Ti/Al2O3复合材料制备及其力学性能

利用放电等离子烧结(SPS)制备了性能优异的40%(体积分数)Ti/Al2O3复合材料,其弯曲强度、断裂韧性、显微硬度和相对密度分别为897.29MPa、17.38MPa·m1/2、17.13GPa和99.24%.SEM和HREM对复合材料的微观结构分析发现,晶粒细化、位错环强化等是材料强度提高的主要原因;裂纹的偏转和桥联是材料韧性提高的关键所在.

Ti/Al_2O_3复合材料性能研究

本文利用放电等离子烧结技术制备了致密的Ti Al2 O3复合材料。实验结果表明 ,6 0vol%Al2 O3和80vol%Al2 O3的Ti Al2 O3复合材料 ,界面处生成少量的TiAl,使得Ti与Al2 O3间的界面能大于其单个晶粒的界面能 ,复合材料性能随Ti含量的增加而增大 ;4 0vol%Al2 O3和 2 0vol%Al2 O3的Ti Al2 O3复合材料 ,界面处生成脆性的Ti3Al相 ,使得Ti与Al2 O3间的界面能小于各自晶粒的界面能 ,材料的性能随Ti含量的增加而降低 ,同时断裂的模式也发生改变 ,由穿晶断裂为主转变为沿晶断裂 ,脆性的Ti3Al相是Ti Al2 O3复合材料力学性能降低的主要原因。

Nb对Ti/Al_2O_3界面微观结构与显微硬度的影响

在放电等离子烧结 (SPS)工艺条件下 ,运用SEM、XRD、EDX等测试手段对 12 0 0℃高温处理后的Ti Al2 O3复合材料界面反应区的显微结构及外加金属Nb对其界面特性的影响进行了研究。结果表明 ,不掺加金属Nb时界面反应产物为Ti3Al、TiAl,掺加金属Nb后界面生成TiAl和AlNb2 化合物 ;界面处生成的AlNb2 能有效的阻止Al、O原子向金属Ti中扩散 ,使Ti Al2 O3材料界面反应得到抑制 ,扩散层厚度减少到 5 μm以下 ;Nb的加入使界面扩散区的显微维氏硬度提高近 5 0 % ,金属Ti侧的显微维氏硬度提高 6 0～ 80 %。

Nb对Ti/Al_2O_3复合材料力学性能的影响

研究了热压烧结条件下Nb元素对Ti/ [φ(Al2 O3 ) =80 % ]复合材料相对密度、抗弯强度、断裂韧性及维氏硬度等力学性能的影响 ,分析了其影响机理。结果表明 ,在Ti/ [φ(Al2 O3 ) =80 % ]的Al2 O3 复合材料中掺入Nb元素 ,材料的微观组织形貌得以细化 ,性能有了较大提高。随Nb掺量的增加 ,材料的相对密度、维氏硬度与抗弯强度先增大后减小 ,当掺量为 φ =1.5 %时 ,其相对密度、抗弯强度、维氏硬度达到最高 ,分别为 98.13%、5 0 1.0 6MPa和 2 0 .31GPa ,断裂韧性随Nb掺量的增加而增大 ,当掺量为 φ =2 %时 ,其断裂韧性为5 .2 4MPa·m1/ 2 。

自蔓延高温反应合成Ti／Al_2O_3梯度功能材料

采用无压ＳＨＳ和爆炸固结＋ＳＨＳ２种工艺分别制备了Ｔｉ／Ａｌ２Ｏ３梯度功能材料，得到的材料组织成分和性能均呈明显梯度变化。

纳米Ni对Ti/Al_2O_3复合材料力学性能的影响

在烧结温度为1400℃、升温速率为20℃/min、保温时间为60 min的工艺条件下,采用真空热压烧结技术制备Ti/Al2O3金属陶瓷复合材料。研究掺加纳米Ni对材料力学性能的影响及强韧化机理。结果表明,纳米Ni的添加可以有效抑制Ti-Al2O3之间的界面反应,提高材料的力学性能,改善材料的物相组分;当掺入Ni的体积分数为3%时,材料的致密度为98.91%,弯曲强度为384.27 MPa、断裂韧性为8.02 MPa·m1/2、显微硬度为16.16 GPa。

Ti/Al_2O_3界面的光电子能谱研究

用X射线光电子谱（XPS）和俄歇电子能谱（AES）研究了Ti／Al_2O_3界面形成的过程。研究表明，活性金属Ti在室温下能与衬底Al2O3（1102）形成约20nm强结合的界面区。从Al，O，Ti的光电子谱形状变化以及它们随着Ti覆盖度的增加而出现结合能位移表明，在界面处形成的反应层中，最初几个单层的Ti很容易被Al2O3表面的活性氧所氧化，从而使Ti／Al2O3界面逐步由具有更强相互作用的TiOx／Al2O3界面所代替，并形成由多相混合体［Ti-O相，（Ti，Al）2O3相以及金属Al相］所组成的界面区。就是说，Ti通过Al—O键的O2-离子转移其电子给Al3+并使它还原成金属Al，从而形成Ti－O键所致。本文用AES强度剖面分析观察到了这种被还原的Al。

