多步法原位制备TiB2颗粒增强点焊电极用铜基复合材料及其应用

为提高点焊电极的使用寿命,采用多步法制备TiB2增强的铜基复合材料。采用X射线衍射(XRD)、金相显微技术、扫描电镜(SEM)等表征手段对多步法制备的TiB2增强的铜基复合材料物相、微观形貌进行分析。通过对复合材料力学性能指标测量发现,多步法制备所制备的铜基复合材料具有较好的综合力学性能,将多步法制备的铜基复合材料加工成点焊电极,其寿命测试结果相较于其它对比样最高,寿命达到1500个焊点,是普通铬锆铜点焊电极寿命的2.6倍。

层厚比对Cu-TiB2/Cu层状复合材料微观组织和力学性能的影响

铜基复合材料由于优异的综合性能在电子封装、电接触等领域具有重要应用价值。然而,克服材料的强-塑性倒置关系一直面临着极大的挑战,层状构型设计被认为是解决该倒置难题的有效策略。本文采用粉末冶金并结合原位反应法,通过控制铺粉工艺,制备出Cu层与TiB2/Cu复合层交叠分布的Cu-TiB2/Cu层状复合材料。研究了Cu-TiB2/Cu层状复合材料的力学性能及断裂特征,并讨论了层状结构参数对材料综合性能的影响。当Cu层与TiB2/Cu复合层的层厚比为1∶3时,Cu-TiB2/Cu层状复合材料的极限抗拉强度(UTS)为315 MPa,断裂伸长率为18%,实现了良好的强塑性匹配。基于复合材料裂纹扩展路径表征与分析,揭示了层状构型设计在抑制裂纹扩展、促使裂纹偏转等方面的作用机制,为高强韧铜基复合材料的构型设计和性能优化提供新思路。

不同种类铝合金晶粒细化剂中TiB2的对比研究

采用金相显微镜、激光共聚焦显微镜和扫描电镜对MJD-AlTi5B1A、MJD-AlTi5B1B、MJD-AlTi5B1C和SH-AlTi5B1A铝合金晶粒细化剂中TiB2的分布进行了对比研究。研究表明:MJD-AlTi5B1A和SH-AlTi5B1A晶粒细化剂中TiB2粒子分布较为分散,粒子细小;MJD-AlTi5B1B晶粒细化剂局部组织不均匀;MJD-AlTi5B1C晶粒细化剂TiB2粒子分布轻微团聚。

添加明胶优化仿贝壳TiB2/Al-Cu复合材料的组织和力学性能

采用冷冻铸造及压力浸渗制备了TiB_(2)/Al-Cu层状复合材料。研究了明胶含量对复合材料组织和力学性能的影响。同时,分析了其组织、断裂和磨损机理。结果表明,随着明胶添加量的增加,TiB_(2)/Al-Cu复合材料的抗压、抗弯强度和韧性均有所提高。当明胶含量为1.0 wt%时,复合材料具有最佳的力学性能,其抗压强度、抗弯强度、裂纹萌生韧性(KIC)和裂纹扩展韧性(KJC)分别为(625±13)MPa,(626±4)MPa,(22.23±0.2)MPa·m^(1/2)和(54.43±2.4)MPa·m^(1/2)。此外,明胶的加入提高了TiB_(2)/Al-Cu层状复合材料的耐磨性能。力学性能和耐磨性能提高均归因于添加明胶后,陶瓷片层开始弯曲且桥接增多,TiB_(2)/Al-Cu层状复合材料微观结构得到优化。当复合材料受到外部载荷时,增加了形成多裂纹可能性,同时弯曲的陶瓷片层和陶瓷桥接有效地阻碍了金属片层间的剪切流动并抑制了金属的塑性变形,最终提高了复合材料的性能。

Effect of rare earth on morphology and dispersion of TiB2 phase in Al-Ti-B alloy refiner

To investigate the effect of rare earth on size and distribution of TiB2 phase in aluminum alloy refiner,Al-5Ti-1B-RE master alloy was fabricated,and its microstructure and phase constitutions were investigated by the combination of first principles calculations and experimental investigation.The calculated results reveal that Ce has the most effective modification ability due to the most positive adsorption energy and the largest charge transfer value compared with other rare earth elements.Results of experimental investigation indicate that the addition of rare earth in the Al-5Ti-1B alloys can greatly refine the particle size of TiB2,improve the distribution of particles and lead to better refinement effect than that of the Al-5Ti-1B alloys without rare earth.Moreover,Ce has the best optimization effect,which agrees well with the calculated results.

