高温钛合金及钛基复合材料增材制造技术研究现状

高温钛合金及钛基复合材料因具有比强度高、比刚度高、耐腐蚀、耐高温等优异性能,近几年来受到了广泛的关注。钛基复合材料的力学性能往往与增强相组织有关,增材制造技术的快速凝固可以使颗粒增强钛基复合材料中晶粒细化,力学性能得到提升。本文综述了高温钛合金及钛基复合材料的研究进展,分析了增强相组织对材料力学性能的影响,总结了增材制造技术制备钛基梯度功能材料的应用。通过增材制造技术制备钛基复合材料不仅可以提高复合材料的硬度和强度,还可以提高复合材料的延展性,采用增材制造技术制备高性能钛基复合材料将会成为未来的发展趋势。     

原位自生钛基复合材料的研究进展

原位自生钛基复合材料以其高比强度和高比模量引起了人们的广泛关注,尤其是如何提高其高温性能成为近年来钛基复合材料研究的热点.该文详细综述了原位自生钛基复合材料的各种制备方法、增强体与钛基体的选择、各种增强体的反应体系以及原位自生钛基复合材料的组织结构与力学性能,指出了原位自生钛基复合材料今后的发展方向.     

原位合成钛基复合材料的最新进展

原位合成钛基复合材料以其高比强、高比模量引起了人们的广泛关注,尤其是如何提高其高温性能成为近年来钛基复合材料研究的热点.本文综合评述了原位合成钛基复合材料的最新进展,包括各种制备方法、增强体与钛基体的选择、各种增强体的反应体系以及原位合成钛基复合材料显微组织与力学性能,指出了原位合成钛基复合材料今后的发展方向.     

粉末冶金法制备颗粒增强钛基复合材料的研究进展

颗粒增强钛基复合材料因具有高强度、轻量化、耐蚀性和高温力学性能优良等特点被广泛应用于航空航天、汽车工业、医用工程领域。本文介绍了钛基复合材料在国内外的发展概况与研究成果,阐述了钛基复合材料基体组成、增强体形貌及物理性质、增强体引入方式、制备工艺及力学性能等方面,重点讨论了利用不同粉末冶金法制备颗粒增强钛基复合材料的工艺特点及材料特性,并对其进一步研究提出展望。     

颗粒增强钛基复合材料缓进深切磨削加工研究

正颗粒增强钛基复合材料(以下简称PTMCs)是以钛合金(Ti-6Al-4V)为基体、以TiC颗粒等为增强相的金属基复合材料。可以在极大改善钛合金基体材料比强度、比模量的同时,拥有良好的延展性与韧性,具有更好的高温性能、耐腐蚀性能和抗疲劳性     

粉末冶金颗粒增强钛基复合材料研究进展

颗粒增强钛基复合材料具有优异的力学性能，粉末冶金技术在制备颗粒增强钛基复合材料上有很大优势。本文从钛合金基材、颗粒增强相选择及制备工艺与性能等方面综述了粉末冶金颗粒增强钛基复合材料的研究进展，指出提高密度、降低成本是粉末冶金颗粒增强钛基复合材料的发展方向。     

Mg-Li基复合材料研究

Mg-Li基复合材料具有很高的比强度和比刚度，是宇航、兵器等行业的理想结构材料之一。综述了Mg-Li基复合材料常用的基体合金和增强体，介绍了真空（保护气氛）浸渗、粉末冶金、薄膜冶金以及搅拌铸造等几种常用制备方法，并比较了这几种制备方法的的优缺点以及适用增强体，还综述了几种常见Mg-Li基复合材料的组织与性能。对目前存在的问题进行了探讨，指出现有Mg-Li基复合材料制备方法均采用外加增强体的办法引入强化相，其存在较严重界面反应的缺点，原位自生反应合成增强体是一条可行的途径；此外，采用变形加工或后续热处理也是提高Mg-Li基复合材料力学性能的有效方法。     

钛基复合材料耐磨性研究进展

钛合金因具有高比强度、高比模量、耐腐蚀、耐低温、无磁等性能特点而被广泛应用.然而,与传统钢铁材料相比,钛合金存在弹性模量低、耐热性能不足、耐磨性差等局限,阻碍其在航空航天、兵器行业等领域的推广应用.与钛合金相比,钛基复合材料可将基体钛合金高强塑性与增强体高模量、高耐磨的优势相结合,具有比钛合金更高的弹性模量、耐磨性及高温性能,从而满足一些高承载、抗冲击、高耐磨和高温抗氧化等极端工况条件下的使用要求.从钛基复合材料发展历程出发,对钛基复合材料耐磨性研究进展加以概述,主要介绍了钛基复合材料耐磨性表征方法和摩擦磨损行为,对钛基复合材料良好耐磨性能、高耐磨钛基复合材料的设计及TMCs表面耐磨改性技术进行阐述,最后进行总结与展望.     

