铝电解槽阴极炭块上TiB_2涂层的研究

本文研究了TiB_2-碳胶涂层的制备方法,并对制得的惰性阴极材料进行了力学性能,热膨胀/热收缩性能,导电性,湿润性及抗腐蚀性能的测试。测试结果表明TiB_2-碳胶涂层与碳基底间的粘结力很强,二者的热膨胀系数相差很小,仅为0.05×10^(-5)/℃;TiB_2-碳胶涂层的比电阻在850℃时为0.5Ω·mm^2/m,比同温度下炭块的比电阻33Ω·mm^2/m小得多,铝液对TiB_2^-碳胶涂层的湿润性比对石墨的湿润性好。对TiB_2-碳胶涂层腐蚀性研究结果表明,5～8mm厚的涂层可使用4年。

TiB_2增强Ni/Al冷喷涂层的组织结构

在不同的冷喷温度条件下,采用冷喷涂技术制备含不同TiB_2陶瓷含量的Ni/Al-TiB_2涂层,其中Ni/Al-TiB_2喷涂粉末为机械混合制成。采用扫描电镜(SEM)表征Ni/Al-TiB_2粉末、冷喷涂层及热处理后涂层的形貌,通过X射线衍射技术(XRD)分析Ni/Al-TiB_2粉末和冷喷涂层物相结构,采用能谱分析仪对热处理后涂层成分元素进行分析。结果表明,冷喷涂层截面组织结构致密,孔隙率低,尤其是在冷喷温度为450℃条件下涂层孔隙率更低。冷喷涂层的物相与粉末相同,主要为TiB_2、Ni和Al三相。在650℃热处理10 h后涂层中孔隙率增加,涂层中原位生成了Ni Al3和Ni Al金属间化合物,并且涂层与基体界面之间生成了Fe Al3金属间化合物,从而提高了涂层与基体之间的结合力。

SiC－TiB_2复合粉的制备及特性

研究了稻壳灰与ＴｉＯ２和Ｂ２Ｏ３的反应．阐明了复合粉的反应机理和微观结构．Ｘ射线衍射分析表明复合粉为βＳｉＣ和ＴｉＢ２用Ｘ射线萤光分析，Ｘ射线能谱分析和化学成份分析不同的粉末颗粒，发现βＳｉＣ和ＴｉＢ２的含量有明显差别，说明βＳｉＣ和ＴｉＢ２在颗粒中呈非均匀分布．

原位TiB_2颗粒增强铝基复合材料及其力学性能

对原位反应合成TiB2/A356铝基复合材料微观组织和力学拉伸性能进行了研究。结果表明,原位反应生成的颗粒增强相在复合材料基体中分布均匀,基体与颗粒间的界面洁净。复合材料强度随着颗粒含量的增加显著提高,与基体合金相比,TiB2质量分数为8%的TiB2/A356复合材料强度和弹性模量的提高幅度约为28%,TiB2质量分数为16%的TiB2/A356复合材料强度和弹性模量的提高幅度约为35%。复合材料的断裂主要是由于基体与颗粒界面脱粘,在拉伸应力作用下由此萌生微裂纹并扩展,导致界面处的基体撕裂,从而降低复合材料塑性。

B_4C-TiB_2复相陶瓷的强韧化研究

采用热压烧结工艺，制备了B4C－TiB2复相陶瓷．结果表明，复相陶瓷的抗弯强度、断裂韧性和显微硬度受第二相Tib2颗粒的影响．其中B4C－30vol％TiB2材料的弯曲强度为725MPa，比单体B4C提高65％，B4C－45vol％ThB2材料的断裂韧性为6．7MPa.M(1/2)，比单体B4C提高84％，由B4C基体和TiB2颗粒热膨胀系数不匹配导致的残余应力是B4C－TiB2复相陶补强增韧的主要原因．

原位生长TiB_2增强Al复合材料的研究

将纯Al,Ti,B粉进行真空热压反应烧结,成功地制备了原位生长TiB_2增强Al复合材料。生成的TiB_2具有亚微尺寸,基本无点阵缺陷。这种复合材料具有高的室温强度和模量,以及良好的高温性能。

