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.     

铝铜微叠层复合材料制备和组织性能研究

通过真空热压法制备出铝铜金属间化合物微叠层复合材料,研究了保温时间、热压温度等工艺参数对成形过程的影响.采用SEM对结合界面进行显微形貌观察,利用EPMA表征界面处元素分布,确定出扩散层的数量和种类;通过显微硬度测试分析结合界面处的硬度分布.另外,分析了不同工艺条件下铝铜微叠层复合材料的导电率和导热系数.结果表明:随热压温度升高,铝铜微叠层复合材料结合界面处扩散层析出相种类逐渐变多、厚度逐渐增加,同时导致复合材料导电率呈现出先升后降,而导热系数则保持单调下降的态势.显微硬度的测试结果呈现由Cu层和Al向扩散层急剧增大的规律,且在扩散层中部硬度达到最大值.最终确定热压温度570 ℃、保温时间4h为较优的制备工艺,获得的铝铜微叠层复合材料导电率为55.75％(IACS),导热系数为258.3 W/(m ? K).     

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.     

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．     

Al与FeNiCoCrMn系高熵合金扩散焊界面研究

采用放电等离子烧结（SPS）对Al与FeNiCoCrMn高熵合金（HEA）及其六种子集（Ni、NiCo、FeNi、FeNiCo、NiCoCr、FeNiCoCr）进行固相扩散焊，探究了其扩散焊界面层微观组织、元素分布、相组成与显微硬度.结果表明，FeNiCoCrMn HEA对Al具有更好的扩散阻挡作用，其扩散焊界面层厚度最薄，仅为14.5 μm.Ni、NiCo、FeNi的扩散焊界面生成金属间化合物（IMCs）以Al3Ni-类型IMC为主，而FeNiCo、NiCoCr、FeNiCoCr、FeNiCoCrMn的扩散焊界面以Al13Fe4-类型IMC为主，且当Al13Fe4-类型IMC在界面IMC扩散层的占比越大，界面的软化效果越显著.FeNiCo合金与Al扩散焊界面软化效果最明显，界面硬度最低，仅为424 HV.     

HA/316L不锈钢对称功能梯度生物复合材料的力学性能

采用干粉叠层法和热压工艺制备HA/316L不锈钢对称功能梯度生物复合材料,使用三点弯曲法测定HA/316L不锈钢对称功能梯度生物复合材料试样的抗弯强度和弹性模量,并借助扫描电子显微镜对试样对表面形貌和微观结构进行观察和表征,利用场发射高分辨扫描电子显微镜对试样进行元素线扫描分析.研究结果表明:通过控制HA粉末的含量(体积分数)在20%～40%之间时,所得复合材料的抗弯强度和弹性模量分别与人体骨的强度和模量相匹配,得到生物力学相容性好的复合材料;HA/316L不锈钢复合材料各梯度层之间过渡自然,没有明显的宏观界面、缺陷和裂纹等,梯度层内部和界面处两相分布均匀,且各成分均呈现连续的梯度分布,界面结合紧密.     

多层 Ti/Al/Nb 复合界面变形后退火过程中金属间化合物的生长行为

三金属Ti–Al–Nb复合材料通过三个程序进行加工:热压、轧制和热压,然后进行后续轧制。 然后将制造的复合材料在 600、625 和 650°C 的温度下退火不同时间。 界面处的显微组织观察表明,塑性变形应变的增加显着影响了 TiAl₃金属间化合物层的演化并加速了层的生长。相反,施加的应变量不会显着影响 NbAl₃ 金属间化合物层厚度的演变。还发现Al和Ti原子在整个TiAl₃层中发生了扩散,但只有Al原子在NbAl₃层中扩散。 NbAl₃ 金属间化合物层生长缓慢是由于 Nb 原子缺乏扩散和 Al 原子与 Nb 原子反应的高活化能所致。     

新型镁碳多层材料的研究

采用累积叠轧法(ARB),对AZ31镁板/Mg、多壁碳纳米管混合粉/AZ31镁板复合结构进行了7个周期的累积叠轧,制备了新型镁碳多层复合材料。分别用扫描电镜和光学显微镜来表征累积叠轧过程中的微观组织演变。结果表明,所采用的工艺可以制备出层界面之间结合较好的镁碳多层复合材料,其平均层厚约为4μm;由于在7个轧制周期过程中,镁合金反复动态再结晶和层界面对晶粒长大的阻碍作用,镁合金层的晶粒也明显细化。该方法为镁合金及其他金属多层材料的研究开发提供了新思路。     

