电磁搅拌对Al_3Ti/ADC12复合材料半固态组织的影响

以Al-K2Ti F6为反应体系,采用电磁搅拌法制备了原位Al3Ti/ADC12复合材料半固态浆料,研究了不同搅拌参数对该复合材料半固态组织的影响,揭示了半固态组织在电磁场作用下的演变机理。结果表明:在本实验降温搅拌过程中,随着搅拌时间的逐渐增加,该复合材料半固态组织中的初生α-Al相形貌发生了多样性变化,经历了树枝状、蔷薇状、近球状的演变,其中在585℃时水淬取样的组织较佳,初生α-Al相主要呈近球状,弥散悬浮于液相中,平均尺寸约为35.2μm。在一定范围内,若固定相同的搅拌频率和搅拌时间,在降温搅拌过程中,随着搅拌电压的增大,晶粒形貌趋于圆整,尺寸逐渐变小;若固定相同的搅拌电压和搅拌时间,在降温搅拌过程中,随着搅拌频率的增大,晶粒逐渐细化而后又逐渐增大。

Al-Ti体系原位合成Al_3Ti/ADC12复合材料

在超声场下,以Al-Ti为反应体系,采用熔体直接反应法原位合成Al_3Ti/ADC12复合材料。研究Ti加入量、超声时间以及功率对复合材料的显微组织和力学性能的影响。结果表明:随着超声功率的逐渐增加,Al3Ti颗粒尺寸变得愈加细小,分布也变得更为均匀;并且Ti的加入能够细化基体组织中的α-Al相,使其由原来的粗大树枝状逐渐转变为细小枝晶状、蔷薇状甚至近球状。然而,随着超声时间的增加,超声效果会出现先加强后减弱的趋势。Al_3Ti/ADC12复合材料的力学性能变化趋势与其组织变化趋势相一致,当Ti添加量为3%(质量分数)、超声功率为1.5kW、超声频率为20kHz、超声时间为6min时,其综合性能较好,抗拉强度达到247.34MPa,伸长率达到2.31%,比未施加超声的复合材料分别提高了21.3%和50.0%。

超声处理原位反应合成Al_2O_3/ADC12复合材料

以Al-B2O3为反应体系,采用熔体直接反应法与超声处理相结合制备了原位Al2O3/ADC12复合材料。采用光学显微镜观察基体和复合材料的显微组织,用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及能谱仪(EDS)分析增强相的分布、形貌以及成分。结果表明:在超声作用下,原位反应能够有效快速地进行,增强颗粒与基体的润湿性得到了显著改善;超声和增强颗粒的协同作用使得复合材料的显微组织和力学性能有了较大的改善;复合材料显微组织中的晶粒得到细化,分布更加均匀,硅相形貌由原来的块状、长针状、条状逐渐转变为短棒状、颗粒状;在一定范围内,随着超声功率的增加,复合材料的组织和性能更理想;经600 W超声辅助合成的复合材料的综合力学性能较好,此时抗拉强度达到224.5 MPa,硬度HV达到112.7,分别比基体ADC12提高了25.7%、27.1%。

Al_2O_3对BaSm_2Ti_4O_(12)介质陶瓷介电性能的影响

本文以BaCO3、Sm2O3、TiO2和Al2O3为原材料,用常规的固相法制备了BaSm2Ti4O12陶瓷粉末,研究了Al2O3含量对BaSm2Ti4O12介质陶瓷结构和性能的影响。XRD衍射实验结果表明:添加少量Al2O3后,Al3+处于BaSm2Ti4O12钨青铜型结构化合物空隙较小的C位置,形成填隙型固溶体。它填充了BaSm2Ti4O12中的氧空位,减少了氧空位缺陷,降低了材料的tanδ。当Al2O3添加量为0.4 wt%时,得到了介电常数εr为65、介质损耗tanδ<2.2×10-4、体积密度ρ≥5.4g/cm3的介质材料。

