(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%.     

采用原位反应近液相线铸造法制备Al2O3p/Al-Cu基复合材料

采用原位反应近液相线铸造方法制备含有少量原位Al2O3颗粒的Al-Cu基复合材料,利用光学显微镜观察复合材料的铸态组织,并通过透射电镜观察复合材料中的原位Al2O3颗粒的分布与形貌,研究原位颗粒对近液相线铸造Al-Cu合金铸态组织形成机制的影响.结果发现:原位Al2O3颗粒比较均匀地分布于基体合金中,尺寸分布于1μm范围内,形貌呈多边形.随着原位Al2O3颗粒含量的增加,复合材料的铸态组织逐渐被细化和均匀化;当原位Al2O3颗粒的质量分数达到5.3%时,获得均匀细小的蔷薇状组织.     

Al-Zr(CO3)2-KBF4反应合成复合材料的制备与性能

采用熔体反应法，以Al-Zr(CO3)2-KBF4反应体系原位反应合成颗粒增强铝基复合材料。用SEM分析生成的复合材料微观组织，用水淬快速冷却得到的增强相颗粒，尺寸细小并且在基体中分布均匀.XRD分析表明：Zr(CO3)2和KBF4与铝液反应生成ZrB2、Al2O3、ZrAl3颗粒，金属型复合材料的增强相颗粒尺寸显著增大，复合材料的拉伸强度和显微硬度随加入的反应物质量分数的增加而增大，但是延伸率先升后降，属塑性断裂。     

微合金化对原位复合材料组织与性能的影响

利用熔体原位反应法制备了(Al2O3 Al3Zr)p/A356复合材料.研究了添加质量分数均为0.2%的Mn和Cr微合金元素对所制备的复合材料微观组织和室温力学性能的影响.SEM分析结果表明:添加微合金元素改善了(Al2O3 Al3Zr)p/A356复合材料的微观组织,原位Al3Zr颗粒和初生α相得到了有效细化,尺寸大部分为2～3 μm,增强颗粒均匀分布在A356基体中,颗粒呈球形或椭球形.室温拉伸试验结果表明,添加微合金元素对复合材料的力学性能有一定程度的改善,其抗拉强度σb,屈服强度σs和延伸率δ较添加前分别提高了13.9%,16.9%和10.6%,达到326.1MPa,252.2 MPa和5.2%.SEM拉伸断口形貌分析表明,其断裂属于塑性断裂.     

电磁搅拌条件下合成净化铝基复合材料的机制

在电磁搅拌条件下,研究Al—Zr（CO3）2-KBF4组元通过熔体反应法原位合成的Al2O3、Al3Zr、ZrB2颗粒增强铝基复合材料,用扫描电镜观察增强相的形貌、大小和分布．原位合成反应热力学和动力学分析表明：在试验温度条件下原位反应可以自发进行,主要是固液相间的反应,颗粒在形核生长阶段,交变电磁场产生的洛仑兹力使得熔体处于强烈的混合对流运动状态,传热和传质速度增加,增加了铝液和固态ZrO2颗粒的接触机会,增强颗粒Al2O3、Al3Zr生成量增加,最后阶段电磁力促进颗粒在基体中弥散分布．凝固组织显示复合材料中增强相颗粒的体积分数和弥散度增加,颗粒粒度2～3μm,同时缩孔类缺陷明显减少,铝基体得到了净化。     

Cu/Ni3Ti原位复合材料的显微组织和力学性能

通过真空电弧熔炼法制备了Cu/Ni₃Ti原位复合材料。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、显微硬度计和纳米压痕仪分别测试了Cu/Ni₃Ti原位复合材料的相组成、微观组织形貌、显微硬度和弹性模量。结果显示,Ni₃Ti相在铜基体中呈针状分布,且铸锭边缘与心部平均晶粒直径分别约为1.74和249 μm。Cu/Ni₃Ti原位复合材料在时效温度为550℃时的强化效果最佳,此时铜基体与Ni₃Ti相的显微硬度最大值分别达到了174和209。在热处理后,Ni₃Ti相的最大硬度和弹性模量分别达到10.5 GPa和249.7 GPa,远高于Cu基体,Ni₃Ti相是一种理想的增强相。     

