Ti3SiC2/Al复合材料的制备及性能分析

采用放电等离子烧结(SPS)的方法在500、550℃和30 MPa的条件下,烧结制备以Ti3SiC2为增强相的Ti3SiC2/Al复合材料,研究增强相的体积分数(1%~10%)和烧结温度对复合材料的组织结构、密度、硬度和摩擦性能的影响。研究表明:Ti3SiC2能够有效增强Al,当烧结温度为550℃、Ti3SiC2体积分数为5%时,增强效果最佳,复合材料的相对密度和维氏硬度达到99.5%和29.8;摩擦因数随Ti3SiC2含量的增加呈先下降后上升的趋势;当Ti3SiC2体积分数为5%时磨损机理主要以磨粒磨损为主,摩擦因数达到最小值,约为0.3。     

一种Ti3AlC2陶瓷材料的制备方法研究

采用机械球磨和热处理方法制备Ti3Al粉体,并将Ti3Al和C反应烧结制备Ti3AlC2陶瓷材料。将Ti、Al的摩尔比为3∶1的混合粉末,球磨20 h后经750℃热处理40 min得到质量分数达到98.54%的Ti3Al金属间化合物;然后采用Ti3Al和C的摩尔比为1∶2为原料,进行反应烧结制备Ti3AlC2,在1 300℃保温60 min,可得到试样中Ti3AlC2的质量分数为96.4%。研究得出Ti3AlC2的合成路径即在反应过程中先生成Ti2AlC和TiC两相,然后二者反应合成Ti3AlC2相。     

烧结温度对Ti2SnC导电陶瓷摩擦磨损性能的影响

采用Ti粉、Sn粉和C粉为反应物原料,通过机械合金化和放电等离子(SPS)烧结进行Ti2SnC导电陶瓷的制备,探讨烧结温度对机械合金化产物和烧结块体的相组成及微观形貌的影响,同时对烧结块体的硬度、摩擦磨损性能进行分析。研究表明:温度为600~1 000℃,块体的硬度和摩擦因数随着烧结温度的提升而逐渐降低;温度为1 000℃;块体具有较低的硬度和较小的摩擦因数;温度超过1000℃,高温导致部分Ti2SnC开始分解,块体的硬度开始增加,摩擦磨损性能下降。     

Al2O3/Fe金属基复合材料的制备工艺及性能研究

为提高铁基复合材料的耐磨性能和降低生产成本,采用粉末冶金法制备Al2O3/Fe基复合材料,研究Al2O3/Fe金属基复合材料制备工艺及性能。结果表明:Al2O3/Fe基复合材料的硬度随着成型压力的增加先升高后降低,80 MPa时达到最大;随着保压时间的延长而升高,在10 min后升高趋势较小;随着烧结温度的升高而升高,1 600℃后升高趋势较小。通过工艺参数优化,得到成型压力为80 MPa、保压为10 min和烧结温度为1 600℃较适宜,获得的Al2O3/Fe基复合材料的硬度为194HV。     

Al2O3含量对Ti3SiC2/Al2O3复合材料抗氧化性能的影响

以Ti、Si、炭黑为原料,通过引入Al2O3,采用热压法制备了Ti3SiC2/Al2O3复合材料。通过X-射线衍射仪、扫描电子显微镜和能谱分析研究了Ti3SiC2/Al2O3复合材料的氧化行为。结果表明:添加Al2O3的试样抗氧化性优于纯Ti3SiC2试样,这是因为在1 300℃之前,形成α-Al2O3、TiO2和SiO2的混合层,且α-Al2O3集中到氧化层表面呈连续分布,形成致密氧化层。而在1 300℃之后试样表面则生成Al2TiO5抗氧化层。     

反应烧结制备FeAl/Al2O3复合材料的研究

对不同成分配比的Fe2O3粉和Al粉末生坯分别进行900,1 000,1 100℃烧结,利用自蔓延反应放热和加热炉加热的综合作用制备FeAl/Al2O3复合材料。用扫描电镜、维氏硬度计、M-200型磨损试验机对烧结合金的金相组织、硬度以及磨损性能进行测试。结果表明:Fe2O3-Al在适当配比和烧结温度下,可以合成以FeAl为基体、Al2O3和铝铁金属间化合物为增强相的复合材料;试样烧结前后相对密度受Al含量和烧结温度的影响,Al含量越高,烧结温度越高,相对密度越大;Al的质量分数为40.3%,1 100℃烧结后的样品具有最高硬度和最佳耐磨性能。     

内氧化法制备Al2O3/ Cu复合材料

Al2O3/Cu复合材料不仅具有和纯铜一样优良的导电、导热性能,而且由于弥散强化的作用使其拥有高的硬度和强度,特别是优越的高温强度,从而使其成为越来越重要的工程材料之一。论述了Al2O3/Cu复合材料的强化机理及Cu-Al合金的内氧化机理,重点阐述丁内氧化过程中Al2O3颗粒的形核、长大和粗化,并采用内氧化法制备了性能优越的Al2O3/Cu复合材料。     

