原位自生成TiC/Ti-6Al复合材料的高温氧化

利用热重分析仪测量了原位自生成技术制备的TiC/Ti-6Al复合材料高温连续氧化增重特性.结果表明,原位自生成TiC/Ti基复合材料在高温氧化时遵循抛物线规律,氧化增重在1073K时远大于873K和973K时,计算获得该复合材料的氧化激活能为255.7kJ/mol.研究发现,873K和973K时形成的氧化物是不连续的岛状分布,而在1073K时,氧化物已形成均匀连续的膜,这是由于复合材料的氧化首先发生在TiC颗粒的表面上,而不是像均质材料一样在整个表面上均匀地发生.     

高能球磨对TiC0.5/Cu(Al)复合材料组织和性能的影响

以Ti2AlC和Cu粉作为原料,分别采用滚筒球磨和高能球磨对原料粉进行预混处理,在1 150℃下原位热压反应制备了TiC0.5/Cu(Al)复合材料.实验结果表明,Al从Ti2AlC溶出进入Cu中,Ti2AlC分解并转变成TiC0.5相,然而滚筒球磨制备的复合材料中生成少量AlCu2Ti相.通过对原料粉高能球磨处理,制备后的复合材料AlCu2Ti相消失,细小的TiC0.5颗粒均匀分布于基体中.两种不同方法制备的复合材料的弯曲强度和维氏硬度试验结果表明,高能球磨工艺能提高TiC0.5/Cu(Al)复合材料的弯曲强度,同时维氏硬度略有降低.其中,高能球磨处理后制备的27％ TiC0.5/Cu(Al)复合材料的弯曲强度达到981 MPa,维氏硬度为2.43 GPa.     

原位自生成TiC／Ti－6A1复合材料的高温氧化

利用热重分析仪测量了原位自生成技术制备的TiC／Ti-6Al复合材料高温连续氧化增重特性．结果表明，原位自生成TiC／Ti基复合材料在高温氧化时遵循抛物线规律，氧化增重在1073K时远大于873K和973K时，计算获得该复合材料的氧化激活能为255．7kJ／mol．研究发现，873K和973K时形成的氧化物是不连续的岛状分布，而在1073K时，氧化物已形成均匀连续的膜，这是由于复合材料的氧化首先发生在TiC颗粒的表面上，而不是像均质材料一样在整个表面上均匀地发生．     

Ti3SiC2/TiC复合材料的制备及力学性能研究

弓网系统中,各种类型的受电弓滑板承担着传输电能的重要功能,其严酷的工作条件对受电弓滑板材料的性能提出了非常苛刻的要求。目前最主要的受电弓滑板有：粉末冶金滑板,纯碳滑板和浸金属碳滑板。其中碳滑板材料性能较好但价格昂贵,粉末冶金滑板材料价格便宜,但性能明显逊于前者。Ti3SiC2/TiC是一种兼具陶瓷与金属性质的新型材料,与碳滑板材料相比,其电阻率低,且具有良好的抗氧化性和自润滑减摩性,因此Ti3SiC2/TiC将可能成为一种工艺简单、成本更低、而性能则更高的新型受电弓滑板材料。本研究以Si、Ti和C为原料,利用熔渗反应烧结技术制备出Ti3SiC2/TiC复合材料,研究结果表明,制备样品的弯曲强度与硬度分别达到 423MPa~564MPa 和169~249HB。同时,本文对Ti3SiC2/TiC复合材料的断裂机理进行了研究。     

高分子涂层和氮化钛涂层对Mg-6%Zn-10%(β-TCP)耐腐蚀性能的影响

用多弧离子溅射法和喷涂法分别在Mg-6%Zn-10%(β-TCP)复合材料表面制备氮化钛(Ti N)涂层、聚己内酯(PCL)涂层和壳聚糖(CS)涂层,通过体外Ringer’s液浸泡实验,检测试样的析氢速率、质量变化和不同时间点试样表面形貌改变及浸泡液中p H改变等指标,评价3种不同涂层对复合材料的耐蚀性的影响。研究结果表明:3种涂层的表面形貌不同,表面均有微孔,Ti N涂层呈皱褶状,PCL涂层表面较光滑,CS涂层表面较粗糙;浸泡实验发现3种试样涂层均发生改变,Ti N组试样浸泡84 h时试样腐蚀呈碎渣状,而PCL组和CS组试样表面相对完整,只在涂层边缘发生部分破坏;Ti N组浸泡液的p H上升明显,92 h内达11.3,而PCL组和CS组浸泡液的p H缓慢上升,6 d后稳定在10.2左右;PCL组的析氢速率和质量损失比CS组的低。Ti N涂层加快Mg-6%Zn-10%(β-TCP)复合材料的腐蚀,PCL和CS涂层均能提高复合材料的耐腐蚀性能,且PCL涂层优于CS涂层。     

