布.热挤压后大块的Al3Ti被破碎成细小弥散质点.Al2O3在TiO2和B2O3粉末表面生成; TiB2在B或B2O3粉表面形成,因而均呈弥散分布,且尺寸细小.自TiO2中还原出的Ti溶入液态Al中形成Al3Ti时,Ti可在液态Al中长距离扩散,因而Al3Ti呈大块不规则状.     

热处理对WCp/B4Cp/6063Al复合材料组织与力学性能的影响

采用粉末冶金工艺制备了WC_p/B₄C_p/6063Al复合材料,通过SEM和TEM对复合材料的显微组织进行了表征,研究了热处理工艺对复合材料力学性能的影响。结果表明,热处理能使复合材料的拉伸强度明显增加,与T4热处理相比,T6热处理能使复合材料获得更大的拉伸强度,但材料的伸长率和冲击韧度要小于T4态的。热处理后复合材料的断裂形貌表现为基体合金的韧性断裂、基体和颗粒间的界面脱粘和颗粒断裂现象。热处理后复合材料出现了新的析出相,这有助于提高复合材料的拉伸强度。     

热压烧结制备Al2O3/TiCN-Ni-Ti陶瓷复合材料的组织与性能

采用真空热压烧结方法制备Al2O3/Ti(C,N)-Ni-Ti陶瓷基复合材料,采用X射线衍射与扫描电镜分析材料的物相组成和显微结构,研究烧结工艺对材料物相组成、显微结构和力学性能的影响。结果表明:Ni和Ti的添加显著提高复合材料的强度和韧性;温度小于1 600℃时,复合材料的力学性能随热压温度的升高而升高;温度高于1 600℃时,温度升高及保温时间延长不仅会导致Al2O3晶粒的异常长大和Ti(C,N)的分解,而且会使Ni发生聚集现象,复合材料的力学性能下降;当烧结温度为1 600℃、保温时间为30 min时,制备的Al2O3/Ti(C,N)-Ni-Ti陶瓷复合材料的力学性能最佳,其相对密度达到99.4%,抗弯强度为820 MPa,断裂韧性达到9.3 MPa.m1/2。     

原位自生TiB2/Al复合材料的组织与力学性能

采用钛盐与硼盐反应法成功制备原位自生TiB2/纯Al复合材料。利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜和拉伸试验机研究不同粒子含量(质量分数为1%、2%和3%)对复合材料组织和力学性能的影响。结果表明:原位生成的TiB2粒子有矩形、近圆形和六边形三种形貌,尺寸为200~500 nm;粒子与Al基体界面洁净无反应层。随着粒子含量的增加,复合材料的强度随之升高,而伸长率则随之降低;当TiB2含量为3%时,屈服强度和抗拉强度分别达到78.1 MPa和102 MPa,相比于纯Al分别提高58%和43%,而伸长率降至32.5%,下降了24%。断口分析表明:随着TiB2粒子含量的增加,粒子团聚机率增加,在拉伸过程中,裂纹在粒子团聚处萌生并扩展,导致材料的塑性降低。     

Microstructure and mechanical properties of Al-Fe-V-Si/SiCp composites

The characteristics of microstructures and mechanical properties of the multi-layer spray deposited SiCp/A1-6.SFe-0.6V-1.3Si, SiCp/A1-8.SFe-1.3V-1.7Si and SiCp/Al-10Fe-1.3V-2Si composite sheets obtained by rolling after extruding were investigated. The evolution of the grain and phases of these composites during processing were examined, and the influence of the microstructures on the mechanical properties was analyzed. The experimental results show that the ultimate tensile strengths σb of the three kinds of composite sheets are 420, 535, 470 MPa respectively at room temperature, and 232, 285, 300 MPa at 315℃ and 148, 180, 200 MPa at 400 ℃. The excellent mechanical properties can be attributed to the high solid solubility, fine grain size, Al12（Fe,V）3Si precipitation particles and the SiC particles. And the composition of the matrix alloy has an obvious effect on the mechanical properties of the as-rolled sheets.     

热挤压原位合成TiB_2/6351Al复合材料的组织性能

利用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜和万能拉伸试验机等测试手段,研究了原位合成TiB2(wt,8%)/6351Al复合材料在热挤压前后的显微组织及室温拉伸性能。结果表明,热挤压变形有助于增强颗粒在基体合金中均匀分布,热挤压后TiB2颗粒与基体界面结合良好,未发现界面处开裂;热挤压变形时TiB2颗粒周围的基体合金中形成复杂的位错;基体合金发生再结晶和回复形成完整的等轴晶和亚结构,显微组织得到细化,基体合金再结晶的主要形核方式为增强体颗粒引起位错塞积区形核,亚晶吞并长大形核及应变诱发晶界迁移形核。热挤压复合材料基体合金具有较强的[111]织构。与铸态相比,热挤压后复合材料的屈服强度Rp0.2、抗拉强度Rm、伸长率A及布氏硬度显著提高。复合材料断口特征由热挤压前的韧性和沿晶的混合断裂,转变为以韧性断裂为主。     

