Nb对Ti/Al2O3界面微观结构与显微硬度的影响

在放电等离子烧结 (SPS)工艺条件下 ,运用SEM、XRD、EDX等测试手段对 12 0 0℃高温处理后的Ti Al2 O3复合材料界面反应区的显微结构及外加金属Nb对其界面特性的影响进行了研究。结果表明 ,不掺加金属Nb时界面反应产物为Ti3Al、TiAl,掺加金属Nb后界面生成TiAl和AlNb2 化合物 ;界面处生成的AlNb2 能有效的阻止Al、O原子向金属Ti中扩散 ,使Ti Al2 O3材料界面反应得到抑制 ,扩散层厚度减少到 5 μm以下 ;Nb的加入使界面扩散区的显微维氏硬度提高近 5 0 % ,金属Ti侧的显微维氏硬度提高 6 0～ 80 %。     

扩散连接Al/Ni/0Cr18Ni9Ti复合材料的界面组织

选取纯Ni箔作过渡层,采用真空热压扩散工艺,在加热温度480℃、压力10 MPa、真空度1.0×10-2Pa的工艺条件下,制备了变形铝合金2024和不锈钢0Cr18Ni9Ti双金属复合材料.利用扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射仪和显微硬度仪等测试分析方法,对双金属复合材料的2个连接界面及基体进行了组织、性能分析.结果表明:不锈钢/纯Ni界面形成了宽约8μm的互扩散区,但其过渡区无金属间化合物生成;Al/Ni界面生成了宽约4μm的扩散过渡区,过渡区的相组成为金属间化合物Al3Ni2、Al3Ni及Al3Ni5.     

粉末冶金Ti–45Al–10Nb合金的高温抗氧化性能

通过粉末冶金法制备了化学成分为Ti–45Al–10Nb的高Nb含量的TiAl合金,并研究了其在850、900和950°C下的抗氧化性能。根据氧化皮形貌和微观结构演变分析,讨论了高温下的抗氧化机理。850°C和900°C的氧化皮结构相似,TiO₂+Al₂O₃混合物覆盖在弥散分布TiO₂+Nb₂O₅的基体层。在950℃时,氧化皮从外部到母体金属分为四层:疏松的TiO₂+Al₂O₃层、致密的Al₂O₃层、致密的TiO₂+Nb₂O₅层和弥散分布TiO₂+Nb₂O₅的基体层。Nb层抑制了Ti原子的向外扩散,阻碍了TiO₂的生长,同时促进形成连续的Al₂O₃保护层,使合金具有长期的高温抗氧化能力。     

累积叠轧Al/Cu复合板界面反应层核-壳结构形成机制

采用累积叠轧(ARB)结合多次退火处理制备了Al/Cu复合板,重点研究了Al/Cu界面反应层核-壳结构形成机制. 结果表明:Al/Cu界面反应层的形成主要依赖于退火过程中铜原子在界面处的扩散,反应产物包括Al₂Cu、AlCu、Al₄Cu₉. 轧制变形致使反应层破碎并在基体中均匀分布,轧后退火处理导致新的反应层不断形成.最终经多次叠轧及退火处理,原始铜板材全部转变为椭球状具有核-壳结构的Al/Cu金属间化合物颗粒. 8道次复合板抗拉强度最高,达到176.8 MPa,是退火态1060抗拉强度的1.74倍;0道次复合板延伸率较好,主要是Al/Cu界面分层后铝层均匀塑性变形,应力缓慢释放所致.     

通过3D打印和热挤压制备一种具有互穿结构的铝基复合材料

通过Al–Mg–Mn–Sc–Zr点阵结构与Al₈₄Ni₇Gd₆Co₃纳米结构相结合制备Al–Al互穿相复合材料。采用选择性激光熔化法制备点阵结构，随后在晶格中填充Al₈₄Ni₇Gd₆Co₃非晶粉末，最后采用热挤压制备成形复合材料。结果表明:热挤压过程中元素扩散和塑性变形使复合材料致密化，界面结合良好；样品呈均匀的非均相结构，主要由平均晶粒尺寸小于1 μm的蜂窝状点阵结构和含有大量纳米金属间化合物和纳米晶粒α-Al的纳米结构区组成。非均质结构形成硬区和软区双峰力学区，具有较高的强度和可接受的塑性，其中抗压屈服强度和抗压塑性分别可达~745 MPa和~30%。高强度可以用混合、晶界强化和背应力的规律来解释，而可接受的塑性主要是由于纳米结构区域的约束作用延缓了脆性断裂行为。     

Interfacial microstructure and mechanical properties of Ti-6Al-4V/Al7050 joints fabricated using the insert molding method

