Al-TiO_2系XD合成铝基复合材料的反应机理

分析了Al TiO2 系XD合成铝基复合材料的反应机理。研究表明: Al与TiO2 之间可自发进行强放热反应, 燃烧温度随增强相体积分数的增加而增加, 在增强相体积分数为 50%时, 燃烧温度已达 1 960K, 远高于Merzhanov的经验判据值 1 800K; 反应产物Al2O3 是由液态Al与固态TiO2 直接反应产生的, 呈细小颗粒状, 偏聚于基体颗粒的界面; Al3Ti是活性Ti原子扩散穿过反应层进入铝液与液态Al结合生成的, 呈短棒状, 分布相对均匀; 影响反应速率的主要因素有: TiO2 颗粒尺寸、燃烧温度、反应活化能、反应界面面积等。

Al-TiO_2-B系热扩散反应法合成铝基复合材料基体组织的细化机理

研究了Ａｌ－ＴｉＯ２－Ｂ反应系热扩散反应（ＸＤ）法合成铝基复合材料基体组织的细化机理．实验结果表明，在ＡＬ－ＴｉＯ２系中未加硼粉时，反应产物 Ａｌ３Ｔｉ呈细长棒状，并可贯穿基体晶粒、Ａｌ２Ｏ３为细小颗粒偏聚于基体的晶界，铝基体晶粒粗大当 Ａｌ－ＴｉＯ２系中加入硼粉后，棒状物 Ａｌ３Ｔｉ减少、当 Ｂ／ＴｉＯ２摩尔比ｒＢ／ＴｉＯ２为 ２时、Ａｌ３Ｔｉ基本消失，Ｂ与 Ａｌ３Ｔｉ反应产生的 ＴｉＢ２成为铝基体结晶时的核心，基体晶粒细化，Ａｌ２Ｏ３呈均匀分布．

Al-TiO_2-B系XD合成铝基复合材料的力学性能

本文主要讨论了Al TiO2 B系XD合成铝基复合材料的力学性能及其增强机理。研究结果表明 :当B TiO2 摩尔比从 0增加到 2时 ,棒状物Al3Ti增强相逐渐减少直至消失 ,Al2 O3颗粒分布的均匀性提高 ,TiB2 粒状弥散分布在合金基体中 ,材料的抗拉强度明显增强 ,由 2 2 4 .5MPa上升到 35 4 .5MPa,延伸率也由 3.2 %增加到 5 .6 %。Al2 O3和TiB2主要以奥罗万机制强化基体 ,而Al3Ti则以位错塞积强化基体。

复合胶凝材料组成与混凝土抗压强度定量关系研究

通过单纯形重心设计方法得出了水泥磨细矿渣微粉超细粉煤灰三元复合胶凝材料组成与各龄期混凝土抗压强度的定量数学解析式 ,其对混凝土强度的预测精度基本可控制在 5 %的相对误差范围内 .不同龄期三元系统的等强线变化揭示了 3d和 2 8d时 ,复合胶凝材料各组分对强度的贡献按水泥、磨细矿渣微粉、超细粉煤灰的顺序降低 ,1 80d时则按水泥、超细粉煤灰、磨细矿渣微粉的顺序降低 。

Al-TiO_2体系热扩散反应合成Al_3Ti/Al复合材料的磨损性能研究

针对Al-TiO2 体系 ,采用热扩散反应合成方法制备了Al2 O3 /Al和Al3 Ti/Al复合材料 ,考察了复合材料的组织结构特性、磨损性能及磨损机理 .结果表明 ,Al-TiO2 体系的热扩散反应合成产物为Al2 O3 和Al3 Ti,其中Al3 Ti呈棒状 ,相对均匀地分布于Al基体中 ;Al2 O3 为细小颗粒 ,偏聚于Al基体的晶界 .随着反应物中TiO2 /Al摩尔比的提高 ,产物中Al2 O3 和Al3 Ti的体积含量增加 ,复合材料的耐磨性明显提高 .复合材料的磨损失效主要源于其在反应过程中产生的微空隙 (裂纹核 )在摩擦载荷反复作用下的生长。

