Ti2Ni/TiNi微叠层复合材料的制备及表征

将Ti箔和Ni箔交替排列,在900℃条件下,通过热压烧结法来制备Ti_2Ni/TiNi微叠层复合材料。研究了保温时间对复合材料的微观组织及相组成的影响。采用扫描电镜(SEM)、电子探针(EPMA)、X射线衍射(XRD)及差示扫描量热分析(DSC)对不同保温时间下制备的复合材料的微观组织、相组成、相结构及相变温度进行分析。结果表明:随着保温时间的增加,Ti和Ni逐渐消耗,在其界面上形成Ti_2Ni、TiNi、Ni_3Ti3种金属间化合物。当Ni消耗完毕,Ti原子向Ni_3Ti层扩散,使之完全转变成TiNi。当Ti完全消耗,仅有交替排列的Ti_2Ni和TiNi两相存在,且在TiNi层上分布着颗粒状和条状的Ti_2Ni相。保温8h后制备的Ti_2Ni/TiNi叠层复合材料的相变温度A_s、A_f、M_s、M_f及相变迟滞温度ΔT分别为75.9,99.2,63.6,45.7和32.5℃。     

非晶态Ti_3Ni_2合金在Ni/MH电池中的电化学性能(英文)

采用机械球磨晶态Ti_3Ni_2(Ti2Ni/TiNi)合金的方法制备非晶态的Ti_3Ni_2合金,并研究其电化学性能。充放电测试结果显示,非晶态Ti_3Ni_2合金成功地解决了晶态Ti_3Ni_2合金在高温下(333K)循环寿命极短的缺点。在333K循环19次后,相对于晶态Ti_3Ni_2合金较低的容量保持率(39.47%),其非晶态合金有效的将容量保持率提高到88.83%。通过Tafel极化,线性极化以及交流阻抗测试,发现这种改善源于非晶态Ti_3Ni_2合金的耐蚀性远优于其晶态合金。     

机械活化Ti_(47)Ni_(47)Al_6粉末的烧结性能

采用机械活化和粉末冶金方法制备Ti47Ni47Al6合金,通过光学显微镜、配备能谱分析的扫描电镜、X射线衍射仪、维氏硬度及抗弯强度测试手段研究机械活化对烧结合金显微组织和性能的影响。结果表明:随着球磨的进行,粉体中Ti和Ni的晶格常数增大,球磨20 h的Ti47Ni47Al6粉末形成了Ti-Ni-Al三元复合粉,但无新相形成。与球磨1 h粉末烧结制备的合金相比,球磨20 h的机械活化粉末烧结合金中Ti2Ni(Al)和Ni3Ti(Al)强化相数量、致密度、硬度及抗弯强度均增加。     

瞬间液相(TLP)扩散连接GH4169/TC4接头的微观结构及力学性能

为制备镍基高温合金/钛合金复合构件,拓展二者应用领域,以Ti/Ni复合箔片作为中间层,采用瞬间液相(TLP)扩散连接技术制备了GH4169高温合金/TC4钛合金接头,并对接头微观结构、力学性能和连接机理进行了研究和探讨。通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、能谱分析仪(EDS)、万能试验机和显微硬度仪等对GH4169/TC4接头进行连接界面和断口形貌观察、成分表征、剪切性能和显微硬度测试,结果表明:在连接温度960℃,连接压力5 MPa,保温时间30min的工艺条件下,通过中间层与母材之间的元素扩散和化学反应,形成了"GH4169/Ni(s,s)/TiNi_3/Ti_2Ni/Ti/T_i2Ni/Ni/TiNi+Ti_2Ni/TC4"的多层梯度结构接头,除了"Ni/TiNi+Ti_2Ni"界面处存在一定的孔洞和微裂纹,其余各连接界面连续致密,无明显缺陷。所制备GH4169/TC4接头各区域硬度起伏较大,其中,残余Ti层、Ni层区域硬度最低,有利于缓解接头的内应力;GH4169侧界面区域硬度最高,主要是由于连接过程中形成的Ni(s,s)和TiNi_3硬度较高。结合接头剪切性能测试、断口形貌和物相分析,所制备GH4169/TC4接头抗剪切强度达124.6MPa,开裂发生在TC4附近的"Ni/TiNi+Ti_2Ni"界面区域,呈脆性断裂特征。     

