1060Al/Al-Al_(2)O_(3)/1060Al层状铝基复合材料热变形模型对比分析

采用Gleeble-3500热模拟试验机在变形温度为25~400℃、应变速率为0.01~10s^(-1)和真应变为0.85的条件下,对1060Al/Al-Al_(2)O_(3)/1060Al层状铝基复合材料进行了热压缩试验,研究其热变形行为,建立了应变补偿的Arrhenius (SCA)、修正的Johnson-Cook (MJC)和修正的Zerilli-Armstrong (MZA) 3种本构模型,并对流变应力的预测值与实验值进行对比。结果表明,层状复合材料流变应力呈加工硬化型,并随温度升高或应变速率降低而降低;在100℃/0.5s^(-1)、200℃/0.1s^(-1)和300℃/0.1s^(-1)条件下,层状复合材料组元层间变形较为协调;3种本构模型中,MZA模型的相关系数最高,R为0.99085、平均绝对相对误差最低,e_(AARE)为0.046966,更适合描述1060Al/Al-Al_(2)O_(3)/1060Al层状铝基复合材料的热变形行为。

不同铝合金对Al/Mg/Al层状复合材料腐蚀行为的影响

将镁合金与铝合金经过热轧制成Al/Mg/Al层状复合材料,结合析氢试验、电化学试验和电偶试验,对1060/AZ31/1060、5052/AZ31/5052和6061/AZ31/6061在3.5%(质量分数)NaCl溶液中腐蚀行为进行研究,通过分析其腐蚀形貌、腐蚀产物、析氢速率、动电位极化曲线和交流阻抗谱,探究Al/Mg/Al层状复合材料的腐蚀机理。结果表明:Al/Mg/Al层状复合材料的表面腐蚀行为与铝合金的腐蚀行为相似,其相对于原始镁合金的腐蚀电流密度降低了两个数量级;Al/Mg/Al层状复合材料截面腐蚀产物呈颗粒状密集分布在镁一侧,腐蚀行为主要受电偶效应的影响,镁-铝电偶对电偶电流可达10^(-3)A·cm^(-2)数量级;对应的三种镁-铝电偶对电偶电流密度和电偶电位与混合电位理论拟合值相差不大;三种Al/Mg/Al层状复合材料中5052/AZ31/5052的整体耐蚀性最好。

Ni/Al层状复合材料的冷加工硬化及热处理软化规律

实验室成功叠轧制备Ni/Al复合材料,研究了叠轧道次和热处理对复合材料硬度的影响规律。结果表明:随着叠轧道次的增加,Ni、Al组元及复合材料硬度均有增大。当叠轧道次n≤3时,Ni组元的层状结构使得Al的变形受到材料整体性的抑制作用,导致了复合材料整体硬度出现反常增大现象;当叠轧道次n>3时,Ni颗粒在Al组元中的镶嵌效应使得Al组元变形所受的抑制作用减弱,从而使得复合材料整体硬度随叠轧道次增加速度减慢。建立了叠轧道次n与Ni、Al组元及复合材料整体硬度的关系方程。经250℃×50min热处理,组元间附加应力的减小和再结晶作用导致Ni、Al组元及复合材料整体硬度减小,且由于变形的不均匀使得Ni层颗粒再结晶程度不均匀,导致Ni组元硬度波动变大。

碳化物特性对Ni_3Al基表面强化复合材料组织与性能的影响

将真空常压烧结的方法制得的Cr3 C2-Ni-Al和WC-Ni-A1复合焊丝氩弧堆焊于碳钢表面时,利用氩弧物理热和Ni-Al反应热,促使碳化物硬质颗粒与自生成的Ni3Al金属间化合物基体复合。XRD分析表明,在堆焊过程中两种焊丝中的Ni,Al均化合反应生成Ni3Al金属间化合物。微观组织与硬度试验表明,受各自物理特性(密度、熔点)的影响,两种碳化物硬质相在Ni3Al基体中分布均匀程度不同,其强化效果也迥异:WC仍以原始的大颗粒形态偏聚于焊层层间界面处,而起不到弥散强化作用;Cr3C2则发生分解,并反应析出条块状的Cr7C3相,均匀分布于Ni3Al基体中,很好地强化了基体材料。Cr7C3/Ni3Al复合材料的室、高温硬度远高于传统高温耐磨材料Stellite合金。该合金有望成为一种新型的高温耐磨表面强化材料。

