Al2O3/Ti2AlN复合材料的微观组织分析

采用真空热压法原位形成强化相Al2O3,制备出Al2O3颗粒增强Ti2AlN基复合材料。本文采用金相显微镜,扫描电镜,透射电镜分析了热压态复合材料的微观组织,采用x-射线衍射分析(XRD)分析了热压态复合材料的相组成。制备的Al2O3/Ti2AlN复合材料由热力学稳定的α-Al2O3相和Ti2AlN相组成,其中Al2O3颗粒弥散分布在连续的Ti2AlN基体里。Al2O3相的体积分数为40% ±5%,呈等轴状,颗粒尺寸分布在500 nm^2 μm之间,平均为1 μm左右。Ti2AlN相晶粒为盘状,厚度大约是100 nm,长度在0.5~2 μm之间,平均几何尺寸0.3 μm左右。

Al_2O_3/Ti_2AlN复合材料的弯曲性能研究

采用真空热压法原位形成强化相Al_2O_3,制备出Al_2O_3颗粒增强Ti_2AlN基复合材料。对热压态复合材料样品在不同温度下的弯曲性能进行了测试,研究了不同的应变速率对弯曲性能的影响。随着温度的升高,弯曲强度从室温的580 MPa降低到1 200℃的10 MPa,表现出优越的高温变形能力。在压头位移速率小于0. 5 mm/min时,应变速率敏感因子m值为0. 24,在压头位移速率大于0. 5 mm/min时,m值为0. 68。

Al_2O_3/Ti_2AlN复合材料的变形机制研究

采用真空热压法原位形成强化相Al_2O_3,制备出Al_2O_3颗粒增强Ti_2AlN基复合材料。本文对热压态复合材料样品在室温下不同载荷条件下的维氏硬度进行测量,观察了压痕裂纹的形貌,应用压痕方程得出了复合材料的断裂韧性。并对热压态复合材料样品在不同温度下的压缩变形进行了研究,观察了不同变形量样品的变形后形貌。

(TiB_2+Al_2O_3)增强铜基复合材料的研究

研究了 Cu- Al- Ti O2 - B2 O3粉末在机械合金化和随后的烧结过程中结构的变化。结果表明 ,Cu- Al- Ti O2 - B2 O3粉末通过机械合金化可以形成 Cu (Ti、 B)及 Al2 O3和少量的 Ti Cu3粉末 ,Al2 O3是通过机械合金化过程中的自维持反应形成的。采用 Cu,Al,Ti O2 和 B2 O3作为原料 ,通过机械合金化和随后的加压烧结 ,可以制备性能较好的 (Ti B2+Al2 O3)

反应合成Ti_3Al/TiC+Al_2O_3复合材料烧结过程热力学分析

将高能球磨后的Ti-Al粉末和TiC,Al2O3粉末混合进行热压烧结,在烧结的过程中反应生成金属间化合物为增强相的复合材料。通过对粉料的X射线衍射分析、热分析(DSC)和烧结体的成分分析表明,最终的金属间化合物只有Ti3Al而没有其它金属间化合物相。通过热力学计算,分析了反应烧结过程并发现在低温由固相间原子扩散控制生成TiAl3,TiAl,Ti3Al的渐进过程,和在高温下金属间化合物的合成机理,而且增强相和基体界面间处于稳定状态。

Al_2O_3/Ti_3SiC_2层状复合材料的制备与性能

采用两种方法制备Al2O3/Ti3SiC2层状复合材料,一是原位-热压法,即Ti3SiC2是在层状材料的制备过程中同时被合成的;一是分步法,即制备过程分两步进行,首先制备出Ti3SiC2高纯粉,再采用热压法进行烧结制备层状材料。两种方法制备的Al2O3/Ti3SiC2层状复合材料强度保持在450MPa以上,断裂功达到1200～1560J/m2,相对Al2O3块体材料提高十余倍。另外,不同的制备方法得到不同的组成和显微结构,决定了这两种Al2O3/Ti3SiC2层状复合材料性能的差异:前者强度较高韧性较低,后者强度较低而韧性较高。

TiN-Al_2O_3纳米复合材料的力学性能和导电性能

以纳米TiN和α-Al2O3粉体为原料,采用球磨混合法制备了纳米TiN-Al2O3复合粉体,通过热压烧结得到致密烧结体.研究了纳米TiN颗粒对Al2O3材料力学性能和导电性能的影响,实验结果表明:在Al2O3基体中加入15vol％TiN纳米颗粒时,Al2O3材料的弯曲强度和断裂韧性分别从370MPa和3.4MPa·m1/2提高到690MPa和5.1MPa·m1/2,随着TiN添加量的增加,复合材料的电阻率逐渐降低,在25vol％TiN时达到最低值(6.5×10-3Ω·cm).

