无压熔渗法制备Ni3Al/TiC陶瓷基复合材料工艺研究

研究了采用自蔓延高温反应合成的预制件TiC-Ni3Al与金属间化合物Ni3Al的浸润性、渗透性和渗透动力学.采用SEM、EDS、XRD和金相显微镜等测试分析手段,对复合材料的组织进行分析,探讨了预制型成型无压熔渗浸渗工艺参数对Ni3Al/TiC复合材料成型的影响.结果表明,金属间化合物Ni3Al与预制件TiC-Ni3Al具有很好的浸润性,在一定温度条件下可形成致密无缺陷的组织;Ni3Al与预制件TiC-Ni3Al在熔渗过程中保持各自的化学稳定性,在渗透过程中无新相产生;Ni3Al在预制件TiC-Ni3Al中的渗透深度与渗透时间呈抛物线关系,渗透速度随渗透时间延长而降低,且随预制件相对密度增大而降低.     

固态相变-热压烧结制备Ti3Al/TiC+Al2O3陶瓷复合材料

采用机械球磨工艺使Ti粉和Al粉在高能碰撞下发生同态相变形成Ti-Al非晶及固溶体，并利用X射线衍射对不同时间球磨结果进行了分析。球磨粉料与TiC和Al2O3粉混合后在真空下热压烧结，促进Ti-Al粉向Ti3Al金属间化合物的转变，最终形成了以Ti3Al为增韧相的陶瓷复合材料，断裂韧度值较单纯TiC陶瓷提高近一倍。     

原位合成Al_3Ti颗粒增强铝基复合涂层(英文)

以直径200μm、纯度99.5%的钛丝丝网为反应源,通过熔渗-原位反应法制备一种Al3Ti金属间化合物颗粒增强铝基表面复合涂层。差热分析结果表明,在890°C下,Ti丝和Al熔体间发生反应。采用XRD、SEM以及显微硬度和磨损测试对所得到的复合涂层进行表征。结果表明:当保温时间为20min时,钛丝反应完全,原位合成为块状和条状的Al3Ti颗粒;颗粒的显微硬度大约为基体显微硬度的4.5倍;在载荷10N的干滑动磨损条件下,与没有增强的Al基体相比较,保温20min所制备的复合涂层表现出较好的耐磨性,其磨损机制为粘着磨损和磨粒磨损共存。     

搅拌铸造反应合成Al3Fe/Al原位复合材料的动力学分析

通过对搅拌铸造原位合成的Al3Fe／Al复合材料的反应动力学进行分析和研究,发现采取外加Fe粉与Al熔体搅拌,原位反应合成Al3Fe／Al复合材料;Fe与Al完全反应生成金属间化合物所需的时间,与粉末在熔体中形成的粉末团尺寸大小有平方关系;改良粉末加入方式、减小粉末在熔体中形成的粉末团初始尺寸。可显著提高反应速度,改善复合材料的组织结构。     

高纯度Al3Ti粉末的制备及细化

以Ti、Al粉末为原料,对比研究了利用直接烧结法与球磨和烧结结合法制备较纯Al3Ti粉末的Ti、Al摩尔比和温度,并探讨了将该金属间化合物细化至纳米级粉末的可能性.结果表明,球磨和烧结结合法可降低Al3Ti的形成温度,得到更加细小的微米级别的Al3Ti粉末.球磨过程虽未直接形成AlsTi相,但粉料的细化和良好的结合、形核相的急剧细化、大量新鲜表面的存在、组元活性的增强等促使了反应温度和颗粒大小的降低.球磨烧结时Ti、Al的摩尔比为理论摩尔比1.0:3.0,大大小于直接烧结法所需的摩尔比1.0:2.5,且可避免直接烧结反应形成Al3Ti颗粒时内部有可能存在的"Ti核".利用机械球磨对Al3Ti相的细化表明,可利用常用的设备,在适当的气氛保护下就可制备得到纳米级的金属间化合物.     

直接烧结法制备Al3Ti粉末及反应机理的研究

以商业化的Ti、Al粉末为原料,研究了利用直接烧结法制备较纯的Al3Ti粉末的摩尔比和温度.结果表明,直接烧结法所需的Ti、Al摩尔比为1:2.5,而理论摩尔比1:3.由此可以断定,利用直接烧结反应合成Al3Ti颗粒时内部可能存在有"Ti核".借助SEM观察及EDS分析表明,破碎后的Al3Ti相内部存在有Ti相.     

