多步法原位制备TiB2颗粒增强点焊电极用铜基复合材料及其应用

为提高点焊电极的使用寿命,采用多步法制备TiB2增强的铜基复合材料。采用X射线衍射(XRD)、金相显微技术、扫描电镜(SEM)等表征手段对多步法制备的TiB2增强的铜基复合材料物相、微观形貌进行分析。通过对复合材料力学性能指标测量发现,多步法制备所制备的铜基复合材料具有较好的综合力学性能,将多步法制备的铜基复合材料加工成点焊电极,其寿命测试结果相较于其它对比样最高,寿命达到1500个焊点,是普通铬锆铜点焊电极寿命的2.6倍。

不同种类铝合金晶粒细化剂中TiB2的对比研究

采用金相显微镜、激光共聚焦显微镜和扫描电镜对MJD-AlTi5B1A、MJD-AlTi5B1B、MJD-AlTi5B1C和SH-AlTi5B1A铝合金晶粒细化剂中TiB2的分布进行了对比研究。研究表明:MJD-AlTi5B1A和SH-AlTi5B1A晶粒细化剂中TiB2粒子分布较为分散,粒子细小;MJD-AlTi5B1B晶粒细化剂局部组织不均匀;MJD-AlTi5B1C晶粒细化剂TiB2粒子分布轻微团聚。

添加明胶优化仿贝壳TiB2/Al-Cu复合材料的组织和力学性能

采用冷冻铸造及压力浸渗制备了TiB_(2)/Al-Cu层状复合材料。研究了明胶含量对复合材料组织和力学性能的影响。同时,分析了其组织、断裂和磨损机理。结果表明,随着明胶添加量的增加,TiB_(2)/Al-Cu复合材料的抗压、抗弯强度和韧性均有所提高。当明胶含量为1.0 wt%时,复合材料具有最佳的力学性能,其抗压强度、抗弯强度、裂纹萌生韧性(KIC)和裂纹扩展韧性(KJC)分别为(625±13)MPa,(626±4)MPa,(22.23±0.2)MPa·m^(1/2)和(54.43±2.4)MPa·m^(1/2)。此外,明胶的加入提高了TiB_(2)/Al-Cu层状复合材料的耐磨性能。力学性能和耐磨性能提高均归因于添加明胶后,陶瓷片层开始弯曲且桥接增多,TiB_(2)/Al-Cu层状复合材料微观结构得到优化。当复合材料受到外部载荷时,增加了形成多裂纹可能性,同时弯曲的陶瓷片层和陶瓷桥接有效地阻碍了金属片层间的剪切流动并抑制了金属的塑性变形,最终提高了复合材料的性能。

TiB_2-Cu-Ni梯度功能材料的抗烧蚀行为

采用燃烧合成与同时致密化技术制备了TiB2-Cu-Ni5层金属-陶瓷梯度功能材料。利用扫描电镜(SEM)、电子探针(EPMA)等方法对梯度材料的成分及烧蚀前后的微观组织形貌等进行了检测,用等离子火炬电弧加热器对材料进行加热来考察梯度材料的抗热震性能以及抗烧蚀性能。结果表明,梯度功能材料各层之间的界线已经模糊,层与层之间的结合较好;梯度材料在瞬间加热时和瞬间冷却时均未出现崩裂,烧蚀后表面没有裂纹产生,说明该梯度材料具有优异的抗热震性能;烧蚀20s后,梯度功能材料烧蚀后的质量损失仅为0.5g,说明梯度功能材料具有良好的抗烧蚀性能。梯度材料的抗烧蚀机理为金属粘接剂的挥发损失、热化学烧蚀和机械冲刷。该梯度材料在固体火箭发动机的喷管、喉衬等部件上有广阔的应用前景。

大尺寸TiB_2-Cu-Ni金属陶瓷块体的燃烧合成及准热等静压致密化

利用燃烧合成结合准热等静压 (PHIP)技术成功制备了直径为 2 40mm的大尺寸TiB2 Cu Ni金属陶瓷 ,对合成产物进行了X射线衍射 (XRD)、扫描电镜 (SEM)和力学性能等实验研究。XRD结果表明反应产物中只有TiB2 和 (Cu ,Ni)两相。SEM分析发现增强相TiB2 陶瓷颗粒已经形成骨架状 ,其间为 (Cu ,Ni)基体相 ,TiB2 颗粒形貌为近等轴状 ,尺寸细小且较均匀。合成产物的致密度为 94.2 % ,弯曲强度和断裂韧性分别达到 5 99.4MPa和12 .5 6MPa·m1/ 2 。