钛铁矿原位反应合成Al_2O_3-TiC颗粒增强铁基复合材料

利用钛铁矿铝热碳热原位还原技术成功制备了Al2O3-TiC增强铁基复合材料。通过XRD,SEM和力学性能检测方法分析了钛铁矿原位合成和添加合成两种方式对Al2O3-TiC增强铁基复合材料的组织和力学性能的影响。结果表明:利用钛铁矿合成的铁基复合材料的增强相为Al2O3,MgAl2O4,TiC和Fe相,添加合成过程中会发生一些硬质相TiC被氧化的现象。钛铁矿原位合成Al2O3-TiC增强铁基复合材料的基体组织呈粗大的块条状分布;添加合成的复合材料的铁基体以块状均匀分布。制备的Al2O3-TiC增强铁基复合材料的性能比较优良。材料的最佳综合力学性能为抗弯强度937MPa,维氏硬度532。

Ti/Al_2O_3复合材料性能研究

本文利用放电等离子烧结技术制备了致密的Ti Al2 O3复合材料。实验结果表明 ,6 0vol%Al2 O3和80vol%Al2 O3的Ti Al2 O3复合材料 ,界面处生成少量的TiAl,使得Ti与Al2 O3间的界面能大于其单个晶粒的界面能 ,复合材料性能随Ti含量的增加而增大 ;4 0vol%Al2 O3和 2 0vol%Al2 O3的Ti Al2 O3复合材料 ,界面处生成脆性的Ti3Al相 ,使得Ti与Al2 O3间的界面能小于各自晶粒的界面能 ,材料的性能随Ti含量的增加而降低 ,同时断裂的模式也发生改变 ,由穿晶断裂为主转变为沿晶断裂 ,脆性的Ti3Al相是Ti Al2 O3复合材料力学性能降低的主要原因。

热压烧结制备Al_2O_3/TiCN-0.2%Y_2O_3复合材料

采用热压烧结的方法制备Al2O3/TiCN-0.2%Y2O3复合陶瓷的结果,较详细地介绍了试样成分、热压温度对试样抗弯强度、断裂韧性、维氏硬度等力学性能的影响。结果表明:在热压温度低于1650℃时,各项力学性能随着热压温度的提高而提高,当热压温度为1650℃、压力为35 MPa,保温时间为30 min时,其抗弯强度、断裂韧性及硬度分别达到它们的最大值1015 MPa,6.89 MPa.m1/2和20.82 MPa。当热压温度高于1650℃时,导致TiCN分解作用加强导致密度下降,同时温度过高导致晶粒长大使力学性能下降。显微结构分析表明:由于稀土Y2O3的加入,生成少量的YAG相,抑制了Al2O3和TiCN晶粒长大,有助于提高含Y2O3的Al2O3/TiCN复合材料的断裂韧性。TiCN颗粒弥散在Al2O3晶界处,其晶粒尺寸在1μm左右,分布均匀,相互交织,抑制了晶粒生长,从而起到增韧补强作用,有利于材料力学性能的提高。从压痕裂纹尖端扩展情况的扫描电镜照片可以看出:基体与增强相多个晶粒构成裂纹桥联行为,并可能形成裂纹偏转、分支与桥联的共存区,主要起作用的是稀土强化TiCN颗粒弥散增韧机制,将复合材料的断裂韧性从5.94提高到6.89 MPa.m1/2。