正电子湮没研究Al、Nb共掺CaCu3Ti4O12陶瓷高介电常数机理

关于CaCu3Ti4O12陶瓷的高介电常数机理,目前广泛接受的是非本征的内阻挡层电容模型。该模型认为在多晶中元素变价、缺陷和非化学计量比等导致的半导化晶粒被绝缘晶界层,即内阻挡层所包围。其中内阻挡层的厚度对材料的介电性能影响较大,而扫描电子显微镜(SEM)测试表明样品晶界呈稀烂的果酱状,SEM难以测量晶界区域绝缘内阻挡层厚度。本文采用正电子湮没技术表征其厚度,通过对CaCu3Ti4O12陶瓷共掺不同浓度的Al、Nb(CaCu3Ti4-xAl0.5xNb0.5xO12,x=0.2%、0.5%、5.0%)改变其晶粒和晶界的微观结构,研究CaCu3Ti4O12陶瓷高介电常数机理。正电子湮没结果显示,掺杂样品符合多普勒展宽谱S参数的变化趋势与平均寿命的变化趋势一致。x=0.5%掺杂样品的介电常数最高,其平均寿命、S参数和湮没长寿命成分均最小,阻挡层最薄。实验结果验证了描述CaCu3Ti4O12陶瓷高介电常数机理的内阻挡层电容模型的预测。

Al_3Ti及其L1_2型变异合金的制备

以Al、Ti、X（X=Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu等）高纯度粉末为原料，以高能球磨机和真空热处理炉为设备，将原料按Al3Ti或Al3Ti—X合金化学计量比配合，添加少量过程控制剂，适当控制转速、球料比，磨球直径等球磨工艺参数，在氩气保护下球磨30h后，在真空热处理炉中经过600～800℃低温热处理，成功制备出了Al3Ti及其L12型变异合金。该方法制备的合金纯度可达95％以上，而且简单易行，经济高效。可望实现Al3Ti合金的工业化生产。

Electronic Structure Effect on Model Cluster for L1_2 Structure of Al_3Ti Intermetallic Compound with an Addition of Alloying Elements Fe, Ni and Cu

By use of self-consistent field Xα scattered-wave (SCF-Xα-SW) method, the electronic structure was calculated for four models of Ti4Al14X (X=Al, Fe, Ni and Cu) clusters. The Ti4Al14X cluster was developed based on L12 Al3Ti-base intermetallic compound. The results are presented using the density of states (DOS) and one-electron properties, such as relative binding tendency between the atom and the model cluster, and hybrid bonding tendency between the alloying element and the host atoms. By comparing the four models of Ti4Al14X cluster, the effect of the Fe, Ni or Cu atom on the physical properties of Al3Ti-based L12 intermetallic compounds is analyzed. The results indicate that the addition of the Fe, Ni or Cu atom intensifies the relative binding tendency between Ti atom and Ti4Al14X cluster. It was found that the Fermi level (EF) lies in a maximum in the DOS for Ti4Al14Al cluster; on the contrary, the EF comes near a minimum tn the DOS for Ti4Al14X (X=Fe, Ni and Cu) cluster. Thus the L12 crystal structure for binary Al3Ti alloy is unstable, and the addition of the Fe, Ni or Cu atom to Al3Ti is benefical to stabilize L12 crystal structure. The calculation also shows that the Fe, Ni or Cu atom strengthens the hybrid bonding tendency between the central atom and the host atoms for Ti4Al14X cluster and thereby may lead to the constriction of the lattice of Al3Ti-base intermetallic compounds.

对合成Al_3Ti/ADC12复合材料微观组织与力学性能的影响（英文）

研究了不同含量的改性剂Sr对原位合成Al_3Ti/ADC12复合材料微观组织及力学性能的影响。通过光学显微镜以及扫描电镜观察复合材料的微观以及断口组织。结果表明:Sr的加入能有效减小α-Al以及Al_3Ti颗粒尺寸以及优化材料组织形态。Sr的最优加入量为0.25%(质量分数)。在该加入量条件下,共晶硅由针状或短棒状变为颗粒状,α-A1粗枝晶得到较好的细化,抗拉强度以及延伸率相对基体材料增加了36.9%和58%。断口形貌表明,在最优加入量条件下所制备的复合材料断口几乎看不到解理面和脆性平坦区,韧窝数量增多,韧窝尺寸变得更小且深,同时分布也较为均匀。断口形貌的特征与材料力学性能变化相一致。