Microstructure and mechanical properties of Al-TiB2/TiC in situ composites improved via hot rolling

A kind of Al-TiB₂/TiC in situ composite with a homogenous microstructure was successfully prepared through in situ reaction of pure Ti and Al-B-C alloy with molten aluminum. In order to improve the distribution of the particles and mechanical properties of the composites, subsequent hot rolling with increasing reduction was carried out. The microstructure evolution of the composites was characterized using field emission scanning electron microscopy (FESEM) and the mechanical properties were studied through tensile tests and microhardness measurement. It is found that both the microstructure uniformity and mechanical properties of the composites are significantly improved with increasing rolling reduction. The ultimate tensile strength and microhardness of the composites with 90% rolling reduction reach 185.9 MPa and HV 59.8, respectively, 140% and 35% higher than those of as-cast ones. Furthermore, the strengthening mechanism of the composite was analyzed based on the fracture morphologies.     

非晶颗粒增强纯铝基复合材料的组织与性能

采用机械合金化制备了Al70Ni17Ti13非晶粉末,在450℃下采用无压烧结-热压工艺烧结制备了铝基复合材料,研究了不同含量的非晶粉末的加入对纯铝基复合材料显微组织及力学性能的影响。结果表明:复合材料的硬度随着增强体含量的增加逐渐增加,但其抗拉强度随着增强体含量的增加呈现出先上升后下降的趋势。复合材料的显微硬度由纯铝的46 HV0.01提高到195.3 HV0.01,效果显著。当非晶粉末颗粒体积分数为10%时,抗拉强度达到最大值为196.6 MPa,相比纯铝抗拉强度性能提升了113%。当非晶粉末颗粒体积分数为15%时,复合材料的耐蚀性能最佳。     

Microstructure and mechanical properties of extruded Al/Al2O3 composites fabricated by stir-casting process

A novel two step mixing method including injection of particles into the melt by inert gas and stirring was used to prepare aluminum matrix composites (AMCs) reinforced with Al₂O₃ particles. Different mass fractions of micro alumina particles were injected into the melt under stirring speed of 300 r/min. Then the samples were extruded with ratios of 1.77 or 1.56. The microstructure observation showed that application of the injection and extrusion processes led to a uniform distribution of particles in the matrix. The density measurements showed that the porosity in the composites increased with increasing the mass fraction of Al₂O₃ and stirring speed and decreased by extrusion process. Hardness, yield and ultimate tensile strengths of the extruded composites increased with increasing the particle mass fraction to 7%, while for the composites without extrusion they increased with particle mass fraction to 5%.     

Microstructure and mechanical properties of hot isostatically pressed cermets with TiN coatings

To increase the adhesion strength between the coating and the substrate, sintered Ti（C,N）-based cermets were selected and deposited with monolayer TiN using a multiarc ion-plating technique; subsequently, hot isostatic pressing （HIPhag） treatment was performed at 1000℃ using nitrogen pressure up to 110 MPa. The mechanical properties of cermets after a coating process and subsequent HIPing treatment have been evaluated with respect to the hardness, the residual stress, and the coating adhesion. The results show that atter the HIPing process, there was a higher increase ha critical load ha the TiN-coated cermets with lower surface roughness compared with those with higher surface roughness. In all cases, the residual stress was found to be compressive. The effects of substrate surface roughness and posttreatment on the adhesion strength of the coatings were thus investigated. It was also fotmd that the HIPing posttreatment process is well suited for hacreasing the adhesion strength between the coating and the substrate.     

Al-Cu-Ce合金的微观组织与力学性能

采用X射线衍射、金相显微镜、扫描电镜、能谱分析及拉伸性能测试等方法,研究3种成分Al-Cu-Ce合金的显微组织与力学性能。结果表明:铸态Al-14Cu-7Ce合金由α-Al+Al8CeCu4片状共晶组成,而Al-10Cu-5Ce、Al-18Cu-9Ce合金中除含有α-Al+Al8CeCu4共晶组织外,还分别含有α-Al和Al8CeCu4初生相。铸态Al-14Cu-7Ce合金具有优良耐热性能,即使550℃×3 h退火后仍能保持约360 MPa的抗拉强度,退火导致合金强度下降的主要原因是高温下共晶Al8CeCu4相的球化。经充分球化退火后,Al-Cu-Ce合金能获得良好的热轧、冷轧变形能力,并且变形态合金也具有良好的耐热性能,因而Al-Cu-Ce合金有望成为一种兼具铸造和变形两用的新型耐热铝合金。