XD合成Al-TiO2-C系铝基复合材料研究

主要讨论了Al-TiO2-C系XD法制备铝基复合材料的合成工艺.结果表明,Al-TiO2-C系在真空炉中氩气气氛下预热至1 100 K左右时爆燃,反应生成颗粒状TiC、A12O3及棒状Al3Ti复相增强的铝基复合材料.α-Al2O3颗粒偏聚于基体的晶界,Al3Ti在基体中分布相对均匀.该反应系的主要工艺参数以球磨时间2 h、压块预紧实度63.8%左右、升温速率25 K/min左右为宜;保温时间对反应产物的组织影响甚小;棒状物Al3Ti随C/TiO2摩尔比的增加而减少,在C/TiO2摩尔比为l时,Al3Ti基本消失.     

Al-TiO_2-B_2O_3系XD合成铝基复合材料研究

主要讨论Al-TiO_2-B_2O_3系XD法制备铝基复合材料的合成工艺及其反应机理。结果表明:在B2 O3 与TiO2 摩尔比小于1时,真空炉温预热至10 0 0K左右时压坯爆燃,反应产物由TiB2 、Al3 Ti和Al2 O3 组成,其中Al3 Ti为棒状物,TiB2 、Al2 O3 为细小颗粒,粒径为数μm左右。同时分析了球磨时间、预紧实度对反应产物的影响规律。     

AI-TiO2-B2O3系XD合成铝基复合材料研究

主要讨论Al-TiO2-B2O3系XD法制备铝基复合材料的合成工艺及其反应机理.结果表明:在B2O3与 TiO2摩尔比小于1时,真空炉温预热至1 000 K左右时压坯爆燃,反应产物由TiB2、Al3Ti和Al2O3组成,其中Al3Ti为棒状物,TiB2、Al2O3为细小颗粒,粒径为数μm左右.同时分析了球磨时间、预紧实度对反应产物的影响规律.     

Al-TiO2-B系热扩散反应法合成铝基复合材料基体组织的细化机理

研究了Al-TiO2-B反应系热扩散反应（XD）法合成铝基复合材料基体组织的细化机理。实验结果表明，在Al-TiO2系中未加硼粉时，反应产物Al3Ti呈细长棒状，并可贯穿基体晶粒，Al2O3为细小颗粒偏聚于基体的晶界，铝基体晶粒粗大，当Al-TiO2系中加入硼粉后，棒状物Al3Ti减少，当B／TiO2摩尔比rB/TiO2为2时，Al3Ti基本消失，B与Al3Ti反应产生的TiB2成为铝基体结晶时的核心，基体晶粒细化，Al2O3呈均匀分布。     

用XD法合成的铝基复合材料的组织与力学性能

对Al-TiO2-B2O3系利用放热弥散（XD）反应法合成了铝基复合材料．当B2O3／TiO2摩尔比为0时，增强相由α-Al2O3颗粒和棒状物Al3Ti组成，抗拉强度和延伸率分别为250.4MPa和4.0％，断口中有的棒状物自身开裂，断裂由Al3Ti自身萌生裂纹，并沿其解理面扩展至界面引起，加入B2O3后，棒状物Al3Ti减少，基体晶粒细化，强度和延伸率同步提高；当B2O3／TiO2摩尔比为1时，Al3Ti基本消失，抗拉强度和延伸率分别提高到320.8MPa和10.6％，断口形貌由细小韧窝组成，随着实验温度的增加，延伸率进一步提高，拉伸强度则随之下降，棒状物Al3Ti因与基体的界面结合强度降低而与基体中脱离，表明Al3Ti对复合材料的性能提高不利，723K时，延伸率上升至20.5％，抗拉强度下降至85.6MPa。     

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     

固液反应合成铝基自生复合材料

利用Ａｌ－Ｍｇ合金液与Ｆｅ３Ｏ４粉末的反应,获得了细小Ａｌ－Ｆｅ相和Ａｌ２Ｏ３分布于铝基体上的复合材料;在离心铸造过程中,利用Ａｌ－Ｍｇ合金液与Ｆｅ２Ｏ３的反应,获得了外层含有初生Ａｌ－Ｆｅ相、内层不含初生Ａｌ－Ｆｅ相的复合材料。分析了复合材料的组织特征和物相组成。     

XD反应合成Al3Ti,α-Al2O3和TiB2/Al复合材料的界面结构

借助于SEM和TEM研究了Al—TiO2-B2O3系热扩散反应法合成铝基复合材料的界面结构。结果表明：在B2O3与TiO2摩尔比小于1时，增强相由棒状的Al3Ti及颗粒状的TiB2和α-Al2O3组成。Al3Ti与基体的界面干净、相容性好，在基体中分布均匀；TiB2与铝基体界面干净，并存在以下位向关系：[231^-]Al∥[0001]TiB2，（204^-）Al∥（2420^--）TiB2，可成为基体结晶时的核心，细化基体晶粒；口一Al2O3与铝基体的润湿性差，被推挤到基体颗粒的界面呈偏聚状态，并存有孪晶现象，其孪晶面为（111），孪生方向为[112^-]。     

