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。

氩弧熔覆含Al_2O_3-TiB_2增强颗粒的自熔性镍基合金复合层的冲蚀磨损性能

为了提高Al2O3-TiB2复相陶瓷涂层的冲蚀磨损性能并降低熔覆成本，以Ni60A自熔性合金粉末、Al2O3粉末以及Al2O3-B2O3体系为原料，在Q235钢表面氩弧熔覆原位合成了Al2O3-TiB2增强颗粒复合层。采用金相显微镜、x射线衍射仪、显微硬度仪及冲蚀磨损试验对熔覆层的显微组织、物相结构、显微硬度和耐冲蚀磨损性能进行分析。结果表明：熔覆层与基体之间的结合方式为冶金结合，界面无气孔、裂纹；熔覆层中有Al2O3，TiB2，Fe2B和Fe19Ni3相生成；熔覆层的显微硬度最高可达771．9HV，较基体提高了3．82倍；熔覆层的冲蚀磨损性能相对基体提高了2．49～4．70倍。

掺入纳米CeO_(2)颗粒对Ti6Al4V的微弧氧化涂层性能的影响

采用脉冲电源在磷酸盐和硅酸盐等复合电解液下对Ti6Al4V钛合金进行表面陶瓷化处理,并研究在电解液中掺杂不同质量浓度CeO_(2)颗粒制备出的陶瓷涂层性能的变化,确定最佳掺杂浓度。应用XRD、SEM和EDS等手段表征了MAO涂层的物相组成、表面形貌和元素组成,并对比分析了CeO_(2)颗粒掺杂前后的厚度变化和电化学腐蚀行为。制备出的MAO陶瓷涂层具有复杂的多相复合结构,主要以金红石TiO_(2)和锐钛矿TiO_(2)为主,含有部分Al_(2)TiO_(5)和SiO_(2)相,另外还含有晶态的Al2O3和少量非晶态Al2O3;在电参数、反应时间和电解液温度不变的条件下,在电解液中掺杂CeO_(2)能轻微提高MAO涂层的厚度,并改变各相之间的转化率,提高氧化膜的耐蚀性。随着掺杂质量浓度的提高,膜层的光滑度先提高后降低,膜厚逐渐增加,耐蚀性先提高后降低;掺杂质量浓度为1.00 g·L^(-1)时平均膜厚达到12.02μm,涂层表面最光滑,涂层的致密性最好,致密层电阻Rb大大提高,此时的腐蚀速率最低为0.79μm·a^(-1),耐蚀性最好。

(TiB_2+Al_2O_3)增强铜基复合材料的研究

研究了 Cu- Al- Ti O2 - B2 O3粉末在机械合金化和随后的烧结过程中结构的变化。结果表明 ,Cu- Al- Ti O2 - B2 O3粉末通过机械合金化可以形成 Cu (Ti、 B)及 Al2 O3和少量的 Ti Cu3粉末 ,Al2 O3是通过机械合金化过程中的自维持反应形成的。采用 Cu,Al,Ti O2 和 B2 O3作为原料 ,通过机械合金化和随后的加压烧结 ,可以制备性能较好的 (Ti B2+Al2 O3)

原位生成Al_2O_3、TiB_2和Al_3Ti/Al复合材料的热循环行为

本文研究了Al TiO2 B系原位生成Al2 O3 、TiB2 和Al3 Ti颗粒增强铝基复合材料的热循环行为 ,研究结果表明了纯铝及B/TiO2 摩尔比分别为 0、 1和 2的颗粒增强铝基复合材料的热循环行为具有以下结果 :纯铝和复合材料热循环后均产生了残余应变和滞后环 ;Al TiO2 B系复合材料热循环应变的各项指标均比纯铝基体大大降低 ,且具有较小的内耗功和较好的热稳定性 ,可以预测其具有较高的热疲劳寿命。热循环曲线能很好的评估复合材料在温度循环变化的环境中工作时的热稳定性和热疲劳。