喷射沉积 6061/SiC_p 复合材料的组织与拉伸性能

采用多层喷射共沉积法制备了６０６１铝合金／１０％ＳｉＣ颗粒增强复合材料,对其显微组织和拉伸性能进行了研究．结果表明,沉积坯组织为细小、均匀的等轴晶,增强相颗粒分布均匀,基体与增强相颗粒间没有发生界面反应．增强相颗粒加速了沉淀相析出并明显缩短峰时效时间,沉积坯热挤压后经５ｈ时效即可达到峰时效状态,此时力学性能为：σｂ４３９ＭＰａ,σ０．２４０９ＭＰａ,δ１０．４％,Ｅ１２０ＧＰａ．     

喷射成形原位反应TiC/Al-Fe-V-Si复合材料的显微组织

使用X射线衍射（XRD)、光镜(OM）、电子扫描电镜(SEM)、透射电镜（TEM）等对在TiC／Al-Fe-V—Si合金中原位反应生成TiC的喷射沉积坯件的显微组织进行了分析和研究．结果表明，原位反应生成的TiC颗粒在喷射沉积过程中抑制了针状相的形成，改善了合金的显微组织，生成的TiC颗粒均匀地分布在合金基体中．     

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。     

搅拌摩擦加工制备铝基复合材料的组织和力学性能

采用搅拌摩擦加工方法制备铝基SiC复合材料,研究SiC颗粒在复合材料中的分布均匀性问题,并对复合材料的力学性能及断口形貌进行分析.结果表明:1、2、3道次加工后SiC颗粒在复合材料中出现漩涡状和带状团聚现象;经4道次搅拌摩擦加工后复合层中SiC颗粒均匀弥散分布在基体金属中,复合层组织发生明显细化;添加SiC颗粒4道次加工后复合材料显微硬度提高,抗拉强度降低.搅拌摩擦区的显微硬度平均值为68HV,为基体金属显微硬度(45HV)的1.5倍;抗拉强度降低为176MPa,为基体金属的81%;复合材料拉伸试样总体表现为韧性断裂,断裂机制包含韧性断裂以及SiC颗粒与基体结合界面的撕裂.     

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.     

Cr_2AlC颗粒增强Cu基复合材料的制备与性能表征

采用热压烧结方法制备以三元层状碳化物陶瓷Cr2AlC为增强相的Cu-Cr2AlC复合材料.利用X射线衍射(XRD)和光学显微镜研究复合材料的物相组成和组织形貌;利用维氏硬度仪和万能试验机测试其维氏硬度和抗拉力学性能;利用扫描电镜观察样品拉伸断口形貌.结果表明,当Cr2AlC的体积分数为20%时增强效果最佳,屈服强度和抗拉强度分别达到230和315MPa;Cu基体晶粒细化及增强颗粒与基体之间良好的界面结合是材料强化的主要原因.     

TiC/316L复合材料的致密化和力学性能试验

采用真空烧结法制备出TiC颗粒增强316L不锈钢复合材料.通过对试样进行光学显微分析并测定其相对密度和拉伸性能,研究了增强相含量和模压压力对复合材料的致密化和拉力学性能的影响,并对断口形貌进行分析.结果表明:添加TiC颗粒有利于复合材料的烧结致密化;TiC颗粒的体积分数对复合材料的拉力学性能有较大影响,当TiC的体积分数从0%增加到10%时,复合材料的抗拉强度从543MPa提高到655MPa,而断裂应变却从0.325减至0.052;在较低的模压压力下,提高模压压力有利于复合材料的相对密度、抗拉强度的增加;但过高的模压压力会使试样在烧结后残余封闭孔隙,降低复合材料的塑性性能和抗拉强度.当模压压力为500MPa时,可得到相对密度高、组织致密、增强相颗粒分布均匀、拉伸性能良好的复合材料.     

超声波搅拌时间对原位自生Mg2Si/Al基复合材料凝固组织和力学性能的影响

为了研究铝基复合材料的凝固组织和力学性能,采用超声波搅拌的方法制备了原位自生Mg₂Si/Al基复合材料.利用X射线衍射仪(XRD)、金相显微镜(OM)和扫描电子显微镜(SEM)分析其微观形貌,并通过硬度检测和拉伸试验测试其力学性能.结果表明:超声波搅拌不但能够细化初生Mg₂Si颗粒,改变凝固组织形貌,而且具有除气除杂功能,二者共同提高了Mg₂Si/Al基复合材料的力学性能;经过超声波搅拌的Mg₂Si/Al基复合材料与未经过超声波搅拌的Mg₂Si/Al基复合材料相比,抗拉强度与伸长率总体呈上升趋势,其断口形貌均为准解理面.在超声时间为40 s时,抗拉强度和伸长率达到最大值,分别为201 MPa和5.63%,相比未超声处理的Mg₂Si/Al基复合材料的抗拉强度和伸长率,分别增长了139.29%和178.71%;复合材料的硬度先升高后降低,超声作用时间为30 s时硬度最佳,为116.96(HB).     