Cr_3C_2/Ni_3Al复合材料的微观组织和室温耐磨性

采用药芯焊丝法制得Ni-Al-Cr3C2复合焊丝,将该焊丝堆焊于工件表面,在堆焊过程中,利用氩弧物理热和Ni-Al反应热,Ni与Al化合反应生成Ni3Al金属间化合物,Cr3C2则发生分解,除少部分[C]与[Cr]固溶于Ni3Al基体中外,大部分反应重新析出细小的Cr3C2相,均匀地分布于Ni3Al基体中。室温磨粒磨损和微动磨损实验结果表明,Cr3C2/Ni3Al复合材料的耐磨性为Stellite12合金的2倍左右,较高的硬度、高的碳化物体积分数以及碳化物与Ni3Al基体间良好的界面结合力是Cr3C2/Ni3Al复合材料耐磨性优良的主要原因。

Cr_3C_2/Ni_3Al复合材料的高温稳定性

通过对Cr_3C_2/Ni_3Al复合材料在1000℃进行长期时效和氧化实验,分别考察了该材料的高温相稳定性和化学稳定性．结果表明,经1000℃长期时效后,Cr_3C_2/Ni_3Al复合材料中的Cr_3C_2强化相保持稳定,而基体中则析出一定量的γ相,该相的析出强化了Ni_3Al基体,从而使得复合材料的硬度得到进一步提高．Cr_3C_2/Ni_3Al复合材料具有优良的高温抗氧化性能,其表面形成以α-Al_2O_3为主的致密氧化膜,在空气中的氧化速率仅为Ni_3Al合金的1/2．分析队为,Cr_3C_2在堆焊过程中发生溶解,导致部分Cr固溶于Ni_3Al合金基体中,促进了α-Al_2O_3的形成,从而改善了复合材料的抗氧化性．Cr_3C_2具有良好的高温化学稳定性并与Ni_3Al基体有较好的氧化协同性,从而可得到基体有力支撑以发挥抵抗磨损的作用．优良的高温稳定性使得Cr_3C_2/Ni_3Al复合材料适于在1000℃的高温环境下长期服役．

用渗流铸造法制备Zr_(55)Al_(10)Ni_5Cu_(30)非晶复合材料

用渗流铸造法制备出以Zr55Al10Ni5Cu30合金为基体,以W丝束为增强相的大块非晶复合材料.采用X-射线衍射分析了基体的相组成,在扫描电镜（SEM）下观察了反应界面的形貌,利用电子探针研究了元素的迁移情况.通过改变渗流温度和时间,研究了W丝和基体间界面的作用过程.选择适当的渗流温度和时间,可以制备出长65mm直径4.3 mm的大块W丝束增强Zr55Al10Ni5Cu30非晶复合材料.在一定范围内提高渗流温度降低渗流时间或降低渗流温度延长渗流时间能得到同样的效果在渗流铸造前,液态金属的过热有利于提高基体的非晶形成能力,降低渗流铸造时产生的缺陷.

Ni3Al基自润滑复合材料摩擦学性能的研究

采用真空热压烧结方法制备了Ni3Al基自润滑复合材料,通过HT-1000型球盘式高温摩擦仪分别测试了不同条件下Ni3Al基自润滑复合材料的摩擦磨损性能.结果表明:复合材料在20～1 000℃均具有良好的自润滑性能,其摩擦系数在0.24～0.43之间.研究发现复合材料在低载(5 N、滑动速度为0.2 m/s)低温(20～400℃)下具有最低的摩擦系数(0.24～0.29),但在低载高温下(600℃以上)摩擦系数较高(0.39～0.41);而在高载(20 N)时在整个温度测试区间(20～1 000℃)拥有低而稳定的摩擦系数(0.28～0.31).Ni3Al基自润滑材料优异的高温摩擦学性能归因于高温下材料摩擦表面形成的银、氟化物、氧化物以及钼酸盐等低剪切化合物的协同润滑作用.

