电场激活及压力辅助法制备AlMgB_(14)-TiB_2复合材料及性能表征

采用FAPAS法制备AlMgB14预反应粉,将其与TiB2粉混合,在烧结温度1500℃,轴向压力60 MPa,升温速度100℃/min、保温时间15 min条件下制备了具有较理想组织结构的AlMgB14-30wt%TiB2复合材料。通过HRTEM、SEM和EDS对AlMgB14-30wt%TiB2的微观结构进行表征,研究结果表明:AlMgB14-30wt%TiB2复合材料的显微硬度31.5 GPa,断裂韧性K1C值可达到3.65 MPa.m1/2,与机械合金化/单轴热压法制备的结果一致。并从微观结构分析了AlMgB14-TiB2复合材料的增韧机制主要来源于TiB2增强相与基体间形成高强结合界面。FAPAS法为AlMgB14基复合材料的制备开拓了低成本高效的新途径。

AlMgB_(14)-TiB_2复合材料的高温摩擦磨损特性

采用电场激活压力辅助烧结(FAPAS)法制备Al Mg B14-30%(质量分数)Ti B2超硬复合材料。用往复式球盘磨损仪测试材料从室温到800℃的摩擦磨损性能,磨损表面的相结构和形貌分别用XRD和SEM进行测试。结果表明:复合材料在300℃以下的摩擦因数为0.45~0.55,500~600℃的摩擦因数为0.65;当温度升高到800℃时,复合材料的摩擦因数最低,主要原因是表面生成了一层摩擦因数比较低的氧化物薄膜。磨损机理在室温时为轻微的磨粒磨损,高温时则转变为黏着磨损。

AlMgB_(14)-TiB_2与Nb的场辅助扩散连接机理和影响因素

采用场辅助扩散连接(FDB)技术对AlMgB14-30%TiB_2复合材料和金属Nb进行连接,改变压力等试验参数,研究其对连接形貌和性能的影响,分析扩散连接机理。用扫描电镜(SEM)观察截面形貌,用剪切强度表征连接件的力学性能。结果表明:电场的存在使反应界面激活能下降,有利于TiB_2相在连接界面处的富集;连接成功的最小压力为50 MPa;控制初始硼粉的含氧量可以有效避免在连接界面处产生氧化物带。

AlMgB_(14)-30%TiB_2复合材料与Mo的同步扩散连接

采用FAPAS法实现AlMgB_(14)-30%TiB_2复合材料的合成,并将其与金属Mo进行扩散连接。用剪切试验和热震试验测试和表征连接件的强度,用扫描电镜(SEM)观察剪切断口和热震前后截面的形貌。结果表明:FAPAS法能够同步实现复合材料的制备及其与金属Mo的扩散连接,形成的复合构件扩散层宽度为150μm;连接接头的剪切强度为21 MPa,断裂区域为复合材料与扩散层的连接区域。

电场激活辅助AlMgB_(14)-TiB_2与金属的反应扩散连接及界面结构分析

采用FAPAS烧结工艺原位合成了Al Mg B14-Ti B2复合材料,并分别同步实现了与金属Nb和Mo的扩散连接。利用XRD、SEM和EDS等手段对连接界面扩散层的相组成、微观形貌和元素分布特征进行了分析;探讨了在电场、温度场、压力场多物理场耦合条件下的扩散层形成机制及扩散连接过程。结果表明,Al Mg B14-30%（质量分数）Ti B2复合材料与金属Nb和Mo可以实现同步合成和扩散连接,形成宽170～180μm的均匀致密的扩散连接层;Ti B2在烧结过程中富集于连接界面,并与金属反应生成金属间化合物;硼元素在浓度梯度作用下的连续扩散和金属间化合物的形成是扩散连接的主要机制。