CuO/Al反应自生复合材料的动力学研究

用XD法研究了CuO/Al反应自生粒子增强铝基复合材料的动力学机制。通过CuO/Al反应中的热效应测试和反应过程中对材料的显微组织实验观察及对CuO/Al的反应过程及微观机制的分析,建立了合成反应的动力学模型。

原位自生增强金属基复合材料的制备方法

介绍了原位自生复合材料的特性和气-液、固-液、液-液与固-固4种反应模式,并提出了工业应用还需要解决的一些关键问题。

CuO/Al反应自生复合材料的热力学研究

在CuO Al体系的热力学试验和理论分析的基础上 ,对体系反应的热力学进行探讨 ,论证了CuO Al低温合成反应在热力学上是可行的。建立了体系的绝热温度的一般表达式 ,并且从理论上探讨了Al粉含量和反应温度对反应绝热温度的影响。计算了CuO Al体系在不同温度下的热效应值。

Al-TiO_2-C体系中XD反应动力学机制的研究

采用热分析和显微组织分析的方法 ,研究了在 XD工艺条件下 Al- Ti O2 - C体系的反应机制。合成反应剧烈的放热效应在试样内部形成的高温冶金微区促进增强粒子的合成及基体的合金化。反应在不同阶段有不同的反应机制 ,在快速反应阶段主要以溶解 -析出 -破裂机制进行 ,快速反应伴随的剧烈的放热效应在粒子内部产生的热应力是反应物破裂的主要原因。反应物的破裂加快了反应速度 。

La_2O_3对Al-TiO_2-C细化剂组织及细化性能的影响

以TiO2粉、C粉、Al粉和La2O3粉为原料,利用放热弥散法原位合成稀土La2O3含量分别为0,0.1%,0.2%,0.3%(质量分数)的Al-TiO2-C晶粒细化剂,并使用这4种细化剂分别对工业纯铝进行细化试验。采用XRD、SEM及能谱分析等方法研究了La2O3含量对Al-TiO2-C细化剂显微组织的影响。结果表明:La2O3含量为0.2%时,Al-TiO2-C晶粒细化剂组织中Al3Ti呈块状分布,彼此间断开且颗粒分布相对均匀。此时对工业纯铝的细化效果相对较好。适量的Al20Ti2La对提高Al-TiO2-C细化剂细化性能起到重要作用。

不同压制压力制备的Al-TiO_2-C细化剂对ZL101合金细化效果的影响

以Al粉、TiO_2粉、C粉和稀土La_2O_3粉为原料,利用放热弥散法原位合成稀土La_2O_3质量分数为0.3%的AlTiO_2-C晶粒细化剂,压制压力分别为80,85,88,90kN和92kN,研究不同压力制备的细化剂对ZL101合金细化效果的影响。采用X射线衍射仪、扫描电镜及能谱仪研究压制压力对Al-TiO_2-C细化剂相组成和显微组织的影响。利用MATLAB软件提取特征值评价Al-TiO_2-C细化剂对ZL101合金的细化能力。结果表明:压制压力为90kN时,Al-TiO_2-C细化剂组织中Al_3Ti呈圆块状数量明显增多,尺寸均匀,形核颗粒TiC和Al_2O_3数量有所增多,此种组织的细化剂对ZL101合金具有最好的细化效果。

Al-TiO_2-C晶粒细化剂对工业纯铝细化效果的影响

以TiO_2粉、C粉、Al粉为原料,利用放热弥散法制备Al-TiO_2-C晶粒细化剂,采用XRD,SEM,EDS等研究不同C与TiO_2比例的细化剂的显微组织,并对工业纯铝进行细化实验。结果表明:Al-TiO_2-C晶粒细化剂析出相为Al3Ti,TiC和Al2O3。当C与TiO_2摩尔比为1∶25~1∶20时,Al-TiO_2-C细化剂组织中Al2O3颗粒数量适中且分布相对弥散。当C与TiO_2摩尔比为1∶20,该细化剂添加量为0.2%(质量分数)时,可将工业纯铝细化到约142μm,且保温1h未出现细化衰退。

TiO_2含量对Al-TiO_2-C细化剂组织及细化效果的影响

以TiO_2粉、C粉、Al粉为原料,采用放热弥散法制备Al-TiO_2-C晶粒细化剂,并进行晶粒细化试验。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及能谱分析(EDS)等方法研究了不同TiO_2含量细化剂的显微组织。结果表明,Al-TiO_2-C晶粒细化剂由α-Al,Al_3Ti,Al_2O_3和Ti C相组成。TiO_2含量不同,Al-TiO_2-C晶粒细化剂内第二相形貌及分布也不同。当TiO_2含量为12%(质量分数)时,细化剂组织中Al_3Ti内包裹有大量的Al2O3和Ti C颗粒,这些颗粒将Al_3Ti分割开来,Al_3Ti相呈现圆块状,此时组织相对分布均匀。TiO_2含量不同,AlTiO_2-C晶粒细化剂对工业纯铝的细化效果也不同。随着TiO_2含量的增加,Al-TiO_2-C细化剂对工业纯铝的细化效果呈现先变好后变差的变化趋势,其中当TiO_2含量为12%时,其细化效果达到相对最好。本文细化剂的最佳添加量为0.3%。当细化剂中TiO_2含量为12%时,0.3%的细化剂添加量可使工业纯铝细化到约154μm。