热压自蔓延高温合成制备TiB_2／NiAl金属间化合物基复合材料

采用热压自蔓延高温合成技术（ＳＨＳ＋ＨＰ）制备了ＴｉＢ_２／ＮｉＡｌ颗粒复合材料。采用Ｘ－射线衍射、扫描电镜和图像分析等方法研究了材料的微观结构，结果表明：ＳＨＳ＋ＨＰ工艺特别适合制备颗粒增强的复合材料，采用该工艺制备的ＴｉＢ_２／ＮｉＡｌ材料，其残余孔隙率约为１％。这种材料中增强颗粒是自生长的。晶粒细小，平均粒径约为０．８μｍ。力学性能研究表明：材料的强度和硬度随ＴｉＢ_２量的增加而提高。

添加VC的TiB_2-Fe-Mo硬质合金

为满足刀具、模具和耐磨件等工具领域的需要,研制了新型TiB2基硬质合金.在TiB2 Fe Mo硬质合金中,利用常规硬质合金生产工艺,研究不同含量的VC对合金晶粒度和性能的影响.与未添加VC的试样相比,添加0.5%VC后,合金中超细TiB2晶粒由38.94%增加到59.39%;耐磨性提高了53.8%,抗氧化性提高了60%,800℃下抗弯强度比室温抗弯强度仅下降7.3%.表明适量添加VC可以使TiB2 Fe Mo硬质合金的耐磨性、高温强度和高温抗氧化性得到改善;可有效抑制晶粒长大,使硬质相颗粒均匀细化.

DSC在自生TiB_2颗粒增强铝基复合材料制备中的应用

采用差分扫描热分析(DSC)方法,测定了TiB2/Al 12%Si的复合过程,并以热分析数据为依据,制备了TiB2/Al 12%Si复合材料,通过X射线衍射(XRD)分析了复合材料的增强相,考察了微观组织和力学性能的关系。结果表明:采用直接反应合成法制备该复合材料的最佳温度在830～860℃;半固态搅拌技术可使增强相在基体中的分布更加均匀;颗粒增强复合材料的力学性能有较大改善,抗拉强度由166MPa提高到184MPa,在热处理后达到336MPa,弹性模量由36 5GPa提高到43.9GPa,但伸长率从12%下降到了2.3%;利用DSC来制订颗粒增强铝基复合材料制备工艺是合理可行的。

TiAl+TiB_2复合材料制备过程及其热稳定性的研究

本文采用示差扫描量热法(DSC)和X射线衍射技术(XRD)研究了由纯金属与硼的元素粉末制备TiAl+TiB_2复合材料的合成过程研究结果表明:在Ti-Al-B系中,由于Ti-Al间的放热反应使TiB_2在700℃以下便可合成;所得到的复合材料经重溶后,TiB_2粒子的相对量、形态和尺寸均没有明显的变化,显示出了良好的热稳定性;

Ni-B合金化学镀包覆TiB_2粉的研究

为改善TiB2粉末物性，采用化学镀工艺对其进行包覆Ni—B合金处理。经Hall流动仪检测，包覆后粉末松装密度由1．15～1．17g／cm^3增加到1．38～1．39g／cm^3，粉末流动性由包覆前粉末堵塞霍尔流动性测量仪喷嘴变为94～97s／50g；SEM形貌扫描分析表明包覆效果较好，包覆率大于90％；补加镀液包覆效果更好，镀层更致密，包覆率大于95％。

TiAl-B合金中初生TiB_2晶体的表面形貌和形成机制

用原位自生法制备了Ti-40Al-xB(r(B)t%)合金并利用XRD、SEM对合金的相组成和微观组织进行了研究.结果表明:初生TiB2颗粒呈六面棱柱状,在其(0001)面存在凸台或棒状分枝,而在其{1010}面存在分布较均匀的薄片状凸耳;有的初生TiB2的凸耳比较发达,凸耳呈一层层环状围绕初生TiB2晶体.这些凸台或棒状分枝及薄片状凸耳的晶面取向与母体的取向一致.分析表明,在不平衡凝固条件下,初生TiB2固-液界面前沿产生的富Al边界层和随着初生TiB2晶体的长大导致固-液界面上B原子过饱和度不均匀性增加的共同作用使固-液界面失稳,从而导致初生TiB2表面结构发生了变化,使初生TiB2(0001)面上的分枝具有较快的[0001]方向生长速度,呈棒状;而{1010}面上的凸耳具有较快的〈1010〉方向生长速度,使其呈片状.