Ti-6Al-4V/Al7050 joints were fabricated by a method of insert molding and corresponding interfacial microstructure and mechanical properties were investigated. The interfacial thickness was sensitive to holding temperature during the first stage, and a good metallurgical bonding interface with a thickness of about 90 μm can be obtained at 750℃. X-ray diffraction, transmission electron microscopy, and thermodynamic analyses showed that the interface mainly contained intermetallic compound TiAl₃ and Al matrix. The joints featured good mechanical properties, i.e., shear strength of 154 MPa, tensile strength of 215 MPa, and compressive strength of 283 MPa, which are superior to those of joints fabricated by other methods. Coherent boundaries between Al/TiAl₃ and TiAl₃/Ti were confirmed to contribute to outstanding interfacial mechanical properties and also explained constant fracture occurrence in the Al matrix. Follow-up studies should focus on improving mechanical properties of the Al matrix by deformation and heat treatment.     

扩散连接Al／Ni／0Crl8Ni9Ti复合材料的界面组织

选取纯Ni箔作过渡层，采用真空热压扩散工艺，在加热温度480℃、压力10MPa、真空度1．0×10^-21Pa的工艺条件下，制备了变形铝合金2024和不锈钢0Crl8 Ni9Ti双金属复合材料．利用扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射仪和显微硬度仪等测试分析方法，对双金属复合材料的2个连接界面及基体进行了组织、性能分析．结果表明：不锈钢／纯Ni界面形成了宽约8μm的互扩散区，但其过渡区无金属间化合物生成；Al／Ni界面生成了宽约4μm的扩散过渡区，过渡区的相组成为金属间化合物Al3Ni2、Al3Ni及Al3Ni5．     

Fe-Al微叠层复合材料的制备及界面表征

将多层纯铁和纯铝薄板交替叠放,采用“热轧复合—冷轧减薄—合金化热处理”工艺流程制备了Fe-Al金属/金属间化合物微叠层复合材料(Fe-Al MIL),研究了合金化温度对该复合材料微观组织、相组成、相变及力学性能的影响.结果表明:所制备的Fe-Al微叠复合材料Fe/Al界面结合状态良好;随合金化温度的升高,化合物层厚度随之增加,当温度低于Fe-Al固-半固态反应温度655℃时,Fe₂Al₅和FeAl是化合物层的主要物相,而高于655℃时,则会在化合物层和Fe金属界面处出现少量交替分布的FeAl₃和Fe₃Al;DSC曲线上呈现出~559,~571和~667℃三个放热峰,分别代表FeAl₃,Fe₂Al₅和FeAl的相转变;固-固和固-液合金化后得到的Fe-Al MIL力学性能较差,均易发生分层断裂现象,而固-半固态合金化热处理后其力学性能最佳.     

Nb对Ti/Al_2O_3复合材料力学性能的影响

研究了热压烧结条件下Nb元素对Ti/ [φ(Al2 O3 ) =80 % ]复合材料相对密度、抗弯强度、断裂韧性及维氏硬度等力学性能的影响 ,分析了其影响机理。结果表明 ,在Ti/ [φ(Al2 O3 ) =80 % ]的Al2 O3 复合材料中掺入Nb元素 ,材料的微观组织形貌得以细化 ,性能有了较大提高。随Nb掺量的增加 ,材料的相对密度、维氏硬度与抗弯强度先增大后减小 ,当掺量为 φ =1.5 %时 ,其相对密度、抗弯强度、维氏硬度达到最高 ,分别为 98.13%、5 0 1.0 6MPa和 2 0 .31GPa ,断裂韧性随Nb掺量的增加而增大 ,当掺量为 φ =2 %时 ,其断裂韧性为5 .2 4MPa·m1/ 2 。     

ARB工艺下Al/Zn多层复合材料界面变化的研究

累积复合轧制（Accumulative Roll-Bonding,ARB）工艺作为一种大塑性变形工艺,近期在制备金属基多层复合材料方面受到关注.通过ARB工艺制备Al/Zn多层复合材料,重点观察Al/Zn多层复合材料界面间的变化规律.在扫描电子显微镜（SEM）下,可以明显地观察到在Al/Zn界面处扩散层的存在,说明在ARB工艺状态下,不同层之间存在扩散作用,但是X射线衍射（XRD）结果无法分辨材料内部结构.通过透射电子显微镜（TEM）观察第3周期ARB态Al/Zn多层复合材料截面,可以看到,在Al/Zn多层复合材料层间,存在4种形貌的组织,参考Al-Zn合金的时效析出过程可知,在ARB工艺过程中,Al过固溶体存在连续脱溶和非连续脱溶两种路径,其脱溶路径的不同主要与扩散到Al基体中的Zn浓度有关.     

