TiAl_3相对原位TiC/Al-4.5Cu复合材料高温磨损行为的影响

采用接触反应法制备了原位TiC/Al-4.5Cu复合材料,研究了微观组织中TiAl_3相对复合材料100~250℃高温下干摩擦磨损行为的影响。结果表明:高温下原位TiC/Al-4.5Cu复合材料磨损量均随载荷(15~55 N)增加而增加,但含TiAl_3相的复合材料磨损量始终较高。当载荷大于35 N,复合材料存在一个磨损加剧的临界转变温度;含TiAl_3相的复合材料该临界转变温度较低。TiAl_3相的存在降低了复合材料的耐磨性。

Mg含量对原位TiC/Al-4.5Cu复合材料微观组织与拉伸性能的影响

采用接触反应法制备了原位TiC/Al-4.5Cu复合材料,借助光学显微镜、透射电子显微镜研究了向基体合金中添加不同含量的Mg对复合材料微观组织和拉伸性能的影响。结果表明:随着Mg的添加量由0.8%(质量分数,下同)增加到2.0%,TiC/Al-4.5Cu复合材料的延伸率下降,而抗拉强度在1.5%Mg时,达到极值。与同等条件下制备的不含Mg的TiC/Al-4.5Cu复合材料相比,抗拉强度提高了17.7%,但延伸率下降了17.9%。TiC颗粒的细化有助于复合材料力学性能的提高,但针状Al2CuMg相的析出阻碍了复合材料塑性的进一步提高。TiC/Al-4.5Cu-Mg复合材料中TiC颗粒尺寸为100nm左右。

TiC/Al-4.5Cu原位复合材料的相结构特征

采用熔体接触反应法制备了TiC/Al-4.5Cu复合材料,通过光学显微镜、透射电镜等,对TiC颗粒增强Al-4.5Cu原位复合材料的相结构进行分析。结果表明,5%TiC/Al-4.5Cu原位复合材料的主要增强相为TiC;TiC弥散分布在α-Al基体中,与基体结合良好且界面光滑。在5%TiC/Al-4.5Cu原位复合材料中TiC呈球形或近球形,颗粒细小,其尺寸约为0.1～0.5μm;而在5%TiC/Al-4.5Cu-ХMg原位复合材料中TiC呈规则六边形,颗粒较大,其尺寸约为0.5～0.8μm。

原位增强TiB_2/Al-4.5Cu复合材料的组织与力学性能

通过不同配比的混合盐体系 (K2 TiF6 KBF4 Na3 AlF6 Al 4.5Cu )制备原位增强TiB2 /Al 4.5Cu复合材料 ,分析该复合材料的凝固组织 ,测试其力学性能 ,并与基体合金进行对比。结果表明 :K2 TiF6 KBF4 Na3 AlF6在Al 4.5Cu合金熔体中能够反应生成弥散分布的TiB2 颗粒 ,从而起到细化和强化基体的作用。当K2 TiF6和KBF4混合物加入量w为基体的 2 0 %时 ,复合材料的力学性能最优 ,抗拉强度σb 达到 414 .3MPa ,伸长率δ为 4.2 % ,硬度HB为 13 2 ,分别比基体提高 5 4% ,3 5 % ,40 %。

原位增强铸造Al-4.5Cu复合材料的固溶与时效工艺

通过正交试验的方法,研究了固溶温度对时间、时效温度和时间对原位增强铸造Al 4.5Cu复合材料力学性能的影响,并分析其作用机理。结果表明,各因子对复合材料力学性能的影响由大到小依次为:固溶温度>时效温度>时效时间>固溶时间。固溶温度对复合材料的抗拉强度有显著影响;固溶温度、时效温度和时效时间对复合材料的伸长率和硬度都有显著影响。较优的固溶与时效工艺为:复合材料在533℃固溶12～16h,165℃时效7h。

原位增强TiB_2/Al-4.5Cu复合材料热裂倾向的研究

通过混合盐反应制备了原位增强TiB2/A l-4.5Cu复合材料。利用ZXD-3型合金铸造性能多功能测试仪等,对材料的收缩应变和热裂抗力进行了测试,同时还利用液淬法测试了复合材料的凝固行为。结果表明:随着混合盐含量的提高,复合材料的热裂抗力增加明显,至混合盐含量到达10%时材料中已没有发现热裂纹;另外混合盐的加入,改变了原A l-4.5Cu的凝固方式,它使复合材料的凝固相对于A l-4.5Cu提前并且均匀化,也细化了晶粒。

Al-4.5Cu和Mullite增强Al-4.5Cu复合材料时效析出行为的DSC研究

用差示扫描量热法(DSC)对Al-4 5Cu合金和莫来石(Mullite)短纤维增强Al-4 5Cu复合材料的时效析出行为进行了研究 ;结果表明Al-4 5Cu合金和Mullite增强Al-4 5Cu复合材料固溶淬火试样的DSC扫描曲线存在较大不同 ,溶质原子富集区(GP)形成和溶解的信息在基体合金的DSC曲线上清晰可见 ,但在复合材料的DSC曲线上则很难确认 ,表明纤维推延或抑制了GP区的形成 ;中间沉淀析出相θ″和θ′的析出过程由于纤维的引入而得到明显加快 ,峰值温度降低 ,活化能减小 ,时效析出过程加快 ;但是 ,扫描参数选择不当时 ,容易对析出相的析出过程产生错误判断 ,应引起重视。

