含夹层钛/铝爆炸焊接复合材料的界面特征及力学性能

通过爆炸焊接技术制备了含夹层的TC1/AA1060/AA6061复合材料,并对界面形貌和界面元素分布进行了研究。通过电子背散射衍射方法研究界面晶粒分布,并通过数值模拟得到的界面温度来解释晶粒分布。通过力学性能试验得到复合材料的拉伸和剪切力学性能。界面微观组织结构和力学性能的测试结果表明:TC1/AA1060/AA6061复合材料具有较好的焊接质量。两个界面形貌与数值模拟结果一致,数值模拟得到的界面温度可以解释界面和涡旋区域的晶粒分布。元素在TC1/AA1060界面的扩散宽度为12.3μm,未检测到金属间化合物。在两个涡流区只检测到Al和O元素。此外,还在界面附近不同区域进行了纳米压痕试验,TC1/AA1060界面的纳米硬度介于两侧材料之间,而AA1060/AA6061界面的纳米硬度小于两侧材料。

钛/铝/钛层状复合材料的爆炸复合制备及后续热压处理研究（英文）

以纯钛板与纯铝板为原料,通过爆炸复合法制备钛/铝/钛层状复合材料,之后采用热处理以及热压工艺对钛/铝/钛层状复合材料进行进一步处理。结果表明:复合板界面主要由波状界面和平直状界面构成,铝元素与钛元素在界面上发生了互扩散,界面结合性能优良,可以承受后续较大的二次塑性变形;热处理后的复合板界面发生明显扩散,在热处理25 h后热压2.5 h的铝层完全反应,扩散反应层主要由TiAl_3相以及Ti_2Al_5相构成。

基于DIW的“互锁”型层状钛基复合材料成型及其力学性能

采用浆料直写打印(direct ink writing,DIW)技术对0.8%(体积分数,下同)BNNSs/TC4浆料和TC4浆料进行双材料互嵌打印,构建层间“互锁”界面。结合DIW和快速热压烧结(fast hot pressed sintering,FHPS)技术得到纳米TiB增强的层间“互锁”型致密层状TC4-TiB/TC4复合材料,并对其力学性能进行研究。结果表明:烧结后成功保留了层间“互锁”结构;利用DIW制备的层间“互锁”型层状TC4-TiB/TC4复合材料与未作构型的增强相均匀分布的0.4%TiB/TC4复合材料相比,强度提升了9.1%,达到1206 MPa,但韧性并未下降。分析发现,“互锁”的层间界面使裂纹发生极大的偏转,阻碍裂纹扩展,提升整体材料的韧性,为成型复杂强韧复合材料构件提供了思路。

镀层厚度对镀钛金刚石/铝复合材料热导率的影响

通过在金刚石表面镀钛来改善金刚石和铝基体之间的弱界面结合,并用气压浸渗法制备体积分数为60%的镀钛金刚石/铝复合材料。研究镀钛后金刚石颗粒的物相组成、不同镀层厚度和不同颗粒尺寸下复合材料的热导率;用H-J和DEM模型预测复合材料的热导率,并将预测结果与实验值进行对比。结果表明,镀钛后金刚石颗粒的物相由金刚石、碳化钛和钛三相组成;随着镀层厚度的增加,界面传热系数减小,复合材料的热导率减小;颗粒的尺寸越小,这种变化趋势越明显;相对于H-J模型,DEM模型更能准确地预测镀钛金刚石增强的复合材料的热导率;通过计算得出镀钛金刚石/铝复合材料的临界镀层厚度为1.5μm,当超过此临界镀层厚度时,镀层反而不利于复合材料热导率的提高。

电弧熔丝增材制造钛/铝复合材料的组织与性能

通过基于冷金属转移的电弧熔丝增材制造技术制备了铝/钛复合材料.观察到钛/铝结合界面存在元素扩散,形成一定厚度的中间反应层,表明界面结合良好.同时,通过硬度测试得到界面附近的硬度介于钛侧与铝侧之间,这主要是由于元素扩散导致界面附近生成了硬脆金属间化合物.考虑到不同的复合比会导致不同力学性能,通过拉伸试验,研究了复合比对带缺口的钛/铝复合材料拉伸力学性能的影响规律.结果表明,在持续拉伸载荷作用下,钛/铝复合材料的两组成层之间相互影响.随着复合比的增加,抗拉强度和屈服强度增加,断后伸长率由于受钛铝之间冶金反应的影响较大,当钛/铝试样具有较低复合比时,其断后伸长率甚至小于单一沉积铝,随后才随着复合比的增加而增大.另外,运用ABAQUS补充了多组复合比下钛/铝复合材料的拉伸过程,得到了复合比与屈服强度和抗拉强度的关系式.创新点:(1)由于钛与铝之间的较大的性能差异,两者间的结合存在较大的问题,目前许多学者采用了热轧、爆炸焊接等多种方法连接钛与铝,并对其结合性能和界面显微组织进行了研究.但目前运用电弧增材制造连接钛与铝的方法鲜有研究.因此针对电弧熔丝增材制造的钛/铝复合材料进行了研究,填补了这一领域的空白.(2)目前仅有的几位学者对电弧熔丝增材制造钛/铝复合材料的研究主要侧重于增材过程中铝和钛结合界面的显微结构,尚未有复合比对钛/铝复合材料整体力学性能影响的研究,而复合比在产品的实际生产中是一个重要的参数,了解复合比对复合材料整体力学性能的影响规律能为复合材料后续的研究奠定基础.(3)有限元模拟有效的减少研究的时间成本,对钛/铝复合材料的整体拉伸过程进行了数值模拟,虽然得到的有限元结果与试验结果有差异,但整体吻合较好,这为复合材料后续的研究提供了预测工具.

