熔体反应内生Al基复合材料的制备和凝固组织控制

采用一种新型的金属基复合材料制备工艺──熔体反应法．制备了二种内生颗粒增强Al基复合材料:一种为Al／TiAl3，另一种为分别采用混合盐体系和氧化物体系制备的Al-4.5Cu／TiB2Al／TiAl3复合材料中的TiAl3随熔体反应时间增加和反应温度的升高，由细小的颗粒（＜3μm）长成粗大的短棒状组织，混合盐体系制备的Al-4．5Cu／TiB2复合材料中的TiB2颗粒细小（＜2μm），但被熔盐包覆，削弱了其对基体的增强效果．氧化物体系制备的Al-4．5Cu／TiB2复合材料中的TiB2颗粒的平均尺寸为0．93μm，TiB2颗粒表面洁净，与基体结合好，该复合材料的力学性能优越，σb＝416.7MPa，σ0.2＝316．9MPa，δ＝3．3％，HV153。

高温熔体反应法制备Al-5Ti-1B细化剂

利用高温熔体反应法成功制备Al-5Ti-1B细化剂。通过热力学计算,确定Al-5Ti-1B细化剂的起始反应温度,研究熔体温度对细化剂组织形貌及吸收率的影响。利用X射线衍射,扫描电子显微镜和X射线能谱仪观察细化剂的相组成和形貌,同时对Al-5Ti-1B细化剂铸锭进行高温挤压,并对挤压出的Ф9.5mm丝材进行微观组织分析和细化实验。结果表明:细化剂主要由TiB_2,TiAl_3,α-Al相组成;850℃制备的细化剂铸锭组织形貌最佳,且Ti和B吸收率达到最佳匹配。挤压后TiAl3相呈细小的块状和TiB_2弥散分布在基体内。添加0.2%(质量分数)细化剂后,纯铝的晶粒尺寸由3.99mm细化到0.45mm。

橄榄岩-熔体反应过程中微量元素和同位素组成的转变

地幔橄榄岩-熔体反应不仅能使主量元素亏损的高镁橄榄岩转变为主量元素饱满的低镁橄榄岩,而且能够引起橄榄岩的微量元素和同位素组成的明显变化.由于参与反应的熔体的来源和性质的差异,反应所产生的结果亦截然不同.模拟计算表明,来自再循环的地壳物质部分熔融所产生的熔体能够造成橄榄岩微量元素和同位素组成的明显富集,而来自软流圈的玄武质熔体则可造成橄榄岩微量元素和同位素组成的相对亏损.橄榄岩-熔体反应过程能够合理地解释目前所发现的岩石圈地幔样品的主、微量元素和同位素组成的巨大变化,所以,存在于岩石圈地幔中的橄榄岩-熔体的相互反应可能是岩石圈演化的重要方式之一.

ZrOCl_2-Al体系熔体反应生成Al_3Zr_((p)),Al_2O_(3(p))/Al复合材料的反应机制

利用X射线衍射仪 (XRD)和扫描电子显微镜 (SEM ) ,对ZrOCl2 Al体系熔体反应生成的复合材料组织进行了分析 ,结果表明 :ZrOCl2 Al体系反应生成相为Al3 Zr和α Al2 O3 ,颗粒尺寸为 0 .2～ 5 μm ,形状以多面体为主 ;随反应起始温度升高 ,生成的颗粒体积分数增大 ,熔体温度也升高 ,但当熔体温度高于 12 0 0℃时 ,Al3 Zr出现聚集、长大。提出了ZrOCl2 Al体系的反应是气液反应和固液反应的复合过程 ,建立了ZrOCl2 /Al反应中的控制环节ZrO2 /Al反应的动力学模型及化学反应速率的关系式。