Ti-Ni-Sn三元系相平衡测定（英文）

采用平衡合金法,利用X射线衍射法(XRD)以及电子探针显微分析(EPMA),研究了Ti-Ni-Sn三元系的平衡相组成及成分。结果表明,在508 K时,该体系中存在一个新的二元相Ti Sn_4(摩尔分数,%)。此外,测定(Ti_(1-x-y)Ni_xSn_y)Ni_3相(τ,Au Cu_3-type)在873和973 K稳定存在。根据不同退火样品的显微组织,在Ti-Ni-Sn三元系中检测到4个三元相:TiNi Sn、TiNi_2Sn、Ti_2Ni_2Sn和(Ti_(1-x-y)Ni_xSn_y)Ni_3。构建Ti-Ni-Sn三元系在508、873和973 K的等温截面。通过对比3个等温截面,在873~973 K发生包共晶反应:L+TiNi_2Sn→Ni_3Sn_4+TiNi Sn。并测定了Sn在TiNi和Ni在Ti_5Sn_3中的固溶度。     

Ti元素对激光熔覆硅化物涂层组织与性能的影响

利用激光熔覆在T2纯铜表面制备了Ni-Ti-Si复合涂层。通过光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、维氏硬度仪等分析了Ti元素对涂层组织和性能的影响。结果表明:不同的涂层中有Ti_5Si_3、Ni_3Ti、Ni_4Ti_3、Cuss和TiSi_2相,且随着Ti含量的减少,涂层中TiSi_2含量增加;涂层2(粉末组成:60 Ni、30 Ti、10 Si,参数4500 W、800 mm·min~(-1))和涂层3(粉末组成:70Ni、20Ti、10Si,参数:4500 W,800 mm·min~(-1))形成了Ti_5Si_3相,涂层的硬度增加,耐磨性提高。     

直接激光沉积Ti6Al4V/Inconel 718复合材料微观组织与力学性能分析（英文）

Ti6Al4V和Inconel 718合金被广泛用于航空航天。但TC4或Inconel 718难以同时满足轻量化和耐高温的需求。因此采用直接激光沉积制备了不同比例Ti6Al4V/Inconel 718复合材料。分别通过X射线衍射,扫描电子显微镜和能谱仪分析相组成,微观结构和元素分布。同时,研究了显微硬度和摩擦磨损性能。结果表明:随着Inconel 718的比例增加,有Ti_2Ni和Ni_3Ti金属间化合物形成。Ti_2Ni的形成机理为:β→α+Ti_2Ni和L→β-Ti+Ti_2Ni,且Ti_2Ni金属间化合物的偏析机理为晶间偏析。随着Inconel 718含量增加,复合材料的显微硬度逐渐增加。当Inconel718的体积分数为50%时,其平均显微硬度值为7700MPa,比100%Ti6Al4V的平均显微硬度高85.5%。显微硬度增加与Ti_2Ni金属间化合物的析出强化直接相关。复合材料以磨料磨损为主,并伴随着黏着磨损。随着Inconel 718的增加,黏着磨损减弱。当Inconel 718的体积分数达到50%时,磨损量仅为100%Ti6Al4V的36.9%。     

低温真空扩散反应制备高性能TiAl合金粉

通过高能球磨均匀混合以及低温真空预烧工艺制备TiAl合金粉,原料为粒度43μmTi粉和9~12μmAl粉,研究不同温度下不同保温时间后Ti、Al混合粉的合金化程度。结果表明:高能球磨1h的Ti、Al混合粉在500℃保温2h,再在600℃保温3h能制得主要为TiAl相和少量Ti3Al相的合金粉,制备合金粉的平均粒径为20μm左右。     

