烧结温度对Cu-Cr2AlC复合材料组织及性能的影响

以实验室自制的Cr2AlC粉末和铜粉为原材料,先将铜粉以较低的压制压力压制成坯块,再将Cr2AlC粉末与铜坯块以同一较高的成型压力压制成Cu-Cr2AlC层状复合材料,分别在不同的温度(870、890、910、930、950℃)以氩气为保护气体进行烧结。利用金相显微镜和扫描电子电镜对试样的组织和界面结合状况进行观察分析,利用显微硬度计对试样进行显微硬度测试,研究烧结温度对Cu-Cr2AlC复合材料组织与性能的影响。结果表明,复合材料的的组织随着烧结温度的升高得到改善,部分组织达到了冶金结合的效果,材料各部分的硬度随着烧结温度的升高而增大,910℃以上为合适的烧结温度。

Cr_2AlC颗粒增强Cu基复合材料的制备与性能表征

采用热压烧结方法制备以三元层状碳化物陶瓷Cr2AlC为增强相的Cu-Cr2AlC复合材料.利用X射线衍射(XRD)和光学显微镜研究复合材料的物相组成和组织形貌;利用维氏硬度仪和万能试验机测试其维氏硬度和抗拉力学性能;利用扫描电镜观察样品拉伸断口形貌.结果表明,当Cr2AlC的体积分数为20%时增强效果最佳,屈服强度和抗拉强度分别达到230和315MPa;Cu基体晶粒细化及增强颗粒与基体之间良好的界面结合是材料强化的主要原因.

真空热压烧结Al_2O_3/Cu-Cr复合材料的组织与性能

采用简化内氧化真空热压烧结工艺制备了不同Cu2O加入量(4%、5%、6%)的Al2O3/Cu-Cr复合材料。分析研究了其微观组织与性能,并研究了冷变形对材料性能的影响。结果表明,在铜基体上弥散分布着细小粒状Al2O3颗粒,其粒径为5～20nm,颗粒间距为20～150nm;Al2O3/Cu-Cr复合材料经80%变形后,其硬度和抗拉强度明显提高,而电导率则随变形量的增大先升高后降低;随着Cu2O加入量的增加,材料的抗软化性能逐渐提高;当Cu2O加入量为5%时,真空热压烧结(950℃,2h,22MPa)后全部完成内氧化,且变形后综合性能最优,此时Cu2O含量为最佳的添加量。

Ti_2AlC/TiAl复合材料的高温氧化性能研究

利用放电等离子烧结(SPS)技术,原位制备Ti2AlC/TiAl和Ti2AlC/TiAl(Nb,B)复合材料,并研究其在900℃和1000℃的高温氧化性能。研究发现,掺加Nb,B后复合材料的抗氧化性能明显提高,1000℃氧化30h时氧化层厚度为50μm～60μm,未掺入Nb,B时其厚度约为170μm。在氧化层和复合材料交界处结构疏松出现许多孔洞,Nb原子在高温时向表面层富集使复合材料抗氧化性能提高,富Nb层的存在即可以阻挡氧原子的继续渗入,又可以作为扩散障,减少Kirkendall效应;加入B后,组织明显细化,氧化反应初始阶段氧化物的形核增多。

Cr_2AlC颗粒增强Cu基复合材料的制备及力学性能研究

用粉末冶金方法制备了Cr_2AlC颗粒增强Cu基复合材料,研究了Cr_2AlC颗粒加入量对Cu基复合材料显微组织、密度、力学性能的影响。结果表明:Cr_2AlC颗粒弥散分布于Cu基体中,对Cu/Cr_2AlC复合材料的致密化和晶粒长大有一定阻碍作用;随着Cr_2AlC质量分数的增加,材料的密度呈下降趋势,硬度明显提高,而压缩率降低。

原位热压反应制备Ti_3AlC_2/TiB_2复合材料

Ti3AlC2综合了陶瓷和金属的诸多优点,有着潜在的广泛应用前景。然而,单相Ti3AlC2的硬度和强度偏低,限制了它的广泛应用。引入第二相形成复合材料是解决上述问题的一个有效方法。以Ti粉、Al粉、石墨和B4C粉为原料采用原位热压方法成功地合成了Ti3AlC2/TiB2复合材料。利用DSC和XRD对其反应路径作了详细研究,并利用SEM和TEM对复合材料的微观结构进行了表征,最后测试了复合材料的硬度和强度。结果表明用B4C-Ti-Al-C体系,可以在较低温度下合成致密的无杂质Ti3AlC2/TiB2复合材料;引入的TiB2明显提高了Ti3AlC2的硬度和强度。