原位Al_2O_3和TiB_2粒子增强Al-Cu合金基复合材料的制备和性能

由ＴｉＯ２ＡｌＢＣｕＯ体系制备了原位Ａｌ２Ｏ３和ＴｉＢ２粒子增强Ａｌ３．２％Ｃｕ和Ａｌ６．０％Ｃｕ合金基复合材料。Ｘ射线衍射分析表明，在两种复合材料中均有Ａｌ２Ｏ３和ＴｉＢ２生成，没有发现Ａｌ３Ｔｉ相产生。原位生成的Ａｌ２Ｏ３和ＴｉＢ２粒子为尺寸小于２μｍ的等轴状粒子，在Ａｌ基体中均匀分布。室温拉伸试验表明两种ＡｌＣｕ合金基原位复合材料具有很高的强度，并且随着基体合金中Ｃｕ含量的增加复合材料的强度增加。动态压缩试验表明，这种ＡｌＣｕ合金基原位复合材料的强度对应变速率是不敏感的，这可由不同应变速率变形后的复合材料基体中位错密度大致相同来解释。高温压缩蠕变试验表明，两种复合材料均表现出高的显态应力指数。随基体合金中Ｃｕ含量的增加复合材料的蠕变抗力明显提高。

Al_2O_3,TiB_2粒子增强铝基复合材料的动态压缩性能和高温蠕变性能

对ＴｉＯ２－Ａｌ－Ｂ和ＴｉＯ２－Ａｌ－Ｂ２Ｏ３体系制备的两种Ａｌ２Ｏ３和ＴｉＢ２原位粒子增强铝基复合材料进行了动态压缩试验和高温拉伸蠕变试验．动态压缩试验表明，随着应变速率的提高，复合材料的强度和初始加工硬化率明显增加．然而，复合材料中含有的条状Ａｌ３Ｔｉ对复合材料的动态机械响应基本没有影响．透射电镜观察表明，在高应变速率下两种复合材料强度和初始加工硬化率的明显提高可由复合材料基体中位错密度的显著增加来解释．高温蠕变试验表明，两种复合材料均表现出高的显态应力指数和蠕变激活能．复合材料中含有的Ａｌ３Ｔｉ对蠕变速率的应力依赖性（应力指数）基本没有影响，对复合材料的蠕变抗力亦无明显的降低作用．然而Ａｌ３Ｔｉ提高了复合材料蠕变速率的温度依赖性（蠕变激活能）．在引入门槛应力后，两种复合材料的蠕变数据均可由微观结构不变模型来解释．

自蔓延高温合成TiB_2/Al_2O_3复合材料的力学性能

以普通商用TiO2为原料,与铝粉、碳化硼进行自蔓延(SHS)高温合成TiB2/Al2O3复合材料,通过差热和X射线衍射分析,确定了TiO2、Al及B4C的反应机制,得到了生成TiB2/Al2O3复合粉体的最佳工艺条件。测定了TiB2/Al2O3复合粉体相关的力学性能,得到材料的抗压强度为87.2MPa,抗弯曲强度为104.3MPa。SEM观察发现生成相中存在大量的气相或气孔,生成物微观区域不太均匀,材料的断裂形式主要为脆性断裂,生成物的颗粒尺寸为亚微米级。

工艺因素对还原气氛下铝热法制备Al_2O_3-TiB_2复相陶瓷的影响

以铝粉、B2 O3 粉和TiO2 粉为原料 ,研究了埋炭还原气氛下B2 O3 加入量、温度和气氛 3种工艺因素对铝热还原法制备Al2 O3 -TiB2 复相陶瓷的影响。结果表明 :(1)在还原气氛下用铝热还原法可以制备Al2 O3 -TiB2 复相陶瓷。 (2 )原料中B2 O3 过量 ,则有 9Al2 O3 ·2B2 O3 相生成。 (3)烧成温度在 90 0℃时铝热反应基本未开始 ;10 0 0℃时有大量TiB2 和α Al2 O3 相生成 ,α Al2 O3 呈长方柱状 ,晶粒较大 ,TiB2分布在α Al2 O3 颗粒之间 ,晶粒细小 ;10 0 0℃以上时 ,反应产物的相组成变化不大 ,但 15 0 0℃后 ,TiB2晶粒较大 ,尺寸为 0 .5～ 3μm。

原位热压反应制备Ti_3AlC_2/TiB_2复合材料

Ti3AlC2综合了陶瓷和金属的诸多优点,有着潜在的广泛应用前景。然而,单相Ti3AlC2的硬度和强度偏低,限制了它的广泛应用。引入第二相形成复合材料是解决上述问题的一个有效方法。以Ti粉、Al粉、石墨和B4C粉为原料采用原位热压方法成功地合成了Ti3AlC2/TiB2复合材料。利用DSC和XRD对其反应路径作了详细研究,并利用SEM和TEM对复合材料的微观结构进行了表征,最后测试了复合材料的硬度和强度。结果表明用B4C-Ti-Al-C体系,可以在较低温度下合成致密的无杂质Ti3AlC2/TiB2复合材料;引入的TiB2明显提高了Ti3AlC2的硬度和强度。

