电磁搅拌对Al_3Ti/ADC12复合材料半固态组织的影响

以Al-K2Ti F6为反应体系,采用电磁搅拌法制备了原位Al3Ti/ADC12复合材料半固态浆料,研究了不同搅拌参数对该复合材料半固态组织的影响,揭示了半固态组织在电磁场作用下的演变机理。结果表明:在本实验降温搅拌过程中,随着搅拌时间的逐渐增加,该复合材料半固态组织中的初生α-Al相形貌发生了多样性变化,经历了树枝状、蔷薇状、近球状的演变,其中在585℃时水淬取样的组织较佳,初生α-Al相主要呈近球状,弥散悬浮于液相中,平均尺寸约为35.2μm。在一定范围内,若固定相同的搅拌频率和搅拌时间,在降温搅拌过程中,随着搅拌电压的增大,晶粒形貌趋于圆整,尺寸逐渐变小;若固定相同的搅拌电压和搅拌时间,在降温搅拌过程中,随着搅拌频率的增大,晶粒逐渐细化而后又逐渐增大。

Al-Ti体系原位合成Al_3Ti/ADC12复合材料

在超声场下,以Al-Ti为反应体系,采用熔体直接反应法原位合成Al_3Ti/ADC12复合材料。研究Ti加入量、超声时间以及功率对复合材料的显微组织和力学性能的影响。结果表明:随着超声功率的逐渐增加,Al3Ti颗粒尺寸变得愈加细小,分布也变得更为均匀;并且Ti的加入能够细化基体组织中的α-Al相,使其由原来的粗大树枝状逐渐转变为细小枝晶状、蔷薇状甚至近球状。然而,随着超声时间的增加,超声效果会出现先加强后减弱的趋势。Al_3Ti/ADC12复合材料的力学性能变化趋势与其组织变化趋势相一致,当Ti添加量为3%(质量分数)、超声功率为1.5kW、超声频率为20kHz、超声时间为6min时,其综合性能较好,抗拉强度达到247.34MPa,伸长率达到2.31%,比未施加超声的复合材料分别提高了21.3%和50.0%。

体育设备用TiAl_(3)/ADC12复合材料的力学性能及耐腐蚀性能研究

采用超声振动法制备体育设备用TiAl_(3)/ADC12复合材料,利用光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜、能谱分析仪和万能试验机研究了超声时间对复合材料的微观组织、力学性能和耐腐蚀性能的影响。结果显示,适当的超声时间使得复合材料的微观组织更细化,TiAl_(3)增强相的尺寸较小,分布均匀,呈现为沿一定方向生长的长条状。增大超声时间,复合材料的密度、硬度、拉伸强度先增大后减小,伸长率先减小后增大。在超声时间为90 s时,TiAl_(3)/ADC12复合材料的微观组织细化最明显,初生α-Al颗粒尺寸最小、形貌最圆整,复合材料的密度、硬度、伸长率和拉伸强度达到最大值,腐蚀面的腐蚀坑变小,腐蚀面积和腐蚀产物减少。

原位自生纳米Al_3Ti/LY12复合材料的组织及性能

利用 Ti O2 颗粒与铝合金液原位反应制备了 Al3Ti/ L Y12复合材料 ,采用透射电子显微镜对其微观组织特征进行了研究 ,测试了材料的室温拉伸强度、塑性与冲击韧度 ,并与 L Y12合金进行比较。发现 Ti O2 与 L Y12合金液反应后生成约 4 0 nm的 Al3Ti颗粒 ,弥散分布在 L Y12基体合金中 ,Al3Ti/ L Y12界面良好结合 ,使复合材料的强度、塑性、冲击韧度均比 L

