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.     

不同尺寸粒子对Al-Mg-Si-Cu系合金组织、织构和力学性能的影响

通过拉伸实验,OM,SEM,TEM观察以及EBSD测试等手段研究了不同尺寸粒子对Al-Mg-Si-Cu系合金板材力学性能、组织和织构的影响规律.结果表明,随着溶质元素浓度的增加,合金屈服强度和抗拉强度均不断增加,但是延伸率却略有降低,且3个方向存在一定差异.此外,合金的平均塑性应变比rˉ也随溶质元素浓度增加而增加.3种合金基体内的不同尺寸粒子主要为Mg2Si,Al15Mn3Si2和a-Al(Fe,Mn)Si富铁相,这些粒子尺寸和浓度搭配合理不仅可以诱发粒子刺激形核效应(particle stimulated nucleation,简称PSN),而且可有效抑制晶粒长大,最终使得合金固溶时形成大量细小再结晶晶粒,而织构组分以旋转立方织构CubeND18,Goss织构{011}100,P{011}122和Cu{112}111为主.此外,根据合金成分、热加工工艺以及显微组织间的定量关系提出了不同尺寸粒子影响再结晶形核和长大过程的模型示意图.     

TiB_2粒子的原位生成及对铝合金组织与性能的影响

通过对向电解加钛铝熔体加入Al-B中间合金制备含TiB2颗粒的Al合金的研究,分析了这种原位反应法制备工艺的可行性。试验结果表明,熔体中的自由钛、硼原子能自发反应生成稳定的TiB2粒子,且TiB2颗粒细小、弥散的分布在熔体中。随TiB2颗粒含量的增加,TiB2颗粒在合金中的分布更加均匀,铝合金的布氏硬度也随之大幅度提高。     

Al-Cu-Zn合金溶质分凝的热力学模型

提出了计算多元合金溶质分凝行为的热力学模型，分析了活度法和浓度法两种计算平衡分凝因数方法的异同．应用提出的模型系统地研究了Al—Cu—Zn合金的平衡分凝因数，计算表明，活度法和浓度法的计算结果接近，溶质Cu和Zn的平衡分凝因数在凝固温度范围内随温度增加下降10％左右，Zn和Cu任何一种溶质元素的浓度增加都会降低另一种元素的平衡分凝因数，同时研究了杂质元素对三元Al—Cu基合金中Cu的平衡分凝因数的影响．     

过程参数对双束熔体原位复合法制备的Cu-TiB2合金组织结构的影响

利用双束熔体原位复合法制备了Cu-TiB2弥散强化铜合金,研究了不同原位复合条件、送气压力以及中间合金浓度对其组织结构的影响.结果表明:在较大送气压力下利用扁形喷嘴原位复合制备的合金组织更加优越;增大冷却速度使固液界面捕捉TiB2粒子能力增强,有利于避免TiB2粒子团聚;但随TiB2粒子浓度增加,粒子团聚趋势增强,并相应提出了避免TiB2粒子团聚的解决途径.     

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。     

Al—Ti—B合金中TiB2和AlB2的从头算研究

用ab initio分子轨道HF方法，MP2方法和密度泛函（DFT）方法对Al-Ti-B中间合金主要形核粒子TiB2和AlB2各种可能的几何构型分别进行全优化，得到其稳定的几何构型和电子结构，通过能量计算得知，存在同一体系Al-Ti-B合金中，TiB2是稳定的，说明TiB2D的形核遗传表现得很明显；由于AlB2体系能量较高，所以是相对不稳定的，产生了变异，这和实验结果相一致，并对TiB2和AlB2易聚集成团作出合理解释。     

Al-5Ti-1B-0.5RE对A356铝合金的细化效果

探讨了Al-5Ti-1B-0.5RE中间合金对A356铝合金的细化效果,并用OM、SEM、EDAX等进行微观组织观察分析.结果表明,该中间合金对A356铝合金不仅具有明显的晶粒细化效果,且具有显著的细化枝晶作用;RE对该中间合金的细化效果起到了重要作用,即该中间合金中(AlTiRE)相在铝液中不稳定,很快分解释放出RE元素,降低了表面能,减少了TiB2相的聚集倾向,增加了形核粒子的数量; 同时RE易吸附偏聚在铝熔体的晶界和相界面上,阻碍TiAl3相的生长,阻止针条状TiAl3相的形成,也增加了形核几率.此外,RE的加入可有效保证该细化剂及铝熔体的冶金质量,在一定程度上也增强了该细化剂的细化效果.     