组合超声场下电沉积Ni-Nd2O3纳米复合镀层的摩擦磨损性能

在组合超声场下利用电沉积方法制备了Ni-Nd2O3纳米复合镀层,利用扫描电镜分析了复合镀层微观形貌和纳米颗粒含量,测试了复合镀层显微硬度,并考察了复合镀层的摩擦学性能和磨损机理。研究结果表明:组合超声对Ni-Nd2O3纳米复合镀层微观组织、颗粒含量、显微硬度和耐磨性均有影响;与无超声和单一超声相比,在组合超声空化效应和协同效应的影响下,复合镀层晶粒得到进一步细化,组织致密性得到提高,纳米颗粒含量和显微硬度得到提升;组合超声作用下制备的Ni-Nd2O3纳米复合镀层摩擦因数小、磨损率低,表现出优良摩擦学性能。     

(TiB_2+Al_2O_3)增强铝基复合材料的制备工艺

将TiO2和B2O3原料混合后加入铝熔体,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.研究反应物加入量、反应时间、搅拌强度对复合材料的组织形貌产生的影响.结果表明,反应物加入体积分数为20%,反应时间为20 min,较大搅拌强度条件下原位生成的增强颗粒明显增多,晶粒细小,分布均匀.     

SiCp/Ni梯度复合材料的制备与热震性能研究

采用粉末冶金方法制备了SiC颗粒增强Ni基梯度复合材料(FGMMC),研究了FG MMC的显微组织、力学性能和抗热震性能。结果表明,FGMMC基体连续,层间没有界面,致密度大于93%;FGMMC的显微硬度随SiC含量的增大呈梯度分布,而且具有良好的抗热震性能。     

原位合成TiB/Ti复合材料的微观结构及力学性能

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TiB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TiB,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TiB的B27结构导致TiB易于沿[010]方向生长而长成短纤维状.增强体与基体合金界面非常洁净,没有任何界面反应.由于原位合成增强体的加入,复合材料的力学性能与基体合金比较有了明显的提高.     

FSP制备TiO2铝基复合材料的组织与性能研究

为了解决铝基复合材料强韧性的问题,采用搅拌摩擦加工(friction stir processing, FSP)的方法制备TiO₂铝基复合材料。分别采用显微组织观察试验、拉伸试验和显微硬度试验等方法,对复合材料的强化机理、显微组织以及力学性能进行表征与分析。结果表明,TiO₂的加入对复合材料具有细化晶粒作用,FSP改变了铝合金的结晶形式,由无形核的连续性动态再结晶转变为颗粒刺激形核机制;FSP制备TiO₂铝基复合材料的抗拉强度及显微硬度均得到了提高,当添加量达到4.8%(质量分数)时,复合材料的抗拉强度达到456 MPa,硬度值达到130 HV,与未添加颗粒相比较,分别提高了17%和16%,而延伸率仅下降了4%。FSP制备TiO₂铝基复合材料不仅可以有效提高力学性能,可以改善强韧性不匹配的问题,研究结果可为新型复合材料的应用提供理论基础和技术参考。     

粉末热压法制备Al63Cu25Fe12准晶颗粒/7075复合材料

采用粉末热压的方法制备了（Al63Cu25Fe12）p/A7075复合材料,颗粒均匀分布在复合材料中。准晶面清晰,颗粒内部反应轻微,经过挤压后复合材料的基体组织呈现出一定的流向分布。时效后有T（AlZnMgCu）沿着基体α（Al）晶界析出。与非连续陶瓷增强金属基复合材料相比,（Al63Cu25Fe12）p/A7075复合材料的时效行为有两个显著特点：一是复合材料在时效6小时达到硬度峰值,基体时效12小时达到峰值;二是复合材料的硬化速率和峰值均高于基体材料。