原位Al_3Ti/Al复合材料的冷喷涂制备及组织性能北大核心CSCD

以Al80/Ti20(mass%)混合粉末为原料,采用冷喷涂法在低碳钢上沉积致密的Al/Ti基复合材料,对其在不同温度下(400、450、500、550和600℃)进行热处理,获得原位Al_3Ti金属间化合物颗粒增强Al基复合材料。采用扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度仪及磨损试验机研究了冷喷涂Al/Ti复合材料热处理前后的微观组织形貌、相结构、硬度及磨粒磨损性能的变化规律。结果表明:冷喷涂Al/Ti复合材料的相结构与喷涂粉末相同,涂层组织致密、颗粒间为机械结合;Al/Ti复合材料在450℃热处理后其局部区域开始通过扩散反应原位形成Al_3Ti金属间化合物,而在600℃热处理后初始Ti颗粒已全部转变为Al_3Ti金属间化合物颗粒,同时,涂层内部颗粒界面间结合显著改善,从而获得原位Al_3Ti/Al复合材料。随着热处理温度升高,原位Al_3Ti/Al复合材料硬度先下降后升高,而其磨粒磨损性能则在550℃热处理后显著增加。     

铸渗-原位反应制备WC_P/W纤维混杂增强铁基复合材料

以金属钨纤维编织的钨网和灰口铸铁为原材料,选用铸渗-原位反应法制备WCP/W纤维混杂增强铁基复合材料。通过DTA、XRD、SEM以及两体磨损试验对该复合材料的物相、显微组织以及磨损特性进行了分析。结果表明:当铸渗复合和原位反应温度分别为1300℃和1160℃时,可确保复合材料组织的致密性,以及金属钨纤维和灰口铸铁基体中的碳反应合成WC颗粒。反应完全的钨纤维原位生成较多的WC颗粒,起到颗粒强化效果;反应不完全的钨纤维在基体中起到纤维强化效果;复合材料的耐磨性随着载荷的增加不断提高,其磨损机制主要为显微切削磨损。     

离心铸造法制备Al3Ti/Al原位自生功能梯度复合材料

采用离心铸造法，用TiO2粉末与纯铝熔液原位反应生成Al3Ti颗粒增强相，获得了组织和性能在径向上呈梯度分布的Al3Ti/Al功能梯度复合材料。考察了材料的显微组织和硬度，Al3Ti颗粒和材料硬度在径向上由外向内呈梯度分布。研究分析了离心和转速、TiO2加入量和激冷强度对复合材料组织和硬度的分布梯度的影响。结果表明，这些因素对复合材料组织和性能分布梯度的影响较大。     

WC-TiC-Co/Cr20复合材料的制备与界面特性

采用负压铸渗工艺研制具有颗粒增强耐磨复合层的高铬铸铁基复合材料,分别通过XRD、EDX等分析手段研究了复合材料界面的成分特点和物相组成。WC-TiC-Co增强颗粒均匀分布于复合层中,且基体与增强颗粒界面为冶金结合。由于增强颗粒的部分溶解以及W、C、Ti、Co、Fe、Cr等元素的互扩散,在复合材料界面区域形成了含有Fe、W、Co等元素的多种化合物。考察了所研制复合材料的耐磨性。     

熔体内原位制备Al3Ti增强铝基复合材料的研究

5Al-Ti体系粉末压坯在铝液中原位反应,经搅拌浇注后制备出Al3Ti颗粒增强的铝基复合材料.分析了5Al-Ti体系粉末的反应过程及热力学,探讨了工艺参数对复合材料微观组织形态的影响及形成机理.研究发现,5Al-Ti体系粉末在850℃预热时,发生剧烈的热爆反应生成Al3Ti;压坯在铝液中预热经搅拌浇注后Al3Ti颗粒在铝基体上呈细小块状和短棒状分布,复合材料硬度随着Al3Ti颗粒含量的增多而提高;合适的搅拌工艺有助于Al3Ti颗粒在铝基体上的均匀分布.     

