高能超声场下熔体原位反应制备TiB_2/Al-30Si复合材料及其耐磨性能(英文)

在高能超声场下利用熔体原位反应制备TiB2/Al-30Si复合材料;利用XRD、SEM及干磨损试验研究此复合材料的显微组织和磨损性能。结果表明：在高能超声场作用下,原位TiB2颗粒在铝基体中分布均匀,形貌为圆形或四边形,尺寸在0.1-1.5μm之间。初生硅的形貌为四边形,平均尺寸为10μm。随着高能超声功率的增加,Al-30Si基体合金及TiB2/Al-30Si复合材料的硬度明显提高;特别是当超声功率为1.2 kW时,复合材料的硬度达到412 MPa,是基体合金的1.3倍。复合材料的磨损性能得到明显提高,载荷的变化对复合材料的磨损量影响不大。

Mechanical properties of Al-15Mg_(2)Si composites prepared under different solidification cooling rates

The effect of different cooling rates(2.7,5.5,17.1,and 57.5℃/s)on the solidification parameters,microstructure,and mechanical properties of Al-15Mg_(2)Si composites was studied.The results showed that a high cooling rate refined the Mg_(2)Si particles and changed their morphology to more compacted forms with less microcracking tendency.The average radius and fraction of primary Mg_(2)Si particles decreased from 20μm and 13.5%to about 10μm and 7.3%,respectively,as the cooling rate increased from 2.7 to 57.5℃/s.Increasing the cooling rate also improved the distribution of microconstituents and decreased the grain size and volume fraction of micropores.The mechanical properties results revealed that augmenting the cooling rate from 2.7 to about 57.5℃/s increased the hardness and quality index by 25%and245%,respectively.The high cooling rate also changed the fracture mechanism from a brittle-dominated mode to a high-energy ductile mode comprising extensive dimpled zones.

Mg对原位合成TiB_2/Al-7Si复合材料的微观组织及力学性能的影响

采用K2TiF6和KBF4混合盐原位反应法制备TiB2/Al-7Si复合材料,利用XRD、SEM、金相显微镜、HV硬度测试和磨损实验等方法研究了Mg对复合材料的微观组织和力学性能的影响。结果表明:反应生成的TiB2颗粒平均尺寸约为0.5μm,材料的硬度和耐磨性随着TiB2含量的增加而提高;添加1.5%Mg(质量分数)元素可明显细化TiB2颗粒,且使其分布更加均匀,增强TiB2颗粒的弥散强化和细晶强化效果,复合材料的硬度和耐磨性显著改善;过量的Mg元素(3%)会造成TiB2颗粒细化效果的下降,但其硬度和耐磨性能继续得到改善。

原位生成TiB_2/Al-Si-Mg复合材料的组织与性能

结合LSM法和MCR法原位反应生成TiB2 粒子增强Al Si Mg复合材料。研究发现 :原位生成TiB2 粒子呈等轴状且尺寸 <1μm ,大都均匀分布在共晶组织中 ,与共晶Si交织在一起 ,在α(Al)中只有少量的TiB2 粒子 ;原位TiB2 粒子可明显强化Al Si Mg复合材料 ,且随着TiB2 粒子数量的增加 ,强化效果也随之提高 ,而且延伸率也略有升高 ,如 6 %TiB2 /ZL10 4复合材料室温拉伸强度可达 2 96MPa ,延伸率为 5 .5 %;热处理 (T6)可将共晶Si由原先的连续棒状变为孤立的颗粒状 ,大幅度提高材料抗拉强度 ,使 6 %TiB2 /ZL10 4复合材料室温拉伸强度达386MPa 。

Bi对Al-30% Mg_2Si复合材料组织和性能的影响

为了研究铋(Bi)对Al-30%Mg2Si复合材料显微组织和力学性能的影响,利用原位内生工艺制备了Al-30%Mg2Si复合材料,并加入不同量的Bi对其细化变质.利用扫描电镜进行显微组织观察,并利用布氏硬度计和液压式万能试验机进行力学性能测试.试验结果显示,稀土Bi的质量分数由0%增加至5%时,初生相Mg2Si的平均晶粒尺寸先减小后变大,而抗拉强度、硬度和伸长率则先提高后减小;当Bi加入量约为3%时,初生相Mg2Si显微组织细化效果最为明显,综合力学性能最好.