超声处理原位反应合成Al_2O_3/ADC12复合材料

以Al-B2O3为反应体系,采用熔体直接反应法与超声处理相结合制备了原位Al2O3/ADC12复合材料。采用光学显微镜观察基体和复合材料的显微组织,用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及能谱仪(EDS)分析增强相的分布、形貌以及成分。结果表明:在超声作用下,原位反应能够有效快速地进行,增强颗粒与基体的润湿性得到了显著改善;超声和增强颗粒的协同作用使得复合材料的显微组织和力学性能有了较大的改善;复合材料显微组织中的晶粒得到细化,分布更加均匀,硅相形貌由原来的块状、长针状、条状逐渐转变为短棒状、颗粒状;在一定范围内,随着超声功率的增加,复合材料的组织和性能更理想;经600 W超声辅助合成的复合材料的综合力学性能较好,此时抗拉强度达到224.5 MPa,硬度HV达到112.7,分别比基体ADC12提高了25.7%、27.1%。

原位反应法制备Al/Al_3Ti复合材料组织和性能

本研究采用一种新型的原位反应工艺，使ＴｉＯ２粉剂与纯铝熔体反应，生成Ａｌ３Ｔｉ颗粒，然后采用搅拌铸造法制备Ａｌ／Ａｌ３Ｔｉ复合材料。生成的Ａｌ３Ｔｉ颗粒尺寸细小，为２～３μｍ，而且分布均匀，与基体结合好。当ＴｉＯ２加入量为纯铝基体的３０ｗｔ％、反应温度为９２０℃时，复合材料的抗拉强度比纯铝基体提高７１．５％，硬度提高１３４％，而延伸率较纯铝稍有下降。

高能超声对原位合成Al_3Ti/6070复合材料凝固组织的影响及机制

以Al-K2TiF6为反应体系,采用熔体反应法,在高能超声场下原位合成Al3Ti/6070复合材料。采用XRD、SEM、EDS等手段研究不同超声参数如超声时间和超声强度对Al3Ti/6070复合材料增强体形貌及尺寸的影响。建立了超声作用下熔体中颗粒行为模型,并对其机制进行了探讨。结果表明:在一定的超声强度下(0.66kW/cm2),颗粒尺寸随超声作用时间的延长(1～7min)先减小后增大,当作用时间为3min时,颗粒最细小,尺寸为1～2μm,形貌主要为小块状或短棒状;当超声作用时间大于3min时,颗粒数量随时间增加而急剧减少;在相同的超声作用时间(3min)下,颗粒尺寸随超声强度的增加而减小,当超声强度为0.82kW/cm2时,颗粒尺寸为0.5～1μm,颗粒形貌主要为小块状或粒状,当超声功率大于0.82kW/cm2时,颗粒数量随超声功率增加而急剧减少。高能超声作用下Al3Ti/6070复合材料的最佳制备工艺为:超声强度0.66～0.82kW/cm2,超声作用时间3min。

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。

热压复合制备Ti-Al_3Ti层状复合材料组织结构研究

采用热压复合工艺在不同工艺参数下制备了Ti-Al3Ti层状复合材料,利用SEM和EDS对材料的组织结构进行了观察,研究了热压复合工艺参数对Ti/Al扩散反应及反应层微观组织结构的影响规律.结果表明,在不同工艺参数下,Ti/Al叠层热压复合反应的初生相均为Al3Ti.600℃时Ti/Al叠层只发生少许反应,在界面处生成一薄层Al3Ti,650和700℃时,Al层完全反应,各层界面处结合状态良好,层间结合紧密.650℃时Al3Ti为唯一生成相,但700℃时,由于反应动力学的影响Al3Ti/Ti层之间有TiAl层生成,Ti-Al系金属间化合物的生成顺序为Al3Ti→TiAl.反应过程中液相的存在能够使Ti、Al持续紧密接触,加快反应速度,促进反应顺利进行.