Al-Zr-O体系熔体反应法合成复合材料的微观组织和拉伸性能

采用熔体反应法 ,以ZrO2 、ZrSiO4 和ZrOCl2 粉剂为反应物在熔融的铝 ( 85 0℃ )中成功制备了Al/ (Al3 Zr +Al2 O3 ) P 复合材料。扫描电镜 (SEM )和电子探针 (EPMA)分析表明 :Al Zr O体系反应生成的复合材料 ,颗粒尺寸细小 ,Al2 O3 为 1～ 3μm ,Al3 Zr小于 1μm ,且弥散分布于基体中。拉伸试验结果显示 :Al Zr O体系反应生成Al/ (Al3 Zr +Al2 O3 ) P 复合材料的抗拉强度和屈服强度较基体纯Al均显著提高。其中Al ZrOCl2 体系生成的复合材料的抗拉强度为14 8 7MPa ,屈服强度为 112 4MPa ,分别较基体纯Al提高了 93 6 %和 170 8%。

熔体反应法制备Al_3Zr_(p)、Al_2O_(3(p))/A356复合材料的凝固组织和性能

对Al ZrOCl2 体系采用熔体反应法制备了Al3Zr( p) 、Al2 O3( p) /A35 6复合材料。结果表明 :原位生成的Al3Zr和Al2 O3 均为多面体粒状 ,且Al3Zr表面存在生长小面 (facet)。复合材料凝固组织中随ZrOCl2 加入量的增加 ,颗粒分数增大 ,颗粒分布更均匀。但反应温度高于 90 0℃时 ,Al3Zr颗粒出现板块状集聚生长。拉伸试验表明 :Al3Zr(p) 、Al2 O3(p) /A35 6复合材料具有比基体更高的抗拉强度 ,并随ZrOCl2 加入量的增加而提高 。

制备多物相AlTiC合金的Ti与C熔体反应法

将Ti与C同时加入Al熔体可制备出Ti与C摩尔比分别大于、等于、小于 4的 3种含不同物相的AlTiC合金 :Al TiAl3 TiC、Al TiC、Al Al4C3 TiC。对纯铝的细化实验表明 :不含过量Ti的后两种合金的细化效果相近 ,Al4C3 在Al TiC合金中的大量出现不会进一步降低合金的细化能力 ;含TiAl3 的第一种合金的细化效率远高于后两者的 ;TiC物相在基体中以离散颗粒或聚集团形式在Al基体中分布 ;Al4C3 相极脆 ,易与空气中的水蒸汽反应而分解。分析表明Ti与C在Al熔体中反应生成TiC是通过两条途径同时进行的 :熔体中的固体C颗粒与溶解态的Ti直接反应 ;固体C颗粒和Al反应生成的Al4C3 与溶解态的Ti发生反应。

熔体反应法制备Al-4.5Cu/TiB2复合材料的热力学

用冶金热力学理论计算出 ＴｉＯ２－Ｈ３ＢＯ３-Ｎａ３ＡｌＦ６－Ａｌ－４．５Ｃｕ体系的起始反应温度，为９５０℃，并根据溶液热力学分析了 ＴｉＢ２颗粒形成的可能性当熔体中 ［Ｔｉ］、［Ｂ］的摩尔比为１／２时．在熔体中形成ＴｉＢ２颗粒；当熔体中［Ｔｉ］、［Ｂ］的摩尔比大于１／２时，熔体中除生成ＴｉＢ２颗粒外，还形成

Al-K_2ZrF_6体系熔体反应法合成复合材料的微观组织和力学性能

开发了Al-K2ZrF6体系熔体反应法合成原位铝基复合材料,采用XRD,SEM和TEM分析了复合材料中相组成、微观组织和界面结构。实验结果表明:合成的增强相为Al3Zr颗粒,常规金属型铸造的复合材料中其尺寸在3μm～4μm左右,一般成聚集态分布,颗粒形貌基本为长方体状;该复合材料经重熔快淬成形后,颗粒尺寸减小,基本为粒状,并弥散分布于基体上。Al3Zr/Al复合材料的界面结构研究表明,Al3Zr颗粒与Al存在一定的晶体学位向关系:[221]Al3Zr∥[100]Al,(012)Al3Zr∥(110)Al,其点阵错位度仅为10.87%,这表明Al3Zr颗粒可作为基体Al相的形核衬底。Al3Zr/Al复合材料的力学性能测试显示,当Al3Zr颗粒体积分数为11.2%时,抗拉强度和屈服强度分别为148.7MPa和110.2MPa,而且Al3Zr/Al复合材料的抗拉强度和屈服强度均随颗粒体积分数增加显著提高。