RE对原位TiB_2/Al-7Si复合材料组织及性能的影响

采用混合盐反应法原位合成TiB2/Al-7Si复合材料,在添加适量Mg元素的基础上,研究了RE元素对复合材料微观组织和力学性能的影响。结果表明,加入适量RE元素,不仅能够细化α-Al和共晶Si相,而且能够增大TiB2颗粒与铝基体的润湿性,有效地阻止TiB2颗粒的团聚,使TiB2颗粒更加细小且分布均匀;加入0.6%RE后,硬度提高幅度约为12.9%,磨损失重量减少11%～19%,摩擦因数减小6%～12%,复合材料的硬度和耐磨性明显改善。

Mg对原位合成TiB_2/Al-7Si复合材料的微观组织及力学性能的影响

通过向铝液中加入一定比例的KBF4和K2TiF6制备出了TiB2/Al-7Si复合材料,利用XRD,SEM,金相显微镜,硬度(HV)测试和磨损试验等材料分析方法研究了Mg对复合材料的微观组织和力学性能的影响。研究表明,K2TiF6和KBF4混合盐原位反应的生成物为平均尺寸为0.5μm左右的TiB2颗粒。复合材料的硬度和耐磨性随着TiB2含量的增加提高。添加1.5%的Mg改善了TiB2颗粒与铝液界面的润湿性,增加了合金熔体的粘度,阻碍了TiB2颗粒的团聚,明显细化了TiB2颗粒且分布更加均匀,增强了TiB2颗粒的弥散强化和细晶强化效果,复合材料的硬度和耐磨性显著改善。过量的Mg元素(3.0%)会造成TiB2颗粒细化效果的下降,但硬度和耐磨性能继续得到改善,这可能与合金凝固中析出的初晶Mg2Si颗粒和时效过程中析出β′或β″相有关。

稀土元素钇对Al-30wt% Mg_2Si复合材料组织和力学性能的影响

利用原位内生工艺制备了Al-30wt%Mg2Si复合材料,并加入不同含量的稀土元素钇(Y)对其进行细化改性,以研究Y对复合材料显微组织和力学性能的影响,及Y对Al-30wt%Mg2Si复合材料的细化机制。结果表明:Y的加入量由0增加至0.8wt%时,初生相Mg2Si的平均晶粒尺寸先减小后变大,而强度、布氏硬度和伸长率先提高后降低;当Y的加入量为0.6wt%时,Al-30wt%Mg2Si复合材料的细化效果最明显,力学性能提高最为显著,抗拉强度由145.5 MPa提高到175.2 MPa;屈服强度由128.8 MPa提高到152.0 MPa,布氏硬度由HB101.4提高到HB129.4;伸长率由2.4%提高到3.3%。

Mg对原位合成5TiB_2/Al-7Si复合材料冲击性能的影响

采用混合盐原位反应方法制备了不同TiB_2含量的TiB_2/Al-7Si复合材料,研究了TiB_2含量和Mg含量对复合材料冲击性能的影响。随TiB_2或Mg含量的增加,复合材料中的α-Al相和共晶Si细化,但冲击性能均呈下降趋势。未添加TiB_2和Mg时,Al-7Si合金的冲击韧度最高,约为14.2J/cm^2,加入5%的TiB_2后,冲击韧度降低至12.6J/cm^2,再加入1.5%和3%的Mg后,冲击韧度进一步降低至10.9和10.4J/cm^2。5TiB_2/Al-7Si复合材料断口形貌主要呈韧窝和准解理断裂,具有混合型断口特征。