LSM法制备TiB2/Al复合材料净化的研究

采用 X射线衍射仪、图像分析仪和光学显微镜,分析 LSM法制备 TiB2/Al复合材料的相组成,考察了净化方式对TiB2/Al复合材料的影响。结果表明:熔剂法精炼对 TiB2/Al复合材料中 TiB2 颗粒的分布无明显影响,精炼后 TiB2 含量基本保持不变,而浮游法精炼则有显著影响,精炼后未检测到 TiB2 颗粒。普通铝合金的浮游法精炼工艺不适于复合材料的精炼。

原位反应合成TiB2的生长行为

研究了(K2TiF6+KBF4)/A356混合盐反应体系中原位合成TiB2增强相的热力学行为及其晶体生长行为。结果表明,原位反应温度明显影响反应体系最终产物及TiB2增强相的形貌。(K2TiF6+KBF4)/A356体系原位反应温度应控制在850℃为宜,由此可以完全消除TiAl3脆性相,并生成六棱粒状TiB2增强相颗粒,提高增强相强化效果。

激光熔覆TiB2增强Co基合金涂层的组织与性能

为了研究TiB2陶瓷颗粒对激光熔覆Co基合金层的组织及滑动磨损性能的影响,采用5kW CO2连续式激光器在低碳钢表面激光熔覆Co基合金层和TiB2/Co金属陶瓷复合涂层。结果表明,TiB2/Co金属陶瓷复合涂层主要由γ-Co,Cr23C6,TiB2,TiC,Co3Ti等物相组成;Co基合金涂层的典型显微组织主要由发达的树枝晶+枝晶亚共晶组织组成,TiB2/Co复合涂层的显微组织主要由"梅花状"枝晶+细小共晶组织组成;TiB2/Co金属陶瓷复合涂层的显微硬度及室温滑动磨损性能明显优于Co基合金涂层。这些结果对激光熔覆金属陶瓷复合涂层相关领域的研究是有帮助的。

Cr12MoV钢表面电火花沉积TiB2涂层特性研究

通过电火花表面新技术在Cr12MoV表面制备了高硬度的TiB2陶瓷涂层,通过扫描电镜和金相显微镜观察其微观形貌,能谱仪测量元素分布,X射线衍射仪测量涂层的物相,显微硬度计测量试样横截面的硬度分布。结果表明,Cr12MoV表面的TiB2涂层结构致密,无裂纹和分层,基体中的Cr和Fe显著扩散到涂层中,涂层与基体形成了牢固的冶金结合,涂层的物相主要为TiB2,硬度高达1 200 HV以上,模具耐磨性明显提高。

射频磁控溅射超硬TiB2薄膜的T区结构特征

用磁控溅射技术在钢基片上沉积出具有T区结构的TiB2薄膜,研究基片偏压对薄膜的影响。使用X射线衍射技术和扫描电镜分析薄膜的特性。发现在本研究工艺条件下,所有的薄膜均呈(001)晶面择优生长。当基片偏压在-50 V时,薄膜的硬度为50 GPa,抗塑性变形的能力为0.65 GPa。加大基片偏压,导致薄膜晶粒尺寸减小,同时薄膜的硬度和抗塑性变形的能力也下降。扫描电镜分析显示,基片温度对T区结构的影响是明显的,提高基片温度,当Ts/Tm=0.18时,薄膜中出现"等轴"结构。

TiB2在原位反应制备铜基复合材料中的应用现状

系统地介绍了目前TiB2的合成体系及相应的TiB2/Cu复合材料制备方法。同时,简要总结了颗粒强化铜基复合材料的强化机理和导电模型,以及近些年来部分原位形成TiB2/Cu复合材料的性能研究状况。

应用新一代常温固化TiB2阴极涂层技术提高我国预焙铝电解槽寿命

介绍了我国铝电解工业的发展现状 ;指出了我国预焙铝电解槽寿命短的弊端 ;讲述了电解槽早期破损的原因和采用TiB2阴极涂层技术提高电解槽寿命的机理 ;叙述了新一代常温固化TiB2 阴极涂层的特点 ,并强调应用新一代常温固化TiB2 阴极涂层技术 ,提高电解槽寿命 ,是符合我国国情 。

TiB2／Al复合材料制备工艺的研究进展

TiB_2/Al复合材料是一种很有潜力的复合材料,在耐磨、航天航空等领域有着广阔的应用前景。目前TiB_2/Al复合材料的制备工艺方法主要为原位自生法,如自蔓延高温合成、原位反应生成法、接触反应法和机械合金化法等,而粉末冶金法、喷射沉积法以及挤压铸造法等也逐渐被用于制备TiB_2/Al复合材料。主要综述了目前国内外TiB_2/Al复合材料制备工艺的研究进展,并对不同工艺的制备过程及利用该工艺所制备的TiB_2/Al复合材料的情况进行了详细论述,指出了各种制备工艺的优缺点,展望了其研究趋势。

超音速火焰喷涂TiC-TiB2增强Ni基涂层的研究

利用超音速火焰喷涂技术在45号钢基体上制备了2种TiC-TiB2增强Ni基涂层,研究了涂层的组织和性能并与Ni60涂层进行对比分析。结果表明,含Ti-B4C自反应组元粉末的喷涂火焰呈明亮的白炽状态,火焰温度明显高于喷涂Ni60粉末的火焰温度,TiC-TiB2陶瓷增强Ni基涂层的显微硬度和耐滑动磨损性能明显优于Ni60涂层。Ti-B4C-Ni团聚态粉末形成的涂层中陶瓷相均匀分布在金属基体中,颗粒细小,在摩擦过程中不易脱落,有效提高了片层强度和硬度,增强了涂层的耐磨性。而Ti-B4C团聚态粉与Ni60机械混合粉末形成的涂层中出现了明显的金属相与陶瓷相的偏聚现象,使得涂层的结合性和耐磨性略有降低。