TiB_2-Cu-Ni金属陶瓷的抗热震和抗烧蚀行为

利用Ti和B元素之间的化学反应放热,采用燃烧合成与同时致密化技术制备了TiB2-Cu-Ni金属陶瓷。利用等离子火炬电弧加热器来考察材料的抗热震性能以及抗烧蚀性能,利用扫描电镜、电子探针和能谱分析等方法对材料烧蚀前后的微观组织形貌及成分进行了检测。结果表明,金属陶瓷材料具有较好的抗热震性能,在瞬间热冲击时未出现崩裂,在烧蚀刚结束时有宏观裂纹产生。同时该材料还具有良好的抗烧蚀性能,经过20s烧蚀后,其质量损失仅为0.9g,质量烧蚀率为0.045g/s。材料的抗烧蚀机理为金属粘接剂挥发损失、热化学烧蚀和机械冲刷。

二次热压烧结对燃烧合成TiB_2-Cu-Ni复合材料组织及性能的影响

采用自蔓延高温燃烧合成技术制备了相对密度为90%左右的TiB2-40Cu-8Ni金属-陶瓷复合材料.为了进一步提高复合材料的力学性能,分别在1200,1250,1300℃温度下对复合材料进行二次热压烧结,详细研究了TiB2-40Cu-8Ni复合材料液-固两相区间的变形行为、组织特征及力学性能的变化.结果表明:经过二次热压后,材料的相对密度和弯曲强度有了较大幅度的提高,在1300℃时,材料的相对密度提高了5%,弯曲强度达到608MPa.复合材料中TiB2颗粒的形貌也发生了改变,大部分由原来的等轴状转变为长棒状,同时根据TiB2晶体结构特征,分析了复合材料中TiB2的晶体学上的生长机制.

(TiB_(2)+TiB)/Ti-22Al-25Nb复合材料的热变形行为与组织演变

以放电等离子烧结(TiB_(2)+TiB)增强Ti_(2)AlNb基复合材料为初始材料,在Gleeble-3800热模拟实验机上开展了(TiB_(2)+TiB)/Ti-22Al-25Nb复合材料的热压缩变形实验,研究了变形温度1060~1150℃、应变速率0.05~5 s^(-1)范围内复合材料的热变形行为。通过对流变应力-应变数据分析,构建了复合材料在B2单相区内的本构方程,分析了不同Zener-Hollomon(Z)参数下复合材料的组织演变规律。结果表明:(Ti B_(2)+TiB)/Ti-22Al-25Nb复合材料的峰值应力随变形温度的升高和应变速率的降低而降低,压缩曲线存在不连续屈服现象。Z值对复合材料的组织演变和变形机制均有重要影响。当ln Z值处于较高水平(35.88)时,复合材料出现局部塑性流动变形失稳区,动态再结晶程度较低,再结晶晶粒平均尺寸为3.82μm,增强颗粒粒径平均尺寸为6.93μm。当ln Z值处于较低水平(29.11~31.28)时,复合材料心部区域均发生完全动态再结晶。随着Z值降低,当ln Z为29.11时,动态再结晶晶粒长大,其平均尺寸增至9.16μm,并且由于B元素扩散的加快,促进了烧结残余TiB_(2)颗粒向Ti B晶须(Ti Bw)转变,原位反应更加充分,增强颗粒平均尺寸减小至2.77μm,TiBw的团簇现象明显减弱。

燃烧合成TiB_2-Cu-Ni金属陶瓷二次热压行为研究

采用燃烧合成技术制备了相对密度为 90 %左右的TiB2 4 0Cu 8Ni金属陶瓷复合材料。为进一步提高复合材料的力学性能 ,首先研究了TiB2 4 0Cu金属 -陶瓷高温压缩弹塑性变形行为 ,证明了高陶瓷体积分数下金属陶瓷在高温环境中具有一定的塑性行为 ;然后分别在 12 0 0℃、12 5 0℃、130 0℃温度下对复合材料进行二次热压 ,详细研究了TiB2 4 0Cu 8Ni复合材料液 -固两相区间的变形行为、组织特征及力学性能的变化。结果表明 :经过二次热压后 ,材料的相对密度和抗弯强度有了较大幅度的提高 ,在 130 0℃时 ,材料的相对密度提高了 5 % ,抗弯强度达到 6 0 8MPa。复合材料中TiB2 颗粒的形貌也发生了改变 ,大部分由原来的等轴状转变为长棒状 ,同时根据TiB2 晶体结构特征 ,分析了复合材料中TiB2 的生长机制。

