制备Al-Ti-B中间合金熔体反应机理的研究

研究了纯钛颗粒法制备Al—Ti—B中间合金的反应机制，探讨了3种加料方式下熔体反应的热力学机理。试验表明：在充分反应的情况下，3种加料方式制备Al—Ti—B中间合金的相结构相同；在先加KBF。的情况下，熔体中将出现AlB2相，不过在有溶解钛的条件下，经充分反应其将会最终转换为TiB2相；混合加料形成第二相（TiAl3，TiB2）最为直接。     

原位反应生成TiB2粒子及其对Al-Si-Mg合金力学性能的影响

通过向电解Al-Ti合金熔体中加入Al-B中间合金,制备了具有不同TiB2粒子含量的Al-Si-Mg合金.分析了这种原位反应法制备含TiB2粒子铝合金的可行性,并对制备合金样品的力学性能进行了试验研究.结果表明,电解Al-Ti合金熔体中的自由钛原子与Al-B中间合金溶解释放出的硼原子能自发反应生成稳定的TiB2粒子,且生成的TiB2粒子对合金的力学性能有明显影响.随TiB2粒子含量增加,Al-Si-Mg合金的强度虽有所下降但塑性却大幅度提高,综合力学性能有所改善.     

Cu—Ti合金原位生成TiB2颗粒时的组织演变

通过原位生成反应,采用Cu-3．4％Ti和Cu-0．7％B中间合金,利用快速凝固技术制备纳米TiB,颗粒增强块体Cu—Ti合金,然后对合金在900℃进行热处理l～10h。高分辨透射电镜（HRTEM）观察表明,在铜熔体中,Ti和B通过原位反应生成初始纳米TiB2颗粒和TiB晶须,TiB晶须的生成会导致TiB2颗粒粗化。初始TiB2颗粒沿晶界分布,会阻碍晶粒在高温下的生长。在对合金进行热处理时,晶粒内的Ti和B原子通过扩散反应生成二次TiB2颗粒。对合金热处理前后的导电率和硬度进行测试。结果显示,生成的二次TiB2颗粒能够延缓合金在高温下硬度的下降,合金的电导率和硬度随着热处理时间的延长而增加,在处理8h时分别为33．5％IACS和HVl58。     

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。     

原位[TiB2(p)+TiCp]/Fe复合材料的制备和微结构

热力学分析表明，Fe-Ti-B-C熔体具有反应生成TiB2和TiC的可能性，TiB2和TiC热力学稳定性相当。试验结果表明，利用Fe-Ti-B-C熔体反应可以制备TiB2和TiC颗粒增强铁基复合材料，TiB2颗粒和TiC颗粒均匀分布于α-Fe晶粒中，TiB2颗粒比TiC颗粒具有更大的平均尺寸。     

原位〔TiB_(2(p))+TiC_p〕/Fe复合材料的制备和微结构

热力学分析表明,Fe Ti B C熔体具有反应生成TiB2和TiC的可能性,TiB2和TiC热力学稳定性相当。试验结果表明,利用Fe Ti B C熔体反应可以制备TiB2和TiC颗粒增强铁基复合材料,TiB2颗粒和TiC颗粒均匀分布于α Fe晶粒中,TiB2颗粒比TiC颗粒具有更大的平均尺寸。     

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。     

双熔体混合-快速凝固原位生成TiB2/Cu复合材料的研究

利用双熔体混合-快速凝固的原位反应技术制备了Cu-纳米TiB2复合材料。用XRD、TEM等手段对TiB2/Cu复合材料进行结构分析。研究表明,铜基体中分布着尺寸约40 nm的TiB2颗粒,对Cu基体有良好的增强作用,同时对双熔体混合反应生成TiB2的热力学进行了讨论。     