热压TiAl/Ti_2AlC复合材料的相形成规律

采取原位热压方法 ,利用 Ti、Al、Ti C为原料合成了 Ti Al/ Ti2 Al C复合材料。通过 X衍射图谱 ,分析了从 6 0 0℃到 130 0℃该合成过程的相形成规律。Ti、Al、Ti C的反应大致可分为 2个阶段 :90 0℃之前 ,Ti和 Al反应生成 Ti Al金属间化合物 ;90 0℃之后 ,Ti Al金属间化合物和 Ti C反应并合成致密 Ti Al/ Ti2 Al C复合材料。讨论了这 2个阶段的反应机理及烧结产物的微观结构特点。

多步热处理对Ti_2AlC/TiAl复合材料组织与性能的影响

利用放电等离子烧结(SPS)技术,原位制备了Ti2AlC/TiAl复合材料,研究了多步热处理对Ti2AlC/TiAl显微组织与力学性能的影响。结果表明,通过多步热处理,Ti2AlC/TiAl的力学性能得到明显改善。其中在1390℃热处理时,弯曲强度达到957.9MPa,断裂韧性达到20.73MPa·m1/2。通过多步热处理,可以得到双态组织和晶粒更为细小均匀的近γ组织的TiAl基体,复合材料的断裂模式转变为穿晶解理断裂。在热处理过程中,Ti2AlC能够显著抑制TiAl基体中γ晶粒和α2/γ层片晶团的长大,并且在一定程度上,阻碍α2/γ层片晶团的形成。

Cr_2AlC复合材料的研究进展

Cr2AlC是一种可加工三元层状结构材料,兼具金属和陶瓷的优异性能。将Cr2AlC作为增强相与基体材料复合,可以有效地改善基体材料的综合性能,克服基体单一材料的部分缺点,扩大基体材料的应用范围。固溶强化和颗粒弥散增强Cr2AlC基复合材料相对于Cr2AlC单相材料,具有更高的硬度、耐磨性、强度和韧性,但损失了部分可加工性。Cr2AlC作为强化层与基体形成的层状复合材料,可以有效抑制微裂纹扩展,从而获得具有极高耐磨性的层状陶瓷复合材料。

Ti_2AlC/TiAl复合材料的抗热震性能研究

利用放电等离子烧结（SPS）技术，原位制备Ti2AlC／TiAl（Nb，B）复合材料，并对其进行快速升温热处理。采用残余强度法对复合材料在225～825℃范围内的抗热震性能进行测试。结果表明：随热震温差的升高，试样显微结构变得疏松，内部出现孔洞和裂纹，导致材料热震后强度下降；热处理后复合材料的抗热震性能明显提高，断裂方式的改变及显微组织的细化是产生这一现象的主要原因。

Ti_2AlC/TiAl基复合材料的制备及其力学性能

以Ti-Al-Ti_3AlC_2为反应体系,采用真空热压技术(1100℃×1 h)制备Ti_2AlC/TiAl基复合材料。借助XRD、SEM等测试手段分析相组成以及微观结构,并测量其密度、维氏硬度、抗弯强度、抗压强度和断裂韧性等室温力学性能。结果表明,产物主要由TiAl、Ti_2AlC和Ti_3Al相组成。利用Ti_3AlC_2分解反应原位自生的Ti_2AlC增强相主要分布于基体晶界处,部分钉扎于晶内,且随着Ti_2AlC生成量的增大,团聚现象加剧。室温力学性能测试表明,Ti_2AlC/TiAl基复合材料的力学性能明显优于单相TiAl材料,当Ti_3AlC_2掺杂量为10 mass%时,综合性能较好,密度、硬度、抗弯强度、抗压强度和断裂韧性分别为3.97 g/cm^3、4.82 GPa、488.61 MPa、1340 MPa和5.68 MPa·m^(1/2)。断裂机制主要表现为沿晶断裂、穿晶断裂、裂纹偏转与桥联;颗粒相增韧、裂纹偏转与桥联以及层状增韧是主要的增韧方式。