高能球磨制备Al_3Ti/Al块体纳米晶复合材料

通过对Al Ti系和Al TiO2 系进行高能球磨和压制烧结制备了固态原位反应生成的纳米晶块体Al3Ti/Al复合材料。研究表明 :Al Ti合金系高能球磨后 ,各组元晶粒得到细化 ,并且Ti在Al中发生了强制超饱和固溶 ,烧结时原位反应形成纳米晶Al3Ti/Al复合材料 ;而Al TiO2 反应体系高能球磨仅发生组分晶粒细化 ,烧结时TiO2 部分还原并和Al原位反应生成纳米晶 (Ti2 O3+Al3Ti) /Al复合材料。

离心铸造法制备Al_3Ti/Al原位自生功能梯度复合材料

采用离心铸造法,用TiO2粉末与纯铝熔液原位反应生成Al3Ti颗粒增强相,获得了组织和性能在径向上呈梯度分布的Al3Ti/Al功能梯度复合材料。考察了材料的显微组织和硬度,Al3Ti颗粒和材料硬度在径向上由外向内呈梯度分布。研究分析了离心和转速、TiO2加入量和激冷强度对复合材料组织和硬度的分布梯度的影响。结果表明,这些因素对复合材料组织和性能分布梯度的影响较大。

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。

Al_2O_(3sf)/LY12复合材料热压缩变形流变本构方程研究

通过热等温恒速压缩实验研究了Al2O3sf/LY12复合材料在不同变形条件下的流变应力行为,并根据实验数据确定了本构方程中的材料参数。研究表明,流变应力随变形温度升高而降低,随应变速率提高而增大,而且在温度低于400℃时,Al2O3sf/LY12进入稳态变形后流变应力略有下降;当温度高于400℃时,屈服后的流变应力基本保持不变。从代数变换的角度得出了双曲正弦方程的两种近似形式,指数型本构方程与幂型本构方程,并确定了其适用范围,指数型方程适用于高应力区,幂型方程适用于低应力区,双曲正弦方程适用于所有应力水平,这与实验结果及文献报道相一致。

高能超声处理对原位Al_3Ti/A356复合材料显微组织和力学性能的影响

采用熔体直接反应法,以工业钛剂和A356合金为反应物,利用高能超声原位合成了Al3Ti/A356复合材料。利用X射线衍射与扫描电镜对该复合材料的微观组织和物相组成进行分析,并通过拉伸实验对该复合材料的力学性能进行测试。结果表明,经过高能超声处理后,复合材料中的Al3Ti颗粒尺寸较高能超声处理前明显变小,分布也更均匀。当超声功率为1.2kW/cm2,超声作用时间为360s时,颗粒尺寸最小,为0.5～2μm。复合材料的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别达到281.83、226.72MPa和5.6%,较未施加高能超声的复合材料分别提高了16.2%、10.3%和33.3%。

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。

Al-TiO_2体系热扩散反应合成Al_3Ti/Al复合材料的磨损性能研究

针对Al-TiO2 体系 ,采用热扩散反应合成方法制备了Al2 O3 /Al和Al3 Ti/Al复合材料 ,考察了复合材料的组织结构特性、磨损性能及磨损机理 .结果表明 ,Al-TiO2 体系的热扩散反应合成产物为Al2 O3 和Al3 Ti,其中Al3 Ti呈棒状 ,相对均匀地分布于Al基体中 ;Al2 O3 为细小颗粒 ,偏聚于Al基体的晶界 .随着反应物中TiO2 /Al摩尔比的提高 ,产物中Al2 O3 和Al3 Ti的体积含量增加 ,复合材料的耐磨性明显提高 .复合材料的磨损失效主要源于其在反应过程中产生的微空隙 (裂纹核 )在摩擦载荷反复作用下的生长。

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。

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。

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。

液-固挤压Al_2O_(3sf)/LY12复合材料管材成形过程的数值模拟

针对液-固挤压复合材料管材的成形过程,采用热刚塑性准耦合有限元法进行了数值模拟,以揭示其塑性变形行为。通过自行开发的有限元模拟系统软件,利用网格重新划分技术,得到了复合材料液-固挤压变形过程中的应力场、应变场及变形力,并对有关问题进行了分析。与试验结果相比较,验证了该系统的可靠性,为保证制件成形质量和合理选择工艺参数提供了理论依据。