烧结工艺对Ti/Al_2O_3复合材料性能的影响

利用放电等离子烧结技术探讨了烧结工艺对40%(体积分数)Ti/Al2O3复合材料性能的影响。实验结果表明,复合材料的性能受烧结温度的影响最为显著,过度延长保温时间会使晶粒发生异常长大,材料性能降低。烧结温度1300℃,保温时间8min制备的复合材料力学性能最佳,其弯曲强度、断裂韧性、显微硬度和相对密度分别为1002.22MPa,19.73MPa·m1/2,18.14GPa和99.74%。

放电等离子烧结制备Ti/Al_2O_3复合材料

Ti基金属复合材料是一种新型高温结构材料。本文利用放电等离子烧结技术 ,在温度12 5 0℃、压力 30MPa、真空度 6Pa ,保温时间 10min条件下 ,制备了相对致密度较高的Ti/Al2 O3 复合材料。借助XRD ,SEM ,EDS等测试手段对该复合材料的物相组成、界面反应、微观结构以及致密度进行了观察与分析。结果表明 :利用SPS技术制备Ti/Al2 O3 的复合材料 ,晶粒细小且分布均匀 ,结构致密、2相之间结合状态良好 ,相对致密度随材料中陶瓷相含量的增多而有所降低。Ti,Al2 O3 2相之间无明显界面化学反应发生。

Ti/Al_2O_3系梯度功能材料研究动态

介绍了目前用于Ti/Al2 O3 系梯度功能材料制备的几种主要工艺 ,提出了利用共沉降法制备Ti/Al2 O3 系梯度功能材料的设想 ,简述了Ti/Al2 O3 复合材料制备技术的基础理论及其研究现状 。

SHS-离心法制备Fe_2Ti/Al_2O_3内衬复合钢管

采用SHS-离心法制备出金属间化合物/陶瓷内衬复合钢管。利用扫描电镜、能谱仪以及X射线衍射分析方法对内衬组织结构进行了分析。试验结果表明,内衬主要由大小不均的颗粒状或团聚状金属间化合物Fe2Ti、规则块状Al2O3陶瓷以及一定数量的自蔓延反应不完全产物Ti3O5构成。衬层内壁有一以Al2O3,FeO·Al2O3为主的陶瓷薄层。与常规SHS-离心法制得的复合管陶瓷内衬相比,Fe2Ti/Al2O3内衬在保持较高硬度的同时具有一定的韧性。

放电等离子烧结Ti/Al_2O_3复合材料机制及性能

利用放电等离子烧结技术制备了Ti/Al2O3复合材料,并探讨了其烧结机理,对复合材料性能进行测试。结果表明,Ti/Al2O3导电网络结构的形成,有利于在烧结过程中形成的"电容器"瞬间击穿,使Al2O3遭到轰击而产生放电离子,活化Al2O3晶粒,降低烧结温度;当Ti含量为40%(体积分数,下同)时复合材料的相对密度、弯曲强度、断裂韧性和显微硬度分别为99.74%、1002MPa、19.73MPa·m1/2和18.14GPa;裂纹的桥联、偏转是试验材料力学性能得以提高的主要原因。

烧结工艺对Ti/Al_2O_3复合材料性能的影响

本文利用放电等离子烧结技术探讨了烧结温度和保温时间对40%Ti(体积分数)/Al2O3(体积分数)复合材料性能的影响。实验结果表明:复合材料的性能受烧结温度的影响最为显著,过度的延长保温时间会使晶粒发生异常长大,使得复合材料性能降低。烧结温度1 300℃,保温8 min,制备的复合材料力学性能最佳,其弯曲强度、断裂韧性、显微硬度和相对密度分别为1002.22 MPa、19.73 MPa.m1/2、18.14 GPa和99.74%。

致密烧结Ti/Al_2O_3复合材料

利用放电等离子烧结技术(SPS)制备出相对密度、断裂韧性、弯曲强度分别为99.74%、19.73±0.4MPa·m1/2、1002±12MPa的40vol%Ti/Al2O3复合材料。SEM对复合材料表面形貌观察发现,Ti、Al2O3两相分布均匀,表面无明显气孔存在;断口的SEM和EDS表明,复合材料已形成网络导电结构;复合材料的HREM微观结构分析表明,Al2O3三角晶界处无其它杂质的偏聚,小颗粒的金属Ti富集在Al2O3的三角晶界结合处,界面结合紧密。