放电等离子烧结制备金刚石/钛铝碳复合材料

以金刚石微粉和钛铝碳微粉为原料,采用放电等离子烧结制备金刚石/钛铝碳陶瓷复合材料。研究结果表明:在温度1100℃~1200℃、30 MPa和金刚石含量为(30~60)wt.%条件下,制得金刚石/钛铝碳陶瓷复合材料。当金刚石含量大于40wt%时,制得样品的微观结构中存在大量的空隙;当金刚石含量为(30~40)wt.%时,制得样品微观结构较致密。钛铝碳与金刚石作用分解为碳化钛和少量的碳化铝,金刚石能够被反应产物表面包覆,包覆后镶嵌于陶瓷基体中,复合材料密度达到3.7g/cm3,磨耗比约为1550。

铝、钛基复合材料在航空发动机上的应用分析

介绍了金属基复合材料的优点;分析了铝合金和钛合金复合材料的性能,并讨论了2种复合材料在航空发动机部件上的应用前景。

Ag_(2)O-NiTi-LDH复合材料的构建及其光催化氧化乙硫醇性能研究

本文将氧化银(Ag_(2)O)负载到镍-钛层状双金属氢氧化物(NiTi-LDH)上以构建Ag_(2)O-NiTi-LDH复合材料。通过XRD、SEM、TEM、XPS、UV-vis、电化学工作站和FT-IR等技术对样品进行表征。采用静态吸附-光催化的方法对乙硫醇进行吸附氧化降解。结果表明:复合材料中Ag_(2)O和NiTi-LDH之间存在相互作用,使得Ag_(2)O-NiTi-LDH复合材料比单一基体材料的带隙能小,光生电子-空穴的分离和迁移效率高;在光催化实验中,单一的基体材料NiTi-LDH对乙硫醇的光催化效果不明显,Ag_(2)O和Ag_(2)O-NiTi-LDH虽然都能将乙硫醇光催化氧化成硫酸盐,但Ag_(2)O-NiTi-LDH复合材料光催化氧化降解效率高于Ag_(2)O。

铝基和钛基复合材料的塑性与超塑性

综述了近年来铝基和钛基复合材料的塑性和超塑性研究进展 ,分析了材料制备工艺和变形温度等参数对于复合材料的塑性和超塑性的影响规律 ,并展望了两种复合材料塑性和超塑性研究的发展方向。

钎焊时间对钛/铝基复合材料接头组织及性能的影响

采用Zn-Al钎料实现了TC4钛合金和55%SiCp/Al复合材料的非真空刮涂钎焊。借助扫描电镜和能谱分析等测试手段,分析了接头的显微组织结构。借助电子万能试验机对接头的剪切强度进行了测试。结果表明:接头中复合材料侧界面氧化膜完全消失;当焊接保温时间为5 min,复合材料中的SiC颗粒向钎缝中少量迁移;当焊接保温时间为20 min,复合材料中两种尺寸为10、50μm的SiC颗粒大量向钎缝中迁移;在钛合金侧表面只生成了一种金属间化合物TiAl3相,平均厚为2~10μm;剪切强度测试时试样接头均断裂于钎缝中,最高剪切强度可达163 MPa。

铝-钛-镍-硅合金填料对SiC_p/6061Al基复合材料等离子弧焊接接头组织与性能的影响

以铝-钛-镍-硅合金为填充材料,采用氩/氮混合等离子气体对SiCp/6061Al基复合材料进行等离子弧原位焊接,研究了不同成分合金填料对焊接接头组织与性能的影响。结果表明:填充Al-10Ti-10Ni-3Si合金的焊缝组织均匀、致密,存在少量50μm长的针状相,熔合区Al3Ti相数量较中心区的减少,无灰色针状Al4C3相;填充Al-5Ti-5Ni-5Si合金的焊缝中增强相数量较前者的有所减少,并呈无序分布,同样也无针状相;焊缝由Al N、Al3Ti、TiC、Ni3Al、Ni Ti2、Ti5Si3等相组成;两种接头的抗拉强度分别为215.0 MPa和221.5 MPa。