原位热压合成Nb掺杂Al_2O_3/TiAl复合材料

利用Al-Ti-TiO2-Nb2O5体系的放热反应,原位热压合成了Nb掺杂Al2O3/TiAl复合材料。借助DTA结合XRD探讨了Al-Ti-TiO2-Nb2O5体系的反应过程,并采用XRD、OM和SEM研究了复合材料的物相组成及显微结构。结果表明:Al熔化的同时,体系发生了Al和Nb2O5的铝热反应,生成了NbO2和Nb等中间产物,并放出了较多热量,这些热量促使Ti和Al较早化合生成TiAl3,随即引发Al和TiO2较早的还原反应,进而促使材料在较低温度下致密烧结;产物由-γTiAl、α2-Ti3Al、Al2O3和NbAl3相构成,Al2O3颗粒分布于基体交界处,存在一定的团聚;Nb2O5的引入,对基体-γTiAl相和α2-Ti3Al相的的分布有一定的影响,使得基体晶粒细化,较好地改善了材料的力学性能。

La_2O_3,Ce_2O_3掺杂对原位合成Al_2O_3(p)/TiAl复合材料显微组织与性能的影响

借助XRD,SEM分析及力学性能测试,分析了La2O3,Ce2O3掺杂对原位合成Al2O3颗粒强化钛铝基复合材料组织与性能的影响,探讨了稀土氧化物(La2O3,Ce2O3)的细化机制。研究结果表明:掺杂稀土氧化物后产物由-γTiAl/α2-Ti3Al双相、Al2O3及Al4La或Al4Ce相组成;Al2O3颗粒分布于晶界处,使基体晶粒得以细化;引入稀土元素后材料的密度明显增强,氧化铝的团聚现象减弱。力学性能测试表明,La2O3,Ce2O3的引入,有效改善了复合材料的力学性能,尤其是掺杂Ce2O3后,材料的抗弯强度比未掺杂时提高了160%以上。

Al_2O_3/TiAl复合材料的原位合成及反应机制的研究

利用Al-Ti-TiO2体系的放热反应,原位合成了Al2O3/TiAl复合材料。借助示差热分析法探讨了体系的反应机制,采用XRD、SEM和OM分析了复合材料的相组成及显微组织。结果表明,原位合成Al2O3/TiAl复合材料由TiAl、Ti3Al和Al2O3相组成,Al2O3颗粒分布于TiAl和Ti3Al双相交界处,并存在一定团聚。随其含量增加,团聚程度加剧,晶粒尺寸减小。Ti和Al反应生成TiAl3放出的热量使部分TiAl3相处于液相状态,熔融的体积分数约为87.87%,液相的存在提高了颗粒间的润湿性,同时放出的热量是引发后续反应的原因之一。TiAl3与Al-TiO2的还原反应生成的活性Ti原子结合最终生成了TiAl和Ti3Al相。

热压制备Ti_3SiC_2/MgAl_2O_4复合材料及其性能研究

采用反应热压烧结法制备Ti3SiC2/MgAl2O4复合材料,研究MgAl2O4含量对该复合材料致密化程度、显微结构以及力学性能的影响。结果表明:MgAl2O4和Ti3SiC2两相之间具有很好的化学相容性;MgAl2O4的引入对该复合材料的烧结致密度影响不明显;MgAl2O4晶粒镶嵌在Ti3SiC2晶粒的层片之间,相互穿错搭接,可以有效地阻止裂纹的扩展;适当的MgAl2O4可以改善复合材料的力学性能,当MgAl2O4的质量分数为20%时,其抗弯强度达到421.4 MPa,当MgAl2O4的质量分数为10%时,其断裂韧性达到4.27 MPa.m1/2。

添加Al_2O_3对Ti_3SiC_2复合材料性能的影响

采用反应热压烧结法制备Ti3SiC2-Al2O3复合材料,研究热压温度和Al2O3含量对Ti3SiC2-Al2O3复合材料相组成、力学性能及抗氧化性能的影响。结果表明:采用反应热压烧结,可以在1450℃烧结得到致密度高、性能良好的Ti3SiC2-Al2O3复合材料。添加Al2O3可以起到第二相增强的作用,从而提高材料的强度。随着添加量的增加,复合材料的力学性能先提高后降低,当Al2O3添加量为20%(质量分数)时断裂韧性达最大值(7.10 MPa-m1/2),当Al2O3添加量为30%时抗弯强度达最大值(512 MPa)。Al2O3在高温下与TiO2反应生成具有耐高温和高抗热震性能的Al2Ti O5,可以有效提高Ti3SiC2基复合材料高温抗氧化性能。