Effect of rare earth on morphology and dispersion of TiB2 phase in Al-Ti-B alloy refiner

To investigate the effect of rare earth on size and distribution of TiB2 phase in aluminum alloy refiner,Al-5Ti-1B-RE master alloy was fabricated,and its microstructure and phase constitutions were investigated by the combination of first principles calculations and experimental investigation.The calculated results reveal that Ce has the most effective modification ability due to the most positive adsorption energy and the largest charge transfer value compared with other rare earth elements.Results of experimental investigation indicate that the addition of rare earth in the Al-5Ti-1B alloys can greatly refine the particle size of TiB2,improve the distribution of particles and lead to better refinement effect than that of the Al-5Ti-1B alloys without rare earth.Moreover,Ce has the best optimization effect,which agrees well with the calculated results.

轴瓦用原位TiB_(2p)/Al-10Sn复合材料的组织和摩擦特性

采用混合盐反应原位合成TiB_(2p)/Al-10Sn轴瓦用复合材料,用XRD、OM、SEM和EDS对其物相组成、凝固组织进行分析。结果表明:复合材料的物相组成为α-Al, β-Sn和TiB_(2),其中α-Al基体晶粒细小,内生TiB_(2)颗粒尺寸小于1.2μm,在α-Al基体晶界出现TiB_(2)颗粒偏聚现象,并形成共晶β-Sn相包裹TiB_(2)颗粒混合组织。在不同载荷下,采用“小止推圈-磨盘”式摩擦试验机,对TiB_(2p)/Al-10Sn复合材料和Al-10Sn基体合金的室温油润滑摩擦特性进行测试,200 N低载荷时,摩擦因数分别为0.017和0.015,摩擦温度分别为34℃和32℃,复合材料和基体合金都有明显的磨合期,且均表现出良好的减摩特性;400 N中载荷时,复合材料和基体合金的摩擦因数分别为0.080和0.170,摩擦温度分别为58℃和75℃,复合材料表现出更好的减摩特性和更高的承载能力;600 N高载荷时,复合材料的摩擦因数为0.118,基体合金出现咬合卡死现象而使试验无法进行。

自蔓延高温合成法制备TiB_2/TiC复合陶瓷

以 Ti、B4 C和 C粉末为原料 ,采用自蔓延高温合成与同时致密化工艺 (SHS/PHIP)制备合成了不同原料配比的 Ti C- Ti B2 复合陶瓷 ,确定了反应原料的最佳配比为 :Ti∶ B4 C=3∶ 1(摩尔比 )。 X射线及 SEM分析表明 ,制备的产物纯净 ,无中间相的出现 ,而且由于 Ti C/2 Ti B2 复合陶瓷组织中长条形状 Ti B2 相的存在 。

Ti-40Al-2B合金微观组织和初生TiB_2生长特征

用原位自生法制备了 Ti- 40 Al- 2 B(wt% )复合材料 ,并用 XRD、SEM对复合材料的相组成和微观组织 ,特别是 Ti B2 的形貌进行了研究。结果表明 :该合金由 Ti Al和 Ti B2 两相组成。其中 Ti B2 颗粒以初生的块状和共晶的片状或细棒状形式共存。初生 Ti B2 呈六面棱柱体 ,端面有清晰的生长台阶 ,其显露晶面分别为 (0 0 0 1)和 { 10 1- 0 }。结合晶体生长理论分析认为 :Ti B2 的生长单元为一个硼原子和六个钛原子组成的三棱柱 ,硼原子位于三棱柱的中心 ,生长方式以台阶式生长为主。其中 { 112- 1}面生长速率最快 ,{ 10 1- 0 }面生长速率最慢 ,导致 Ti B2 形成以 { 10 1- 0

