ZrOCl—Al体系熔体反应生成Al3Zr（p）,Al2O3（p）／Al复合材料的反应机制

利用X射线衍射仪（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）。对ZrOCl2-Al体系熔体反应生成的复合材料组织进行了分析,结果表明：ZrOCl2－Al体系反尖生成相为Al3Zr和α－Al2O3,颗粒尺寸为0．2－5μm,形状以多面体为主;随反应起始温度升高,生砀 颗粒体积分数增大,熔体温度也升高,但当熔体温度高于1200℃时,Al2Zr出现聚集、长大。提出了ZrOCl2-Al体系的反应是气－液反应和固－液反应的复合过程,建立了ZrOCl3／Al反应中的控制环节ZrOC2/Al反应的动力学模型及化学反应速率的关系式。     

熔体反应法制备Al_3Zr_(p)、Al_2O_(3(p))/A356复合材料的凝固组织和性能

对Al ZrOCl2 体系采用熔体反应法制备了Al3Zr( p) 、Al2 O3( p) /A35 6复合材料。结果表明 :原位生成的Al3Zr和Al2 O3 均为多面体粒状 ,且Al3Zr表面存在生长小面 (facet)。复合材料凝固组织中随ZrOCl2 加入量的增加 ,颗粒分数增大 ,颗粒分布更均匀。但反应温度高于 90 0℃时 ,Al3Zr颗粒出现板块状集聚生长。拉伸试验表明 :Al3Zr(p) 、Al2 O3(p) /A35 6复合材料具有比基体更高的抗拉强度 ,并随ZrOCl2 加入量的增加而提高 ,其拉伸断口为混合型断裂     

Al-ZrOCl_2反应体系制备ZrAl_(3(p)) Al_2O_(3(p))/Al复合材料

从Al ZrOCl2 体系利用熔体直接反应法制备了原位ZrAl3 和Al2 O3 颗粒增强铝基复合材料。Al Zr O体系中原位形成的ZrAl3 具有四方结构 ,其最大尺寸为 4μm ,纵横长度比小于 2 .0。此外 ,还有一定数量的亚微米级Al2 O3 颗粒生成 ,其晶体为六方结构 ,纵横长度比大于 2 .0。ZrAl3(p) ,Al2 O3(p) /Al复合材料凝固组织中 ,随ZrOCl2加入量的增加 ,生成的颗粒尺寸更小 ,分布更均匀。拉伸试验表明 :Al ZrOCl2 体系制备的复合材料具有高的强度和塑性 ,断口组织中存在大量韧窝 ,韧窝中镶嵌着细小颗粒 ,属韧性断裂。     

熔体反应制备Al3Zr（p）、Al2O3（p）／A356复合材料的凝固组织和性能

对Al-ZrOCl2体系采用熔体反应制备Al3Zr(p)、Al2O3(p)/A356复合材料。结果表明,原位生成的Al3Zr和Al2O3均为多面体位粒,且Al3Zr表面存在生长小面（facet)。复合材料凝固组织中ZrOCl2加入量的增加,颗粒分数增大,颗粒分布更均匀。但反应温度高于900℃时,Al3Zr颗粒出现板块状集聚生长,拉伸试验表明,Al3Zr(p)、Al2O3(p)／A356复合材料具有比基体更高的抗拉强度,并随ZrOCl2加入量的增加而提高,其拉伸断口为混合型断裂。     

Al-Zr-O体系熔体反应法合成复合材料的微观组织和拉伸性能

采用熔体反应法 ,以ZrO2 、ZrSiO4 和ZrOCl2 粉剂为反应物在熔融的铝 ( 85 0℃ )中成功制备了Al/ (Al3 Zr Al2 O3 ) P 复合材料。扫描电镜 (SEM )和电子探针 (EPMA)分析表明 :Al Zr O体系反应生成的复合材料 ,颗粒尺寸细小 ,Al2 O3 为 1～ 3μm ,Al3 Zr小于 1μm ,且弥散分布于基体中。拉伸试验结果显示 :Al Zr O体系反应生成Al/ (Al3 Zr Al2 O3 ) P 复合材料的抗拉强度和屈服强度较基体纯Al均显著提高。其中Al ZrOCl2 体系生成的复合材料的抗拉强度为14 8 7MPa ,屈服强度为 112 4MPa ,分别较基体纯Al提高了 93 6 %和 170 8%。     

