TiC/Ti2Cu增强钛基复合材料的组织性能

采用表面无敏化、无活化的化学镀铜法对石墨烯进行表面镀铜,并通过微波烧结法原位合成TiC/Ti2Cu增强钛基复合材料,研究烧结温度对钛基复合材料显微组织和性能的影响。结果表明:石墨烯表面成功镀覆了一层较为均匀分布的铜颗粒,石墨烯与基体Ti界面反应生成TiC和Ti2Cu相。随烧结温度的升高,复合材料的相对密度、压缩强度和耐磨性先升高后下降,摩擦系数先降低后升高,烧结温度1150℃时复合材料的性能最佳,其相对密度、抗压强度、摩擦系数分别为97.56%、1614 MPa、0.55。

Ti2Cu钛合金丝材拉伸方法的研究

研究了Ti2Cu钛合金丝材拉伸方法,分析了拉伸温度对丝材的组织、性能、间隙元素含量和表面质量的影响,结果表明:Ti2Cu钛合金丝材冷拉伸易断丝,表面质量差;热拉伸不断丝,可获得组织、性能、表面质量优良的丝材.采用专用润滑剂、火焰加热的热拉伸不会增加Ti2Cu丝材的H含量,只会增加其表面的C,O,N含量,其增加量可通过碱酸洗、真空退火来消除.

热处理工艺对Ti-230合金薄板组织和性能的影响

研究了不同退火温度和退火时间对Ti-230钛合金板材显微组织和力学性能的影响。测试了不同退火工艺条件下合金薄板的强度和塑性。用金相显微镜和透射电镜观察了微观组织和析出相粒子Ti2Cu的分布。实验结果表明,随着退火温度从650℃升至790℃(保温30min),合金板材的抗拉强度从541MPa升到580MPa,延伸率从27.5%降到26%。在给定790℃,保温时间分别为5,15,30min条件下退火,其强度和延伸率变化不是十分明显。从OM和TEM对组织的观察得出,随着退火温度的升高,晶粒度明显增大,晶粒等轴化程度增加,析出的Ti2Cu粒子随退火温度的升高和保温时间的延长明显减少。采用790℃,30min退火工艺,其晶粒尺寸,Ti2Cu粒子的分布及Cu在基体中的固溶度可以达到良好的匹配,使合金获得最佳的力学性能。

新型Ti-Cu-Ni基储氢合金的非晶化制备与电化学性能

采用先熔炼Ti2Cu再添加Ni粉进行复合球磨的工艺方法探索制备了Ti-Cu-Ni基非晶合金,并研究了Ni粉添加量和球磨时间对合金相结构与电化学储氢性能的影响。结果表明,Ni粉添加量和球磨时间对合金的相结构与电化学性能有显著影响。其中,晶态Ti2Cu熔铸合金的放电容量仅为3.7mAh/g;将其球磨120 h后的放电容量仍然只有14.4mAh/g;当添加Ni粉复合球磨120h形成非晶结构后,其放电容量得到明显提高,其中Ti2Cu+50%Ni复合物的最大放电容量为82mAh/g,Ti2Cu+100%Ni复合物的最大放电容量达到168mAh/g。同时,随着球磨时间的增加,合金的非晶化程度也增强,放电容量随之提高。研究发现,添加Ni粉进行复合球磨有助于Ti2Cu的非晶化转变,同时Ni还起到良好的电催化作用,改善了合金的电化学性能。

镀铜时间对壳核结构钛基粉体形貌及复合材料组织和硬度的影响

采用磁控溅射技术制备了铜层均匀致密的壳核结构复合粉末(Cu@TC4复合粉末),采用放电等离子烧结(spark plasma sintering, SPS)技术制备了原位Ti_(2)Cu增强的TC4复合材料(Ti_(2)Cu/TC4复合材料)。利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、金相显微镜(OM)和电子探针等手段系统研究了镀铜时间对Cu@TC4复合粉末截面形貌和烧结态Ti_(2)Cu/TC4复合材料微观组织的影响规律,并采用维氏硬度仪对Ti_(2)Cu/TC4复合材料的显微硬度进行测试。结果表明:TC4钛合金粉末经过磁控溅射镀铜后,TC4钛合金粉末表面明显包裹了一层Cu,溅射时间为1 h时,镀层厚度为0.7μm;当溅射时间为4 h时,镀层厚度随之增加至3.7μm;较溅射1 h所得镀层厚度增加428%,镀层均匀致密,形成壳核结构。随着镀铜时间的增加,烧结态Ti_(2)Cu/TC4复合材料的OM显微组织由魏氏组织转变为魏氏组织与共析组织混合的形貌特征,复合材料的显微硬度也随之增加,由原始的HV_(1) 332.56增加到HV_(1) 380.52,提高了约14.4%,显微硬度提升的原因可归结为分布在基体中的Ti_(2)Cu纳米颗粒导致的弥散强化。