Ti/Al_2O_3梯度功能材料的制备

选择Ti和Al2 O3 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/Al2 O3 梯度功能材料。

Ti_3SiC_2/Al_2O_3复合材料的SPS烧结及其性能研究

利用放电等离子烧结(SPS)方法成功制备了Ti3SiC2/Al2O3复合材料,用XRD及SEM对其组成和结构进行了表征。另外系统研究了Ti3SiC2/Al2O3复合材料的弹性模量及673K时的热传导性能。结果表明复合材料弹性模量高于理论上限模量,随着Ti3SiC2含量的增加复合材料弹性模量减小,且Ti3SiC2的加入使复合材料的热导率较Al2O3有一定的提高,673K时复合材料热导率符合"海岛-网络"模型。

Ti:Al_2O_3透明多晶陶瓷光谱特性分析

采用传统无压烧结工艺制备出透明性良好的掺Ti氧化铝陶瓷;测定了该陶瓷的吸收光谱、荧光光谱和激发光谱。结果表明,掺Ti氧化铝透明陶瓷样品在Mg与Ti掺入离子的摩尔比(NMg/NTi)较小时,表现出Ti3+离子的490nm特征吸收峰,即2T2→2E跃迁产生的宽带吸收;NMg/NTi较大时,陶瓷样品吸收光谱中不存在Ti3+离子吸收,其250nm处吸收为O2-→Ti4+的转移吸收。掺Ti氧化铝透明陶瓷样品Ti3+离子的发射谱线与单晶的相吻合,同时Ti3+在氧化铝陶瓷中分布很均匀,且Ti3+浓度较高时仍处于未畸变的八面体格位当中。氢气氛下烧结的陶瓷样品因MgO添加剂的存在而在410nm处产生Ti4+离子荧光发射;而280nm、420nm左右的荧光发射分别是由F+和F心造成的。

Ti(CN)/TiC/Al_2O_3/TiN多层涂层的结构和界面结合力研究

采用中温、高温复合化学气相沉积技术(MHCVD)在WC-(6%wt)Co硬质合金基体表面制备了Ti(CN)/TiC/Al2O3/TiN多层陶瓷涂层。通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和数显显微硬度计等手段分析多层陶瓷涂层的表面及断面形貌、物相组成、显微硬度;采用表面划痕实验,结合形貌观察及X射线能谱分析(EDS)研究多层陶瓷涂层/硬质合金基体的界面结合力及其影响因素。结果表明:Ti(CN)/TiC/Al2O3/TiN多层陶瓷涂层结构均匀致密,涂层后硬质合金的显微硬度明显提高,约2600 HV,多层陶瓷涂层与基体界面结合良好,划痕实验显示临界载荷高达105 N,多层陶瓷涂层界面间的原子扩散作用对涂层/基体界面附着力有较大贡献,而涂层内部少量Ti2O3、W6Co6C等物相的存在对提高界面结合力也有帮助。

Al_2O_3/Cr_3C_2/(W,Ti)C陶瓷抗弯强度的研究

热压烧结制备了Al2O3/Cr3C2/(W,Ti)C复合陶瓷材料,对其抗弯强度及组织形貌进行了研究,分析了Cr3C2与(W,Ti)C对抗弯强度的影响。结果表明:添加(W,Ti)C与Cr3C2有利于阻止晶界迁移,延缓晶粒长大,提高材料强度,但每一相的添加量以10%内为宜,两者添加总量在20%左右时Al2O3/Cr3C2/(W,Ti)C复合材料抗弯强度较佳。铬、钨、钛离子在Al2O3基体晶粒中的固溶起强化作用,网状结构是降低材料抗弯强度的重要原因。

铝热剂法原位合成农机刀具Al_2O_3-Ti(C,N)复合涂层组织结构及性能

为了提高旋耕刀、犁铧等农机触土刀具表面强度,以铝热剂的放热反应提供内在热源、等离子弧作为外在热源,采用反应等离子熔覆技术在Q235钢表面原位合成了Al_2O_3-Ti(C,N)复合材料涂层。利用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪、显微硬度计、金相显微镜等对复合涂层的微观结构及强质硬化相的成分、组织及性能进行了分析。结果表明:涂层与基体呈冶金结合,涂层主要由网状、嵌套、球状等3种结构组成,硬质相Al_2O_3、Ti(C,N)与粘结相Fe-Ni之间相互包裹、互相嵌套,构形成空间网状骨架结构;涂层硬度最高可达HV_(0.5)2160,平均硬度HV_(0.5)1870,约为基体Q235钢的7.7倍;涂层摩擦系数约为0.372,其磨损量约为65Mn钢及Q235钢的1/7和1/17,与基体相比,复合涂层具有较高的硬度和较好的摩擦磨损性能,可以为农机材料表面强化提供参考。