Al-K2ZrF6反应体系生成Al3Zrp/Al复合材料的界面结构

借助于透射电镜 (TEM )研究了Al K2 ZrF6体系熔体反应生成Al3 Zrp/Al复合材料中Al3 Zr颗粒晶体形貌及Al3 Zr/Al界面结构。结果表明 :原位生成的Al3 Zr颗粒以多面体和长方体为主 ,颗粒晶体表面存在生长小面(facet) ,其晶体为四方结构 ,密排面为 (11- 4- ) ;Al3 Zr/Al界面光滑、洁净 ,无界面反应物。电子衍射图及界面原子排列分析表明 ,Al3 Zr颗粒与Al在界面处存在位向关系 :[2 - 2 - 1]Al3 Zr∥ [10 0 ]Al,(0 12 ) Al3 Zr∥ (11- 0 ) Al,其点阵错配度仅为 10 .87%。此外 ,熔体反应法制备的Al3 Zrp/Al复合材料不仅凝固组织均匀 ,而且具有良好的力学性能。     

磁化学合成（Al2O3＋Al3Zr）p/Al复合材料的微观组织与力学性能

以氧氯化锆(ZrOCl2·8H2O)为反应物,采用熔体反应法,并在反应过程中施加脉冲涡流磁场,磁化学合成了(Al2O3+Al3Zr)p/Al复合材料.扫描电镜(SEM)与X射线衍射(XRD)分析表明生成的颗粒为α-Al2O3和Al3Zr,颗粒细小,形状一致,且弥散分布于铝基体中;在相同反应条件下,与常规原位反应相比,磁场下反应更快、更完全,缩短了反应时间,并从反应动力学角度进行了分析.复合材料的力学性能研究表明,其屈服强度σs和抗拉强度σb均随颗粒体积分数的增加而升高,延伸率δ先升后降.(Al2O3+Al3Zr)p/Al复合材料的拉伸断口形貌表明,其断裂属塑性断裂.     

Al-Zr(CO3)2体系熔体反应法制备复合材料的反应机理研究

研究了用Al-Zr(CO3)2体系熔体反应法制备(Al3Zr Al2O3)P/Al复合材料的反应机理.SEM分析显示,反应生成的颗粒细小,且在基体中弥散分布.冶金热力学原理分析认为:Al-Zr(CO3)2体系在熔体中能自发反应生成Al3Zr和Al2O3颗粒,XRD分析结果和熔体温度随时间的变化关系得到了证实.快速水淬试样SEM分析的结果表明,反应按反应-扩散-破裂动力学机制进行.用反应原理图描述了该动力学机制,为其建立了数学模型,分析了化学反应和扩散阻力在反应过程中的影响.     

Al-Zr(CO_3)_2体系反应合成复合材料的力学性能与断裂行为①

利用Al Zr(CO3)2原位反应体系,采用熔体反应法制备了(Al3Zr Al2O3)p/Al复合材料。XRD及SEM分析显示:原位反应生成的颗粒为Al3Zr和Al2O3,颗粒细小并均匀分布在基体中。拉伸实验表明:(Al3Zr Al2O3)p/Al复合材料的抗拉强度和屈服强度随颗粒含量的增大显著提高,当颗粒体积分数为10%时,复合材料的抗拉强度和屈服强度分别为148.3MPa和110.5MPa,但延伸率先上升后下降。原位拉伸研究表明:复合材料拉伸过程中裂纹的萌生及扩展机制可从两方面得到解释:滑移过程中的位错作用机制以及颗粒脱粘和破碎形成的"孔洞"成核与长大机制。     

