Al/PMF(氟化石墨)复合粉末的制备与热性能

为改善微米Al粉的活性,通过湿磨、干磨两步球磨法,将低含量的氟化石墨(PMF)掺杂到铝粉中,制备了Al/PMF 95%/5%和90%/10%两种成分的复合粉末,并利用激光粒度分析仪、XRD、SEM/EDX、TG/DTA和氧弹量热仪等测试手段,对复合粉末的粒径分布、物相、形貌、热性能及燃烧焓进行表征。结果发现,Al/PMF 95%/5%和90%/10%两种复合粉末均呈现等轴状。随着PMF含量的增加,复合粉末的平均粒径从20.6μm减小到13.7μm,且粒径分布范围变窄。球磨制备的Al/PMF 95%/5%和90%/10%复合粉末的燃烧焓分别为22.26 k J/g和21.51 k J/g,略低于物理混合。TG/DTA结果显示,相对于纯Al粉,Al/PMF 95%/5%和90%/10%两种复合粉末均表现出明显增强的热反应活性,且反应开始温度提前。此外,还对Al/PMF 90%/10%复合粉末详细的氧化过程及氧化产物防团聚机理进行了研究。

粉末套管法Ti/Al/Ti复合板的界面结合性能

采用粉末套管法,通过“热轧+中间退火+进一步冷轧”工艺制备Ti/Al/Ti复合板。利用扫描电镜、电子探针、能谱仪、XRD分析以及万能实验机,研究不同制备参数下Ti/Al/Ti复合带材的界面形貌、元素分布、物相种类和界面结合强度。结果表明,单一脆性金属间化合物TiAl_(3)的产生会阻碍Ti/Al元素的扩散,扩散层厚度发生减薄。500℃退火,扩散层主要是由扩散形成的冶金结合层,局部区域有少量的金属间化合物TiAl_(3)生成,界面结合强度受冶金结合强度与机械结合强度的动态变化影响,随着压下率升高,结合强度先降低后升高再降低;550℃退火,界面反应增强,TiAl_(3)相逐渐增多,扩散层强度增加,冶金结合强度提高,由14.3 N/mm(500℃)增加至35.1 N/mm(550℃),随着压下率的增大,化合物层破碎程度增加,界面结合强度逐渐降低。

Al/Mo/PMF复合粉末的制备及其热氧化和增压性能

为了获得具有燃烧增压效应的金属合金复合燃料,通过真空悬浮熔炼、超高温气雾化法、机械合金化等方法联用制备了Al/Mo/PMF(氟化石墨)复合粉末。用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、热重-差热分析(TG/DTA)等表征手段分析复合粉末的物相、颗粒形貌、热性能,用氧弹量热仪、定容等热燃烧实验测试复合粉末的燃烧焓及增压性能。结果表明,经机械球磨后,PMF在复合粉末颗粒中分布均匀,有助于提高粉末的热反应活性,起始反应温度前移,且由燃烧产生的低沸点AlF3、MoO3等产物造成的额外增压效应较为明显,Al/Mo/PMF 64/16/20复合粉末燃烧产生的额外增压比纯Al粉高4.49%。但随着PMF含量增加,复合粉末的燃烧焓及燃烧完全程度有所降低,Al/Mo/PMF 76/19/5复合粉末的实测燃烧焓为22541.8 J·g-1,而Al/Mo/PMF 64/16/20复合粉末的实测燃烧焓为16788.5 J·g-1。当PMF含量为5%时,既能保证复合粉末的燃烧完全,又能兼顾到气态产物的额外增压,其对应最大压力值为3.430 MPa。同时还研究了Al/Mo/PMF 76/19/5复合粉末的氧化过程及机理。

高能球磨制备纳米CeO_2/Al复合粉末

采用高能球磨法制备了纳米 Ce O2 /Al复合粉末 ,并利用 X射线衍射 ( XRD)、场发射显微镜 ( FEM)、扫描电镜 ( SEM)以及能谱分析 ( EDS)等测试分析手段 ,对球磨过程中复合粉末相结构、组织形貌和成分分布的变化进行了研究。结果表明 :随着球磨时间的增加 ,纳米 Ce O2 团聚体逐渐进入 Al颗粒中 ,并被很好地分散开来 ,呈均匀弥散分布 ;Al晶粒尺寸不断细化。