球磨时间和热压温度对粉末冶金Nb-16Si-22Ti-2Al-2Hf-2Cr合金显微组织和室温力学性能的影响

采用粉末冶金法制备了Nb-16Si-22Ti-2Al-2Hf-2Cr合金,研究了粉末球磨时间(5、10、20h)及热压烧结温度(1500、1600℃)对合金组织和室温力学性能的影响。结果表明:热压烧结后的合金由Nb基固溶体NbSS、Ti基固溶体TiSS和硅化物Nb5Si3三相组成。随着球磨时间的延长,Nb5Si3和TiSS的含量增加,而NbSS的含量减少。室温硬度随球磨时间延长和热压烧结温度的升高而提高,20h/1600℃热压烧结合金硬度值最高,HV硬度达到11500MPa。1500和1600℃热压烧结下合金的断裂韧性随着粉末球磨时间的延长均呈下降的趋势,5h/1500℃热压烧结合金断裂韧性值最高,为10.14MPa·m1/2。     

Microstructure and Mechanical Properties of NiTi Shape Memory Alloys by In Situ Laser Directed Energy DepositionEI北大核心CSCD

以Ni粉与Ti粉为原料,采用激光定向能量沉积(LDED)技术制备NiTi形状记忆合金。利用XRD、物相拟合、SEM、EDS和DSC等测试方法,对NiTi合金的显微组织、物相含量和物相转变进行分析,随后采用压缩圆柱样品进行形状记忆效应测试,并评估其形状记忆效应。激光能量密度较低时,NiTi合金中产生大量Ni_(4)Ti_(3)相沉淀,随着激光能量密度增加,Ni_(4)Ti_(3)相消失。激光能量密度为20.0 J/mm^(2)时,NiTi合金具有2878 MPa的压缩断裂强度与34.9%的压缩失效应变,且样品在循环20 cyc后具有88.2%形状记忆恢复率。     

粉末冶金Nb-35Ti-6Al-5Cr-8V合金组织演变及其力学行为

采用粉末冶金法对不同球磨时间的Nb-35Ti-6Al-5Cr-8V合金机械合金化粉末塑变行为,热压烧结材料的微观组织结构和力学行为进行了研究。研究结果表明：塑性良好的Nb-35Ti-6Al-5Cr-8V粉末随着球磨时间增加首先变形为大尺寸的片状、后经持续的加工硬化破碎成絮状;热压烧结能够制备微观组织可控晶粒细化的Nb-35Ti-6Al-5Cr-8V合金,合金由单一的Nbss相构成,Ti、Al、Cr、V元素固溶引起Nb晶格尺寸减小0.0685 ?;随着球磨时间增加合金晶粒明显细化进而显著提高了合金的维氏硬度和室温压缩强度,其变化符合材料硬度和强度的Hall-Petch规律。粉末冶金制备Nb-35Ti-6Al-5Cr-8V合金的各项力学性能明显优于熔铸法制备合金。     

烧结方式对CoCrNi中熵合金组织及力学性能的影响

采用机械合金化法（MA）球磨制备CoCrNi中熵合金原料粉末,结合放电等离子烧结（SPS）或高真空烧结制取CoCrNi中熵合金,研究了球磨时间以及退火对CoCrNi中熵合金原料粉末微观形貌、颗粒尺寸及相结构的影响规律,对不同烧结方式制备的合金块体进行微观结构及力学性能研究。结果表明：随着球磨时间的延长,各单质粉末颗粒尺寸不断减小并逐渐融合,在球磨25 h后,原料粉末主要为fcc固溶体结构,还有少量的bcc相;在后续烧结过程中,少量bcc相发生相转变,组织中只有fcc相结构;退火烧结样品的弹性模量为6.57 GPa,是真空烧结的1.55倍,屈服强度为279.28 MPa,与真空烧结后样品的屈服强度相当,退火烧结的延伸率为35.97%,明显大于直接真空烧结;SPS烧结的块体合金表现出高达793.72MPa的屈服强度和61.08%的塑性应变,且维氏硬度(HV)达到3910.2MPa,与其它2种烧结方法相比,SPS在实现高熵合金（HEAs）快速低温烧结方面更具潜力。     