热压制备Ti3SiC2/MgAl2O4复合材料及其性能研究

采用反应热压烧结法制备Ti3SiC2/MgAl2O4复合材料,研究MgAl2O4含量对该复合材料致密化程度、显微结构以及力学性能的影响。结果表明:MgAl2O4和Ti3SiC2两相之间具有很好的化学相容性;MgAl2O4的引入对该复合材料的烧结致密度影响不明显;MgAl2O4晶粒镶嵌在Ti3SiC2晶粒的层片之间,相互穿错搭接,可以有效地阻止裂纹的扩展;适当的MgAl2O4可以改善复合材料的力学性能,当MgAl2O4的质量分数为20%时,其抗弯强度达到421.4 MPa,当MgAl2O4的质量分数为10%时,其断裂韧性达到4.27 MPa.m1/2。     

Ti3AlC2增强铜基复合材料的摩擦磨损特性分析

采用放电等离子烧结(SPS)法在烧结温度为800~900℃和轴向压力为35 MPa的条件下,将Ti3Al C2作为增强相添加到Cu基体中烧结制备Ti3Al C2/Cu复合材料,研究增强相含量(5%~20%)和烧结温度对复合材料的组织结构、密度、硬度和摩擦性能的影响。研究表明:Ti3Al C2可以有效增强铜基体,当Ti3Al C2的体积分数为20%、烧结温度为900℃时,增强效果最佳,此时复合材料的硬度和摩擦性能最好,显微硬度值和摩擦因数分别为176HV和0.39;当试验载荷为100 N时,复合材料随着添加相Ti3Al C2含量的增加其磨损机制也发生变化。     

TiC/Ti3SiC2复合材料的制备及其性能研究

以粉末Ti,Si,TiC和炭黑为原料,采用反应热压烧结法制备TiC/Ti3SiC2复合材料。借助XRD和SEM研究TiC含量对TiC/Ti3SiC2复合材料相组成、显微结构及力学特性的影响。结果表明:通过热压烧结可以得到致密度较高的TiC/Ti3SiC2复合材料;引入TiC可以促进Ti3SiC2的生成,当引入TiC的质量分数达30%,TiC/Ti3SiC2复合材料的弯曲强度和断裂韧性分别为406.9 MPa,3.7 MPa.m1/2;复合材料中Ti3SiC2相以穿晶断裂为主,TiC晶粒易产生拔出。     

自蔓延高温合成Ti3AlC2材料及其摩擦磨损性能

以TiC,Ti,Al,C粉末为反应物原料,采用自蔓延高温反应按照质量分数为15% TiC,50% Ti,28% Al,7% C的配比合成了纯度为96.76%、气孔率为9.45%的高纯Ti3AlC2块体材料。研究添加TiC对合成产物Ti3AlC2材料纯度的影响,并对其摩擦磨损性能进行分析。结果表明：当添加TiC的质量分数小于15%,Ti3AlC2含量随TiC含量的增加而增加;当添加TiC质量分数大于15%,Ti3AlC2含量随TiC含量的增加而降低。当载荷较小,Ti3AlC2材料以磨粒磨损为主;而载荷较大,其以磨粒磨损为主并伴随有轻微黏着磨损。     

三维编织碳纤维增强铝基复合材料的制备研究

以碳纤维的三维编织架构为增强体,经镀铜预处理后,置于铝合金熔体中施加压力成形,得到三维编织碳纤维增强铝基复合材料。探究大气和氩气气氛下不同三维纤维架构挤压成型的复合材料的界面特征与结构。通过拉伸试验及扫描电镜检测,对材料性能进行表征。结果表明:紧密编织的三维编织碳纤维较宽松结构的三维编织碳纤维,与铝合金基材的浸润性和相容性更好,铝合金在与三维编织碳纤维复合后拉伸强度与硬度均提升。     

机械合金化和SPS工艺制备超细晶高锰钢

用机械合金化和放电等离子烧结(SPS)工艺制备名义成分为Fe-18Mn-0.6C的高锰钢,对其组织及力学性能进行分析。结果表明:SPS烧结制备的Fe-18Mn-0.6C块体为平均晶粒尺寸为1μm的超细晶单一奥氏体合金钢,晶粒内部存在较多的层错及退火孪晶,还分布着大量的纳米级弥散颗粒。Fe-18Mn-0.6C块体硬度为475HV、抗拉强度为925 MPa,较多的孔隙缺陷导致块体致密度低,仅为96.27%。孔隙与晶粒内部大尺寸颗粒在拉应力作用下易萌生裂纹发生撕裂,造成沿晶脆断,塑性较差。850℃/1 h的热处理能显著改善块体韧性,伸长率由4%升至13%,以脆断为主、韧断为辅的混合断裂模式。     

氧化铝涂层对Al2O3f/SiO2复合材料弯曲性能的影响

以氧化铝纤维为增强体,采用缠绕成型工艺制备氧化铝纤维/石英基体(Al₂O_3f/SiO₂)和氧化铝纤维/氧化铝涂层/石英基体(Al₂O_3f/Al₂O₃/SiO₂)氧化物纤维增强陶瓷基复合材料。测试1 200℃下的弯曲强度,用电子显微镜(SEM)观察断口微观形貌。结果表明:氧化铝涂层可有效抑制石英基体与氧化铝纤维间的强结合,在1 200℃下弯曲强度为143 MPa,远高于无氧化铝涂层的Al₂O_3f/SiO₂复合材料的弯曲强度(75 MPa)。