原位内生颗粒增强TiB_2/7055铝基复合材料的组织

对原位内生Ti B2/7055铝基复合材料的微观组织和热处理特性进行了研究。结果表明,原位内生的Ti B2颗粒在基体中弥散分布,与基体界面结合良好。Ti B2/7055复合材料具有显著的时效强化行为,增强相Ti B2颗粒促进复合材料的时效析出行为,缩短硬度达到峰值的时间,热处理后硬度和抗拉强度等性能明显提高。确定了12 mass%Ti B2/7055复合材料最佳热处理制度为460℃固溶60 min,120℃时效20 h。     

原位反应制备细颗粒TiB2增强铝基复合材料研究

热力学分析和试验结果证实，KBF4、Ti反应剂以一定的Ti／B原子比混合加入熔体，最终反应生成单一TiB2相，能抑制TiAl3等其它相的产生。在此基础上，分析比较了反应剂混合粉以预制块形式加入、气流载入熔体两工艺条件下的TiB2颗粒分布、大小。结果表明：通过氩气流载入反应混合粉，并快速搅拌熔体，可克服TiB2颗粒在晶界的团聚，细化颗粒，获得颗粒小于0．5um、且较均匀分布的TiB2／Al复合材料。     

TiB_2颗粒对半固态铝基复合材料晶粒长大行为的影响

在脉冲磁场作用下,制备了含有不同原位TiB2含量铝基复合材料的半固态坯料,在600℃和620℃重熔并保温20 min,淬火固定半固态组织后,利用光学显微镜观察复合材料组织,应用晶相分析软件及平均截线法统计平均晶粒尺寸,分析不同颗粒含量对半固态铝基复合材料晶粒长大行为的影响规律。结果表明,原位TiB2颗粒不仅使复合材料的铸态组织转变为细小的等轴晶组织,而且在重熔过程中对晶粒长大行为具有抑制作用。当TiB2颗粒含量为6wt%时,表现出良好的钉扎效果,在600℃重熔仍保持细小等轴晶组织,完全满足后续半固态触变成形工艺要求。     

原位合成铝基复合材料中颗粒沉降的研究

对混合盐法制备原位TiB2 颗粒增强铝基复合材料进行了研究。试验发现当TiB2 颗粒含量较高 [w(TiB2 ) >8% ]时 ,出现组织恶化的现象。从颗粒团聚、偏聚及沉降的角度 ,系统地分析了产生此种现象的原因。通过界面活性元素Mg的适量加入 ,改善TiB2 颗粒与Al液界面的润湿情况 ,阻止了颗粒的团聚 ;通过改善工艺参数 ,利用快速搅拌技术 ,有效地抑制了颗粒的偏聚与沉降     

原位反应生成纳米TiB_2颗粒增强铝基复合材料的研究近况

综述了近年来原位反应生成TiB2/Al基复合材料的主要制备方法、反应机理、性能,以及提高TiB2颗粒分布均匀性的工艺,归纳了目前研究中存在的主要问题,并且指出了今后的研究方向。     

原位反应制备TiB_2颗粒增强Al-Si基复合材料的研究

采用Al-TiO2-KBF4-Na3AlF6为反应体系,通过热力学分析,用熔体直接反应法制备了TiB2/Al-18%Si复合材料,运用XRD、OM、EPMA、SEM和硬度仪等对该复合材料的物相、颗粒分布、显微组织及硬度进行了分析。结果表明:该复合材料主要由Al、Si和TiB2相组成;原位内生的TiB2颗粒细小(<1.0μm),并均匀弥散分布于Al-18%Si基体中;与基体合金相比,复合材料的硬度明显提高。     

超声化学原位合成ZrB2/A356复合材料的微观组织和力学性能

采用熔体反应法,以A356-K2ZrF6-KBF4为反应体系,超声化学原位合成了ZrB2/A356复合材料.利用X射线衍射与扫描电镜对该复合材料的微观组织和力学性能进行了研究.结果表明,生成的颗粒为ZrB2,颗粒细小,平均粒径尺寸小于1 μm,部分颗粒尺寸小于0.1μm,且形状一致,并弥散分布于A356基体中.复合材料的抗拉强度和伸长率较未施加高能超声的复合材料分别提高了18.16%和12%.室温拉伸断口形貌呈现明显的韧窝断裂特征,为韧性断裂.高能超声能显著地促进A356-K2ZrF6-KBF4体系的原位化学反应的进程,增加了内生颗粒的形核率,提高了颗粒体积分数,细化了晶粒,且反应过程平稳,内生颗粒弥散分布在基体中.     