时效对0Cr15Ni5Cu2Ti钢微观组织与力学性能的影响

研究了960℃和1000℃固溶处理后,时效对马氏体沉淀硬化不锈钢0Cr15Ni5Cu2Ti微观组织与力学性能的影响。钢采用960℃和1000℃固溶处理,在455～460℃时效冲击值出现最低值,断口表现为准解理。强度和硬度在460℃时效出现峰值。主要与组织中细小富铜相共格析出有关。时效温度增加,富铜相长大,强度和硬度降低。

晶态、非晶态Ti_2Cu及其氢化物的EXAFS的研究

用EXAFS法,在室温下对晶态、非晶态Ti_2Cu合金及其氢化物中铜的K吸收限EXAFS谱进行了研究。用Teo和Lee给出的铜、钛的背散射振幅,中心原子铜的相移及背散射原子铜和钛的相移理论值进行拟合,得到了铜原子与近邻原子间的间距、配位数和Debye-Waller因子等结构参数。讨论了氢原子进入晶格间隙后对上述参数的影响,分析了氢原子在晶态、非晶态中占据的间隙位置。对金属原子成键特征、非晶态Ti_2Cu高吸氢量的原因作了初步探讨。

Cu/Ti_3SiC_2体系润湿性及润湿过程的研究

采用座滴法研究了温度及Ti3SiC2的两个组成元素Si和Ti对Cu/Ti3SiC2体系润湿性的影响。结果表明,Cu与Ti3SiC2之间有良好的润湿性,且润湿过程属于反应性润湿。随着温度的升高,Cu与Ti3SiC2间的反应区扩大,反应层深度增加,润湿角减小,温度超过1250℃后反应明显加快,至1270℃时润湿角降至15.1°。物相分析与微观结构研究表明,Cu/Ti3SiC2界面区域发生了化学反应,反应产物主要为Ti Cx和CuxSiy,同时发生元素的互扩散,形成反应中间层,改变体系的界面结构,促进了Cu和Ti3SiC2基体的界面结合,从而改善了体系的润湿性。在Cu中添加Si抑制了Ti3SiC2的分解,而添加Ti阻碍了Cu向Ti3SiC2的渗入,均不利于Cu/Ti3SiC2体系润湿性的改善。

原位热压反应制备高性能亚微米层状Ti_3C_2/(Cu-Al)金属陶瓷

以Ti3AlC2和Cu粉作为原料,在1150℃下原位热压反应制备了具有亚微米层状结构的Ti3C2/(Cu-Al)金属陶瓷材料。XRD、SEM和TEM分析表明,这种亚微米层状结构的形成,归因于Ti3AlC2与Cu的高温反应引发Ti3AlC2层状结构解离、Al原子溶脱,固溶入周围的Cu中形成Cu-Al固溶体,Al溶出后的Ti3AlC2中原始Ti3C2层规律性聚集、最终形成厚度为150nm左右的Ti3C2层与Cu-Al层交替层叠结构。由于这两种结构之间的牢固结合以及Cu-Al相构成的空间网络结构,使得此金属陶瓷材料具有优异的力学性能和电学性能。其抗弯强度超过1200MPa,并具有良好的断裂韧性和导电性。

Cu/Ti_3SiC_2复合材料的制备及其磨损性能研究

以Cu粉、Ti3SiC2粉末为原料,采用热压烧结技术,制备了不同体积分数的Cu/Ti3SiC2复合材料。用光学显微镜分析了该复合材料的微观组织,利用环块式摩擦磨损试验机测试了其磨损性能,采用SEM、EDS和XRD观察分析发该复合材料的磨损表面形貌及其组成。结果表明:Ti3SiC2在基体组织中分布均匀,随着其含量的增加,其在基体组织中的分布有聚集的趋势,材料的致密度逐渐下降;磨损质量损失在Ti3SiC2含量达到20vol%时最小;该复合材料的磨损机理以粘着磨损、磨粒磨损为主,同时伴随有一定量的氧化磨损,氧化产物为Cu2O。

Cu/Ti_3SiC_2新型受电弓滑板材料的研究

选用具有高导电、高导热性的新型陶瓷Ti3SiC2作为弥散强化相,通过与Cu的混合,采用热压和无压烧结后制备成Cu/Ti3SiC2复合材料。该材料是一种具有优良性能的新型受电弓滑板材料。实验中分析了掺杂含量、保温时间及烧结制度等因素对复合材料基本性能的影响。