热压烧结TiB_2陶瓷的显微结构和力学性能研究

以Y2O3－Al2O3为烧结助剂，通过热压制备了TiB2陶瓷，研究了烧结温度、烧结时间和晶化处理对材料的显微结构和力学性能的影响．实验结果表明，随着烧结温度的升高，烧结体失重增加，其抗弯强度和断裂韧性降低；烧结时间延长，其显微结构的均匀性降低，对力学性能不利．晶粒直径对TiB2陶瓷的力学性能有重要影响．晶化处理能够导致晶界拆出YAG相，从而提高TiB2陶瓷的高温抗弯强度．

TiB_2复合阴极涂层的高温电阻率

采用自行研制的高温电阻测试仪,分别测定电极石墨和不同TA含量形稳粒子增强剂的TiB2复合涂层的电阻率。研究结果表明在960℃时,不添加TA的TiB2复合涂层的电阻率为30.3μΩ·m,比国家标准对铝电解用半石墨阴极碳块的电阻率的要求值低,可以用于实际生产;添加TA会使TiB2复合阴极涂层的高温电阻率增大,TA最大添加量不能超过6%。

TiC-TiB_2复相陶瓷的氧化行为研究

对自蔓延高温合成法制备的TiC-TiB2复相陶瓷的氧化行为及机理进行了研究.结果表明:在低于1000℃范围内,随氧化温度和时间的增加,氧化增重符合抛物线规律;在600℃时,TiB2首先被氧化成TiO2,在1000℃时TiB2、TiC均被氧化成TiO2,表面形成致密的TiO2氧化膜,阻止内部继续发生氧化,这表明该材料具有较好的高温抗氧化能力.

常温固化TiB_2涂层阴极抗钠渗透性

采用自行研制的改进型Rapoport钠膨胀测定仪,分别测定半石墨质阴极和不同TiB2含量的常温固化涂层阴极材料的钠膨胀率。当试样电解后,用扫描电镜观察试样径向剖面形貌,用X射线能谱仪检测试样径向剖面的元素分布。研究结果表明:TiB2涂层阴极的钠膨胀率小于半石墨质阴极的钠膨胀率;随着涂层中TiB2含量的增加,涂层阴极的钠膨胀逐渐减缓,最终钠膨胀率逐渐减小;TiB2含量为60%的涂层阴极的最终钠膨胀率最小,约为半石墨质阴极的最终纳膨胀率的60%;在电解初期,渗透进入TiB2涂层阴极的钠主要集中在涂层中,TiB2涂层本身也是钠渗透进入碳素阴极的阻挡层;常温固化TiB2阴极涂层能提高基体碳素阴极材料抗钠渗透性,减小钠膨胀危害,降低阴极破损率。

双熔体混合-快速凝固原位生成TiB_2/Cu复合材料的研究

利用双熔体混合-快速凝固的原位反应技术制备了Cu-纳米TiB2复合材料。用XRD、TEM等手段对TiB2/Cu复合材料进行结构分析。研究表明,铜基体中分布着尺寸约40 nm的TiB2颗粒,对Cu基体有良好的增强作用,同时对双熔体混合反应生成TiB2的热力学进行了讨论。

TiB_2/Al-Cu复合材料微观组织和力学性能研究

采用原位反应合成法制备了TiB2/ZL202复合材料。对复合材料的微观组织观察表明,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。铸态下复合材料室温抗拉强度随着TiB2含量的增多而明显提高,伸长率则有降低的趋势。T6处理后,复合材料中析出相与增强相分布较均匀,6%TiB2/ZL202抗拉强度达到325MPa。

(TiB_2+SiC)/ZL109复合材料的制备及其力学性能

采用搅拌铸造和原位反应合成相结合的方法制备出(TiB2+SiC)/ZL109复合材料。对该复合材料的显微组织观测表明,SiC颗粒与TiB2颗粒分布较均匀。通过对材料的室温拉伸性能及硬度测试,发现TiB2、SiC两相颗粒增强Al-Si基复合材料的硬度明显比单一颗粒增强复合材料提高,而其拉伸强度也略有提高,弥补了单一SiC颗粒增强铝基复合材料UTS降低的不足。(TiB2+SiC)/ZL109复合材料较基体合金ZL109硬度提高了34 8%。

TiB_2对TiC基金属陶瓷显微组织的影响

研究了TiB2 对TiC基金属陶瓷显微组织的影响。试验发现 14 2 0℃下烧结 90min后 ,TiC基金属陶瓷的硬质相颗粒明显长大。分析表明 ,TiB2 在高温下能够与TiC基金属陶瓷中的Mo反应生成MoB ,并主要分布于硬质相表面的环形相中。硬质相的长大可能与MoB导致的液相不足和硬质相颗粒接触长大有关。