Cu-Co合金快速凝固条件下的显微组织

在落管中进行Cu—Co合金的快速凝固试验，分析了液滴尺寸与合金成分对微观组织演变过程的影响。结果表明，液滴尺寸越小，其内部的富Co粒子越弥散；Co含量越接近亚稳液态组元不混溶区的临界成分，合金熔体越容易发生液-液相变，凝固组织中富Co粒子平均半径越大。液-液相变过程中富Co相液滴在液滴内部形核，并在温度梯度作用下向液滴中心高温区做Marangoni迁移，这最终导致在粉末表面形成贫Co层。     

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。     

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。     

高能超声场下熔体原位反应制备TiB2/Al-30Si复合材料及其耐磨性能

在高能超声场下利用熔体原位反应制备TiB2/Al-30Si复合材料;利用XRD、SEM及干磨损试验研究此复合材料的显微组织和磨损性能。结果表明：在高能超声场作用下,原位TiB2颗粒在铝基体中分布均匀,形貌为圆形或四边形,尺寸在0.1-1.5μm之间。初生硅的形貌为四边形,平均尺寸为10μm。随着高能超声功率的增加,Al-30Si基体合金及TiB2/Al-30Si复合材料的硬度明显提高;特别是当超声功率为1.2 kW时,复合材料的硬度达到412 MPa,是基体合金的1.3倍。复合材料的磨损性能得到明显提高,载荷的变化对复合材料的磨损量影响不大。     

Al—Ti—B晶粒细化合金中的有效形核相

研究了ＡｌＴｉＢ晶粒细化合金中各化合物相ＴｉＡｌ３、ＴｉＢ２和ＡｌＢ２对铝晶粒的细化作用。结果表明，ＴｉＡｌ３相是有效形核相，ＴｉＢ２和ＡｌＢ２相不能单独作为形核相，Ｂ对ＡｌＴｉＢ的细化作用有显著影响，但Ｂ及硼化物不能单独影响细化过程，而是富集在ＴｉＡｌ３相中对细化过程产生重要影响。     

Effects of solid deformation and melt vibration on structure and refining performance of Al5Ti1B master alloy

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＧｒａｉｎｒｅｆｉｎｅｍｅｎｔｏｆｆｅｒｓｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｂｅｎｅｆｉｔｓｉｎｂｏｔｈｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｃａｓｔｉｎｇｂｙｄｉｒｅｃｔｃｈｉｌｌ (ＤＣ)ａｎｄｉｎｃａｓｔ ｔｏ ｓｈａｐｅｐｒｏｄｕｃｔｓ[1].Ａｌ 5%Ｔｉ 1 %Ｂｍａｓｔｅｒａｌ ｌｏｙ ,ｗｈｉｃｈｍａｉｎｌｙｃｏｎｔａｉｎｓＴｉＡｌ3ａｎｄＴｉＢ2 ｐａｒｔｉｃｌｅｓｉｎＡｌｍａｔｒｉｘ[2 ,3]ｈａｓｂｅｅｎｐｒｏｖｅｎｔｏｇｉｖｅｔｈｅｂｅｓｔｇｒａｉｎｒｅｆｉｎｅｍｅｎｔ[4 ,5 ].Ａｄｄｉｔｉｏｎｏｆ 0 …     