原位熔体反应法制备MgAl_(2)O_(4)/Al复合材料及其强化机理

采用正交试验方法,以纯铝为研究对象,晶粒尺寸为评价指标,研究了氧化铜粒度、镁含量、搅拌温度及氧化铜含量对原位合成镁铝尖晶石细化效果的影响。研究结果表明,影响细化效果的因素列序排列顺序从大到小依次为镁含量,氧化铜粒径,搅拌温度,氧化铜含量。最佳工艺参数为氧化铜粒度5μm,镁含量质量分数1%、搅拌温度675℃,氧化铜含量质量分数0.15%;此时,晶粒可细化至44μm,极限抗拉强度,断裂伸长率,弹性模量分别由原样的84.1 MPa,14.2%,3497 MPa提高到了101.2 MPa,18.3%和4085 MPa。

铌基超高温合金熔体与陶瓷类坩埚的高温反应

分别在陶瓷类ZrO2、Y2O3、BN和Al2O3坩埚内于2053K（或2153K）保温30min（或10min）重熔铌基超高温合金（主要组分为Nb、Si、Ti、Hf等），以研究该合金的高温熔体与不同材料坩埚的反应情况。实验发现Y2O3、BN和Ai2O3坩埚对熔体都发生了不同程度的沾污反应；在ZrO2坩埚壁上出现了50～60μm厚且具有微小裂纹或熔蚀坑的反应层，其内含有HfO2和TiO2，但ZrO2坩埚对熔体内部基本没有污染。在石墨坩埚上进行制备YSZ涂层的实验发现，ZrO2同石墨基体发生反应生成了ZrC0因此，据有关实验结果，可以先在石墨坩埚基体上用CVD法制备一层SiC内层，再在SiC内层上用浸涂法制备ZrO2涂层，以用于铌基超高温合金熔炼。

金属基复合材料的熔体直接反应合成工艺

介绍了一种新型金属基复合材料制备工艺——熔体直接反应合成工艺,重点介绍了Al_3Ti/Al、TiB/Al、TiC/Al颗粒增强复合材料制备工艺及其性能。

反应熔体浸渗法制备C/SiC复合材料的显微结构与摩擦性能

C/SiC复合材料由于密度小、耐磨性好、耐高温等一系列优异性能 ,极有希望成为新一代的先进摩擦材料。反应熔体浸渗法由于工艺简单、成本低等优点最适合制造摩擦用C/SiC复合材料。本文采用反应熔体浸渗法制备C/SiC复合材料 ,进行显微结构和X射线衍射分析 ,测试试样的开气孔率、热扩散率及摩擦性能。结果表明材料致密度高 ,开气孔率为 3.14 .4 % ,热扩散率为 0 .0 89cm2 /s。RMI工艺过程中有微小孔洞及裂纹产生。摩擦性能在后几次刹车实验时不稳定 ,还有待进一步提高。

反应熔体渗透C/SiC复合材料的摩擦性能

以不同结构类型及密度的C/C复合材料为预制体,采用反应熔体渗透法制备了C/SiC复合材料,研究了不同结构C/SiC复合材料的密度、组分含量、热扩散系数与摩擦性能相互之间的关系。结果表明随着碳含量的降低,复合材料的密度增加;短切纤维C/SiC、低密度针刺C/SiC与高密度针刺C/SiC复合材料的平均摩擦系数分别为:0·28,0·28与0·42;随着热扩散系数的增加,复合材料的摩擦稳定性系数升高;并且对于短切纤维C/SiC,摩擦实验后基本形成了连续光亮的摩擦面。

反应熔体浸渗法制备C/SiC复合材料的结构与力学性能

采用反应熔体浸渗法制备了二维碳/碳化硅陶瓷基复合材料,并对材料的结构和力学性能进行了研究。研究表明,复合材料致密度很高,密度为2.31g/cm3,开气孔率为1.39%;垂直和平行碳布方向的压缩强度高且差别很小,分别为417.55MPa和409.28MPa,材料的压缩破坏主要由基体的压剪组合破坏情况决定,表现为剪切型破坏形式;材料的层间剪切强度高,数值为43.15MPa,明显高于采用CVI工艺制备的同类复合材料的强度值29.10MPa,层间剪切破坏主要由碳布层间基体的剪切破坏情况决定。