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。     

原位TiB2(p)/Fe复合材料的制备及其显微组织

利用Fe—Ti5—B熔体反应制备了TiB2颗粒增强铁基复合材料，研究了该材料的显微组织。热力学分析表明，Fe-Ti-B熔体具有反应生成TiB2的可能性。试验结果表明，TiB2颗粒均匀分布于α—Fe晶粒中，晶内TiB2粒子平均间距大于晶界。TiB2粒子尺寸大多为1-6μm，形状大多为接近等轴的多面体。     

熔铸法制备Al-Ti-B中间合金的研究

采用纯钛颗粒熔铸Al-Ti-B中间合金.通过正交试验及单项试验,探讨加料时Al熔体过热温度,加料次序,反应时间,静置时间,浇注温度等工艺参数对合金中第二相的形态大小及分布的影响.结果表明:熔体过热温度为主要因素,其他参数为一般因素;通过优化获得一组最佳工艺参数;混合加料有利于提高B的吸收率;熔体过热温度及浇注温度的不同将较大程度的影响Al-Ti-B中间合金中TiAl3及TiB2的形态大小及分布.     

双束熔体原位复合法制备Cu-TiB2合金的热力学与动力学

介绍双束熔体原位复合法制备Cu—TiB2弥散强化铜合金的原理，并对其反应热力学和动力学进行研究。计算结果表明：Cu—B和Cu—Ti合金熔体碰撞时最容易形成TiB2相；TiB粒子的形核数量随反应扩散深度的降低和母合金溶质元素浓度的增加而增加；形核数量的增加有利于获得纳米级的TiB2粒子，但增加母合金溶质元素浓度容易出现粒子团聚长大现象。据此分析了如何设计反应器形状以及反应条件的选择。     

Mg对原位合成TiB_2/Al-7Si复合材料的微观组织及力学性能的影响

通过向铝液中加入一定比例的KBF4和K2TiF6制备出了TiB2/Al-7Si复合材料,利用XRD,SEM,金相显微镜,硬度(HV)测试和磨损试验等材料分析方法研究了Mg对复合材料的微观组织和力学性能的影响。研究表明,K2TiF6和KBF4混合盐原位反应的生成物为平均尺寸为0.5μm左右的TiB2颗粒。复合材料的硬度和耐磨性随着TiB2含量的增加提高。添加1.5%的Mg改善了TiB2颗粒与铝液界面的润湿性,增加了合金熔体的粘度,阻碍了TiB2颗粒的团聚,明显细化了TiB2颗粒且分布更加均匀,增强了TiB2颗粒的弥散强化和细晶强化效果,复合材料的硬度和耐磨性显著改善。过量的Mg元素(3.0%)会造成TiB2颗粒细化效果的下降,但硬度和耐磨性能继续得到改善,这可能与合金凝固中析出的初晶Mg2Si颗粒和时效过程中析出β′或β″相有关。     

熔体过热处理对Al-Ti-B-RE细化剂组织和性能的影响

采用纯钛颗粒熔铸法制备Al-Ti-B-RE细化剂,并就熔体过热处理对组织及细化性能的影响进行了研究。结果表明:Al-Ti-B-RE细化剂的熔体过热处理,最佳为825℃;稀土元素对TiAl3晶粒大小及分布影响明显,增大了铝熔体与TiB2相之间的湿润角,提高细化效果,有利于Ti、B元素的吸收。     

Microstructures of in-situ TiB2/7055Al Composites by the Ultrasonic and Magnetic Coupled Field

在声磁耦合场下,采用熔体直接反应法制备了纳米TiB2/7055复合材料,并对比无外场、单一磁场和单一超声场原位制备复合材料的微观形貌进行研究。结果表明:声磁耦合场下所制得的TiB2颗粒细小,尺寸为80～100 nm,圆球状,分布均匀,TiB2反应收得率高。当超声功率为0.8 kW,磁场频率5 Hz,励磁电流200 A时,约82.4%的TiB2增强颗粒处于0.2～0.5μm之间,处于0.8～1.2μm之间的颗粒减少至约1.6%,相比单一超声场0.8 kW下能达到近2倍的细化效果     