碳化铬/Ni_3Al复合材料的高温抗氧化性能

对比研究碳化铬/Ni3Al复合材料和传统高温耐磨材料Stellite 12合金在1000℃时的高温氧化行为。结果表明,Stellite 12合金表面形成以Cr2O3为主的氧化膜,并发生明显剥落;而碳化铬/Ni3Al复合材料表面形成以α-Al2O3为主的致密氧化膜,其空气中的氧化速率仅为Stellite 12合金的1/2,碳化铬具有良好的抗氧化稳定性并与Ni3Al基体有较好的氧化协同性。分析认为,碳化铬在堆焊过程中发生溶解导致部分Cr固溶于Ni3Al合金基体中,促进α-Al2O3的形成,从而改善复合材料的抗氧化性。而材料表面所形成的氧化膜类型是两种材料抗氧化性差异的主要原因。

热压复合制备Ti-Al_3Ti层状复合材料组织结构研究

采用热压复合工艺在不同工艺参数下制备了Ti-Al3Ti层状复合材料,利用SEM和EDS对材料的组织结构进行了观察,研究了热压复合工艺参数对Ti/Al扩散反应及反应层微观组织结构的影响规律.结果表明,在不同工艺参数下,Ti/Al叠层热压复合反应的初生相均为Al3Ti.600℃时Ti/Al叠层只发生少许反应,在界面处生成一薄层Al3Ti,650和700℃时,Al层完全反应,各层界面处结合状态良好,层间结合紧密.650℃时Al3Ti为唯一生成相,但700℃时,由于反应动力学的影响Al3Ti/Ti层之间有TiAl层生成,Ti-Al系金属间化合物的生成顺序为Al3Ti→TiAl.反应过程中液相的存在能够使Ti、Al持续紧密接触,加快反应速度,促进反应顺利进行.

Ni_3Al基合金及其复合材料抗磨粒磨损行为研究

研究了一种以Ni3 Al为基的复合材料 ,通过引入WC硬质点来改善材料的抗磨性 ,并将该材料与Ni3 Al基合金和 4 5 #淬火钢的抗磨粒磨损行为进行对比研究。结果表明 ,WC/Ni3 Al基复合材料具有良好的抗磨粒磨损性能 ,其抗磨性是 4 5 #淬火钢的 3 34倍 ,是一种极具潜力的高温抗磨材料。

TiC_x/Ni_3Al复合材料相界面显微结构及界面纳米硬度与弹性模量分布

采用SEM,EDS等对融渗工艺制备的C/Ti比x分别为0.6、0.7、0.8和0.9的四种不同TiCx/Ni3Al复合材料进行了研究,证实Ti元素向金属相存在较强的扩散,而Ni和Al元素几乎没有向陶瓷相中扩散,扩散的结果形成了两相界面之间直接的原子结合,增加了复合材料相界面结合的强度和韧性.利用纳米压痕技术研究了复合材料相界面附近的纳米硬度H和弹性模量E,二者在相界面附近均呈连续梯度分布特征,并且TiC0.7/Ni3Al复合材料在界面处具有较高的纳米硬度值.

Ni_3Al 基复合材料的组织与性能

通过机械法将ＮｉＡｌ粉、Ｎｉ粉ＷＣ粉混合后烧结，堆焊制备成Ｎｉ３Ａｌ＋ＷＣ复合材料．研究结果表明，该复合材料在堆焊过程中，可促使大部分ＷＣ不溶入熔池而直接以颗粒状分布于Ｎｉ３Ａｌ基体上，在ＷＣ的抗磨特性和基体的抗汽蚀性能联合作用下。

Al_2O_3/Ti_3SiC_2层状复合材料的制备与性能

采用两种方法制备Al2O3/Ti3SiC2层状复合材料,一是原位-热压法,即Ti3SiC2是在层状材料的制备过程中同时被合成的;一是分步法,即制备过程分两步进行,首先制备出Ti3SiC2高纯粉,再采用热压法进行烧结制备层状材料。两种方法制备的Al2O3/Ti3SiC2层状复合材料强度保持在450MPa以上,断裂功达到1200～1560J/m2,相对Al2O3块体材料提高十余倍。另外,不同的制备方法得到不同的组成和显微结构,决定了这两种Al2O3/Ti3SiC2层状复合材料性能的差异:前者强度较高韧性较低,后者强度较低而韧性较高。

Ni_3Al基合金及其复合材料在劣质煤燃烧环境下抗硫腐蚀及抗氧化性能研究

研究了金属间化合物Ni3 Al基合金的抗氧化、抗硫化性能 .结果表明 ,Ni3 Al基合金在劣质煤燃烧的高温环境下 ,具有良好的抗硫腐蚀性能 ,是耐热钢 2 5 2 0合金的 3.6倍 ,是一种极具应用前景的高温耐硫蚀新材料 .