Ti6Al4V和Al2A12的扩散连接界面组织及力学性能

采用热等静压(HIP)工艺连接Al2A12和Ti6Al4V两种不同的航空航天用材料.利用扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪观察连接过渡区的微观组织和组成的演化,并测试其主要的力学性能.结果表明:采用热等静压制备这两种材料的界面连接好;Ti/Al反应层界面处形成了不同的金属间化合物,例如,Al3Ti、TiAl2和TiAl;连接接头处硬度为163HV,界面连接处剪切强度达到了23MPa,比只添加镀层而无中间层的连接强度提高了约17.9%,但低于带有中间层的连接强度.由于过烧和孔隙的形成使得断裂方式是脆性断裂.由此可知,在热等静压成形过程中异种材料的元素发生了相互扩散,在扩散连接处形成了不同的金属间化合物,这些金属间化合物影响连接处的力学性能.     

C/Al复合材料界面表征研究

本文以由真空-高压浸渍法制备的C/Al复合材料为研究对象,考察了界面层微结构、纤维涂层对界面结合及界面反应产物形成的影响。结果表明,在C/Al复合材料界面处局部地区分布有层片状、块状Al_4C_3相,沿铝基体(111)面形核,垂根于C轴方向生长。Al_4C_3晶体中存在一种特殊的亚结构,即内部的亚晶会绕C轴转动60°,使其衍射花样上出现双晶体衍射的特征。该相的生长速率符合Z-t~(1/2)线性增长规律,且受碳原子在Al_4C_3中的扩散     

Microstructure and mechanical properties of SiC-particle-strengthening tri-metal Al/Cu/Ni composite produced by accumulative roll bonding process

In this study, a multilayer Al/Ni/Cu composite reinforced with SiC particles was produced using an accumulative roll bonding (ARB) process with different cycles. The microstructure and mechanical properties of this composite were investigated using optical and scanning microscopy and hardness and tensile testing. The results show that by increasing the applied strain, the Al/Ni/Cu multilayer composite converted from layer features to near a particle-strengthening characteristic. After the fifth ARB cycle, a composite with a uniform distribution of reinforcements (Cu, Ni, and SiC) was fabricated. The tensile strength of the composite increased from the initial sandwich structure to the first ARB cycle and then decreased from the first to the third ARB cycle. Upon reaching five ARB cycles, the tensile strength of the composite increased again. The variation in the elongation of the composite exhibited a tendency similar to that of its tensile strength. It is observed that with increasing strain, the microhardness values of the Al, Cu, and Ni layers increased, and that the dominant fracture mechanisms of Al and Cu were dimple formation and ductile fracture. In contrast, brittle fracture in specific plains was the main characteristic of Ni fractures.     

Characteristic investigation of trilayered Cu/Al8011/Al1060 composite: Interface morphology,microstructure, and in-situ tensile deformation

In this work, Cu/Al8011/Al1060 trilayered composite with an ultrathin copper layer was fabricated successfully by the hybrid process of cast-rolling and hot-roll-bonding. The effects of heat treatment were investigated on the microstructure and mechanical behavior of the composite. The results showed that annealing temperatures above 300 ​°C led to the formation of new intermetallic compounds that joined their initial counterparts. Also, the interface growth was fast above 340 ​°C. It was found that the annealing temperature of 320 ​°C led to the optimal tensile properties of the composite. Through rolling, hard-brittle IMCs imposed intense plastic strains on the surrounding regions, resulting in further grain refinement of both metals in the vicinity of the interface. Although the kernel average misorientation of the trilayered composite was almost identical with the Cu/Al8011 bimetal, its amount was considerably decreased after heat treatment, as the distorted structure changed into a nearly strain-free one using the restoration phenomenon. The SEM-based in-situ tensile test showed that crack initiation occurred within the IMCs and propagated into the Cu strip, leading to its early fracture. However, the strength-displacement curve during in-situ tensile deformation did not decrease significantly due to the ultrathin copper layer.     