Al^(3+)掺杂对Ca_(3)(Zr,Ti)Si_(2)O_(9):Bi^(3+)蓝色荧光粉发光性能的影响

文章通过高温固相法成功制备出了Ca_(3)(Zr,Ti)Si_(2)O_(9):Bi^(3+),Al^(3+)系列荧光粉,其发射峰位于420 nm,对应Bi^(3+)离子的6s→6p跃迁。采用Al3+离子替代的实验策略,优化了荧光粉的发光性能。发现Al3+离子的掺入使晶体颗粒分布均匀,荧光粉的发射强度增强,量子效率有效提高、荧光寿命减小。通过高斯拟合分析Bi^(3+)离子在该荧光粉中的格位占据情况发现Bi^(3+)离子占据两种不同Ca^(2+)的格位,而Al^(3+)离子的掺入,减小Bi3+离子发光中心之间的临界距离,以及促进Bi^(3+)离子格位-格位之间的能量转移,导致荧光粉的临界浓度减小。通过色坐标计算表明荧光粉的色纯度也有效提高。研究表明,阳离子替代的实验策略能够成功优化荧光粉的发光性能,在促进植物光合作用的LED照明器件中具有潜在应用价值。

SiC晶须和Ti(C,N)颗粒协同增韧Al_2O_3陶瓷刀具的研究

采用热压工艺烧结制备了SiCW Ti(C ,N) Al2 O3(Y2 O3)陶瓷刀具复合材料。研究了不同烧结温度(16 0 0～ 175 0℃ )下 ,材料的致密度和力学性能 (断裂韧性KIC ,维氏硬度HV和抗弯强度σf)随晶须含量 (10 %～4 0 % )的变化关系 ;探讨了SiC晶须和Ti(C ,N)颗粒对Al2 O3基体的协同增韧机理。同时与SiCW Al2 O3陶瓷及Ti(C ,N) Al2 O3陶瓷作对比研究。结果表明 :SiCW Ti(C ,N) Al2 O3(Y2 O3)陶瓷材料在 175 0℃ ,晶须含量为 2 0 %时获得最佳的综合力学性能 :KIC =7 11MPa m1 2 ,HV =2 1 16GPa ,σf=82 0MPa ;明显高于SiCW 含量为 2 0 %的SiCW Al2 O3陶瓷和不加晶须的Ti(C ,N) Al2 O3陶瓷。第三相Ti(C ,N)颗粒的加入与晶须一起产生明显的迭加增韧效果 ,而且对SiCW 的各种增韧机制起到了促进作用。

原位增强相(TiB_2+Al_3Ti)形成的热力学分析

采用混合盐法制备了(TiB2+Al3Ti)/Al4.5Cu原位复合材料,对增强相的形成热力学进行了分析,并采用差热分析法(DTA)对混合盐反应体系的热量变化进行分析。结果表明,AlTiB三元体系中,TiB2的形成能力最强。但因[Ti]实际相对过剩,与Al结合形成Al3Ti,最终制得的复合材料中增强相为TiB2和Al3Ti;差热分析表明了混合盐体系加入到Al4.5Cu熔体中,可以发生原位反应,形成增强相。原位反应的开始温度为900℃,结束温度为1032℃。

Microstructure and evolution of(TiB_2+Al_2O_3)/NiAl composites prepared by self-propagation high-temperature synthesis

（TiB2＋Al2O3）/NiAl composites were synthesized by self-propagation high-temperature synthesis, and their phase compositions, microstructures and evolution modes were studied. The microstructures and shapes vary with the TiB2＋Al2O3 content in the NiAl matrix. TiB2 particles take a great variety of elementary shapes such as white bars, plates, herringbones, regular cubes and cuboids. These results outline a strategy of self-assembly processes in real time to build diversified microstructures. Some TiB2 grains in sizes of 2-5μm are embeded in Al2O3 clusters, while a small number of TiB2 particles disperse in the NiAl matrix. It is believed that the higher the TiB2＋Al2O3 content is, the more the regular shapes and homogeneous distributions of TiB2 and Al2O3 will be present in the NiAl matrix.