微波烧结原位合成(Ti_5Si_3+TiC)/TC4复合材料组织性能研究

通过Ti-SiC反应体系,选择粒径为45μm的基体TC4,5μm的增强相SiC(质量分数为5%和10%),经过低能球磨混粉后,微波烧结原位合成颗粒增强钛基复合材料。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)对制备的钛基复合材料进行组织结构分析,并对钛基复合材料的致密度、显微硬度、压缩强度、抗拉强度、耐磨性和抗氧化性进行测试研究。结果表明,钛基复合材料主要由增强相TiC,Ti_5Si_3及基体Ti_3种物相组成。TiC呈颗粒状,有明显的棱角,而Ti_5Si_3呈熔融状颗粒,但是颗粒没有明显的棱角,增强相呈准连续网状分布,随着SiC含量的增加,网状结构不清晰,部分增强相团聚在一起。复合材料的相对密度、显微硬度和压缩强度随SiC含量的增加而增加,分别达到98.76%,HV729和2058MPa,但是复合材料的室温拉伸强度随SiC含量增加而降低。引入增强相后,复合材料的抗氧化性和耐磨性均高于基体,且耐磨性和抗氧化性随SiC含量增加而增加,其室温磨损机制主要为粘着磨损。     

TiC和TiB混杂增强钛基复合材料研究新进展

混杂增强是获得高性能复合材料的有效方法,它可以兼顾2种或多种增强体的特点,使之起到相互弥补的作用,特别是由于产生的混杂效应将明显提高或改善单一增强材料的某些性能,从而扩大材料设计的自由度。因此,对于TiB与TiC原位自生混杂增强钛基复合材料方面的研究将很有意义。本文从制备方法、界面与组织及性能方面对TiC和TiB混杂增强钛基复合材料进行了详细阐述。     

碳纤维增强铝基复合材料的研究现状

摘要：碳纤维增强铝基复合材料同时具备了增强材料和金属材料的优良特性,具有高强度、高模量、高耐磨性等特征,并且可以在导热、导电和高温下提供高强度、高弹性系数和高尺寸强度,在航空航天、汽车等行业的应用方面表现出巨大的发展空间。介绍了几种制备碳纤维增强铝基复合材料方法,从制备工艺、微观组织、力学性能等方面评述了制备的关键问题和研究现状,对界面反应、润湿性、分散性和浸渗问题进行了分析,并展望了碳纤维增强铝基复合材料的研究和发展趋势。     

稀土元素的添加对原位生成的Ti-TiC-TiB复合材料抗磨损性能的影响

采用Ti 6Al 4V 5B4C和Ti 6Al 4V 5B4C 1Nd 两种成分的原始粉末, 反应热压后原位生成了Ti TiC TiB复合材料。经过X射线检测, 证明了试验中原位生成反应5Ti+B4C 4TiB+TiC的进行。采用摩擦磨损试验机检测了两种材料的抗磨损性能。通过扫描电子显微镜和电子探针分析了材料的磨损表面。结果表明, 添加稀土元素能提高材料的硬度, 韧性和抗磨损性能。     

多元多尺度增强钛基复合材料复合设计与先进加工技术研究进展

多元多尺度钛基复合材料以其轻质、高强、耐热等优异的性能在航空航天等高新技术领域具有广阔的应用前景。从多元多尺度强化设计思路、先进加工技术、工程应用等方面综述了原位自生钛基复合材料的研究现状。指出了研究中的关键突破点与存在的问题,并提出了新的研究方向,进一步优化复合材料多元多尺度设计体系,挖掘材料内部结构设计,提高材料的综合性能;另一方面完善先进热加工技术与理论,改善钛基复合材料的加工性,推动轻质高强钛基复合材料在重大装备等领域的应用。     