透紫外隔热银基复合多层膜的结构设计和光学性能

综合分析材料的能带结构及内光电效应,利用金属膜诱导透射定理设计并制备了几种透紫外隔热纳米多层膜.该多层膜系具有较高的近紫外透过率和优异的红外反射性能,在紫外固化的应用峰值365 nm处透射率高达80%,而对于波长在1 600 nm的红外波段反射率超过了90%,可用于紫外固化中有害热量的防护,提高固化质量.采用传统的真空蒸镀工艺获得较好膜层质量,膜系采用非晶TiO2与金属Ag交替生成TiO2/Ag/TiO2三明治结构.对比分析了膜层结构对其光学性能的影响,并利用变角椭圆偏振仪(VASE)分析了多层膜的界面。结果表明,Ag/TiO2界面明晰,无过渡层和界面反应层.     

影响纳米锌铝复合氧化物紫外吸收性能的因素

在自制全返混液膜反应器中,采用共沉淀法,制备了粒径为30～90 nm的纳米锌铝复合氧化物.研究了Zn/Al摩尔比、锌铝复合氧化物前体的晶体结构完整性、煅烧温度及升温速率对锌铝复合氧化物紫外吸收性能的影响.结果表明,锌铝复合氧化物紫外吸收性能与其晶体结构密切相关.Zn/Al摩尔比提高、锌铝复合氧化物前体的晶体结构完整有利于增强紫外吸收性能;煅烧温度在400～600 ℃范围时,随着煅烧温度的升高锌铝复合氧化物紫外吸收性能增强,而在700～900 ℃范围时,煅烧温度升高紫外吸收性能降低;升温速率变化对锌铝复合氧化物紫外吸收性能影响不明显.     

铸造1060/AZ31包铝镁合金界面结构与显微组织

为探索和改善轧制包铝镁合金板的界面结合状况,用气体保护铸造法制备了1060铝板包覆AZ31镁合金铸锭．借助金相显微镜、扫描电镜以及X射线衍射等分析方法,研究了复合铸锭芯材及界面的显微组织和相结构,并进行了硬度测试．发现AZ31镁合金芯材组织由α-Mg基体以及沿晶界分布的不连续网状α-Mg＋p＋Mg17A112共晶体组成,是一种典型的铸造离异共晶组织．铸造包铝镁合金锭界面形成扩散溶解层,扩散溶解层由α-Mg固溶体层、共晶层（α-Mg＋β＋Mg17A112）、β-Mg17A112及A1Mg化合物层组成,形成具有多层结构的冶金结合界面．提出了浇注AZ31熔体的瞬间在1060铝板表面形成“熔池”并快速凝固的界面形成机制．     

Nb／Al／Nb多层薄膜介面的探讨

本文报导Ｎｂ／Ａｌ／Ｎｂ多层薄膜的阳极氧化实验和其电压谱图技术。并着重分析谱图上Ａｌ／Ｎｂ介面凹谷随Ａｌ膜厚度变化的现象及其产生的原因。     

Mg-Li合金界面结构及合金化效应的第一性原理研究

利用第一性原理中的DFT理论,研究了Mg/Li界面的能量和电子结构,讨论了替位型掺杂的元素Zn、Al、Si、Ca在Mg/Li界面处的作用。结果表明,合金化元素Zn、Si、Al替换界面处Li原子后,均可提高Mg/Li界面的结合能力,使得界面更加稳定。同时,研究了Mg/Li界面体系的总能量、界面面积、电荷密度以及应力-应变曲线,表明了Zn、Si、Al可改善Mg/Li界面的结合能力,它们由强到弱为:Zn,Si,Al。另外还探讨了合金化元素的强化机理。     

MgO/Si3N4复合材料表面致密层的形成机理

研究发现MgO/Si3N4复合材料具有自阻碍氧化的性能,氧化时其表面能自发生成一层阻碍进一步氧化和提高抗侵蚀的致密层,添加Al,Si可以加厚、加宽致密层.在此基础上,研究了无添加剂和添加Al,Si的致密层的形成机理、组成和结构.提出转换氧分压为衡量气态氧化物SiO和Al2O的逸出标准,并确定气态的SiO或Al2O可以在氧化层内部生成以及由于它们在表面的再氧化和反应使表层内形成了致密层的机理.     

锌铝复合氧化物的紫外光谱特性及量子化学

利用量子化学的分子轨道理论,采用量子化学从头算法(HF/3-21G),对锌铝复合氧化物的紫外光谱特性进行了理论研究,圆满解释了锌铝复合氧化物紫外吸收性能与结构的关系.结果表明,与ZnO相比,由于铝的同晶取代,原子轨道相互作用使得前线分子轨道能级降低和能级差变大,锌铝复合氧化物紫外吸收范围蓝移,同时表明锌铝复合氧化物具有良好的紫外吸收性能.