双步球磨与放电等离子烧结制备细晶TiAl合金

采用双步球磨法和放电等离子烧结(SPS)技术制备细晶Ti-47Al(at%)合金,利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)仪以及透射电子显微镜(TEM)等分析测试手段对球磨后的粉末形貌结构、相组成以及烧结块体的显微组织结构进行观察和分析。结果表明:双步球磨粉末的颗粒形状较规则,其颗粒尺寸在20~40μm之间,内部结构均匀,主要由TiAl和Ti3Al相组成。放电等离子烧结后的块体主要由主相TiAl和少量的Ti3Al相及Ti2Al相组成,随着烧结温度的升高,Ti3Al相含量有所增加。当烧结温度为1000℃时,烧结块体获得的主要是等轴晶组织,等轴晶粒尺寸大多数在100~250nm之间。当烧结温度为1100℃时,烧结块体致密、无孔洞,等轴晶粒有明显长大的现象,显微组织主要由等轴状的TiAl相和片层状的Ti3Al相组成。     

不同SPS烧结温度Ti-45Al-5.5(Cr,Nb,B,Ta)合金的显微组织及力学性能(英文)

采用高能球磨和放电等离子烧结(SPS)技术,制备成分为Ti-45Al-5.5(Cr,Nb,B,Ta)的TiAl合金块体,随后对TiAl合金进行热处理。研究在不同SPS烧结温度下制备的TiAl合金经过热处理后的显微组织和力学性能。结果表明:高能球磨后的合金粉末形状不规则,粉末颗粒尺寸大约为几十微米。XRD分析表明,机械球磨后的粉末由TiAl和Ti3Al两相组成;烧结后的Ti-45Al-5.5(Cr,Nb,B,Ta)合金块体主要是TiAl相,以及少量的Ti3Al和TiB2相。当烧结温度为900°C和1000°C时,合金的显微组织为双相结构,并伴随有一些细小的等轴γ晶粒和细小的针状TiB2相。当烧结温度从900°C上升到1000°C时,Ti-45Al-5.5(Cr,Nb,B,Ta)合金的显微硬度变化不大,抗压强度从1812MPa提高到2275MPa,压缩率从22.66%增加到25.59%,合金的断裂方式为穿晶断裂。     

Synthesis and characterization of Al2O3–TiC nano-composite by spark plasma sintering

Al₂O₃–10TiC composite was synthesized by high energy ball milling followed by spark plasma sintering (SPS) process. Microstructure of the sintered composite samples reveals homogeneous distribution of the TiC particles in Al₂O₃ matrix. Effect of sintering temperature on the microstructure and mechanical properties was studied. The sample sintered at 1500 °C shows a measured density of 99.97% of their theoretical density and hardness of 1892 Hv with very high scratch resistance. These results demonstrate that powder metallurgy combined with spark plasma sintering is a suitable method for the production of Al₂O₃–10TiC composites.     

Structural size effects of intermetallic compounds on the mechanical properties of Mo-Si-B alloy: An experimental investigation

In general, size, shape and dispersion of phases in alloys significantly affect mechanical properties. In this study, the mechanical properties of Mo-Si-B alloys were experimentally investigated with regards to the refinement of intermetallic compound. To confirm the size effect of the intermetallic compound phases on mechanical properties, two differently sized intermetallic compound powders consisting Mo₅SiB₂ and Mo₃Si were fabricated by mechano-chemical process and high-energy ball milling. A modified powder metallurgy method was used with core-shell intermetallic powders where the intermetallic compound particles were the core and nano-sized Mo particles which formed by the hydrogen reduction of Mo oxide were the shells, leading to the microstructures with uniformly distributed intermetallic compound phases within a continuous α-Mo matrix phase. Vickers hardness and fracture toughness were measured to examine the mechanical properties of sintered bodies. Vickers hardness was 472 Hv for the fine intermetallic compound powder and 415 Hv for the coarse intermetallic compound powder. The fracture toughness was 12.4 MPa·√m for the fine IMC powders and 13.5 MPa·√m for the coarse intermetallic compound powder.     

