TiB_2基陶瓷/Ti-6Al-4V合金梯度纳米复合材料组织演化与力学性能

基于陶瓷/钛合金之间的液态熔合扩散,采用离心反应熔铸工艺制备出Ti B_2基陶瓷/Ti-6Al-4V合金层状复合材料,并在层间出现Ti B_2、Ti C_(1-x)呈空间尺度连续梯度演化的梯度纳米复合结构。经层间剪切强度、三点弯曲强度与单边切口梁(SENB)断裂韧性测试,该复合材料层间剪切强度、弯曲强度与断裂韧性分别达到335±35 MPa、862±45 MPa与45±15 MPa·m~(0.5)。     

TiB_2/42CrMo梯度纳米层状复合材料力学行为与失效机制

通过离心反应熔铸工艺制备出Ti B_2/42Cr Mo层状复合材料。经力学性能测试,该复合材料弯曲强度、断裂韧性与层间剪切强度分别达到1250±35 MPa、75±12 MPa·m~(1/2)与450±20 MPa。因此可以认为,正是由于该层状复合材料层间原位生成陶瓷/铁基合金梯度纳米结构复合界面,形成陶瓷/合金相界尺度呈空间连续梯度变化的结构演化,不仅使该材料具有类似金属的典型塑性变形特征,而且又使得该层状复合材料在三点弯曲与短梁层间剪切测试过程中均表现出明显的失效延迟行为。     

TiB2基陶瓷/Ti-6Al-4V合金梯度纳米结构复合材料组织演化与防弹性能

基于陶瓷/钛合金液态熔合与扩散原理,采用离心反应熔铸工艺成功制备出TiB2基陶瓷/Ti-6Al-4V梯度纳米结构复合材料。经14.5 mm军用制式穿甲弹DOP靶试,TiB2基陶瓷与TiB2基陶瓷/Ti-6Al-4V梯度纳米结构复合材料的平均质量效益分别为3.05和7.30,因此可认为由于陶瓷/钛合金层间生成TiB2、TiB呈空间尺度连续梯度演化的复合结构,该复合材料不仅具有高的层间解离抗力与优异的整体力学性能,而且通过层间载荷传递与多尺度（微米/微纳米/纳米）界面剪切耦合的双重效应,又在靶试中表现出高的抗弹性能。     

TiB2基陶瓷/42CrMo合金钢梯度纳米结构复合材料力学性能与损伤失效机制研究

通过离心反应熔铸工艺制备出TiB2/42CrMo层状复合材料,经力学性能测试,该复合材料弯曲强度、断裂韧性与层间剪切强度分别达到1250 ± 35 MPa、75 ± 12 MPa·m1/2与450 ± 20 MPa,因此可以认为正是由于该层状复合材料层间原位生成陶瓷/铁基合金梯度纳米结构复合界面,形成合金/陶瓷相界尺度呈空间连续梯度变化的结构演化,不仅使该材料具有类似金属的典型塑性变形特征,而且又使得该层状复合材料在三点弯曲与短梁层间剪切测试过程中均表现出明显的失效延迟行为。     

中间钛片对TiB2基陶瓷/钛合金梯度复合材料组织性能的影响

在钛合金与陶瓷粉末之间引入厚度从0.5mm到1.5mm的中间钛片,采用自蔓延离心熔铸工艺快速制备出了TiB₂基陶瓷/钛合金梯度复合材料,经过XRD, FESEM 和 EDS分析表明,添加钛片对陶瓷相没有明显的影响,但随着中间钛片厚度的增加,不仅细化陶瓷基体并改善其组织均匀性,而且增加了梯度界面厚度,减小甚至消除了钛合金基底热影响区。同时,热真空条件下液态陶瓷与钛合金之间发生熔化连接和原子互扩散,进而在凝固后期诱发TiB₂与Ti液的包晶反应 ,TiB自Ti液中的析晶反应和TiB与Ti液的共晶反应,实现了TiB₂的消减及TiB的生长,不仅改善了界面的残余应力,而且获得了陶瓷/钛合金多尺度多层次复合。界面组织结构的梯度演化与陶瓷/钛合金的热匹配不仅使梯度材料的硬度呈连续变化,而且使界面剪切强度达到了316±25 MPa。     

SHS陶瓷内衬复合管的耐蚀性研究

采用自划算高温合成（ＳＨＳ）铝热－重力分离技术,制备了陶资内衬复合钢管,分析了添加剂对其耐蚀性的影响。讨论了陶瓷层组织结构与其耐蚀性的关系。     

氧化铁粉末化学组成对合成SHS复合弯管内衬陶瓷的影响

基于重力分离SHS法制备陶瓷内衬复合弯管 ,研究了氧化铁粉末化学组成对SHS复合弯管内衬陶瓷的影响 .研究发现在铝热剂相同质量分数条件下 ,存在于工业原料Fe2 O3 粉末的杂质比SiO2 添加剂对燃烧过程的稀释效应更为强烈 .在工业原料Fe2 O3 +Al体系中加入适量的Fe3 O4+Al体系 ,使燃烧温度、蔓延速率及SHS反应转化率均有所升高 ;但加入过量的Fe3 O4+Al体系 ,虽然使蔓延速率进一步增大 ,但却引起燃烧温度和SHS反应转化率有所下降 .实验表明 ,在工业原料Fe2 O3 +Al体系中加入 1 5 %的Fe3 O4+Al体系 ,使复合弯管内衬陶瓷性能达到并超过用分析纯Fe2 O3+Al体系所制备的复合弯管内衬陶瓷性能 .     

TiB2基陶瓷/42CrMo合金层状梯度材料力学测试与结构设计

在以往超重力场合成梯度材料的基础上，制备出组分含量TiB₂-TiC-Fe呈连续梯度变化的TiB₂基陶瓷/42CrMo合金梯度材料. 对材料进行XRD，SEM，硬度测试以及三点弯曲强度测试，并采用电测法获取陶瓷基体部分的弹性模量，并在此基础上，对中间过渡区的弹性模量进行拟合，最后再采用解析方法计算梯度材料的应力应变分布. 结果表明，TiB₂基陶瓷/42CrMo合金相界呈连续梯度变化，硬度自陶瓷顶部至合金底部呈梯度递减.三点弯曲测试发现TiB₂基陶瓷/42CrMo合金材料具有类似于金属的塑性变形特征，从而出现明显的失效延迟行为. 采用电测法得出纯陶瓷组分的弹性模量约为560 GPa，参数拟合得出中间过渡区的弹性模量变化形式更趋近于三角函数，计算得出的应力表示自金属底部出现损伤，而后裂纹向陶瓷顶部方向扩展，与该材料试验现象契合.