原位颗粒对铝基复合材料组织及磨损性能的影响

采用原位反应近液相线铸造法制备铝基复合材料,分析其铸态组织,测试不同条件下铝基合金的滑动磨损特性.结果表明,原位TiC和Al2O3颗粒对铝合金的铸态组织均具有细化作用.在同等条件下(转速或压力相同)复合材料的磨损性能优于基体材料,这说明原位颗粒的加入显著提高了材料的磨损性能,复合材料比基体的磨损性能提高了1.5～4倍;且复合材料的磨损量随着载荷的增加而增大,随着转速的升高而减小,它在高速低载条件下表现出较好的摩擦磨损特性.     

原位生成TiB_2/Al-Si-Mg复合材料的组织与性能

结合LSM法和MCR法原位反应生成TiB2 粒子增强Al Si Mg复合材料。研究发现 :原位生成TiB2 粒子呈等轴状且尺寸 <1μm ,大都均匀分布在共晶组织中 ,与共晶Si交织在一起 ,在α(Al)中只有少量的TiB2 粒子 ;原位TiB2 粒子可明显强化Al Si Mg复合材料 ,且随着TiB2 粒子数量的增加 ,强化效果也随之提高 ,而且延伸率也略有升高 ,如 6 %TiB2 /ZL10 4复合材料室温拉伸强度可达 2 96MPa ,延伸率为 5 .5 %;热处理 (T6)可将共晶Si由原先的连续棒状变为孤立的颗粒状 ,大幅度提高材料抗拉强度 ,使 6 %TiB2 /ZL10 4复合材料室温拉伸强度达386MPa ,而材料仍属于韧性材料     

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。     

原位自生TiB2／7055复合材料的组织与力学性能

对原位自生亚微米TiB2/7055铝基复合材料的微观组织与力学性能进行了研究.结果表明,采用混合盐法反应工艺制备的TiB2含量为12%的7055复合材料.颗粒形状大小均匀,尺寸在200～500 mm之间,适量加入活性元素Mg,可以改善TiB2颗粒与铝基体界面润湿性,有效抑制颗粒的团聚,抗拉强度达到718 MPa,屈服强度达到679 MPa,伸长率达到4.2%,弹性模量达到86 GPa,复合材料拉伸断口呈韧性断裂特征,TiB2与基体界面的破坏以脱粘机制为主.     

原位合成TiB2/Al-5Cu复合材料的微观组织及摩擦磨损行为

采用混合盐反应法制备了TiB2/Al-5Cu复合材料,通过XRD、SEM、EDS和摩擦磨损试验等材料分析方法测试了复合材料的微观组织和耐磨性能.研究表明.内生TiB2颗粒分布均匀,平均尺寸约为500 nm.TiB2颗粒的引入显著细化了复合材料的凝固组织.复合材料的耐磨性能比基体合金有明显的提高,原因是表面形成了一层致密的机械混合层.TiB2颗粒在摩擦过程中起着抑制金属流动和支撑的双重作用.     

原位合成A356／TiB2复合材料的微观组织及力学行为

采用混合盐反应工艺制备了A356／TiB2铝基复合材料，通过OM，XRD，SEM，TEM和力学拉伸试验等材料分析方法测试了所合成复合材料的微观组织和力学性能。研究表明：K2TiF6和KBF4混合盐在A356铝合金熔体温度850℃时反应生成的增强体为棒状和粒状TiB2，并在基体中呈均匀弥散分布，增强体与基体间未发生界面反应。由于原位TiB2颗粒的强化和细化晶粒作用，使复合材料的力学性能明显提高，经热处理后共晶Si发生球化。复合材料拉伸断口呈韧性断裂特征，增强颗粒与基体间界面的破坏以脱开机制为主。     