喷射成形+轧制Al€朠b/Al/Steel复合板材界面

对喷射成形+轧制Al?Pb/Al/Steel复合板材进行了热处理,用SEM观察了Al?Pb/Al及Al/Steel界面的变化.结果表明:复合轧制后Al?Pb/Al及Al/Steel界面达到了良好的界面初结合;复合板材热处理后,Al/Steel界面在480℃/1h+300℃/3h的热处理后产生了FeAl金属间化合物.     

SmCo5型中熵、高熵金属间化合物的结构与磁性

以SmCo₅为原型,设计了3种中熵金属间化合物(Sm_1/3Ce_1/3Pr_1/3)Co₅、(Sm_1/3Ce_1/3Nd_1/3)Co₅、(Sm_1/3Pr_1/3Nd_1/3)Co₅和1种高熵金属间化合物(Sm_1/4Ce_1/4Pr_1/4Nd_1/4)Co₅,并采用原子半径差和混合焓预测了形成单相结构的可能性. 应用真空电弧熔炼技术成功制备了4种金属间化合物. 采用X射线衍射仪(XRD)、能谱仪(EDS) 和振动样品磁强计(VSM) 表征了样品的物相、成分和磁学性能. 结果表明:4种化合物均为单相,具有六方CaCu₅结构,空间群为P6/mmm,稀土原子占据1a位置;稀土位置上的原子浓度为等原子比;化合物的室温磁化行为遵循Langevin模型,磁化强度依赖于化合物的成分;磁价模型计算证实了化合物(Sm_1/3Ce_1/3Pr_1/3)Co₅、(Sm_1/3Ce_1/3Nd_1/3)Co₅和(Sm_1/4Ce_1/4Pr_1/4Nd_1/4)Co₅中的Ce为+4价,对磁矩没有贡献.     

Cu/Al管气体火焰钎焊接头特征及热力学分析

通过计算Cu/Al管氧乙炔气体火焰钎焊条件下形成金属间化合物的各化学反应的熵变,对Cu/Al金属间化合物的形成及向CuAl2转化的趋势进行了化学热力学分析;结合XRD、SEM、EDS研究了Cu/Al管氧乙炔气体火焰钎焊接头组织与元素分布特征。结果表明,Cu/Al管氧乙炔气体火焰钎焊条件下,接头中脆性金属间化合物CuAl2由Cu、Al原子的直接结合和其他Cu/Al金属间化合物与Al原子的继续反应生成,其中CuAl自主转化趋势较强;热力学计算分析与接头XRD分析结果一致。钎焊接头可分为3个特征区域:靠近Al基体侧形成了宽度约30μm的α-Al与α-Al+CuAl2二元共晶区;钎缝中心偏Al基体一侧形成了宽度约150μm组织细密的多元共晶组织区;钎缝中靠近Cu基体宽度约120μm区域,Cu的大量扩散并与Al充分反应,形成了粗大珊瑚状CuAl2。     

退火温度对铜/铝复合板剥离性能的影响

采用异步轧制方法制备铜/铝复合板,用电子万能试样机、扫描电子显微镜(SEM)及能谱仪(EDS)等分析测试手段,研究扩散退火对于铜/铝复合板结合强度、剥离裂纹位置及剥离断口化学成分的影响.研究发现,扩散退火使复合板结合强度降低,扩散层厚度随退火温度的提高而增大.复合板经350℃保温2h后,在铜/铝界面形成厚7.31μm的扩散层,经500℃保温2h后,形成厚15.53μm扩散层.退火态铜/铝复合板剥离裂纹位于靠近扩散层中间的富铝层,剥离断裂处的金属间化合物为CuAl和CuAl2.退火时形成的脆性金属间化合物以及轧制过程中形成的裂纹及未结合区是造成结合强度降低的主要原因.铜/铝轧制复合板宜采用低于350℃温度进行退火.     

SnAgNi钎料钎焊Ni镀层SiCp/Al复合材料的接头微观结构及剪切性能

采用Sn-2·5Ag-2·0Ni焊料钎焊了具有Ni(P)/Ni(B)和Ni(P)/Ni两种双镀层结构的SiCp/Al复合材料.结果表明,SnAgNi/Ni(B)/Ni(P)和SnAgNi/Ni/Ni(P)两种接头均生成唯一的金属间化合物Ni3Sn4.SnAgNi焊料与Ni(B)镀层之间的快速反应速度使Ni3Sn4金属间化合物具有高的生长速度.时效初期的SnAgNi/Ni/Ni(P)接头的剪切强度高于SnAgNi/Ni(B)/Ni(P)接头,但在250h时效后其剪切强度剧烈下降,低于SnAgNi/Ni(B)/Ni(P)接头.金属间化合物的生长及裂纹的形成是SnAgNi/Ni/Ni(P)接头失效的主要原因,而SnAgNi/Ni(B)/Ni(P)接头失效的主要原因是Ni(P)镀层中Ni原子的定向扩散使SiCp/Al复合材料与Ni(P)处产生孔洞.     