TiB_2颗粒增强铜基复合材料的研究

用机械合金化方法和常规粉末冶金工艺制备了TiB2 /Cu复合材料 ,研究了制备工艺、TiB2 加入量等因素对Cu基复合材料的电学性能、力学性能和显微组织的影响 .研究结果表明 :使用机械合金化方法制备的 3 %TiB2 /Cu复合材料的硬度、强度分别为HV =15 40N/mm2 ,σb=42 9.6MPa ,软化温度达到 980℃ ;使用常规粉末冶金工艺制备的3 %TiB2 /Cu复合材料的硬度、强度分别为HV =90 5N/mm2 ,σb=2 45 .4MPa ,软化温度为 387℃ ;而采用机械合金化方法制备的 3%TiB2 /Cu复合材料的电导率低于用常规粉末冶金法制备的电导率 ,前者为 5 8% (IACS) ,后者为 96 % (I ACS) .可见 ,用机械合金化方法制备的 3%TiB2 /Cu复合材料的力学性能和软化温度与用常规粉末冶金法制备的相比大大提高 .

电弧加热器环境下双连续TiB_2-(Cu,Ni)复合材料的发汗冷却行为

采用粉末烧结结合浸渗法制备高体积TiB2含量的双连续81.6%TiB2/(Cu,Ni)复合材料,并利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和物相测定(XRD)对双连续复合材料的微观组织形貌进行了观测,表明复合材料中陶瓷骨架相和金属相在各自空间均形成三维网络结构且界面结合牢靠。用交流等离子电弧加热器对试件表面瞬时加热来考核复合材料的抗热冲击和抗烧蚀行为。结果表明,材料在电弧急剧加热和冷却过程中均没有出现"热裂"现象,烧蚀后材料的微观组织分析表明,金属(Cu,Ni)相在材料烧蚀区-过渡区-基体区存在明显的梯度分布,分析了高温下金属相"发汗冷却"行为和防热机理。

铝电解用TiB_2阴极涂层固化、炭化的升温制度

采用DTG ,DDTA等热分析手段 ,研究了高温固化、炭化过程中 ,铝电解用TiB2 阴极涂层糊料的质量和能量的变化速率 ,制定了涂层的变速固化、炭化升温制度 ;在此基础上 ,研究了升温制度对TiB2 阴极涂层性能的影响。结果表明 :变速升温制度优于匀速升温制度 ,采用变速固化、炭化升温制度所制备的涂层形变小、无裂纹 ,其抗拉强度达 3.13MPa,电阻率为 2 3.2 μΩ·m ;而采用升温速度为 10 .3℃ /h的匀速固化、炭化升温制度制备的涂层形变大、裂纹多 ,抗拉强度小 (2 .6 9MPa) ,电阻率大 (2 8.6 μΩ·m)。

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 。

TiB_2含量对TiB_2/Cu复合材料性能的影响

研究了 Ti B2 含量对原位生成 Ti B2 / Cu复合材料性能的影响。结果表明 :Ti B2 / Cu复合材料的硬度、强度随Ti B2 含量的增加有所提高 ,但强度在 Ti B2 的含量超过 2 .0 %后有所下降 ,导电率随 Ti B2 含量的增加有所下降 ,软化温度基本保持在 90

TiB_2-Cu基复合材料SHS工艺的正交优化

利用SHS技术制备了性能优良的TiB2 40 %Cu基复合材料。SHS工艺参数主要包括压坯相对密度、压坯轴向压力、预压力、延迟时间、高压压力、高温保压时间等 ,对这些参数和材料性能之间的关系进行了探讨。为了研究不同的延迟时间、高压压力和高温保压时间对材料致密度的影响 ,设计了一个三因素、三水平的正交试验。结果表明 ,TiB2 40 %Cu基复合材料的SHS最佳工艺参数为压坯相对密度为 5 9.0 %,压坯轴向压力为 1 3 5MPa,预压力为 1 8MPa ,延迟时间为 7s ,高压压力为 3 6 0MPa ,高温保压时间为 1 0s。

在石墨基体上电沉积TiB_2镀层的研究

采用K2TiF6-KBF4-KF-KCl融盐体系在石墨基体上电沉积制备TiB2镀层。考察了预电解条件和电活性组分的含量对镀层性能的影响。实验结果表明预电解对镀层的组成影响较大;在K2TiF6与KBF4的摩尔比为12.5,并且其总含量较高的条件下,镀层与基体结合力好,重复性好,但是晶粒较大,含有少量杂质;在K2TiF6与KBF4的摩尔比为17.5,并且其总含量较低的条件下,得到的镀层晶粒细小,有金属光泽,TiB2的纯度很高,但是重复性较差。需要进一步进行电化学实验,明确电沉积的机理。