SPS法制备Ti_2AlC/TiAl基复合材料的力学性能

采用放电等离子技术(SPS),利用Ti-Al-Ti_3AlC_2体系的原位反应制备Ti_2AlC/TiAl基复合材料。借助XRD、SEM和OM分析其组成及显微结构。结果表明,1100℃烧结后,Ti_3AlC_2全部转化为Ti_2AlC。产物由TiAl、Ti3Al和Ti_2AlC相组成。Ti_2AlC呈颗粒状分布于基体晶界处,部分钉扎于晶内。当Ti_3AlC_2掺杂量为10%时,综合力学性能最佳,维氏硬度、断裂韧性和抗弯强度分别达到了4.9 GPa、7.41 MPa·m1/2和699.9 MPa,较TiAl合金有较大提升。

放电等离子烧结制备致密TiAl/Ti_2AlC复合材料

本研究以Ti/Al TiC为原料 ,采用放电等离子烧结工艺制备致密TiAl Ti2 AlC复合材料。制备材料主要由TiAl和Ti2 AlC两相组成。当原料中掺入体积分数为 7%的TiC时 ,Ti Al基体由γ相和层状相所构成 ,而Ti2 AlC颗粒则均匀分布在基体中。经热处理后 ,则转变为Ti2 AlC颗粒均匀分布在由γ相构成的基体中的结构。

原位自生Ti2AlC/Ti-40Al复合材料的高温氧化行为

利用海绵钛、高纯铝与TiC/Al中间合金反应,采用非自耗电弧熔炼工艺,原位合成Ti2AlC/Ti-40Al复合材料。研究复合材料在900℃空气中的恒温氧化行为,分析不同的增强体含量对复合材料氧化动力学行为的影响,并通过SEM、EDS及XRD对氧化层的表面形貌、成分及横断面的显微结构进行分析。结果表明,复合材料的氧化动力学曲线介于抛物线和对数规律之间,且随着碳化物含量的增加,复合材料的抗氧化性呈下降趋势。研究发现,氧化表面为堆砌生长的柱状六方晶,主要为金红石型的TiO2;氧化断面为明显的三层结构,最内层氧化膜基本上是在碳化物颗粒周围产生的,中间层为Al2O3和TiO2的混合物层,外层主要为TiO2。

Ti_2AlC/TiAl复合材料热处理组织的细化

利用放电等离子烧结(SPS)技术,原位制备Ti2AlC/TiAl复合材料,并对其进行多步热处理,研究增强相Ti2AlC和微量元素B对Ti2AlC/TiAl复合材料热处理组织的细化作用。研究发现,在热处理过程中,Ti2AlC和B能够显著抑制TiAl基体中γ晶粒和α2/γ层片晶团的长大,有效地细化Ti2AlC/TiAl复合材料的热处理组织。显微组织的细化能够显著强韧化复合材料,其中经1390℃热处理的复合材料的弯曲强度达到957.9MPa,断裂韧性达到20.73MPa·m1/2。

热处理对Ni/Ti_(2)AlC复合材料显微组织和摩擦学性能的影响

通过真空热压烧结方法制备Ni/Ti_(2)AlC复合材料,并对材料进行热处理,考察了两种不同热处理工艺对复合材料的显微组织和室温及800℃下摩擦学性能的影响.结果表明:烧结后,Ni/10%Ti_(2)AlC复合材料包含Ni基固溶体、TiC_(x)、Ni_(3)Al和少量Al_(2)O_(3),而Ni/50%Ti_(2)AlC主要由Ni_(2)TiAl、TiC_(x)、Ti_(3)NiAl_(2)C和少量Al_(2)O_(3)组成.分别于1200和1350℃热处理16 h后,Ni/10%Ti_(2)AlC中的Ni_(3)Al相和Ni/50%Ti_(2)AlC中的Ti_(3)NiAl_(2)C相消失.热处理导致TiC_(x)相的生长,复合材料显微组织得到优化,同时材料保持了高度致密性.热处理后,两种复合材料的维氏硬度下降,这主要归结于Ni_(3)Al强化相的消失和碳化物的长大.随着热处理温度的升高,室温下复合材料的磨损率降低,这主要归结于热处理优化了显微组织,提高了两相结合强度,进而抑制了TiC_(x)颗粒的脱出,减少了磨粒磨损的发生;800℃摩擦条件下,热处理前后,复合材料均表现出较低的摩擦系数和磨损率,这主要归结于高温下磨损表面形成的由TiO_(2)、NiO和NiTiO_(3)组成的润滑膜所起到的减摩抗磨作用,此外,热处理使得显微组织更均匀,更有利于磨损表面TiO_(2)和NiTiO_(3)润滑相的形成,对摩擦学性能有利.