Al-TiO_2-B_2O_3反应体系中B_2O_3/TiO_2摩尔比对热扩散反应合成铝基复合材料磨损性能的影响

利用Al-TiO2-B2O3体系热扩散反应合成(XD)法制备了铝基复合材料;采用销-盘摩擦磨损试验机考察了所制备的铝基复合材料在干摩擦条件下同GCr15钢配副时的磨损性能;采用扫描电子显微镜和光学金相显微镜观察分析了复合材料微观组织结构及其磨损表面和剖面形貌,探讨了其磨损机理.结果表明:所制备的铝基复合材料的磨损性能随Al-TiO2-B2O3反应体系中B2O3/TiO2摩尔比的增加而提高;复合材料的磨损质量损失随着滑动速度的增加而增加,当滑动速度为0.9m/s左右时最大,随后开始减小;磨损质量损失与滑动距离基本呈线性关系.当B2O3/TiO2摩尔比为0.0时,增强相由Al2O3和Al3Ti组成,相应的复合材料的抗磨性能较差,其磨损主要表现为Al3Ti的犁沟切削、亚表层剥落、塑性基体流失导致Al2O3颗粒裸露脱落以及Al3Ti棒断裂导致的磨粒磨损;加入B2O3后,棒状Al3Ti的数量减少,有利于基体晶粒细化,提高复合材料强度和塑性,故抗磨性能提高.当B2O3/TiO2摩尔比为1.0时,复合材料中的Al3Ti基本消失,抗磨性能显著改善,主要磨损机制为粘着磨损和轻微磨粒磨损.

炭材料的性质与炭-炭粘接性能关系的研究

为实现高温条件下炭材料的有效连接,利用陶瓷组元改性酚醛树脂制备了树脂基高温粘接剂,用该粘接剂粘接了4种不同孔隙结构的炭材料,并进行400～1200℃的高温热处理.利用万能材料试验机考察了上述粘接剂的高温粘接性能,通过压汞仪分析了4种炭材料的孔隙结构及其与粘接性能间的相互关系.结果表明:粘接样品在高温热处理后仍具有较为理想的连接强度;炭材料表面的孔隙率和孔径分布对粘接强度有一定的影响;合适的孔隙率和孔径分布是实现高性能连接的必要条件.

Al-TiO_2-C系XD合成铝基复合材料的反应机理及拉伸性能

本文讨论了热扩散反应法制备Al-TiO2-C系铝基复合材料的反应机理及拉伸性能。热力学分析表明Al-TiO2-C系的合成反应是放热并可自发进行,反应产物中-αAl2O3生成自由能最低,热力学最稳定,当温度高于500K时,TiC优先于Al4C3生成。实验结果表明,当C/TiO2摩尔比为零时,增强体由-αAl2O3和Al3Ti组成,-αAl2O3为细小颗粒,呈偏聚状态,Al3Ti呈棒状,分布相对均匀。随着C/TiO2摩尔比的增加,Al3Ti逐渐减少,在C/TiO2摩尔比等于1时,Al3Ti基本消失,反应产物中未见Al4C3相,其拉伸性能也随之得到改善,拉伸强度和延伸率分别从273.4MPa和3%上升到350.7MPa和6%。

XD合成Al-TiO_2-C系铝基复合材料研究

主要讨论了Al-TiO2-C系XD法制备铝基复合材料的合成工艺。结果表明,Al-TiO2-C系在真空炉中氩气气氛下预热至1100K左右时爆燃,反应生成颗粒状TiC、Al2O3及棒状Al3Ti复相增强的铝基复合材料。α-Al2O3颗粒偏聚于基体的晶界,Al3Ti在基体中分布相对均匀。该反应系的主要工艺参数以球磨时间2 h、压块预紧实度63.8%左右、升温速率25 K/min左右为宜;保温时间对反应产物的组织影响甚小;棒状物Al3Ti随C/TiO2摩尔比的增加而减少,在C/TiO2摩尔比为1时,Al3Ti基本消失。

Al-TiO_2-C系热扩散反应合成铝基复合材料的组织与性能

讨论了Al-TiO2-C系热扩散反应合成铝基复合材料的组织、常温力学性能及其断裂机理。结果表明:当碳、TiO2化学计量比为0时,增强相由α-Al2O3和Al3Ti组成;随碳、TiO2化学计量比的增加,碳与Al3Ti中的钛结合生成TiC,Al3Ti逐渐减少;在碳、TiO2化学计量比为1时, Al3Ti基本消失,此时室温下的抗拉强度和伸长率同步提高,分别由274 MPa和3．0％上升到351 MPa和6．0％;因Al3Ti与基体的结合强度高于自身断裂强度,拉伸时首先自身萌生裂纹,并扩展至基体引起断裂,并在Al3Ti四周形成较大韧窝,Al3Ti不利于强度的进一步提高。

Al-TiO2-B2O3-C系XD合成铝基复合材料的反应机理及力学性能

研究了Al-TiO2-B2O3-C反应系XD合成铝基复合材料的反应机理.结果表明在Al-TiO2-B2O3-C系中,当B2O3/TiO2摩尔比=0.5,C/TiO2摩尔比=0时,TiO2和B2O3分别与Al结合生成热力学稳定的Al2O3和活性Ti原子、B原子,B原子和Ti原子分别穿过各自反应层结合生成热力学稳定的TiB2,过剩的Ti原子则与Al结合生成棒状物Al3Ti;加入碳粉后,Ti原子将优先与C和C与Al的化合物Al4C3反应生成TiC,Al3Ti逐渐减少,在C/TiO2摩尔比为0.5时,Al3Ti相基本消失,力学性能得到改善,其拉伸强度和延伸率分别从266MPa和3%增加到315MPa和7%.