泡沫铝及其复合材料的研究进展

泡沫金属是一种由金属基体和气孔组成的新型结构功能材料,相对于实体金属材料,泡沫金属材料以牺牲了强度等力学性能为代价,获得了诸如热、声、能量吸收、轻质等优越性能,成为一种新型结构功能材料。泡沫铝是一种在铝基体中形成很多气孔的轻质多孔金属材料,同时兼有金属和气泡特征,它密度小、耐高温、防火性能强、抗腐蚀、隔音降噪、导热率低、电磁屏蔽性高、耐候性强、有过滤能力、渗透性好,具有良好的阻尼特性和电磁屏蔽能力,广泛应用在冶金、化工、航空航天、船舶、电子、汽车制造和建筑业等领域。对泡沫铝制备方法和物理性能的研究有利于提高其性能、扩大其应用领域,本文概述了泡沫铝的制备方法、物理性能及增强泡沫铝基复合材料的研究进展。     

纳米SiC增强纯Al基复合材料的微观组织和力学性能

与采用微米尺度SiC颗粒为增强相制备的Al基复合材料相比,以纳米SiC颗粒为增强相制备的Al基复合材料具有更加优异的力学性能,可极大提高SiC增强Al基复合材料的服役可靠性及应用范围。采用传统粉末冶金方法制备纳米SiC颗粒增强纯Al基复合材料,研究烧结温度和增强相体积分数对复合材料微观结构和力学性能的影响。研究表明,烧结温度和增强相体积分数均对复合材料的微观结构和力学性能有重要影响。随烧结温度升高,复合材料中的残留微孔减少,密度和强度均得到显著提高。含体积分数为3%纳米SiC颗粒的复合材料在610℃具有最高的强度,进一步提高纳米SiC颗粒的含量并不能提高材料的力学性能,这主要是由于当纳米SiC颗粒的体积分数超过3%时将出现明显的团聚,从而降低强化效应。     

原位合成颗粒增强铜基复合材料的研究进展

弥散强化型铜基复合材料,兼具优异的导电导热性能、高强度、良好的热稳定性和耐磨性,是核反应堆、航空器及高端装备中各种导电导热元件的关键材料,在核电、航空、交通、军事等诸多重要领域有不可替代的作用。原位合成法是在一定温度下金属基体内发生化学反应,原位生成一种或几种陶瓷增强体的技术。原位反应制备颗粒增强铜基复合材料存在两个重要的问题亟待解决：一是增强相的团聚问题,二是增强相的尺寸调控问题。本文总结了几种较为常用的制备弥散强化型铜基复合材料的原位合成方法,并对比分析了几种方法的特点、优劣及技术难点。同时,本文综述了原位合成法对铜基复合材料中颗粒尺寸和分布的影响,分析了原位合成法不同参数对复合材料力学及综合性能的影响规律,并从增强相颗粒形核与生长的原理出发,提出了促成细小弥散颗粒增强相的工艺方案。     

6061Al/Al2O3金属基复合材料组织和性能

以6061Al作为基质材料,利用液体冶金的搅拌铸造技术及挤压法制备Al₂O₃颗粒增强的金属基复合材料,选取6061Al添加3种质量分数为5%、10%和15%的Al₂O₃为研究对象,以改善6061Al/Al₂O₃复合材料的力学性能。通过SEM分析表明,Al₂O₃颗粒在6061Al金属基体中的分布相当均匀;由X射线衍射试验结果显示,复合材料中只有6061Al和Al₂O₃,且不会影响结晶性及6061Al的组织结构型态。试验结果表明,随着Al₂O₃添加量增加至15%,6061Al/Al₂O₃复合材料的硬度和抗拉强度均有较大提高,但伸长率略有下降,由于材料孔隙率的提升,致密度下降,从而引起材料的硬度略微下降;分析磨损量与Al₂O₃添加量及磨损率与滑动距离的关系,结果显示商用6061Al的磨损率最大,而6061Al/Al₂O₃(15%)复合材料的磨损量最小,并且磨损率最低,这是由于在6061Al中加入Al₂O₃颗粒,Al₂O₃颗粒的存在可以减少磨粒对基体的犁削作用,有效提高基体的耐磨性。深入探讨Al₂O₃颗粒增强的金属基复合材料,发现颗粒增强体以很细的粉末(一般在20 μm以下)加入到金属基中起到提高硬度、强度和耐磨性的作用;然而,Al₂O₃添加量越来越大时,其对6061Al系列材料的硬度、强度和耐磨耗性等性能将起到负面作用。