TiB_2颗粒增强Ni_3Al基复合材料的组织和性能

比较了自行制备的TiB2颗粒增强的Ni3Al基复合材料铸态和经热处理后的微观组织和高温压缩机械性能。结果显示，经1100℃×48h热处理后，TiB2颗粒的大小、形貌均有较大改变。TiB2颗粒增强Ni3Al基复合材料具有比基体高的弹性模量、屈服强度，但塑性有所降低。

含Ni夹层SiC_p/2014Al铝基复合材料扩散焊

利用中间添加N i层,在610℃保温60m in工艺成功实现了S iCp/2014A l铝基复合材料的真空扩散焊接。焊接之后利用金相显微镜(OP)、扫描电镜(SEM)、电子探针(EPMA)等对焊接接头进行分析。分析表明,N i和A l之间相互扩散形成由金属间化合物构成的中间过渡层,主要由N i3A l//N iA l//N iA l3组成。在理论上,计算出N i和A l元素扩散浓度与焊接温度和保温时间之间的关系,以及元素的扩散距离与焊接参数之间的关系呈抛物线形变化。

冷轧成型Al/Ni多层复合材料力学行为与冲击释能特性研究

基于冷轧成型工艺,采用不同的轧制道次制备Al/Ni多层复合材料。开展了Al/Ni多层复合材料准静态压缩和准密闭二次撞击反应实验,对它的力学性能和冲击释能特性进行测试。同时,通过扫描电镜得到了材料的细观结构特性,分析了Al/Ni多层复合材料细观特性对宏观力/化学行为的影响机制。结果表明,基于冷轧技术制备的Al/Ni多层复合材料比粉末压制而成的Al/Ni复合材料塑性更强,材料的抗压强度总体随冷轧次数的增加呈上升趋势。另外,冷轧3～5道次的Al/Ni多层复合材料的准密闭二次撞击反应实验表明,材料在相同的撞击速度(800～1 500 m/s)下释放的化学能随着轧制道次的增加而逐渐降低。

烧结温度对Al_3Ni金属间化合物增强铝基复合材料力学性能的影响

通过粉末冶金原位合成法制备Al3Ni金属间化合物增强铝基复合材料。采用X射线衍射，扫描电镜，硬度测试和压缩强度测试，研究烧结温度对复合材料微观结构和力学性能的影响。结果表明：在铝基体中成功获得了均匀分布的金属间化合物Al3Ni增强相；随烧结温度从570℃上升到590℃，复合材料的密度从2.435 g/cm^-3上升到2.990 g/cm^-3，维氏硬度从~24升高到~37；经590℃烧结制备的复合材料表现出了高的压缩强度（255 MPa）和伸长率（~40%）。

Ni诱导无压浸渗法制备不锈钢/Al_2O_3陶瓷复合材料

研究了一种Ni诱导无压浸渗法制备陶瓷基复合材料的方法:通过粉末冶金法制备出含Ni颗粒的Ni/Al2O3复相陶瓷预制体,真空状态下,在1600℃以不锈钢熔体无压浸渗该Ni/Al2O3预制体,获得了不锈钢浸渗增强的Al2O3陶瓷基复合材料。采用SEM观察了结合界面的微观形貌,用EDS分析了结合界面附近元素含量的变化,用XRD分析了界面反应产物,以抗拉试验测试了钢与复相陶瓷体的界面结合强度。结果表明,钢熔体可浸渗到陶瓷体内部并与Ni互溶形成新的Ni-Fe合金;不锈钢与复相陶瓷的结合界面存在界面反应;界面结合强度的最大值可达到67.5MPa。