放电等离子烧结制备TiB_2/Ti_3AlC_2陶瓷复合材料

采用TiB_2和Ti_3AlC_2微粉为原料,利用放电等离子烧结技术制备TiB_2/Ti_3AlC_2陶瓷复合材料,研究了Ti_3AlC_2含量对TiB_2陶瓷的致密度、物相微观结构以及力学性能的影响。结果发现在压力30MPa、1400℃条件下,添加钛铝碳含量为20~30wt%时制得的陶瓷复合材料含有较多的孔洞,且主要分布在TiB_2颗粒间,样品密度偏低,硬度低于570HV。当添加的Ti_3AlC_2量为40wt%时,样品的微观结构中孔洞数量降低且孔径变小,硬度高达1040HV。提高60TiB_2烧结温度至1600℃,物相TiB_2沿晶面(001)发生较明显的取向,样品60TiB_2的微观结构中孔洞消失或存在量极少,致密度高达4.393g/cm^3,硬度高达2400HV。

Cu包覆Ti_2AlC复合粉体及其增强铝基复合材料的制备

采用机械合金化的方法,以Cu和Ti_2AlC粉作为原料,制备了Cu包覆Ti_2AlC复合颗粒。研究了Cu、Ti_2AlC体积比和球磨时间对包覆效果的影响,并将包覆颗粒与Al粉混合后采取干压成型、无压气氛保护烧结的方法制备了Cu包覆Ti_2AlC增强铝基复合材料。实验结果表明,Cu体积含量为30%,球磨时间为10 h时,能制备出包覆效果良好的复合颗粒;球磨的高能量使Cu和Ti_2AlC在垂直于Ti_2AlC c轴方向发生机械合金化,从而使得Cu的包覆较为牢固;Cu包覆Ti_2AlC增强铝基复合材料的烧结产物主要为Ti_3AlC2、Al、Al_2Cu、Al_3Ti和Al_2O_3,其复合材料较为致密,增强颗粒分布较为弥散。

SPS原位反应制备TiC/Ti_2AlC/Ti_xAl_y系复合材料的微观结构及其导电性能

以Al4C3、Ti和石墨混合粉体为原料,采用放电等离子技术原位反应制备了TiC/Ti2AlC两相复合材料和TiC/Ti2AlC/TixAly三相复合材料.利用XRD、SEM、TEM研究了复合材料的相组成和微观结构,HRTEM的观察结果显示复合材料的相界面清洁干净,无非晶相存在.同时研究了TiC/Ti2AlC/TixAly三相复合材料的原位反应烧结过程,并对复合材料的导电行为进行了表征.在室温时TiC/Ti2AlC材料的电导率大于TiC/Ti2AlC/TixAly三相复合材料,其中TiC/40vol%Ti2AlC的电导率最高达到8.83×105S/m.TiC/Ti2AlC两相复合材料和TiC/Ti2AlC/TixAly三相复合材料的电导率均随温度的升高而下降,呈现电导的金属性特征,同时电导率随温度变化关系符合Arrhenius理论.

TiC／Ti3AlC2复合材料的原位合成

以Ti粉、铝粉和活性碳粉为反应原料,利用高能球磨及热压工艺合成了TiC/Ti3AlC2复合材料。研究了在Ti-Al-C体系中,温度对TiC/Ti3AlC2复合材料的影响,并重点分析了反应过程热力学机理及材料微结构的影响。结果表明:通过高能球磨及热压烧结,在1300℃时得到了物相比较均匀、致密的TiC/Ti3AlC2复合材料。通过高能球磨使得晶粒不断得到细化,使Ti3AlC2的烧结温度降低,同时分析TiC/Ti3AlC2复合材料微观结构的增韧机理,发现TiC是以颗粒增韧方式镶嵌在Ti3AlC2基体中。