紫铜表面氮弧熔敷Ti_2Cu·TiN-TiN复合熔覆层的组织及性能分析

以钛粉和铜粉为原料,利用氮弧熔敷技术,在T3紫铜表面原位生成Ti_2Cu·Ti N-Ti N增强Cu基熔覆层。利用光学显微镜、扫描电镜和X射线衍射分析其显微组织及相组成与分布,利用显微硬度仪、摩擦磨损试验机进行硬度和磨损性能的测试。结果表明,通过氮弧熔敷可反应生成Ti N和Ti_2Cu·Ti N,Ti N呈不规则球状和枝晶状,Ti_2Cu·Ti N呈块状分布,并随Ti粉比例的提高,Ti N和Ti_2Cu·Ti N数量逐渐增多。熔覆层组织均匀致密,无气孔夹杂等缺陷,截面呈冶金结合。熔覆层(20%Ti)硬度达350 HV,是纯铜的5倍左右。熔覆层(15%Ti)的耐磨性能显著提高,摩擦系数为0.56。

Ti_3AlC_2/Cu复合材料的制备及其性能研究

采用粉末冶金的方法在1000℃和30MPa的热压条件下,烧结制备了以Ti3AlC2为增强相的Ti3AlC2/Cu复合材料,研究了增强相含量(10%～40%)对复合材料的显微结构、抗弯强度、硬度和电阻率的影响。结果表明:Ti3AlC2能够有效增强铜,当Ti3AlC2含量为30%时,增强效果最佳,复合材料的抗弯强度达1033MPa,最大形变为2.5%,增强相含量继续增加时,复合材料的强度反而降低;随着增强相含量的增加,复合材料渐趋脆性断裂,同时复合材料的电阻率基本呈线性升高。

放电等离子烧结制备Cu/Ti_3SiC_2-TiC复合材料

选用单质粉(Ti,Si,C,Al)为原料,采用机械合金化法制备含有Ti3SiC2和TiC的混合粉体,然后将Ti3SiC2,TiC和Cu的混合粉体进行放电等离子烧结,以制备Cu/Ti3SiC2-TiC复合材料,并对其组织耐磨性进行了研究。实验结果表明,放电等离子烧结可制备致密的Cu/Ti3SiC2-TiC复合材料,复合材料的显微硬度随强化相(Ti3SiC2-TiC)掺加量的增加显著提高,当强化相掺加量为20 vol%时,复合材料的硬度值达1.58 GPa。Cu/Ti3SiC2-TiC复合材料的耐磨性随强化相含量增加显著提高,当强化相掺入量为20 vol%时,复合材料的耐磨性为纯Cu的4倍。

合金元素对Cu_(60)Zr_(30)Ti_(10)合金的非晶形成能力与显微硬度的影响

用铜模吸铸法制备直径2～3mm的Cu60-xZr30Ti10M2（M=Mg、Al、Sn）系列非晶合金。用X射线衍射、差式扫描量热仪和硬度实验等研究它们的非晶形成能力、热稳定性与显微硬度。该系列非晶合金均表现出两级晶化行为。Cu60Zr30Ti10的玻璃转变温度为426．5℃，晶化起始温度为467．7℃，过冷液相区为41．2℃。添加Mg、Mo、Al对过冷液相区影响比较小，而添加Sn则使过冷液相区明显增大，达到51．6℃，合金的非晶形成能力有较明显提高，热稳定性增强。Cu60Zr30Ti10非晶合金的显微硬度为HV594．3，添加2％（摩尔分数）的Mg、Mo和Al对显微硬度影响不大，而添加2％Sn（摩尔分数）却使显微硬度达到HV755．7，提高27％。

块体非晶合金Cu_(58)Zr_(30)Ti_(10)Sn_2的形成与晶化行为研究

采用铜模吸铸法制备了直径为2～3mm的圆柱状Cu60-xZr30Ti10Snx(x=0、1、2)块体非晶合金。用X射线衍射(XRD)和差式扫描量热仪(DSC)研究了非晶合金的结构、热稳定性和晶化特征,非晶合金Cu60-xZr30Ti10Snx的特征温度Tg、Tx、△Tx=(Tx-Tg)均与Sn含量相关。块体非晶合金Cu58Zr30Ti10Sn2的Tg为703.9K、Tx为755.5K、△Tx约为51.6K。这些特征温度随DSC升温速率的增大,不断向高温区偏移,其中晶化行为的这种动力学效应比其玻璃转变的更为显著。由Kissinger法获得的块体非晶合金Cu58Zr30Ti10Sn2的玻璃转变激活能Eg为3.30eV、晶化激活能Ex为3.17eV、第一晶化峰激活能Ep1为2.82eV、第二晶化峰激活能Ep2为3.13eV。由Ozawa法获得的各激活能比Kissinger法的相应数值稍偏低,但趋势是一致的。

