原位TiB/Ti复合材料熔体停止流动机理研究

采用自蔓延高温合成-感应熔炼制备了原位TiB/Ti复合材料。通过对钛基复合材料熔体停止流动前沿显微组织的观察,结合钛基体合金的停止流动机理,研究了原位TiB/Ti复合材料熔体的停止流动机理,并建立了钛基复合材料熔体的停止流动模型。研究发现,在停止流动前沿,TiB增强相呈漩涡状分布,在其前面存在一个几乎全是基体合金的合金带。     

TiAl—B合金细棒状十字形TiB2的生长特征

用原位自生法制备了Ti－54Al-x B(at%)和Ti-50Al-x B(at%)合金并利用XRD和SEM对合金的相组成和微观组织进行了研究，结果表明：细棒状TiB2主要以数个或更多个呈族聚形式分布于晶界处，细棒状TiB2(1010}面存在与[0001]晶向垂直的薄片状凸耳；有些细棒状TiB2生长成垂直交叉状的简单十字形或“T”字形，族聚形式细棒状TiB2实际为三维空间较复杂的十字或“T”字形的复合形，研究还表明，细棒状十字形TiB2晶体的这种结果与其{1010}面上的生长台阶有关。     

原位TiB2/Al复合材料摩擦磨损性能

研究了原位内生TiB2颗粒增强铝基(TiB2/Al)复合材料的摩擦磨损性能,并借助SEM对材料的磨损表面进行了分析.试验结果表明:复合材料的耐磨性优于基体铝.     

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TiC和TiB增强钛基复合材料的微观结构与力学性能

利用钛与Ｂ４Ｃ之间的自蔓延高温合成反应经普通的熔钐工艺原位合成制备了ＴｉＣ、ＴｉＢ增强的钛基复合材料。光学金相、ＥＰＭＡ、ＴＥＭ和Ｘ射线衍射的研究结果表明：存在匠两种不同形状的增强体,即短纤维状ＴｉＢ晶须和等轴、近似等轴状ＴｉＣ粒子。ＴｉＢ、Ｔｉ基体界面洁净,没有明显的界面反应,而ＴｉＣ、Ｔｉ基体界面有非化学配比的ＴｉＣ过度层存在。由于增强体承受载荷,基体合金晶粒细化以及高密度位错的存在,制备钛基     

熔铸原位TiB/Ti复合材料构件的显微组织

结合Ti-B-Al体系的热力学及Ti-B相图分析,论证了采用自蔓延高温合成(SHS)、感应熔炼和熔模精铸相结合的工艺成形了原位自生TiB/Ti复合材料构件的可行性,且成形了原位自生TiB/Ti复合材料飞机发动机叶片.采用XRD和SEM对叶片的相组成及显微组织进行了研究.结果表明在叶片薄壁和厚壁处的增强相均为TiB晶须,晶须的分布均匀,且尺寸细小、一致.而且,构件的表面粗糙度经测定Ra 为3.2μm,叶片最薄处壁厚为1.5 mm.     

TiB2/Al复合材料熔体的粘滞性

通过对TiB:颗粒增强铝基复合材料熔体粘度的系统测量和分析,研究了TiB2颗粒增强铝基复合材料熔体的粘度随温度变化的规律和熔体结构的变化.结果表明TiB2颗粒增强铝基复合材料熔体的粘度随温度的变化呈明显的不连续性,根据粘度的变化可以将熔体状态分为高温区、中温区和低温区,各温区间存在粘度突变温度点.在低温区和中温区之间可能存在着由TiB2引起的熔体结构的变化.     

TiAl／TiB2复合材料高温氧化膜的结构和形成机制

利用XRD，SEM，EDS及TEM对TiAl／TiB2复合材料在静止空气中高温氧化后的氧化膜结构及其形成机制进行了研究。结果表明：TiAl／TiB2复合材料的氧化膜主要由TiO2外层与由TiO2和Al2O3混合内层构成。TiO2和Al2O3混合内层为孔洞较多的疏松状结构。TiO2外层亦可分为内外两层，TiO2的内层部分存在一些与TiB2的轮廓相似的“孔洞”，TiO2的外层部分没有此类孔洞。由于TiAl／TiB2复合材料中的TiB2被氧化后生成的B2O3在高温下蒸发掉，使氧化膜中TiB2所处的位置留下了孔洞。因此，氧化膜中的部分孔洞是由于TiB2被氧化后产生的；氧化温度达到1000℃时，TiAl／TiB2复合材料中的TiB2使氧化膜中的孔洞数量增加，复合材料的抗氧化性能急剧下降。     