TiB2+SiC混杂颗粒增强的ZL109复合材料

在原位合成工艺制备TiB2颗粒增强ZL109复合材料基础上，通过加入SiC颗粒增强铝基复合材料，制备了TiB2＋SiC混杂颗粒增强ZLl09复合材料。结果表明：TiB2颗粒在铝合金熔体中具有良好的悬浮稳定性，而且在TiB2＋SiC混杂颗粒增强铝基复合材料中，由于TiB2颗粒的存在，有效抑制了SiC颗粒的沉降行为，熔体经45min静置仍可获得颗粒分布均匀的复合材料，这使得制备高模量复杂形状零件的直接铸造成型成为可能；在TiB，＋SiC混杂颗粒增强铝基复合材料中，颗粒的混杂作用对复合材料弹性模量的提高具有协同作用，能够大幅度提高复合材料的弹性模量，其弹性模量较计算值提高14．7％；对于（10％TiB2＋10％SiC）／ZL109混杂增强铝基复合材料，经T6热处理后，材料抗拉强度可达到275MPa，弹性模量提高到105．8GPa。     

激光原位制备硼化钛与镍钛合金的摩擦磨损性能

为了制备出可对比的两类复合涂层,采用TiB_2和Ni+TiB_2分别作为熔覆材料,在钛合金表面通过激光原位熔覆制备复合涂层。采用XRD、SEM、EPMA与摩擦磨损仪等实验手段,对合成的钛基复合涂层进行研究。结果表明:采用TiB_2为熔覆材料时,可获得TiB_2颗粒与TiB短纤维增强钛基复合涂层。采用Ni+TiB_2为熔覆材料时,可生成NiTi合金填充在TiB_2颗粒与TiB短纤维周围,但TiB_2颗粒尺寸和TiB短纤维长度都得以减小。通过微动磨损测试,发现引入NiTi合金和TiB_2颗粒及TiB短纤维复合强化,无法有效抵抗微动磨损性能。这主要与摩擦接触区的温度超过NiT超弹性变形的温度区间,且NiTi合金无法使裂纹扩展曲折及硬度低相关。最后,探讨了该复合涂层在抗微动磨损与干滑动磨损过程中的差异性。     

声磁耦合下原位合成TiB_2/7055复合材料及其微观结构研究(英文)

在声磁耦合场下,采用熔体直接反应法制备了纳米TiB2/7055复合材料,并对比无外场、单一磁场和单一超声场原位制备复合材料的微观形貌进行研究。结果表明:声磁耦合场下所制得的TiB2颗粒细小,尺寸为80～100 nm,圆球状,分布均匀,TiB2反应收得率高。当超声功率为0.8 kW,磁场频率5 Hz,励磁电流200 A时,约82.4%的TiB2增强颗粒处于0.2～0.5μm之间,处于0.8～1.2μm之间的颗粒减少至约1.6%,相比单一超声场0.8 kW下能达到近2倍的细化效果     

合成过程对Al-Ti-B合金中TiB_2粒子三维形貌的影响(英文)

通过不同工艺制备出一系列Al-Ti-B中间合金,并利用相提取工艺对合金中的TiB2粒子进行提取和分析。研究表明:合成过程对TiB2粒子的三维形貌有显著的影响,不同的制备工艺会导致不同的反应路径,并最终影响TiB2粒子的形貌。利用氟盐法制备的Al-Ti-B中间合金中的TiB2粒子呈现相互独立的六角板块状形貌,且反应温度不会对TiB2粒子的形貌产生影响。然而,利用Al-3B中间合金和海绵Ti制备Al-Ti-B中间合金时,TiB2粒子的形貌随着反应温度的升高而发生明显变化。当反应温度为850℃时,Al-Ti-B中间合金中的TiB2粒子以大的聚集团形式存在,而当反应温度升高到1200℃时,TiB2粒子的形貌转变为复杂的层片状和枝晶状。