高能球磨粉末冶金制备工艺对15%SiC_p/2009Al复合材料性能的影响

采用高能球磨粉末冶金法制备了15%SiCp/2009Al复合材料,研究了球磨转速、球磨时间、加热抽真空工艺、热压成型以及热挤压比对复合材料力学性能的影响。结果表明,球磨转速和时间、热压成型工艺是影响复合材料力学性能的重要因素。较长时间高转速球磨使SiC颗粒均匀分布,高温真空热压改善粉末之间的结合是获得高性能复合材料的关键。转速190r/min、球磨6h制备的复合粉末经高温真空热压、挤压后的复合材料SiC颗粒均匀分布,材料的抗拉强度高达650MPa,延伸率大于5%。

Al_2O_3/Cu复合材料内氧化粉末的制备

通过引入高能球磨,为Al2O3/Cu复合材料的内氧化工艺提供了新的粉末制备途径。高能球磨可制备亚稳态的Cu Al预合金粉末,使用该粉末进行内氧化,既可避免复杂的雾化制粉装置,又可使Al的脱溶氧化变得容易,缩短内氧化的周期;Cu2O粉末与Cu Al预合金粉末一起进行球磨,一方面改善了粉末内氧化的动力学条件,另一方面避免了Cu2O分解后产生的富铜相。球磨过程适宜的酒精加入量为15mL/100g粉料。Cu Al系粉末在经过96h的球磨后合金已经形成,合金粉末向层片结构发展,此时粒子已经细化。X射线衍射图谱中Al的衍射峰的消失是Cu Al系粉末形成合金的标志,并不是晶粒细化所致。Cu 2 0%Al比Cu 0 8%Al的合金更容易细化,层片结构更突出。

粉末冶金法制备WC-Ni_3Al复合材料的组织与性能

在WC粉末中直接添加Ni、Al元素粉末,通过在液相烧结过程中反应合成Ni3Al来制备WC-Ni3Al复合材料,对该材料进行组织结构观察及力学性能测定,分析铝含量对合金致密化和镍铝相形成种类的影响,并对材料的抗氧化性能进行测试。结果表明,制备的WC-Ni3Al复合材料具有圆钝的WC晶粒形貌,粘结相中除Ni3Al相外还有少量的NiAl和Ni相;铝含量对WC-Ni3Al材料致密度的影响主要与高熔点的NiAl的形成量有关。与普通WC-15Ni硬质合金的抗弯强度(1 900 MPa)和硬度(82.6 HRA)相比,WC-15Ni3Al复合材料具有低的室温抗弯强度和高的硬度,分别为1 170 MPa和86.5 HRA。随Ni3Al含量(质量分数)从15%增加到30%,WC-30Ni3Al复合材料的室温抗弯强度增加,而硬度降低,分别为1 660 MPa和81.7 HRA,其高温抗氧化性能比WC-30(Co-Ni-Cr)硬质合金提高1个数量级。

SiC粒度及粉末装载量对SiC_p/Al复合材料热循环行为及力学性能的影响

选用4种不同粒度的SiC分别与平均粒度为14μm的SiC粉末混合,混炼后得到4种不同粉末装载量(体积分数)的喂料,采用粉末注射成形方法制备成SiC坯体,再无压熔渗Al^12%Si^8%Mg合金,获得高体积分数SiCp/Al复合材料,研究SiC粉末粒度及SiCp/Al复合材料中SiC的体积分数(即注射成形喂料中SiC粉末装载量)对该材料在热循环过程中的尺寸稳定性以及力学性能的影响。结果表明,高体积分数SiCp/Al复合材料的热循环尺寸稳定性受SiC粉末粒径和SiC体积分数的影响较为显著,SiC粉末粒径越小,SiCp体积分数越高,则热循环过程中产生的残余热应变越小,热循环尺寸稳定性越高。SiCp/Al复合材料的抗弯强度随着SiC粒径增加而减小,而弹性模量不受SiC粒径的影响。提高SiCp的体积分数可增加复合材料的弹性模量。

过程控制剂对Al_2O_3/Mo复合粉末细化的影响

采用溶胶—凝胶技术制备Al2O3/Mo复合粉末,研究了过程控制剂(PCA)———硬脂酸和无水乙醇对Al2O3/Mo复合粉末细化的影响。利用X射线衍射仪和扫描电镜对复合粉末进行物相和形貌分析,利用激光粒度分布测试仪测试了粉末的粒度分布。结果表明:添加过程控制剂可以有效降低粉末粘球和结块的现象,提高出粉率;不添加过程控制剂时,粉末颗粒大小极不均匀;以硬脂酸和无水乙醇作PCA时,随着球磨时间的延长,Al2O3/Mo复合粉末逐渐被细化,颗粒大小相对均匀,颗粒形态经历了从球状向片状再到球形的转化,其中以无水乙醇作PCA时,粉末被细化的速率较高。以硬脂酸作PCA最终制得的粉末较以无水乙醇作PCA最终得到的粉末,粒度分布较为均匀,且细小颗粒的粒径分布较多。