Al_2O_3对Ti_3SiC_2/Al_2O_3复合材料性能及显微结构的影响

采用SPS烧结方法,通过测定密度、气孔率、硬度、抗弯强度以及组织观察,系统地研究了Al2O3对Ti3SiC2/ Al2O3复合材料性能的影响。结果表明,在Ti3SiC2中添加适量Al2O3可以在强度及断裂韧性略有增加的前提下,大幅度提高材料的硬度,维氏硬度最高可达10.28GPa。当Al2O3含量过高时,材料强度、断裂韧性的下降是由于Al2O3的团聚所致。

SiO_(2f)/SiO_2复合材料与TC4,Ti_3Al和TiAl的钎焊

在880℃/10min规范下,采用AgCuTi活性箔带钎料完成了SiO2f/SiO2/TC4,SiO2f/SiO2/Ti3Al和SiO2f/SiO2/TiAl三种接头的连接,每种接头界面均结合良好。接头显微组织结果表明,三种接头组织形貌较为相似,均在靠近SiO2f/SiO2母材的界面处形成了一层薄薄的扩散反应层组织,在该组织中出现了Ti和O的富集。分析认为,钎焊过程中钎料中的Ti会优先向SiO2f/SiO2母材边缘扩散,同时,金属母材中的元素在液态钎料的作用下不断向钎缝中溶解,其中一部分母材中的Ti也会向复合材料母材边缘扩散,两种不同来源的Ti共同与SiO2发生反应生成Ti-O相,根据三种接头扩散层中Ti和O的原子比例推断Ti-O相为Ti2O。三种接头的钎缝基体区主要由白色组织和灰色组织共同组成,其中白色组织中富含Ag,主要以Ag基固溶体形式存在,而灰色组织中富含Ti和Cu,二者结合生成Ti-Cu组织。

原位合成Al_2O_3/Ti-Al复合材料的研究

利用氧对金属Ti、Al粉的部分氧化,原位合成了Al2O3/Ti-Al复合材料,通过XRD和SEM手段,发现Al2O3分布在Ti-Al基体交界处,在一些制得的复合材料中出现了大量原位生成的纤维。借助差热分析,对该制备过程的反应机理进行了初步探讨,研究认为该制备过程的反应步骤为:Ti、Al金属粉表面氧化→铝的熔化→TiAl3的生成→Ti2Al、TiAl、Ti3Al等多种化合物生成和Al对TiO2的还原反应。原始组成中铝含量决定了复合材料的主要晶相组成,铝含量不足时,生成Ti2Al、TiAl、Ti3Al等多种金属间化合物和氧化铝;铝含量足够时,最终的产物为TiAl3、金属铝以及氧化铝等相。

Ti_3SiC_2/Al_2O_3复合材料的SPS烧结及其性能研究

利用放电等离子烧结(SPS)方法成功制备了Ti3SiC2/Al2O3复合材料,用XRD及SEM对其组成和结构进行了表征。另外系统研究了Ti3SiC2/Al2O3复合材料的弹性模量及673K时的热传导性能。结果表明复合材料弹性模量高于理论上限模量,随着Ti3SiC2含量的增加复合材料弹性模量减小,且Ti3SiC2的加入使复合材料的热导率较Al2O3有一定的提高,673K时复合材料热导率符合"海岛-网络"模型。

自蔓延高温合成TiB_2/Al_2O_3复合材料的力学性能

以普通商用TiO2为原料,与铝粉、碳化硼进行自蔓延(SHS)高温合成TiB2/Al2O3复合材料,通过差热和X射线衍射分析,确定了TiO2、Al及B4C的反应机制,得到了生成TiB2/Al2O3复合粉体的最佳工艺条件。测定了TiB2/Al2O3复合粉体相关的力学性能,得到材料的抗压强度为87.2MPa,抗弯曲强度为104.3MPa。SEM观察发现生成相中存在大量的气相或气孔,生成物微观区域不太均匀,材料的断裂形式主要为脆性断裂,生成物的颗粒尺寸为亚微米级。