原位合成TiC／Ti复合材料的微结构和力学性能

利用钛与碳之间的反应,经非自耗电弧溶炼工艺,简洁,低成本地制备了TiC增强的钛基复合材料,借助光学金相为微镜和透射电镜分析了复合材料的微结构,测定了原位合成钛基复合材料的力学性能和硬度值,结果表明,原位合成增强体TiC均匀地分布在基体钛合金中,增强体主要呈树枝晶状和等轴,近似等轴状,由于增强体TiC与基体合金的热膨胀系数存在较大的差异,在基体钛合金中形成同密度的位错,增强体与基体界面洁净,没有任何界面反应,复合材料的力学性能和硬度与基体钛合金比较有了明显的提高,铝元素的加入,不仅固溶强化了基体钛合金,同时使增强体更为细小,也有利于提高复合材料的性能。     

原位合成TiB和Nd2O3增强钛基复合材料

为了得到一种新型、廉价的钛基复合材料，通过钛与B2O3，稀土Nd之间的化学反应，经非自耗电弧熔炼工艺原位合成了TiB和Nd2O3增强的钛基复合材料。利用X射线衍射、光学金相、电子探针和透射电镜分析了合成复合材料的物相、增强体的形态和显微组织。结果表明，复合材料的增强体为TiB和Nd2O3；生成的TiB晶须分布均匀；Nd2O3的形貌随添加Nd的含量的改变，从针状转变为球状和树枝状晶。增强体TiB、Nd2O3和钛基体界面干净，没有明显的反应生成物存在。     

下期发表论文摘要预报

原位合成 Ti B/ Ti复合材料的微观结构及力学性能吕维洁 ,　张　荻 ,　张小农 ,　吴人洁(上海交通大学金属基复合材料国家重点实验室 ,上海 2 0 0 0 30 )摘　要 :利用钛与硼之间的自蔓延高温合成反应经普通的熔铸工艺原位合成制备了 Ti B增强的钛基复合材料 .通过 XRD、SEM、TEM和 HREM等分析方法测试了合成材料的物相及微观结构 .结果表明 :原位合成的增强体为Ti B,合金化元素铝的加入并不导致新相形成 ,增强体均匀地分布在基体合金上 .由于 Ti B的 B2 7结构导致 Ti B易于沿 [0 1 0 ]方向生长而长成短纤维状 .增强体与基体合金界…     

原位合成增强体TiB层错的透射电镜分析

利用透射电镜和高分辨率透射电镜研究了原位合成钛基复合材料增强体TiB的堆垛层错结构。结果表明，堆垛层错容易在TiB的（100）面上形成，平行于TiB的生长方向[010]，并贯穿整个增强体。堆垛层错在TiB形核与长大的过程中形成，并且与增强体TiB的B27晶体结构有关。由于TiB的B27结构，在（100）面上容易形成B原子的不足而导致原子错排，并且在（100）面上形成堆垛层错有利于减少增强体与基体合金间的晶格畸变。     

放电等离子烧结合成TiC/TiB_2颗粒增强的超细晶钛基复合材料

采用放电等离子烧结技术结合非晶晶化法制备了不同体积分数的TiC/TiB2颗粒增强的超细晶钛基复合材料.运用X射线衍射分析、扫描电子显微镜和万能材料试验机等实验手段,对合成的超细晶钛基复合材料进行测试分析.结果表明：随着外加TiC/TiB2颗粒的增加,钛基复合材料试样的致密度逐渐降低.TiC颗粒与基体不发生反应,而TiB2颗粒的加入改变了TiB2颗粒与基体界面的组织形貌,但对远离界面处的基体组织形貌没有影响,其组织均由-Ti（Nb）相和（Cu,Ni）-Ti2相组成,且-Ti（Nb）相连续分布.同时,TiC颗粒的增强效果优于TiB2颗粒,35vol.%（体积分数）TiC颗粒增强的复合材料试样的断裂强度最高,达2209MPa.     