未来的钛铝金属间化合物复合材料

本文讨论了钛铝金属间化合物（Ｔｉ３Ａｌ和ＴｉＡｌ）复合材料，着重于连接纤维增强的Ｔｉ３Ａｌ。与诸如超高合金类的常用高温材料相比较，这些复合材料具有一些非常可观的力学性能。然而，在将这些复合材料创造性地用于诸如高比推力发动机及航天飞机之类涉及环境要求的系统时，则必须首先解决耐环境性、抗疲劳性及高成本等问题。

铌/钢和钽/钛/钢层状复合材料中铌层和钽层的氢化剥离回收

研究了氢化法剥离回收废旧铌/钢、钽/钛/钢层状复合材料中铌层、钽层。结果表明,氢化温度和氢化时间对复层剥离均有较大的影响。其中,铌/钢层状复合材料的最佳剥离条件为氢化温度800℃、氢化时间1.0 h,剥离得到的氢化铌块体中杂质元素Fe的含量为0.007 8%。钽/钛/钢层状复合材料最佳剥离条件为氢化温度600℃、氢化时间1.5 h,剥离得到的氢化钽块体中杂质元素Ti的含量为0.127%。

钛-铝层状复合板冷塑性变形过程损伤演化行为

基于原位拉伸试验方法,对钛-铝层状复合板冷塑性成形过程中的损伤演化行为进行了研究。获得了钛-铝层状复合板在拉伸变形过程中微裂纹的萌生和扩展规律,研究了钛-铝层状复合板界面区、钛层、铝层的拉伸断口形貌,揭示了钛-铝层状复合板冷塑性变形过程中界面区和各异质层的损伤演化机制。研究结果表明:裂纹首先在钛-铝层状复合板的界面区萌生、扩展和连接,导致钛层和铝层发生分层;随后,裂纹由界面区向钛层扩展,当钛层发生断裂后裂纹由界面区向铝层扩展。界面区的断裂呈典型的脆性断裂。

新型茂钛催化剂原位本体聚合法制备间规聚苯乙烯/蒙脱土纳米复合材料

采用多碳氨基酸对蒙脱土进行改性 ,得到改性蒙脱土 (MTN) ,并使其层间距扩大 ,在一定条件下用茂金属催化剂Cp Ti(O C6 H4 F) 3 进行苯乙烯原位聚合发现 ,在氨基酸改性的蒙脱土存在下 ,茂金属催化剂活性有所提高 ,能制得间规聚苯乙烯 (sPS) 蒙脱土纳米复合材料 ,考察了蒙脱土用量对配位聚合的影响及该复合材料的形态结构。

ICP-AES法测定钛基复合材料中的Al、Mo、B的研究

本文采用 ICP- AES法对钛基复合材料中的合金元素 Al、Mo、B的测定进行研究 ,着重进行了基体元素对待测元素 Al、Mo、B的干扰试验及各元素在测定浓度范围内的线性相关性 ,进行了酸度试验 ,测定了钛基复合材料中上述三元素的含量 ,得到了较好的精密度和准确度。方法简便可靠 。

高体积比SiC_p/6063Al复合材料表面预置钛膜及真空钎焊分析

以增强相体积比为60%的Si Cp/6063Al复合材料为母材,首先在母材上磁控溅射钛膜,然后在580℃保温40 min的条件下,采用Al-Si-Mg共晶钎料对复合材料进行真空钎焊.利用扫描电镜、EDS局部能谱分析和XRD衍射的方法对接头的界面组织及断口形貌进行了研究.结果表明,活性钛膜提高了钎料对母材的润湿性,钎焊过程中钎料与镀层、镀层与母材基体界面处均形成了过渡层,且钎料与Si C颗粒间形成致密连接,并在过渡层中发现了Ti C0.981新相.

用激光熔化制成的钛铝化合物复合材料

按不同比例混合的钛、铝和SiC粉在滚筒机中搅拌1小时,在氢气保护下,用功率为800W、3mm直径和0.5秒脉冲时间的CO_2激光熔化成直径为3mm的近似于球形块.熔后冷却速度约500K/s.金相、SEM、EDAX、TIM和STEM用于分析了各种成分熔化块的显微组织、成分和相组成.结果表明,在实验选用的激光熔化条件下,所有熔化块中的钛和铝粉均熔化成Ti一AI合金.而SiC粉只有部分溶解,致使基体中碳和硅富集.EDAX和TEM对成分和相结构分析表明,基体中铝含量从～15%增加到 42%(at%),而硅和碳从 6.8%降到2at%的各个样品在固化期间都形成三个相,Tic、β固溶体和 Tis (Si,Al)_3.球状或技晶状粒子TiC是SiC粒子溶解后与基体中Ti的反应产物,转变β相与具有密排六方(hCp)结构的硅化物 Tis (Si,Al)