材料科学与技术新进展(6)

本文介绍了材料科学与技术领域内的一些最新的发展动态 ,如材料的超纯化、超细化、复合化、功能化等加工处理技术 ,阐述了现代分析技术。

微量元素Cu、Nb对FeNiPB系纳米晶软磁材料微观结构和相变的影响

研究了微量元素Cu、Nb的加入对FeNiPB系软磁材料的微观结构和相变化的影响.结果表明:采用机械合金化法可以合成名义成分为Fe62Ni15Cu1Nb2P14B6的非晶合金粉末,经过压制成形和热处理可以获得非晶基底上弥散分布α-Fe晶粒的纳米晶组织.认为元素Cu可提高α-Fe晶粒的形核率而元素Nb可阻止α-Fe晶粒的长大并通过设计模型解释,X射线衍射分析(XRD)以及扫描电镜(SEM)的X射线能谱点分析(EDS)和电子通道花样分析(EBSD)进行了验证.

高能超声作用下金属基复合材料的制备

综述了高能超声复合法制备金属基复合材料的研究现状,包括高能超声复合法的原理、工艺、制备材料的种类及存在的问题,并展望其发展前景。

钢纤维高强混凝土单轴压缩下应力-应变关系

在实际工程中推广应用钢纤维高强混凝土 ,要了解其基本力学性能 .采用MTS81 5 0 3型液压伺服刚性压力试验机 ,对钢纤维含量为 0～ 6%、抗压强度在 65～ 1 2 0MPa范围的 4种钢纤维高强混凝土 ,进行单轴压缩荷载作用下的应力应变全过程试验 .结合试验给出全曲线的方程 ,并分析钢纤维对抗压强度、弹性模量、韧度、泊松比等的影响 .试验表明 ,当钢纤维长度大于或接近于最大集料尺寸时 ,钢纤维高强混凝土具有较高的抗压强度和韧度 ,是一种优良的新型建筑材料 .

水泥-矿渣-粉煤灰体系中矿渣和粉煤灰反应程度测定方法

为测定水泥矿渣粉煤灰三元复合体系中矿渣、粉煤灰的反应程度 ,本文在理论分析的基础上提出了将EDTA 碱溶液和盐酸 2种选择性溶剂结合使用 ,测定该复合体系中矿渣、粉煤灰反应程度的方法 .并且应用该方法测定了水泥矿渣粉煤灰三元复合体系中矿渣、粉煤灰不同龄期的反应程度 ,并与它们在二元复合体系中的结果进行比较 .试验结果表明该方法可以较精确地测定三元复合体系中矿渣、粉煤灰的反应程度 .

非等时距GM(1,1)直接模型及其在材料试验数据处理中的应用

在原始数列等时距处理的基础上 ,通过用一次累减数列与原始数列构建微分模型 ,得到了非等时距GM( 1 ,1 )直接模型 ;并给出 2个具有不同饱和特征的材料试验数据处理实例 .通过这 2个实例说明了非等时距GM( 1 ,1 )直接模型适合处理呈上升或下降饱和变化趋势、对数据无非负性要求的任意数列 ,其预测值不需要还原计算 ,具有适用范围广、预测精度高和简单实用的特点 .该模型有效弥补了传统GM( 1 ,1 )模型在此类数据处理方面的不足 ,因此 ,具有较大的应用推广价值 .

高能超声在制备颗粒增强金属基复合材料中的作用

采用高能超声处理方法制备了致密度高、增强颗粒均匀分散的ＳｉＣ／ＺＡ２２基复合材料．对复合材料制备过程中高能超声的作用机理、有效作用范围进行了分析．结果表明，在试验所用高能超声处理条件下（２０ｋＨｚ，１ｋＷ），熔液中能造成瞬时局部高温、高压的声空化效应与具有较高速度和加速度的声流效应的协同作用，是高能超声处理技术在制备颗粒增强金属基复合材料时改善增强颗粒与基体合金润湿性，并使颗粒在合金中弥散分布的原因．而高能超声在熔体中有限的有效作用区域，要求利用该技术制备复合材料时。

金属材料专业实验课的改革与实践

本文介绍了东南大学材料专业金属材料大型实验的改革思路、改革方案与实施过程，总结了实验改革所取得的经验与效果，并对今后的实验改革方向提出了建议。

高强混凝土湿扩散与火灾爆裂关系研究

从爆裂机理研究出发 ,针对高强砂浆等试件 ,利用明火加热炉 ,开展了一系列试验 .发现爆裂与很多因素有关 ,例如随温度的升高和时间的延长 ,爆裂加剧 ;硅灰掺合料会使爆裂更易发生 ;而聚丙烯 (PP)纤维的加入可以抑制爆裂的发生 ,降低爆裂程度 .试验用PCK方法测试了胶砂试件的吸水性 ,并探讨了吸水性和试件爆裂的关系 。