原位混杂增强钛基复合材料的制备与组织分析

理论上分析了由Ti-B4C-C系原位自生制备TiB晶须(TiBw)和TiC颗粒(TiCp)混杂增强钛基复合材料的可行性. 运用热分析方法(DSC)研究了一定量的钛粉、碳化硼粉与碳粉的混合粉末在加热过程中的反应情况. 结果显示复合材料原始粉末加热过程中在940～1 150 ℃这一温度范围内发生剧烈的放热现象,有可能生成了新相. XRD检测分析结果显示在烧结态材料中形成了TiB与TiC,而且TiC的含量随所添加的C含量增加而增加. OM与SEM分析表明复合材料中存在棒状TiB晶须和近似等轴状TiC颗粒两种不同形态的增强体,并且两种增强种体均匀的分布在基体中. 实验结果表明,可以采用反应热压法由Ti-B4C-C系制备原位自生TiB晶须和TiC颗粒混杂增强的钛基复合材料.     

下期发表论文摘要预报

原位合成 Ti C/Ti复合材料的微结构和力学性能吕维洁 ,　张　荻 ,　张小农 ,　吴人洁(上海交通大学金属基复合材料国家重点实验室 ,上海 2 0 0 0 30 )摘　要 :利用钛与碳之间的反应 ,经非自耗电弧熔炼工艺 ,简洁、低成本地制备了 Ti C增强的钛基复合材料 .借助光学金相显微镜和透射电镜分析了复合材料的微结构 ,测定了原位合成钛基复合材料的力学性能和硬度值 .结果表明 ,原位合成增强体 Ti C均匀地分布在基体钛合金中 ,增强体主要呈树枝晶状和等轴、近似等轴状 .由于增强体Ti C与基体合金的热膨胀系数存在较大的差异 ,在基体钛合金中形…     

(TiB_2+Al_2O_3)增强铝基复合材料的组织分析与硬度测试

将TiO2和B2O3原料混合后加入ZL102铝熔体,采用原位反应的方法,使其与铝液发生反应,制备出(TiB2+Al2O3)双相增强铝基复合材料.用EPMA及SEM分析反应合成的增强颗粒在基体上的分布状态以及TiB2和Al2O3颗粒的微观组织,用显微硬度仪测定复合材料组成相的显微硬度.结果表明,利用Al-TiO2-B2O3体系可以原位制备颗粒增强的铝基复合材料,合成的复合材料硬度比ZL102提高37.3%.     

原位自生A356/TiB2复合材料的组织与性能

通过混合盐法制备了原位自生TiB2颗粒增强A356复合材料.扫描电镜观察结果表明,制备的原位自生TiB2颗粒分布均匀,其最大尺寸在500nm左右,平均尺寸在200nm左右.高分辨透射电子显微镜观察结果表明,颗粒与基体之间界面结合良好、干净,无任何杂质相的存在.复合材料的抗拉强度和屈服强度较基体都有了明显提高;复合材料的阻尼性能明显高于基体合金的阻尼性能,其室温时的数值为0.018.该研究成功地实现了材料力学性能和阻尼性能的同时提高.     

TiC颗粒增强2618复合材料的研究

用原位反应合成法(即XD法)制备了TiC颗粒增强2618复合材料,并用X-ray衍射分析技术、透射电镜及拉伸实验对其结构和性能进行了研究.结果表明利用原位反应合成法可以制备TiC增强多元素合金2618为基体的复合材料;与普通熔铸法相比,逆向熔铸法可以缩短熔铸时间,减少TiC粒子损失,从而制得较为理想的复合材料;TiC粒子的加入可以提高2618合金的力学性能.图6,表1,参8.     

TiB2含量对原位自生TiB2/2219铝基复合材料组织与性能的影响

利用混合盐高温反应法制备了原位自生TiB2/2219铝基复合材料铸锭. 通过光学显微镜、扫描电镜、X射线等显微组织表征方法以及弹性模量、室温拉伸和室温摆锤冲击实验等测试手段,研究了TiB2含量对原位自生TiB2/2219铝基复合材料组织和性能的影响. 研究表明,当TiB2质量分数由0提高到5%时,TiB2颗粒尺寸和TiB2/2219铝基复合材料铸锭的平均晶粒尺寸逐渐减小,固溶时效态的TiB2/2219铝基复合材料板材的弹性模量和强度显著上升,但延伸率和冲击韧性下降. 当质量分数为5%时,TiB2/2219铝基复合材料板材的弹性模量、抗拉强度、屈服强度和延伸率分别达到88.7 GPa、（474.2±2） MPa、（400.6±1） MPa和（4.7±0.1）%.     