Microstructure of TiAl alloy prepared by intense plastic deformation and subsequent reaction sintering

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＴｉＡｌａｌｌｏｙｓａｒｅｓｕｉｔａｂｌｅｆｏｒｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｐ ｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｉｎａｉｒｃｒａｆｔｇａｓｔｕｒｂｉｎｅｅｎｇｉｎｅｓａｎｄｏｔｈｅｒｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎｖｅｈｉｃｌｅ ,ｏｗｉｎｇ     

Mechanical properties of Mo-Nb-Si-B quaternary alloy fabricated by powder metallurgical method

Mo-Si-B alloys composed of two intermetallic compound phases (Mo₅SiB₂ and Mo₃Si) and a molybdenum solid solution matrix phase have been investigated for use as high-temperature structural materials due to their high melting point and good creep resistance. However, despite these advantages, Mo-Si-B alloys are difficult to use in practical applications because they have insufficient fracture toughness at room temperature. So, in many researches, microstructure control and the addition of other elements in the α-Mo matrix phase are conducted as an effective way to improve the fracture toughness.In this study, niobium (Nb) was added to a Mo-Si-B alloy by a powder metallurgical method to improve the mechanical properties. First, the Mo and Nb powders were pulverized by high-energy ball milling. Then, the synthesized intermetallic compound powders, which were fabricated by continuous heat treatment under a H₂ atmosphere, were mixed with ball-milled Mo and Nb powder. Pressureless sintering was conducted at 1400 °C for 3 h under a H₂ atmosphere. The Vickers hardness and fracture toughness were measured to investigate the mechanical properties of the sintered Mo-Si-B and Mo-Nb-Si-B alloy. The Vickers hardness was about 425 Hv for a Mo-Nb-Si-B alloy, which was lower value of 165 Hv compared to Mo-Si-B alloy (590 Hv). On the other hand, the fracture toughness of the Mo-Nb-Si-B alloy (14.5 MPa·√m) greatly increased compared to that of the Mo-Si-B alloy (12.6 MPa·√m).     

细晶TiAl基合金的制备及高温氧化行为

采用机械合金化及放电等离子烧结方法制备超细晶/纳米晶TiAl基合金,并利用差热分析仪进行循环高温氧化试验,研究粉末机械合金化对烧结细晶粒TiAl基合金组织及高温氧化性能的影响。结果表明,球磨是获得细晶粒组织的原因,粉末经球磨及放电等离子烧结后,形成了细小、球状的TiAl和Ti3Al相组织;该细晶粒组织在高温循环氧化条件下显示出较高的抗氧化性,且随Nb量增加抗氧化性得到提高,升温阶段的氧化速率最快。     

高能球磨制备Al3Ti/Al块体纳米晶复合材料

通过对Al Ti系和Al TiO2 系进行高能球磨和压制烧结制备了固态原位反应生成的纳米晶块体Al3Ti/Al复合材料。研究表明 :Al Ti合金系高能球磨后 ,各组元晶粒得到细化 ,并且Ti在Al中发生了强制超饱和固溶 ,烧结时原位反应形成纳米晶Al3Ti/Al复合材料 ;而Al TiO2 反应体系高能球磨仅发生组分晶粒细化 ,烧结时TiO2 部分还原并和Al原位反应生成纳米晶 (Ti2 O3 Al3Ti) /Al复合材料。