元素粉末法制备SiC_p/2024Al复合材料扩散均匀化研究

利用元素粉末真空热压工艺制备SiCp/2024Al复合材料,采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对真空热压中各元素粉末的扩散均匀化过程及扩散均匀化温度和保温时间对颗粒增强Al基复合材料显微组织的影响进行了研究。结果表明,该复合材料热压态组织中有Cu的富集相存在;随着扩散均匀化处理过程中温度的升高和时间的延长,Al2CuMg相完全溶入Al基体中,Cu的扩散逐渐充分,各元素分布趋于均匀。该复合材料最佳扩散均匀化处理工艺参数为500℃保温3h。

二次热压变形工艺对粉末冶金SiC_p/Al复合材料组织均匀性的影响

采用粉末冶金法在普通空气加热炉中烧结制备了不同 Si C含量的 Si Cp/ Al复合材料 ,并对其组织的均匀性作了研究。结果表明 ,对 Si Cp/ Al复合材料进行二次热压变形 ,可改善复合材料组织的不均匀性 ,使基体晶粒细化 ,Si C颗粒分布均匀 ,致密度提高。通过对不同热压工艺进行比较 ,发现 40 0℃× 190 k N× 10 min热压变形工艺对改善 Si Cp/ Al复合材料组织的不均匀性效果更好。

机械合金化制备TiB_2-Ni(Al)复合粉末组织结构研究

目的通过原位合成技术获得TiB_2-Ni(Al)复合粉末。方法采用机械合金化方法在不同球磨时间的条件下,制备不同体积含量的TiB_2陶瓷相增强Ni(Al)基复合粉末,其中Ni粉和Al粉的摩尔比为1:1。采用扫描电子显微镜(SEM)以及X-射线衍射仪(XRD)分析球磨后粉末的显微组织结构及物相,研究不同球磨时间对制备TiB_2-Ni(Al)复合粉末物相演变、组织结构及粒子间界面结合状态的影响。结果在球磨过程中,球磨时间越长,Ni/Al间的塑变有利于原子之间的扩散,TiB_2陶瓷相颗粒逐渐变小。当球磨时间增长到一定程度时,延展性好的Al粉颗粒发生扁平化且其表面积不断增大,使得碎化后的Ni粉颗粒不断嵌入Al粉颗粒中,最终形成Ni(Al)固溶体。同时根据XRD分析发现,随着球磨时间的延长,TiB_2-Ni(Al)复合粉末中的Al峰逐渐减小,说明Al不断固溶到Ni中,形成了一定量的Ni(Al)固溶体。结论通过机械球磨技术在球磨一定时间后可原位合成Ni(Al)固溶体,这说明随着Ni与Al之间的相互扩散有利于形成Ni(Al)固溶体。

不同粉末冶金方法制备的Al_3Ti/Mg复合材料的性能研究

采用原位合成和外加法两种粉末冶金方法制备了质量分数为10%、20%、30%、40%的Al3Ti颗粒增强镁基复合材料,并对复合材料进行了XRD衍射分析、微观组织分析以及硬度、压缩强度和磨损性能的分析。结果表明,原位合成法制备的复合材料中Al3Ti颗粒尺寸较细,为1～5μm;外加法制备的复合材料中Al3Ti颗粒尺寸为5～15μm;Al3Ti颗粒均匀分散在镁基体中,可大幅度提高材料的强度和耐磨性能;原位合成法比外加法具有更好的强化效果,随着Al3Ti含量的增加,复合材料的硬度和压缩强度显著增加;原位合成法、外加法制备的复合材料中Al3Ti含量分别为20%、30%时耐磨性能最佳。

粉末预制块重熔稀释制备SiC_p/Al复合材料的研究

探讨了一种制备 Si C颗料增强铝基复合材料的新的工艺方法 ,即粉末预制块重熔稀释法。利用普通设备 ,探索了制备工艺过程 ,分析了金相组织。结果表明 ,采用粉末预制块 ,重熔稀释 ,Al液中加活性元素 Mg,适当提高铝液温度和增加机械搅拌力度等 ,有效地改善了 Si C颗粒与铝基体的润湿性。制备了较为满意的 Si