铜/铝异步轧制复合带的界面反应与强化机制

采用同步和异步轧制复合工艺制备铜/铝复合带,研究退火过程中的界面反应和异步轧制工艺的强化机制.利用扫描电镜观察界面微观组织和拉伸断口形貌,通过线扫描和电子探针分析界面元素分布,采用XRD进行界面物相分析,通过剥离和拉伸实验研究复合带的力学性能.结果表明,经400℃保温1h后界面形成具有三个亚层的扩散层组织,各亚层内元素含量存在突变;铝剥离表面检测到大量铜元素,化合物相包括CuAl₂,Cu₉Al₄,CuAl和Cu₄Al,而铜剥离表面只检测到Cu₉Al₄和Cu₄Al;异步轧制工艺可以提高界面结合强度和复合带的拉伸性能,使界面层在拉伸断裂后破坏程度降低.     

Effect of interaction of refractories with Ni-based superalloy on inclusions during vacuum induction melting

This study documents laboratory-scale observation of the interactions between the Ni-based superalloy FGH4096 and refractories. Three different crucibles were tested—MgO, Al₂O₃, and MgO–spinel. We studied the variations in the compositions of the inclusions and the alloy–crucible interface with the reaction time using scanning electron microscopy equipped with energy dispersive X-ray spectroscopy and X-ray diffraction. The results showed that the MgO and MgO–spinel crucibles form MgO-containing inclusions (Al–Mg oxides and Al–Mg–Ti oxides), whereas the inclusions formed when using the Al₂O₃ crucible are Al₂O₃ and Al–Ti oxides. We observed a new MgAl₂O₄ phase at the inner wall of the MgO crucible, with the alloy melted in the MgO crucible exhibiting fewer inclusions. No new phase occurred at the inner wall of the Al₂O₃ crucible. We discuss the mechanism of interaction between the refractories and the Ni-based superalloy. Physical erosion was found to predominate in the Al₂O₃ crucible, whereas dissolution and chemical reactions dominated in the MgO crucible. No reaction was observed between three crucibles and the Ti of the melt although the Ti content (3.8wt%) was higher than that of Al (2.1wt%).     

Nb对Ti/A12O3复合材料力学性能的影响

研究了热压烧结条件下Nb元素对Ti/[ψ(Al2O3)=80%]复合材料相对密度、抗弯强度、断裂韧性及维氏硬度等力学性能的影响,分析了其影响机理.结果表明,在Ti/[ψ(Al2O3)=80%]的Al2O3复合材料中掺入Nb元素,材料的微观组织形貌得以细化,性能有了较大提高.随Nb掺量的增加,材料的相对密度、维氏硬度与抗弯强度先增大后减小,当掺量为ψ=1.5%时,其相对密度、抗弯强度、维氏硬度达到最高,分别为98.13%、501.06MPa和20.31 GPa,断裂韧性随Nb掺量的增加而增大,当掺量为ψ=2%时,其断裂韧性为5.24MPa·m1/2.     

7475/LY12金属多层复合材料的研制

采用“热压合＋轧制复合”的方法研制出了７４７５／ＬＹ１２多层金属复合材料,其复合层数高达１９层·复合材料的剪切强度达到了１３０ＭＰａ,撕裂强度为１３－６Ｎ／ｍｍ,界面两侧元素扩散平缓,扩散层宽度约在５０～９０μｍ之间,说明复合材料具有良好的冶金结合状态·     

挤压工艺对可生物降解 Mg–5Zn–1.5Y 镁合金显微组织及力学性能和腐蚀性能的影响

本研究分析了挤压温度和挤压比对 Mg–5Zn–1.5Y 合金的显微组织、硬度、压缩和腐蚀行为的影响。显微组织观察表明，铸造合金由α-Mg晶粒和Mg₃Zn₆Y和Mg₃Zn₃Y₂金属间化合物组成，主要位于α-Mg晶界上。较高温度下的挤压合金显示出较粗的晶粒微观结构，而以较高比率挤压的合金含有较细的微观结构，尽管在两种条件下都测量到具有较低金属间化合物的更多动态再结晶晶粒。较低温度 (340°C) 和较高比率 (1:11.5) 的组合条件提供了较高的抗压强度。然而，没有实现显着的硬度改善。挤压工艺可以降低铸造合金在模拟体液中的腐蚀率超过 80%，这主要是由于细化了微观结构。与挤压比相比，挤压温度对耐腐蚀性能的影响更为显着，挤压温度越高，耐腐蚀性能越高。