热挤压原位合成TiB_2/6351Al复合材料的组织性能

利用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜和万能拉伸试验机等测试手段,研究了原位合成TiB2(wt,8%)/6351Al复合材料在热挤压前后的显微组织及室温拉伸性能。结果表明,热挤压变形有助于增强颗粒在基体合金中均匀分布,热挤压后TiB2颗粒与基体界面结合良好,未发现界面处开裂;热挤压变形时TiB2颗粒周围的基体合金中形成复杂的位错;基体合金发生再结晶和回复形成完整的等轴晶和亚结构,显微组织得到细化,基体合金再结晶的主要形核方式为增强体颗粒引起位错塞积区形核,亚晶吞并长大形核及应变诱发晶界迁移形核。热挤压复合材料基体合金具有较强的[111]织构。与铸态相比,热挤压后复合材料的屈服强度Rp0.2、抗拉强度Rm、伸长率A及布氏硬度显著提高。复合材料断口特征由热挤压前的韧性和沿晶的混合断裂,转变为以韧性断裂为主。     

Observation of crystal nuclei of aluminum refined by Al-Ti-B master alloy

1INTR0DUCTIONThemasteralloyisusuallyusedt0refinethecommercialaluminumalloy.AstotheAl-Tibinarymasteralloy,C....l.y['jproposedtheperitectictheorybasedontheperitecticreactionintheAl-TiphasediagramasL TiAl3=a(Al).Theperitectictheorysuccessfullyex-plainedtherefiningbehaviorofAl-Timasteral-loyanditwaswellacceptedbyalot0fre-,....h...[2'3].Withthepresenceofboron,Al-Ti-Bmasteralloyhasawellenhancedperf0r-manceinthegrainrefiningthanAl-Timasteral-loy.Sincethefactorsaffecteds0lidificationpro-ces…     

Effect of Hot Extrusion on Microstructures and Properties of TiB2/AZ31 Magnesium Based Composites

采用原位合成-半固态搅拌铸造法制备了TiB2/AZ31镁基复合材料,研究了热挤压对TiB2/AZ31镁基复合材料组织和力学性能的影响。结果表明：热挤压不仅能显著细化合金组织,而且能有效改善TiB2颗粒分布的均匀性。与铸态AZ31镁合金相比,铸态TiB2/AZ31镁基复合材料的硬度、抗拉强度都有一定程度的提高。经过热挤压后,TiB2/AZ31镁基复合材料的硬度和抗拉强度分别比基体合金提高了126.2%和98.8%,达到950 MPa和322 MPa。磨损表面形貌显示,TiB2颗粒的引入以及对TiB2/AZ31镁基复合材料进行热挤压,都可有效地提高材料的耐磨性。     

原位生成TiB2/6351复合材料的组织和性能

利用原位反应法的优点，通过混合盐反应制备了TiB2颗粒增强6351铝基复合材料，研究了复合材料的微观组织和力学性能。结果表明，原位生成的TiB2颗粒尺寸约200nm，在复合材料中分布均匀，与界面结合良好。经热挤压后，晶粒更细小。在保持了基体较高的延展性以及抗腐蚀性能的情况下。复合材料的弹性模量和屈服强度与基体相比，分别提高了22％和48％。     

CeO_2添加剂在原位TiB_2颗粒增强2014铝合金复合材料中的作用(英文)

将K2TiF6和KBF4混合盐与铝合金熔体通过放热反应法制备原位TiB2颗粒增强2014铝合金基复合材料。研究CeO2添加剂对原位TiB2/2014铝基复合材料显微组织和力学性能的影响。结果表明,在高温时添加CeO2与添加Ce的作用相同;当添加0.5%CeO2时,TiB2颗粒在基体中的分散性大幅度提高,颗粒与基体的界面清晰,在复合材料制备过程中颗粒没有明显的沉降现象。解释了TiB2颗粒在2014铝合金基体中的分散机理。加入CeO2的复合材料,其铸态硬度、抗拉强度、屈服强度和伸长率有较大提高。