脉冲YAG激光焊接原位生成TiB_2/ZL101铝基复合材料

采用脉冲激光技术对原位生成TiB2/ZL101铝基复合材料进行焊接,并分析了脉冲频率对焊缝成形及其微观组织、气孔和TiB2粒子在焊缝中分布的影响.结果表明:脉冲激光焊缝成形较好,焊缝内气孔数量较少,焊接后母材中团簇的TiB2粒子变得细小弥散且比母材分布更均匀;当脉冲频率增至200 Hz时,搅拌作用减弱且焊缝内气孔增多,TiB2粒子的弥散分布也相对减弱,激光穿透深度随着脉冲频率的增加而减小;激光焊接时,焊缝呈现出细小的等轴晶组织,在凝固过程中TiB2粒子被界面前沿推移至晶界处,使得其在焊缝内的硬度增加且分布较均匀,焊接后TiB2粒子未与铝基体发生界面反应而保持了对复合材料的增强效果.     

纯钛TA1和钛合金TC4表面固体渗硼

采用固体粉末法分别对基体组织为α-Ti的TA1和基体组织为(α+β)-Ti的TC4钛合金表面进行了渗硼,在偏光显微镜和扫描电镜(SEM)下观察了渗层的形貌,用X射线衍射(XRD)分析了渗层的物相组成.实验结果表明,渗硼温度在850~1000℃范围内,TA1表面渗层为平行于基体表面的多层结构,为Ti3O相和TiB相;当渗硼温度高于920℃时TiB为主要组成并出现了TiB2相,且硼钛化合物的含量随温度升高而增加.当渗硼温度低于1000℃时,TC4表面渗层为Ti3O相和TiB相,在渗硼温度高于1000℃时,渗层为TiB2+TiB晶须结构.渗硼温度高于1000℃是TA1和TC4表面形成硼钛化合物的充分条件.     

Guide for Authors

<正>The journal of"Progress in Natural Science:Materials International(PROG NAT SCI-MATER)"sponsored and organized by both Chinese Materials Research Society(C-MRS)and Inter national Union of Materials Research Societies(IUMRS)started to publish     

Fabrication of homogeneously dispersed graphene/Al composites by solution mixing and powder metallurgy

Graphene-reinforced aluminum (Al) matrix composites were successfully prepared via solution mixing and powder metallurgy in this study. The mechanical properties of the composites were studied using microhardness and tensile tests. Compared to the pure Al alloy, the graphene/Al composites showed increased strength and hardness. A tensile strength of 255 MPa was achieved for the graphene/Al composite with only 0.3wt% graphene, which has a 25% increase over the tensile strength of the pure Al matrix. Raman spectroscopy, Fourier transform infrared spectroscopy, scanning electron microscopy, and transmission electron microscopy were used to investigate the morphologies, chemical compositions, and microstructures of the graphene and the graphene/Al composites. On the basis of fractographic evidence, a relevant fracture mechanism is proposed.     

粉末冶金法制备混杂增强铜基复合材料的增强体竞争析出行为研究

Copper matrix composites reinforced by in situ-formed hybrid titanium boride whiskers (TiB_w) and titanium diboride particles (TiB_2p) were fabricated by powder metallurgy. Microstructural observations showed competitive precipitation behavior between TiB_w and TiB_2p, where the relative contents of the two reinforcements varied with sintering temperature. Based on thermodynamic and kinetic assessments, the precipitation mechanisms of the hybrid reinforcements were discussed, and the formation of both TiB_w and TiB_2p from the local melting zone was thermodynamically favored. The precipitation kinetics were mainly controlled by a solid-state diffusion of B atoms. By forming a compact compound layer, in situ reactions were divided into two stages, where Zener growth and Dybkov growth prevailed, respectively. Accordingly, the competitive precipitation behavior was attributed to the transition of the growth model during the reaction process.     

添加BN对TiB_2-Al复合材料显微组织与力学性能的影响

对金属浸渗法制备的TiB2-Al复合材料进行物相、显微组织以及力学性能方面的检测,研究了添加BN对于TiB2-Al复合材料力学性能与显微组织的影响.物相分析发现,添加的BN与金属Al进行了界面反应生成了AlN;显微组织分析发现,AlN产生于TiB2与Al界面;力学检测发现,随着BN添加量的增加,抗折强度逐渐下降,断裂韧性先增加再下降,硬度逐渐增加.浸入预制体中Al的量是影响材料断裂韧性的主要原因;当BN的添加量为10%时,TiB2-Al显现出较好的力学性能,抗折强度、断裂韧性和硬度(HRC)分别为538.48 MPa,7.14MPa.m1/2和21.2.