TiB2纳微米结构喂料的制备研究

采用喷雾干燥造粒技术和真空热处理工艺制备了TiB2纳微米结构喂料,用激光粒度仪、扫描电镜、X射线衍射等分析纳微米结构喂料的物理性能和物相组成。结果表明,团聚粉的颗粒形状、粒径分布、流动性等物理性能均满足热喷涂粉末的要求,真空热处理提高团聚粉的致密度;三阴极轴向送粉等离子喷涂TiB2纳微米结构喂料可制备较致密的TiB2复合涂层。

热挤压原位合成TiB2／6351Al复合材料的组织性能

利用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜和万能拉伸试验机等测试手段,研究了原位合成TiB2(wt,8%)/6351Al复合材料在热挤压前后的显微组织及室温拉伸性能。结果表明,热挤压变形有助于增强颗粒在基体合金中均匀分布,热挤压后TiB2颗粒与基体界面结合良好,未发现界面处开裂;热挤压变形时TiB2颗粒周围的基体合金中形成复杂的位错;基体合金发生再结晶和回复形成完整的等轴晶和亚结构,显微组织得到细化,基体合金再结晶的主要形核方式为增强体颗粒引起位错塞积区形核,亚晶吞并长大形核及应变诱发晶界迁移形核。热挤压复合材料基体合金具有较强的[111]织构。与铸态相比,热挤压后复合材料的屈服强度Rp0.2、抗拉强度Rm、伸长率A及布氏硬度显著提高。复合材料断口特征由热挤压前的韧性和沿晶的混合断裂,转变为以韧性断裂为主。

原位自生TiC-TiB2增强Fe基复合涂层的凝固特性及形成机理

以Ti、B4C和Fe粉为原料,利用氩弧熔敷技术在Q235钢基体表面制备出原位自生TiC-TiB2增强Fe基复合涂层。利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)对涂层的显微组织进行了分析。并分析了TiC和TiB2颗粒的形成机理和氩弧熔池的凝固特性。实验结果表明:熔敷层组织为TiC和TiB2弥散分布在α-Fe中,熔敷层与基体呈冶金结合,无裂纹、气孔等缺陷;涂层中TiC和TiB2的体积分数约为68%。形成机理主要是以固态扩散机制为主,TiC以小颗粒状和花瓣状先析出,后析出的TiB2多以六边形、短棒状存在,TiB2的组织比较粗大,TiC颗粒比较细小,TiB2的含量大于TiC含量。

TiB2／Al复合材料的组织性能研究进展

TiB_2/Al复合材料是一种很有潜力的复合材料.在耐磨、航空航天等领域有着广阔的应用前景。复合材料的性能除了取决于基体和增强体外,还与制备材料所用的工艺有关。综述了采用不同工艺制备的TiB_2/Al复合材料的显微组织、力学性能和摩擦磨损性能,详细介绍了采用不同工艺制备出的TiB_2/Al复合材料组织性能的特点,并展望了其研究趋势。

TiB2-Cu基金属陶瓷高温烧蚀行为研究

为研究TiB2-Cu基金属陶瓷材料的高温烧蚀行为,采用燃烧合成与同时致密化技术(SHS/PH IP)制备了TiB2-40Cu及TiB2-40Cu-8N i金属陶瓷复合材料.利用电弧风洞试验考察了材料的抗热震和抗烧蚀性能,利用扫描电镜、电子探针及X射线衍射等方法对材料烧蚀前后的微观组织形貌及成分进行了检测.结果表明,试验模型表面均有烧蚀冲刷痕迹,TiB2-40Cu模型由于抗热震性较差,其表面有裂纹出现,TiB2-40Cu-8N i的质量烧蚀率较TiB2-40Cu的质量烧蚀率低.微观组织分析表明,TiB2-40Cu模型烧蚀面中心区域剖面附近存在沿厚度方向100μm左右的烧蚀区.TiB2-40Cu复合材料的烧蚀机理为金属相的熔化、化学烧蚀和机械剥蚀.

原位合成TiB2／6351复合材料的高温压缩流变行为

在Gleeblc-1500D热模拟机上采用等温压缩实验，研究原位合成TiB2／6351复合材料在变形温度为300-550℃和应变速率为10^-3-10／s条件下的流变变形行为。结果表明：在实验范围内，该复合材料高温压缩时均存在稳态流变特征且属于正应变速率敏感材料；在低应变速率和较高温度条件下，随变形程度的增加，流变应力增加到峰值后缓慢下降，逐渐趋于平稳，呈现明显的动态再结晶特征；而在较高应变速率和较低温度下，呈现明显动态回复特征：可用包含Arrhenius项的Zener-Hollomon参数描述TiB2／6351复合材料高温压缩流变行为。通过线性回归分析和优化计算，得出流变应力口解析表达式中A、α和”分别为3．52×10^10／s、0．023 Mpa^-1和7．33，其热变形激活能Q为170．10kJ／mol。