熔体直接反应法制备Al/TiB_2复合材料铸态组织和性能

对AlTiO2 KBF4 反应体系 ,采用熔体直接反应法制备了Al TiB2 复合材料 .研究表明 :采用合适的熔剂 ,可降低反应所需温度 ;细小的TiB2 颗粒均匀地分布在铝基体上 ,当TiO2 加入量为 10 %时 ,Al TiB2 复合材料的抗拉强度较基体提高了84 5 %,而伸长率为 12 7%;重熔除气对复合材料组织分布影响不大 ,重熔除气后复合材料的抗拉强度较基体提高了 98 9%,伸长率为 10 8%.

硅饱和熔体-橄榄岩反应与残留橄榄石的成分解耦

以下几个基本事实使橄榄石的相容元素地球化学研究在探讨地幔组成与地幔过程方面具有重要意义:(1)大于50%的上地幔是由橄榄石组成的,因此幔源岩浆一般被认为生成于与橄榄石平衡的环境;(2)橄榄石是玄武岩中的常见矿物,是玄武质岩浆中最早结晶的矿物,因此最有可能记录原始岩浆的相容元素地球化学特征;(3)橄榄石几乎不含不相容元素,但相容元素(Ni、Mn、Co、Ca、Al、Cr)含量较高,一般在100×10-6～5000×10-6之间,分析条件容易满足;(4)原始岩浆的不相容元素含量容易受到部分熔融程度的影响,而相容元素的含量主要受源区岩性(橄榄石、辉石的含量)的控制.……

熔体直接反应法制备TiB_2/Al复合材料的显微组织和力学性能

用熔体直接反应法在不同起始反应温度下制备了TiB2/Al复合材料,并进行了重熔处理,用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜等对复合材料的组织和力学性能进行了测试分析,并探讨了熔体中的反应机制。结果表明:提高起始反应温度可提高复合材料中TiB2颗粒含量及分布均匀性;重熔处理对复合材料中颗粒分布影响较小,850℃制备的复合材料在750℃重熔后的抗拉强度和伸长率分别达到181.2 MPa和22.5%;制备TiB2/Al复合材料时,混合粉中的TiO2、KBF4首先与铝熔体反应,反应过程中可能存在中间相AlB2和TiAl3,但随着反应的进行,自由能较高的AlB2和TiAl3将分解形成自由能更低的TiB2。

熔体直接反应法制备TiB_2/ZL101复合材料的显微组织及切削性能

用熔体直接反应法制备了TiB_2/ZL101复合材料;用光学显微镜、SEM、拉伸试验机等对复合材料的组织、力学和切削性能进行了测试分析,并与用钠盐变质处理的ZL101合金进行了对比。结果表明:制备的TiB_2/ZL101复合材料组织为细小等轴树枝状α-Al及细小板片共晶硅,其抗拉强度高于ZL101铝合金的,但塑性却低于ZL101铝合金的;切削工艺相同时,切削ZL101合金和TiB_2/ZL101复合材料刀具后刀面磨损速率相近,而后者加工表面粗糙度值低于前者的;TiB_2/ZL101复合材料的加工表面存在两种类型裂纹,第二种类型裂纹对其疲劳性能有害。

熔体直接反应法制备Al-Ti-O复合细化剂的研究

采用Al-Ti O2系熔体直接反应法制备Al-Ti-O复合细化剂,分析了半固态剪切时间和反应温度对Al-Ti O2系反应产物的影响,利用X射线衍射仪、扫描电镜等方法观察分析了Al-Ti-O复合细化剂的物相组成及显微组织结构,并且与传统Al-5Ti中间合金细化效果对比。结果表明:熔体反应法制备的Al-Ti-O复合细化剂反应产物主要由Al3Ti和Al2O3颗粒组成,当半固态剪切时间为15 min、反应温度为900℃时,反应产物中Al3Ti为块状物,Al2O3为弥散分布的细小颗粒。新型Al-Ti-O复合细化剂对纯铝的细化效果明显优于Al-5Ti中间合金。