Al-Zr(CO3)2体系反应合成复合材料的反应机制及动力学模型

开发了Al-Zr(CO3)2体系熔体反应法合成新型(Al3Zr Al2O3)p/Al复合材料,研究了Al-Zr(CO3)2体系的反应热力学、反应动力学及反应机制.结果表明:Al-Zr(CO3)2体系起始反应温度为850℃,且在铝熔体(850～1100℃)温度范围内反应能自发进行.X射线衍射(XRD)及扫描电镜(SEM)分析表明:反应合成的强化相为Al3Zr和α-Al2O3颗粒,其尺寸为0.1～1 μm,且在基体中弥散分布.反应过程中复合熔体水淬实验分析表明:反应析出的Zr量随反应时间延长而增大,当反应进行10 min就达到了总增量的90%,整个合成反应时间为15 min,且合成过程前期(反应3 min前)主要受化学反应控制,合成过程后期(反应10 min后)主要受扩散控制.Al-Zr(CO3)2体系中关键反应ZrO2与Al按反应-扩散-破裂机制进行,并建立了反应原理图、反应动力学模型和反应时间的动力学方程.     

In-situ synthesized (Al_3Zr+Al_2O_3)_p /A356 composites by direct melt reaction in Al-Zr-O system

1　INTRODUCTIONRecently ,muchattentionhasbeen paidtothedevelopmentofeffectivefabricationprocessesforpar ticulatereinforcedmetalmatrixcomposites (PRMM Cs) [13] .However,metalmatricesreinforcedwithparticlesformedinsituareanemerginggroupofdis continuouslyreinforcedcompositesthathavedistinctadvantagesovertheconventionalcomposites[4 ,5] .Inthein situfabricationprocess ,thespontaneousreac tionbetweenthereactantsisutilizedtosynthesizethereinforcementsinthemetalmatrix .Especially ,thedirectmelt…     

Effect of carbon content on microstructure of in-situ Al_2O_(3p)-TiC_p/Al composites

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＸＤｔｅｃｈｎｉｑｕｅｉｓａｐａｔｅｎｔｏｆＭａｒｔｉｎＭａｒｉｅｔｔａＣｏｒ ｐｏｒａｔｉｏｎ[1] .Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｆａｂｒｉｃａｔｅｄｂｙｔｈｉｓｔｅｃｈｎｉｑｕｅｐｏｓｓｅｓｓｍａｎｙａｄｖａｎｔａｇｅｓ :1)Ｔｈｅｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄｒｅｉｎ ｆｏｒｃｅ ｐａｒｔｉｃｌｅｓａｒｅｆｉｎｅｉｎｓｉｚｅａｎｄｅｑｕｉａｘｅｄｉｎｓｈａｐｅ[2 ,3 ] ;2 )Ｔｈｅｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙｂｅｔｗｅｅｎｉｎ ｓｉｔｕｒｅｉｎｆｏｒｃｅｐａｒｔｉｃｌｅｓ…     

Al-Zr-O-B体系反应生成颗粒增强复合材料的研究

采用Al-Zr-O-B体系熔体反应生成了颗粒增强铝基复合材料。对其反应的热力学探讨结果表明,850℃的起始条件下反应可以自发进行。利用X射线衍射仪和扫描电子显微镜对生成的复合材料组织进行了分析,表明生成的增强相为Al2O3、Al3Zr和ZrB2,呈颗粒状,弥散分布,随反应物加入量的增加,复合材料的抗拉强度上升,伸长率下降。     

添加NH_4AlO（OH）HCO_3原位生成Al_2O_3/Al复合材料的制备及其性能

碳酸铝铵与熔融的铝液反应原位生成颗粒增强铝基复合材料,对复合材料的力学性能和摩擦磨损行为进行研究。结果表明：在搅拌的铝熔体中碳酸铝铵发生分解反应生成γ-Al2O3;该原位反应的增强颗粒比直接添加的Al2O3在铝熔体中分布得更均匀;复合材料的密度和硬度随着增强相加入量的增加而提高,而强度则随着增强相加入量的增加而降低;磨损率随着增强相加入量的增加和载荷的增加而提高;原位反应生成的复合材料的力学性能和耐磨性明显优于直接添加Al2O3颗粒形成的复合材料的。     

Microstructure characterization of reinforcements in in-situ synthesized composites of Al-Zr-O system