原位TiB2颗粒增强铝基复合材料及其力学性能

对原位反应合成TiB2／A356铝基复合材料微观组织和力学拉伸性能进行了研究。结果表明，原位反应生成的颗粒增强相在复合材料基体中分布均匀，基体与颗粒间的界面洁净。复合材料强度随着颗粒含量的增加显著提高，与基体合金相比，TiB2质量分数为8％的TiB2／A356复合材料强度和弹性模量的提高幅度约为28％，TiB2质量分数为16％的TiB2／A356复合材料强度和弹性模量的提高幅度约为35％。复合材料的断裂主要是由于基体与颗粒界面脱粘，在拉伸应力作用下由此萌生微裂纹并扩展，导致界面处的基体撕裂，从而降低复合材料塑性。     

搅拌铸造SiC_p/A356复合材料的显微组织及力学性能

采用搅拌铸造技术制备质量分数为15%的SiCp增强A356铝基复合材料,并对所制备的复合材料进行后续热挤压变形。通过金相观察(OM),扫描电镜(SEM)及力学性能测试等手段,对该复合材料显微组织与力学性能进行了研究。结果表明,所制备的复合材料铸态组织中,SiCp较均匀地分布于基体中,SiCp与Al界面处存在Si原子的富集;热挤压变形后,显微气孔等铸造缺陷明显减少,材料致密度显著提高,SiCp沿热挤压方向呈流线分布特征,颗粒均匀分散性明显提高;采用535℃×5h固溶+180℃×5h时效处理后,热挤压棒材的力学性能为:σs=370MPa,σb=225MPa,δ=5.3%,时效后析出强化相大小约为200nm,且弥散分布于基体中;断口分析表明,SiCp/A356铝基复合材料的断裂主要是由基体的塑性断裂及SiCp的断裂导致的。     

原位增强TiB2/Al-4.5Cu复合材料的组织与力学性能

通过不同配比的混合盐体系(K2TiF6-KBF4-Na3AlF6-Al-4.5Cu )制备原位增强TiB2/Al-4.5Cu复合材料,分析该复合材料的凝固组织,测试其力学性能,并与基体合金进行对比.结果表明:K2TiF6-KBF4-Na3AlF6在Al-4.5Cu合金熔体中能够反应生成弥散分布的TiB2颗粒,从而起到细化和强化基体的作用.当K2TiF6和KBF4混合物加入量w为基体的20%时,复合材料的力学性能最优,抗拉强度σb达到414.3 MPa,伸长率δ为4.2%,硬度HB为132,分别比基体提高54%,35%,40%.     

原位TiB2/Al复合材料形核机制

阐述了原位合成制备TiB2颗粒增强铝基复合材料自生相的形核机制以及转变动力学，从热力学和动力学的角度来分析TiB2的形成机制，依据扩散原理讨论TiB2转变动力学。     

原位合成TiB2/Al-7Si复合材料的微观组织及摩擦磨损行为

采用混合盐反应工艺制备了TiB2/Al-7Si铝基复合材料,通过XRD、SEM、EDS和摩擦磨损试验等材料分析方法测试了所合成的复合材料的微观组织和耐磨性能.研究表明,内生TiB2颗粒分布均匀,平均尺寸约为400 nm.TiB2颗粒对α-Al和共晶Si都具有显著的细化效果.复合材料的耐磨性能比基体合金有明显的提高,原因是表面形成了一层致密的机械混合层.TiB2颗粒在摩擦过程中起着抑制金属流动和支撑的双重作用.     

原位合成TiB_2/Al-4.5Cu复合材料的热处理特性

采用KBF4和K2TiF6混合盐反应工艺制备了原位TiB2颗粒增强Al-4.5Cu复合材料。通过XRD、光学显微镜,元素分析仪和维氏硬度计等研究了复合材料的凝固组织和固溶时效行为。结果表明,颗粒的引入使凝固组织得到明显细化。颗粒引入后材料的硬度明显提高,对TiB2颗粒含量为6.9%的复合材料经T6处理后,其硬度(HV)比基体的提高了1倍。颗粒的引入,抑制了合金的固溶扩散进程,加速了复合材料的时效进程。