Cu/Ti_3AlC_2复合材料的耐磨性研究

以元素单质粉Ti,Al,C,Cu为原料,采用机械合金化和放电等离子烧结(SPS),成功制备了Cu/Ti3AlC2复合材料块体,并对其进行了组织性能分析。实验结果表明:采用SPS烧结技术制备的Cu/Ti3AlC2复合材料,随着Ti3AlC2含量的增加,其显微硬度逐渐提高,相同烧结工艺条件下(900℃烧结,保温20 min)添加15vol%Ti3AlC2复合材料的硬度比纯Cu提高近2倍;添加适量的Ti3AlC2可显著提高复合材料的耐磨性,当复合材料中含5vol%Ti3AlC2时,磨损量降低30%以上。

Al_2O_3/Cu_(70)Ti_(25)Zr_5/Nb界面结构及强度

本研究选用Cu70 Ti2 5 Zr5 活性钎料钎焊Al2 O3/Nb .通过对Al2 O3/Cu70 Ti2 5 Zr5 /Nb界面结构及接头性能研究 ,旨在进一步揭示Al2 O3/含Ti活性钎料间界面反应机制 ,并为指导工程应用提供最佳工艺参数 .借助扫描电镜、能谱、X射线衍射探讨了Al2 O3/Cu70 Ti2 5 Zr5 /Nb钎焊接头界面结构 ,并采用拉剪试验评价了接头强度 .研究结果表明 ,时间 0 .6ks ,温度小于 12 2 3K ,界面产生了 3种新相 :Cu2 Ti4O ,Ti0 .5 Zr0 .5 O0 .1 9,CuTi,界面结构为Al2 O3/Cu2 Ti4O +Ti0 .5 Zr0 .5 O0 .1 9/CuTi/Cu固溶体 +CuTi;温度大于 12 93K ,界面产生了Cu2 Ti4O ,Ti,CuTi 3种新相 ,界面结构为Al2 O3/Cu2 Ti4O/Ti固溶体 /CuTi/Cu固溶体 +CuTi.在 12 93K ,0 .6ks条件下 ,接头剪切强度最高达到 162MPa ,温度大于或小于12 93K 。

负极材料Li_4Ti_(4.75)Cu_(0.25)O_(12)/SnO_2的合成及电化学性能研究

采用溶胶-凝胶法和化学沉积法制备了Li4Ti4.75Cu0.25O12/SnO2复合活性材料。通过X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、恒流充放电测试对材料进行结构、形貌表征及电化学性能测试。结果表明：Li4Ti4.75Cu0.25O12/SnO2复合活性物质能够进一步改善倍率性能的同时,循环性能也得到了很好的保证。当电压在1~3 V时,电流密度为1C倍率条件下,Li4Ti4.75Cu0.25O12/SnO2复合材料首次放电比容量高达202.55 m A·h/g。经过50次循环后,容量仍保持在202.51 m A·h/g,容量保持率高达99.98%。

Cu/Ti3SiC2复合材料的制备及微观结构

Ti3SiC2是一种新型的结构陶瓷材料,有诸多优异性能。Cu具有优良的导电和导热性能,耐压性能好且能分流,但有不能抗熔焊缺陷,利用Cu和Ti3SiC2组成复合材料,有望成为新型电接触材料。本文采用Cu粉为基体,Ti3SiC2粉为增强相,采用热压烧结方法制备的Cu/Ti3SiC2复合材料,显微分析观察其组织均匀,团聚少,综合性能较好,在电接触材料中有着巨大的应用前景。通过比较不同烧结温度下制备的样品,发现温度高于750℃,Cu和Ti3SiC2会发生反应,有TiSi2等杂质产生,因此烧结温度为750℃最好。通过对不同体积配比烧结而成的Cu/Ti3SiC2材料性能测试,结果表明:材料的致密度和抗弯强度随着Ti3SiC2含量增加而下降。抗弯断裂后的断口形貌经SEM分析,当Ti3SiC2含量低时,断口呈均匀分布的韧窝;当Ti3SiC2含量增加时,断口呈穿晶断裂形态,使得复合材料弯曲强度较高且呈脆性断裂。