粉末烧结法制备Al/Tb_(0.3)Dy_(0.7)Fe_(1.95)磁致伸缩复合材料

采用粉末烧结法制备了Al/Tb0.3Dy0.7Fe1.95磁致伸缩复合材料,研究了烧结温度对烧结体的显微结构、相组成、磁致伸缩、抗压强度等性能的影响。研究结果表明,600℃烧结时,烧结体中仍主要存在Al与GMM合金相,烧结获得较理想的相分布状态。随着烧结温度的增加,复合体中非GMM相越来越多,原始相减少。当1200℃烧结时,烧结体中主要存在杂相,已几乎没有GMM相。随着烧结温度的增加,复合材料的λs和抗压强度明显下降,烧结温度为600℃时,烧结体的λs和抗压强度最大,分别为405×10-6和61.71MPa。其不足是,复合材料仍呈现明显的脆性特征。

纳米NiAl_2O_4/Al_2O_3复合粉末的制备新工艺

本研究采用高温氧化的方法制备出纳米NiAl2O4/Al2O3粉体.在纳米Al2O3粉体表面包覆一层金属Ni,在1350 ℃高温下焙烧Ni/Al2O3复合粉体得到纳米NiAl2O4/Al2O3粉体.利用TEM对Ni/Al2O3复合粉体进行观察,发现Ni/Al2O3复合粉体颗粒成球形,大小为50～60 nm;通过对Ni/Al2O3复合粉体的DTA分析,显示Ni/Al2O3复合粉体在900 ℃和1*!300 ℃下有新相生成,经XRD检测,新相分别为NiO和NiAl2O4.

粉末形态对热压态SiC_p/Al复合材料的颗粒分布与力学性能影响

探讨了不同球磨时间的SiC p/2009铝粉末形貌的演化、SiC p颗粒分布及其对复合材料力学性能的影响。结果表明,高能球磨可以有效地改善复合材料中SiC p颗粒的分布状况,随着球磨时间的延长,增强颗粒分布均匀性逐渐提高,但复合材料的强度并不一直随着增强颗粒分布均匀性的提高而增长。球磨4 h时,复合材料粉末处于冷焊阶段,不仅可以显著改善复合材料的颗粒分布均匀性,而且由于其粉末尺寸较大,比表面积小,受氧化的影响更小,显示出较高的力学性能。

Al/Ni粉末复合材料冲击反应细观机制

为阐明含能结构材料冲击反应机理,开展以Al/Ni粉末复合材料为代表的含能结构材料冲击反应细观模拟研究。基于Al/Ni粉末复合材料的扫描电镜照片建立细观有限元模型,并结合Mie-Grüneisen状态方程描述Al/Ni粉末复合材料冲击压缩行为。在此基础上,基于反应扩散模型建立考虑多组分固相反应的Al/Ni粉末复合材料冲击反应细观模型,分析细观尺度上物质输运过程、冲击反应演化规律及冲击波传播特性。研究结果表明:Al/Ni粉末复合材料在冲击压缩速度(即粒子速度)为400 m/s时仅发生了微弱的化学反应,且化学反应程度随着冲击压缩速度的增大的加剧;化学反应最初发生于Al-Ni界面处,然后垂直于界面发展;冲击反应将引起材料冲击温度和压力的增高,同时对冲击波的传播起到强化作用。

粉末热压新型(Al_(63)Cu_(25)Fe_(12))p/Mg复合材料的研究

采用粉末热压方法,制备了新型(Al63Cu25Fe12)p/Mg复合材料,Al63Cu25Fe12准晶颗粒均匀分散在复合材料中,而且与基体金属的结合良好,反应轻微,只在颗粒的边沿部分存在约5μm的反应层。粉末热压复合过程中的较低温度限制或减缓了准晶颗粒与基体金属之间的反应,反应层的反应产物除了准晶类似相Al13Fe4外,还存在一定的MgAl2O4氧化物。与纯Mg相比,除塑性外的其它力学性能指标均有很大提高,特别是含10%准晶颗粒的复合材料,其屈服强度显著提高到193·28MPa。

NaCl辅助低温燃烧合成法制备Al2O3/Cu复合粉末的研究

以硝酸铜、硝酸铝、氯化钠和尿素为原料,结合NaCl辅助低温燃烧合成法和氢还原法制备了Al2O3/Cu复合粉末,研究了NaCl掺入量对复合粉末的影响。结果表明,NaCl与Cu(NO3)2的摩尔比为1.5∶1时,前驱物的比表面积达到了最大值,为41.3 m2/g;前驱物氢还原后得到的Al2O3/Cu复合粉末颗粒尺寸为2μm左右,比表面积为15.6 m2/g;对复合粉末采用SPS烧结,烧结块体中Al2O3粒子和Cu基体之间的结合性较好。