Mullite/Al-4.5Cu复合材料的时效析出行为

选用挤压铸造法制备mullite/Al - 4.5Cu复合材料 ,采用硬度测试 (HB)、差示扫描量热DSC、透射电镜(TEM)等手段研究了mullite/Al- 4.5Cu复合材料的时效特性。结果表明 :莫来石纤维的引入明显提高了基体合金的时效硬度 ,加速了基体合金的时效硬化速度 ,对GP区的形成有抑制作用 ,但没有改变基体合金的时效析出序列。复合材料具有和基体合金相似的时效硬化曲线。

Ti_2SnC原位自生TiC_(0.5)增强Cu基复合材料的制备及压缩特性

本文以Ti_2SnC陶瓷为先驱体,利用其高温下与Cu的反应原位自生TiC_(0.5)颗粒增强Cu基复合材料并研究了其压缩特性。通过差热分析、X射线衍射和扫描电子显微镜等手段分析了Ti_2SnC与Cu的反应行为,并探讨了制备工艺对复合材料的物相组成、增强相形貌及材料特性的影响。结果表明,Ti_2SnC与Cu在900°C就开始发生反应,Ti_2SnC中的部分Sn原子逃逸扩散到Cu基体内,留下TiC_(0.5)作为增强相颗粒;随着温度的升高,反应程度加剧;当温度达到1150°C时,Ti_2SnC全部分解,形成亚微米TiC_(0.5)增强Cu(Sn)复合材料。TiC_(0.5)颗粒随保温时间增加而更加均匀地分布在基体内。对于初始Ti_2SnC体积含量为30%的TiC_(0.5)/Cu(Sn)复合材料,保温时间从0 h增加至2 h,其抗压强度和压缩变形率分别从1109 MPa±11 MPa和24.4%±0.6%增加到1260 MPa±22 MPa和28.9%±1.1%。

TiC/Ti2Cu增强钛基复合材料的组织性能

采用表面无敏化、无活化的化学镀铜法对石墨烯进行表面镀铜,并通过微波烧结法原位合成TiC/Ti2Cu增强钛基复合材料,研究烧结温度对钛基复合材料显微组织和性能的影响。结果表明:石墨烯表面成功镀覆了一层较为均匀分布的铜颗粒,石墨烯与基体Ti界面反应生成TiC和Ti2Cu相。随烧结温度的升高,复合材料的相对密度、压缩强度和耐磨性先升高后下降,摩擦系数先降低后升高,烧结温度1150℃时复合材料的性能最佳,其相对密度、抗压强度、摩擦系数分别为97.56%、1614 MPa、0.55。

TiC原位增强Al-4.5Cu合金的强韧化机理

对自蔓延反应制备的TiC／Al—4．5Cu复合材料进行拉伸性能测试，并通过光学显微镜、X射线衍射、透射电镜等手段，对TiC颗粒的增强机理进行分析。结果表明，原位生成的增强相TiC粒子随着温度的升高（800-1000℃）不断增多，复合材料的拉伸性能也随之提高；由于熔融Al阻碍了TiC颗粒的聚集长大，细小的TiC颗粒弥散分布于熔体中，并作为十Al凝固时的异质形核核心，有效地强化了基体。

铸造Al-4.5%Cu合金熔体中TiC_p的合成反应研究

通过预制块在铸造Al-4.5%Cu合金熔体中的自蔓延反应,制备了TiCp/Al-4.5%Cu原位复合材料,分析了TiC形成的热力学及其原位生成过程。试验结果表明,TiCp/Al-4.5%Cu原位复合材料的拉伸性能比基体合金有大幅度地提高;原位反应生成的TiC颗粒呈小圆片状,平均直径0.15μm,与基体结合良好,无界面有害相。提出了一种新的TiC颗粒合成机制:Al依次与Ti、C发生反应生成Al3Ti和Al4C3,同时放出大量的热引发了TiC的生成;Al3Ti和Al4C3作为中间反应产物,由于热力学上的不稳定,最终被TiC取代。

Mg对原位自生TiB_(2)/Al-4.5Cu复合材料微观组织及力学性能的影响

采用Al-K2TiF6-KBF4混合盐原位自生反应法,制备了不同Mg质量分数的3wt%TiB2/Al-4.5Cu复合材料。采用SEM、TEM、HM硬度测试和室温拉伸等方法研究了Mg含量和多级热处理对3wt%TiB2/Al-4.5Cu复合材料微观组织和力学性能的影响。微观组织观察发现:Mg质量分数为3wt%时,经过多级热处理后,TiB2颗粒的团聚现象明显改善,反应生成的TiB2颗粒平均尺寸约为130 nm,基体内伴随有大量弥散分布的纳米级颗粒,且α-Al的晶粒尺寸也明显减小。力学测试结果表明:多级热处理后,3wt%TiB2/Al-4.5Cu复合材料的硬度和抗拉强度随Mg含量的增加而提高,但过量的Mg (≥4wt%)会造成TiB2颗粒细化效果下降。分析表明:Mg的加入能够降低TiB2/α-Al界面能,减少脆性相Al3Ti、 Al2B的生成,并通过反应生成的MgAl2O4使界面结构变成TiB2/MgAl2O4/α-Al,从而有效抑制了TiB2的团聚,改善了TiB2颗粒与Al液界面的润湿性,提高了形核率,进一步细化了α-Al晶粒尺寸。