原位合成NiAl(FeAl)/TiB_2+Al_2O_3复合材料

Al2O3+TiB2复相陶瓷材料具有高硬度、高熔点、高导热、低膨胀系数、高耐磨性、高温化学稳定性等优良的性能,但由于两种材料都属于硬而脆的材料,复合后仍然存在脆性大、裂纹敏感性强、抗机械冲击性和温度急变形差等缺点。为了克服这些缺点,在陶瓷相中添加金属间化合物(NiAl或FeAl)。X射线衍射结果表明,合成产物的主要组成相分别为Al2O3+TiB2、Al2O3+TiB2+NiAl及Al2O3+TiB2+FeAl,进行燃烧合成反应。通过对不同成分反应产物的相对密度、强度、断裂韧度对比,可知产物的相对密度在FeAl含量为15%时达到最高99.5%,Al2O3+TiB2+NiAl体系中在NiAl含量为20%时达到最高98.5%。随着金属间化合物含量的增加,合成复合材料的硬度下降,而断裂韧度提高。

放电等离子烧结制备TiB_2/Ti_3AlC_2陶瓷复合材料

采用TiB_2和Ti_3AlC_2微粉为原料,利用放电等离子烧结技术制备TiB_2/Ti_3AlC_2陶瓷复合材料,研究了Ti_3AlC_2含量对TiB_2陶瓷的致密度、物相微观结构以及力学性能的影响。结果发现在压力30MPa、1400℃条件下,添加钛铝碳含量为20~30wt%时制得的陶瓷复合材料含有较多的孔洞,且主要分布在TiB_2颗粒间,样品密度偏低,硬度低于570HV。当添加的Ti_3AlC_2量为40wt%时,样品的微观结构中孔洞数量降低且孔径变小,硬度高达1040HV。提高60TiB_2烧结温度至1600℃,物相TiB_2沿晶面(001)发生较明显的取向,样品60TiB_2的微观结构中孔洞消失或存在量极少,致密度高达4.393g/cm^3,硬度高达2400HV。

原位生成Al_3Ti和TiB_2增强铝基复合材料的研究

采用原位反应法制备(Al3Ti+TiB2)/ZL101原位复合材料,测试其室温力学性能,并通过OPM、TEM观察其微观组织。结果表明,原位复合材料经过热处理后,抗拉强度、伸长率以及布氏硬度分别提高了30.9%、17.1%、29.6%。原位复合材料增强相TiB2和Al3Ti弥散分布在α-Al中,Al3Ti呈棒状,几乎与α-Al完全共格;TiB2呈粒状。(TiB2+Al3Ti)/ZL101原位复合材料强韧化的主要机制是细晶强化和弥散强化。

原位合成TiB_2/Al_2O_3复相陶瓷显微组织的研究

采用自蔓延燃烧合成法在室温下的空气中制备出TiB2/Al2O3复相陶瓷,通过X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)分析表明:大部分TiB2的形貌为规则的块状,晶粒细小,平均尺寸为几个微米,但也出现了TiB2枝晶和棒状晶。而Al2O3的颗粒较大(10～40μm),形状不规则,Al2O3的断口呈层片状,Al2O3和TiB2出现聚集现象。

(Al_2O_3+TiB_2)/ZL202复合材料的制备和力学性能

采用原位熔体反应合成法制备了(Al2O3+TiB2)/ZL202复合材料。用电子探针对复合材料的微观组织进行观察。结果表明:增强相TiB2颗粒主要分布于晶界上,与CuAl2相交织在一起,尺寸在1μm左右,呈现圆球形,Al2O3颗粒约在3μm左右,呈现规则的颗粒或圆球状,且彼此分离,界面干净。对铸态复合材料室温抗拉强度和硬度的测试发现,两相颗粒增强的复合材料都较单一颗粒增强复合材料要高。经过T6处理后,(Al2O3+TiB2)/ZL202复合材料的抗拉强度由221.0MPa提高至339.6MPa,提高幅度达53.67%,其延伸率降低至2.60%。

(TiB_2+Al_3Ti)/Al-4.5Cu原位复合材料的高温耐磨性能

本文采用混合盐法制备了(TiB2+Al3Ti)/Al4.5Cu原位复合材料,研究了该复合材料在150℃下的干摩擦滑动磨损行为,并与基体合金进行对比。结果表明,载荷在10～20N之间时,(TiB2+Al3Ti)/Al4.5Cu原位复合材料的磨损量低于基体合金,但并不明显;随载荷的增加(特别是当载荷超过30N之后),复合材料的磨损量仍低于基体合金,且复合材料的磨损量增大的速度小于基体合金磨损量的增长速度。(TiB2+Al3Ti)/Al4.5Cu原位复合材料同45钢对磨时的主要磨损机制为粘着磨损和磨粒磨损。随着原位反应体系中混合盐含量的增加,复合材料的耐磨性能提高,并逐渐由粘着磨损向磨粒磨损过渡。