A novel in-situ reaction system Al-Zr-O was developed. In-situ Al3Zr and Al2O3 particulates reinforced aluminum matrix composites were fabricated by the direct melt reaction technique in the Al-Zr-O system. Microstructures of the composites and crystal morphology of in-situ formed Al3Zr and Al2O3 particulates were analyzed by scanning electron microscope (SEM) and transmission electron microscope (TEM). Results indicate that in-situ formed Al3 Zr and Al2O3 particles are finer and well distributed in aluminum matrix. Al3Zr particulates with a tetragonal structure are mainly in the shape of polyhedron. A few of them are in the form of rectangle. The length/width ratio of the rectangular Al3Zr is less than 2.0 and the maximum size is 2μm. In addition, a certain number of Al2O3 submicro particles with a hexagonal structure are also generated in this system. Furthermore, it is found that Al3Zr crystal grows by the mechanism of twinning. The twin plane is (114). The twinning direction is [221]. The tensile tests show that the composites synthesized in the Al-Zr-O system exhibits high strength and ductility. There are a lot of ripples with fine particles on the fracture. The principal strengthening mechanisms for (Al3Zr Al2O3 )p/Al composites may include Orowan strengthening, grain-refining strengthening, solid-solution strengthening and dislocation strengthening.     

Cr-Al(Cr)2O3金属陶瓷的燃烧合成与致密化

采用燃烧合成法，通过调整反应体系成分并控制凝固过程，成功制备了金属Cr相分布均匀、尺寸可达亚微米级的Cr-Al(Cr)2O3金属陶瓷．研究了聚合物及体系成分对金属陶瓷微观组织和燃烧合成过程的影响．结果表明，添加聚合物显著降低了Al-Cr2O3-A12O3体系的引燃温度，缩短了引燃时间，并改善了Cr颗粒在陶瓷基体上的分布均匀性．加入稀释剂Al2O3以及Cr2O3过量可细化Cr颗粒，使Al2O3基体变为Al2O3和Al(Cr)2O3．对燃烧合成熔体施加较低的压力，获得了致密的Cr-Al(Cr)2O3金属陶瓷，解决了燃烧合成致密化的问题．     

Al_3Ti和Al_2O_3增强铝基复合材料的XD合成

通过XD(ExothermicDispersion)法原位反应生成Al2 O3 与Al3Ti复合增强的铝基复合材料 ,结果表明Al/TiO2 经充分混合、挤压成坯后 ,在真空炉中以一定的升温速率加热至 10 73K左右时发生剧烈的化学反应。由SEM ,XRD及能谱分析可知 :生成物Al2 O3 呈等轴颗粒状 ,Al3Ti呈棒状。主要分析了反应过程的热力学并简要说明了影响XD合成的主要因素     

Al-Zr(CO3)2体系反应生成Al基复合材料的力学和磨损性能研究

运用Al-Zr（CO3）2体系熔体反应法制备了（Al3Zr＋Al2O3）p／Al合材料，研究了（Al3Zr＋Al2O3）p／Al复合材料的力学和磨损性能。结果表明：Al-Zr（CO3）2与Al熔体反应生成了Al2O3、Al3Zr颗粒；（Al3Zr＋Al2O3）g/A复合材料的抗拉强度和屈服强度随颗粒理论体积分数的增大而提高，当颗粒体积分数为10％时，复合材料的Rm为148．3MPa，较铝基体提高了90．1％，复合材料的Rp02为110．5MPa，较铝基体的提高了163．1％，复合材料的断后伸长率先升后降；由复合材料的拉伸断口SEM可知：随着反应物质量增加，塑性变形区减小，但仍是塑性断裂；由磨损表面SEM观察表明：（Al3Zr＋Al2O3）p/Al复合材料的磨损特征为黏着磨损和磨粒磨损的混合型磨损。     

ZrB2-Al2O3复合粉体的制备及应用综述

以ZrO2（或ZrOCl2·8H2O）、B2O3（或H3BO3）和工业Al粉为原料,在氩（氮）气气氛中合成了ZrB2-Al2O3复合粉体,较佳的摩尔配比为ZrO2（ZrOCl2·8H2O）：H3BO3：Al=3：6：20。自蔓延高温合成法、微波法以及高能球磨法合成的复合粉体晶粒细小,具有良好的成型性和烧结性。ZrB2-Al2O3复合粉体可用来制备高性能陶瓷以及作为含碳耐火材料的添加剂来提高材料的抗氧化性和抗侵蚀性,此复合粉体在磨料磨具工业也有广阔的应用前景。