放电等离子烧结制备Cu/Ti3SiC2-TiC复合材料

选用单质粉(Ti,Si,C,Al)为原料,采用机械合金化法制备含有Ti3SiC2和TiC的混合粉体,然后将Ti3SiC2,TiC和Cu的混合粉体进行放电等离子烧结,以制备Cu/Ti3SiC2-TiC复合材料,并对其组织耐磨性进行了研究。实验结果表明,放电等离子烧结可制备致密的Cu/Ti3SiC2-TiC复合材料,复合材料的显微硬度随强化相(Ti3SiC2-TiC)掺加量的增加显著提高,当强化相掺加量为20 vol%时,复合材料的硬度值达1.58 GPa。Cu/Ti3SiC2-TiC复合材料的耐磨性随强化相含量增加显著提高,当强化相掺入量为20 vol%时,复合材料的耐磨性为纯Cu的4倍。     

基于原位合金化的SiCp/Al复合材料等离子弧焊接

为了抑制SiCp/Al基复合材料在焊接过程中的界面反应,补充烧损元素,同时原位产生新的增强颗粒,分别以Al-Ti-Si和Al-Ti-Mg两种药芯焊丝作为填充材料,向熔池中直接添加Al,Si,Ti和Mg等金属元素,用氩氮混合等离子气对SiCp/Al基复合材料进行等离子弧原位焊接.对比分析了两种药芯材料对焊缝组织和性能的影响.结果表明:以两种药芯焊丝作为原位反应填充材料进行等离子弧原位焊接时,均可以有效抑制针状脆生相Al4C3的生成,形成了稳定熔池,得到了以TiC,TiN,AlN,Ti5 Si3,MgAl2O4和细小棒状的Al3Ti等新生增强相的焊缝;焊缝组织致密结合良好,最大抗拉强度分别为232和196 MPa.     

AlN和Al2O3纳米颗粒增强铜基复合材料

用粉末冶金法制备了Cu/AlN和Cu/Al2O3两种复合材料,研究了两种纳米颗粒含量对复合材料性能的影响和复合材料的软化温度,并探讨了相关机理,比较了AlN和Al2O3纳米颗粒的增强效果.结果表明,在烧结过程中,弥散分布在铜基体中的AlN和Al2O3纳米颗粒细化了晶粒;随着复合材料中AlN和Al2O3质量分数的增加,材料的密度和导电性都呈下降趋势,而硬度出现极大值;两种复合材料的软化温度均达到700℃,远远高于纯铜的软化温度(150℃),从而提高了材料的热稳定性;综合各种因素考虑,AlN纳米颗粒对铜基体的增强效果要优于Al2O3纳米颗粒.     

纳米SiC含量对Ti3SiC2/Al复合材料摩擦磨损特性的影响

采用SPS方法制备出SiC和Ti3SiC2双相增强Al基复合材料,并在MM-200型摩擦磨损实验机上进行干摩擦试验。研究了不同含量SiC对Ti3SiC2/Al复合材料组织及耐磨性的影响,结果表明,颗粒体积分数及磨损载荷对复合材料摩擦磨损特性有显著影响。复合材料具有良好的摩擦磨损性能,烧结温度为550℃,SiC的体积分数从0.5%上升到2%时,复合材料的摩擦系数从0.34降到0.285,降低16.2%。烧结温度为400℃,SiC的体积分数从0.5%上升到2%时,复合材料的磨损量从0.0079降到0.0039,降低50.63%。     

Ti-C-Al-Fe_2O_3反应体系的热力学及形成产物的分析

针对Ti-C-Al-Fe2O3体系进行了热力学计算,并结合DSC及XRD分析,为研究该体系反应合成TiC,Al2O3提供了理论依据.计算结果表明:该体系在发生SHS反应时,可以生成TiC,Al2O3,Fe2Ti,TiAl3,Fe3C和Al4C3等产物,但TiC,Al2O3的热力学稳定性要远远大于Fe2Ti,TiAl3,Fe3C和Al4C3等相,因此,在1600℃的钢液引燃的SHS反应过程中,只能生成TiC,Al2O3两种产物.通过XRD分析也证明了在反应产物中只有TiC,Al2O3两种物质形成.     

Microstructure and mechanical properties of a hot-extruded Al-based composite reinforced with core-shell-structured Ti/Al3Ti

An Al-based composite reinforced with core-shell-structured Ti/Al3Ti was fabricated through a powder metallurgy route followed by hot extrusion and was found to exhibit promising mechanical properties. The ultimate tensile strength and elongation of the composite sintered at 620°C for 5 h and extruded at a mass ratio of 12.75:1 reached 304 MPa and 14%, respectively, and its compressive deformation reached 60%. The promising mechanical properties are due to the core-shell-structured reinforcement, which is mainly composed of Al3Ti and Ti and is bonded strongly with the Al matrix, and to the reduced crack sensitivity of Al3Ti. The refined grains after hot extrusion also contribute to the mechanical properties of this composite. The mechanical properties might be further improved through regulating the rela-tive thickness of Al-Ti intermetallics and Ti metal layers by adjusting the sintering time and the subsequent extrusion process.     