Al3Ti和Al2O3增强铝基复合材料的XD合成

通过XD(Exothermic Dispersion)法原位反应生成Al2O3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1 073     

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     

Formation of composites fabricated by exothermic dispersion reaction in Al-TiO_2-B_2O_3 system

The formation of aluminum matrix composites fabricated by exothermic dispersion reaction in Al-TiO2-B2O3 system was investigated. The thermal analysis results show that the reactions are spontaneous and exothermic. The Gibbs free energy of α-Al2O3 is the lowest among all the combustion products, followed by TiB2 and Al3Ti. It is noted that when the B2O3/TiO2 mole ratio is below 1, the reaction products are composed of particle-like α-Al2O3, TiB2 and rod-like Al3Ti. The α-Al2O3 crystallites, resulting from the reaction between Al and TiO2 or B2O3, are segregated at the grain boundaries due to a lower wettability with the matrix. SEM micrographs show that rod-like Al3Ti phase distributes uniformly in the matrix. When the B2O3/TiO2 mole ratio is around 1, the Al3Ti phase almost disappears in the composites, and the distribution of α-Al2O3 particulates is improved evidently.     

A0／TiO2摩尔比对热扩散反应合成的影响

本文提出了Al TiO2 系XD合成Al3Ti Al2 O3/Al自生复合材料的微观反应模型 ,分析了不同的Al/TiO2 摩尔比对燃烧过程的影响。原位生成的Al2 O3呈等轴颗粒状 ,尺寸达亚微米级 ;Al3Ti的生成受扩散控制 ,呈棒状 ;随着Al/TiO2 摩尔比的增加 ,燃烧温度降低 ,燃烧时间和体密度增加。     

Formation of composites fabricated by exothermic dispersion reaction in A1-TiO2-B2O3 system

The formation of aluminum matrix composites fabricated by exothermic dispersion reaction in A1-TiO2-B2O3 system was investigated. The thermal analysis results show that the reactions are spontaneous and exothermic. The Gibbs free energy of α-Al2O3 is the lowest among all the combustion products, followed by TiB2 and Al3Ti. It is noted that when the B2O3/TiO2 mole ratio is below 1, the reaction products are composed of particle-like α-Al2O3, TiB2 and rod-like Al3Ti. The α-Al2O3 crystallites, resulting from the reaction between A1 and TiO2 or B2O3, are segregated at the grain boundaries due to a lower wettability with the matrix. SEM micrographs show that rod-like Al3Ti phase distributes uniformly in the matrix. When the BEO3/TiO2 mole ratio is around 1, the Al3Ti phase almost disappears in the composites, and the distribution of α-Al2O3 particulates is improved evidently.     

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.     

A359-Zr(CO3)2体系反应合成复合材料的干滑动磨损性能

研究了新型反应体系A359-Zr(CO3)2熔体反应法制备的(Al3Zr Al2O3)p/A359复合材料干滑动磨损性能.结果表明:复合材料的磨损量随着载荷的增大和时间的延长均远小于基体磨损量,由于颗粒的支撑和减磨作用,使得同一条件下复合材料的磨损量随颗粒体积分数的增加而减少;当载荷为98 N时,12%(Al3Zr Al2O3)p/A359复合材料的磨损量为20.2 mg,而基体材料的磨损量为54.5 mg,复合材料比基体材料耐磨性提高了2.5倍;由磨损表面SEM观察表明,基体A359合金存在严重粘着和变形,表现为粘着磨损和剥层磨损,复合材料的磨损类型表现为磨粒磨损.     

TiC／2618复合材料的再结晶过程及高温性能

利用退火实验、金相观察及高温拉伸实验, 采用复合材料与基体合金对比的方法, 对ＸＤ 法（ 即原位反应法） 制备的ＴｉＣ（６ ％ ）／２６１８ 复合材料的再结晶过程和高温力学性能进行了研究。结果表明： 通过ＸＤ 法在２６１８ 合金中加入的硬度高而尺寸细小的ＴｉＣ 增强相能阻碍基体的再结晶, 使其再结晶温度至少提高了５０ ℃; 同时, 在高温拉伸时, ＴｉＣ 粒子能有效阻碍位错运动, 从而提高复合材料的高温力学性能。     

ZrOCl_2-Al体系熔体反应生成Al_3Zr_((p)),Al_2O_(3(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体系反应生成相为Al3 Zr和α Al2 O3 ,颗粒尺寸为 0 .2～ 5 μm ,形状以多面体为主 ;随反应起始温度升高 ,生成的颗粒体积分数增大 ,熔体温度也升高 ,但当熔体温度高于 12 0 0℃时 ,Al3 Zr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ZrOCl2 /Al反应中的控制环节ZrO2 /Al反应的动力学模型及化学反应速率的关系式。     

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.