Al含量对Fe3Al金属间化合物耐磨性的影响

采用机械合金化和热压烧结法制备了不同Al含量的Fe3Al金属间化合物块体材料,室温下在M-2000磨损试验机上进行了不同载荷和距离的干摩擦磨损试验,利用SEM观察试样磨损后的表面形貌,对其耐磨性能和磨损机理进行了研究.结果表明,Al含量对热压烧结Fe3Al的耐磨性能有显著影响.除Fe-30Al外,Al含量越高,耐磨性越好,其中Fe-32Al的磨损量大幅度下降,而Fe-30Al出现反常.不同Al含量的Fe3Al块体材料的耐磨性与其力学性能密切相关.不同载荷下Fe3Al块体材料的磨损机制有着明显差异:低载荷下磨损表面发生塑性变形,磨损形式是以磨粒磨损为主的微切削和微犁沟;而在高载荷下,应力集中产生裂纹并迅速扩展,最终导致疲劳断裂,以片层状剥落为主要特征.     

感应电流频率对原位合成Al3Ti/Al复合材料组织及性能的影响[1]

以金属铝为基体,以钛纤维为反应源获得铸态的钛铝预制复合体,通过对其施加不同频率的交变电流,在外场作用下促进铝、钛原子间的反应,以期获得Al3Ti颗粒增强铝基复合材料。通过差热分析(DTA)预判断钛铝间反应温度为800℃左右,通过XRD、SEM和磨损测试对所得复合材料进行分析表征。结果表明：原位反应最佳参数为：频率7KHz、电流8A、反应时间5min。此参数下,钛纤维完全反应,主要相Al3Ti分散性较好,颗粒尺寸细化至3μm左右;在10N载荷条件下,随着频率的增大,摩擦系数先降后升,频率7KHz时的摩擦系数为最低值0.2,磨损量较最少,耐磨性能较优。     

无压浸渗制备Si3N4／Al复合材料的反应浸渗机理

采用“中断浸渗”方法获得保留了“浸渗前沿”的样品，应用扫描电子显微镜和X射线能谱分析了浸渗界面上的形貌和成分变化，深入讨论了浸渗界面推进过程中的物理、化学反应过程。采用扫描电镜等微观分析手段观察了复合材料显微形貌，探讨了界面反应机理。研究结果表明：浸渗界面推进过程中熔体中的Mg富集在浸渗前沿的预制体上，并与预制体发生反应；Al／Si3N4界面反应产物AlN相形成“楔形”向Si3N4单元心部推进，细观上呈现含毛细通道的胞状辐射形貌，大量毛细通道确保了Al和Si3N4之间的置换反应持续进行：Al与Si3N4的置换反应产物Si绝大部分溶解在铝镁合金熔体中。     

Ti/Al/Mg/Al/Ti层合板变形行为及断裂形式的原位研究

为阐明Ti/Al/Mg/Al/Ti层合板的变形行为及断裂形式,对轧制态和退火态的层合板进行原位弯曲和拉伸试验,研究组元板和金属间化合物的裂纹萌生和扩展情况.结果表明:无论Al/Mg界面有无金属间化合物,Al/Mg界面分层都是最先出现的断裂形式,因此Al/Mg界面结合强度决定层合板的力学性能.在退火态层合板中,金属间化合...     

颗粒增强钢铁基表面复合材料铸渗技术的研究与发展

从材料的选择、铸渗工艺、及铸渗应用等方面,介绍了国内外运用铸渗法制备钢铁基表面复合材料的新进展.分析了复合材料中增强相和基体间的相互作用和界面问题.提出了今后研究工作中值得重视的几个问题.     

TiCp／Ti复合材料的熔铸法制备及微观组织研究

用熔铸法制备了原位自生钛合金基复合材料,为减少复合材料的成分波动,熔炼前先用混合均匀的TiC粉和铝制备TiCp-Al中间合金,然后用中间合金制取复合材料,研究了复合材料中TiC的形貌。结果表明所制备的复合材料的成分易控制,波动小。对其TEM的研究表明,其TiC形态为初生树枝晶和短棒状共晶。此外还发现在0．3-0．6μm的规则块状TiC颗粒析出,多分布在晶界上,与其体界面干净,无反应层,HRTEM也证明不存在反应层。基体中存在较多位错,且位错线上有阻碍位错运动的TiC析出物。