Ti/Al2O3梯度功能材料的制备

选择Ti和Al2O3作为研究体系，利用有限元软件分析制备过程中产生的残余热应力后．得到最佳组成分布指数。按此结果进行组成与结构设计，利用真空热压烧结工艺制备出结构致密、形态完整的Ti／Al2O3梯度功能材料。     

Ti/Al2O3梯度功能材料抗热震性能评价

采用热压烧结（HP）技术制备了界面结合紧密、结构完整的Ti／Al2O3梯度功能材料，并分别在1000℃、600℃温差下对其抗热冲击及抗热疲劳性能进行了研究。结果表明：在热冲击和热疲劳实验过程中材料均无梯度层间横向贯穿裂纹，没有发生失稳断裂，具有良好的抗热冲击性能和热应力缓和性能。     

自生颗粒增强铝基复合材料的组织与性能

本文采用原位反应工艺,通过在Al熔体中加入TiO2,在一定温度下产生化学反应生成Al3Ti颗粒,用铸造法制备Al/Al3Ti复合材料.自生的Al3Ti颗粒尺寸细小,分布均匀.当TiO2/Al质量比为20%～30%、反应温度为920℃时,所制备的复合材料的抗拉强度比纯Al基体提高77.5%,硬度提高132%,而延伸率较纯铝略有下降.     

Ti对Sn-xTi/Al2O3润湿性的影响

针对添加活性元素Ti有利于改善金属/Al₂O₃体系的润湿性、但润湿机制仍不明确问题,研究采用改良座滴法,研究了熔融Sn-(原子分数为0%、2%、5%)Ti合金在973~1 273 K高真空中在Al₂O₃表面的润湿性.研究结果表明:Ti原子分数的增加会显著改善Sn-xTi/Al₂O₃体系的润湿性,润湿性改善的原因在于Ti在界面处的吸附降低了固/液界面自由能,而并非界面析出的反应产物.对此结论,应用吸附的统计热力学模型验证了实验结果,并证明Sn-xTi/Al₂O₃体系的铺展动力学在很大程度上受控于吸附动力学.     

通过稀土元素La细化Al3Ti合金晶粒

对机械合金化后的粉末进行热压成型和在万能实验机上进行三点弯曲强度和断裂韧性实验(加载速度为10-2cm.s-1,切槽宽2 mm,长3～4 mm,根部半径200μm),结果发现添加原子分数为4%La时,在TiAl3晶粒周围出现新相Al11La3,隔绝了晶粒生长,实现了晶粒由柱状晶粒-扁长晶粒-等轴晶粒的转变,从而细化了晶粒,在较大程度上改善了TiAl合金的塑性。     

Ti/Al2O3梯度材料的结构设计与制备

摘要：选择Ti／Al2O3体系的梯度功能材料，利用有限元软件分析制备过程中产生的残余热应力后，得到最佳组成分布指数P=0．80，按照此设计结果利用热压烧结工艺制备出结构致密、形貌完整的Ti／Al2O3梯度功能材料，并对其进行了显微组织结构分析。     

Synthesis of Al-TiAl3 compound by reactive deposition of molten Al droplets and Ti powders

The Al-TiAl₃ compound materials were prepared by depositing molten Al droplets onto the Ti powders layer at 350 °C. The results show that the stoichiometric TiAl₃ phase is the only Ti-Al in termetallic compound formed during the reaction process. The microstructure analysis shows that the TiAl₃ particles disperse in an Al matrix. The results of the compressive tests of the specimens at room temperature show that the reacted Al-TiAl₃ compound has higher compressive st rength of 594.7 MPa and fracture strain of 13.5 %.     

Al膜和衬底Ti间的反应和互扩散

本文研究了厚度为1.25μm Al 膜与 Ti 衬底间在580～800℃反应时,金属间化合物TiAl 及 Ti_3Al 的生长规律,并用 Boltzmonn—Matano—Heuman 和 Wagner 方程计算了Al 在化合物中的互扩散系数及扩散激活能,找出了扩散系数随温度和时间的变化规律.Al 在TiAl 及 Ti_3Al 中的扩散激活能 Q_r 及 Q_a,分别为0.73+0.1eV 和 0.59+0.1eV.     

Al_2O_3 弥散 Ti(C,N)基金属陶瓷刀具

在Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）基金属陶瓷中，通过加入Ａｌ２Ｏ３弥散颗粒，使材料的硬度和高温性能都得到提高，从而获得更好的切削耐磨性。研究结果表明：Ａｌ２Ｏ３的引入使Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）基金属陶瓷的常温强度和韧性有所下降而硬度和高温力学性能得到了改善。切削试验表明：Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）－Ａｌ２Ｏ３系金属陶瓷比硬质合金、Ａｌ２Ｏ３－ＴｉＣ复合陶瓷刀具有更好的切削性能。ＳＥＭ观察表明：在Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）－Ａｌ２Ｏ３金属陶瓷中，Ａｌ２Ｏ３与Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）有相互抑制晶粒生长的作用，使Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）基金属陶瓷的晶粒更细化