SCS-6 SiC/TiB2/Ti2AlNb复合材料界面反应及机理

利用透射电镜对SCS-6 SiC/TiB2/Ti2AlNb复合材料的界面反应进行了观察,并运用量子化学计算理论及有关热力学模型,计算了SCS-6 SiC/TiB2/Ti2AlNb复合材料界面反应的Gibbs函数变值△rG,据此对实验结果进行了讨论与分析.研究表明,TiB2可有效地阻止元素扩散与反应,但在高温长时间热暴露后,TiB2层消耗殆尽形成TiB.SCS-6 SiC的C涂层与基体Ti2AlNb中元素反应形成不同的碳化物与硅化物.研究结果还表明,化学计量比的TiB2要比富B的TiB2更加稳定,因此作为界面障碍涂层更为有利.     

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。     

液-液原位反应合成TiB2/CuCrZr复合材料的研究

利用液-液原位反应法地制备了TiB2/CuCrZr复合材料,并且研究了TiB2含量对复合材料硬度和电导率的影响。结果表明,TiB2颗粒分布不均匀,呈现团粒状和细长棒状两种形态,在铸态下,复合材料的硬度比常规的铸态CuCrZr合金有较大的提高,复合材料的硬度随着TiB2含量的增加呈先增后减的趋势,TiB2含量为3%时的硬度最佳(HV为206);电导率随TiB2含量的增加有所下降。     

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.     

原位生成TiB2/ZA27复合材料的组织与耐摩擦磨损性能

以铝熔体为载体,采用混合盐反应法生成形状规则、尺寸细小的TiB2颗粒,再传递到ZA27合金中,获得TiB2/ZA27复合材料。通过金相显微镜、XRD、SEM、EDS和摩擦磨损试验等分析方法测试了复合材料的微观组织和耐摩擦磨损性能。结果显示,TiB2颗粒在TiB2/ZA27复合材料中分布均匀,平均直径小于3μm。TiB2颗粒的加入对基体组织有显著的细化效果,并随着TiB2颗粒含量的增加,复合材料的耐摩擦磨损性能相比于基体材料有明显提高。     

原位生成TiB2/Al复合材料的界面微结构研究

利用透射电镜和高分辨电子显微镜研究了混合盐原位反应生成的TiB2/Al复合材料的界面微观结构。结果表明,原位生成的TiB2颗粒呈六方结构,颗粒周围存在部分位错,且TiB2颗粒与基体Al存在位向关系：[0001]TiB2∥[111]Al,（1^-21^-0）TiB2∥（110）Al。电镜观察显示TiB2/Al复合材料界面光滑洁净,没有其它反应产物,界面处原子结合良好。TiB2/Al界面结合为半共格界面结合,建立了TiB2/Al复合材料界面原子结合模型。     

电铸制备TiB_2/Cu复合材料的性能

使用粒度约为3μm的导电陶瓷TiB_2颗粒作为铜基复合材料的增强相,在酸性硫酸铜溶液中用电铸方法制备TiB_2/Cu电火花加工用工具电极。用扫描电镜和金相显微镜观察其组织结构,用维氏硬度计测量硬度,用中性盐雾试验测量其耐腐蚀性,用电火花加工脆硬材料衡量其抗电蚀性。结果表明:电铸Cu与TiB_2/Cu晶粒平均直径分别为30,10μm,硬度分别为984,1235 MPa,腐蚀失重分别为47.8,40.3 mg;TiB_2颗粒的加入可显著细化晶粒,提高硬度、耐腐蚀性和抗电蚀性。     

TiB2／Al复合材料熔体的表观粘度

采用旋转柱体法研究了TiB2颗粒增强铝基复合材料熔体的表观粘度随温度的变化.结果表明,由于温度升高和转子的搅拌,陶瓷颗粒的分布变得均匀,熔体粘度在750～780 ℃时产生第一次不连续变化;之后颗粒沉降开始,熔体粘度在780～830 ℃温度段内开始逐渐增大.