AA6063铝合金表面激光熔覆TiC/Al3Ti复合材料涂层

将Al、Ti和TiC粉末预涂在AA6063铝合金表面,采用激光熔覆法制备了TiC/Al3Ti复合材料涂层,分析了激光熔覆层的显微组织和硬度分布。结果表明,采用合适的激光工艺可获得无裂纹和孔洞且表面平整的熔覆层。熔覆层由枝晶状Al3Ti、枝晶间α-Al和均匀分布的TiC颗粒组成,TiC颗粒在激光辐照过程中未发生熔解,熔覆层与基材的界面结合良好。随与熔覆层表面距离的增加,Al3Ti枝晶的尺寸变大,α-Al的含量减少。激光熔覆层的硬度可达700HV0.2,显著改善了AA6063铝合金的表面硬度。

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。

熔铸-原位反应喷射沉积成形TiC/Ti-5Mo-5V-2Cr-3Al复合材料微观组织和力学性能

利用熔铸-原位反应喷射沉积成形技术制备了TiC/Ti-5Mo-5V-2Cr-3Al复合材料,测试了复合材料的拉伸性能,讨论了提高熔铸-原位反应TiC/Ti-5Mo-5V-2Cr-3Al复合材料拉伸强度的途径.

TiC/Ti_3AlC/Ti_3Al三相自生复合材料热应力分析

根据TiC/Ti_3AlC/Ti_3Al三相自生复合材料的结构,建立了热应力分析的4层嵌套模型,推导了热应力计算公式。并利用该模型计算了TiC/Ti_3AlC/Ti_3Al三相复合材料的热应力。计算结果表明:各相及对应界面的法向应变和切向应变均较TiC/Ti_3Al两相结构材料有所降低,这有利于防止材料发生界面脱粘损坏:在Ti_3AlC界相中只产生较小的切向压应力,可大幅度降低Ti_3Al基体相中的切向压应力,有利于防止Ti_3Al基体发生拉裂破坏。对具有包覆结构的TiC/Ti_3AlC/Ti_3Al合金的显微力学性能进行了测试,Ti_3AlC界相的存在,使增强体中心到基体的显微硬度和弹性模量呈梯度变化,有利于应力传递。

铸铁表面原位合成TiC/Al_3Ti复合材料

对Al-Ti-C体系进行热力学分析,在氩气保护下进行热爆反应试验。采用铸造反应合成技术在铸铁表面原位合成TiC/Al3Ti复合材料。研究热爆产物及表面复合材料的物相、组织和界面形貌,并对其形成机理进行探讨。结果表明:采用热爆工艺使Al-Ti-C体系发生反应,生成纯净的TiC/Al3Ti复合产物。在熔融铁液作用下,Al-Ti-C体系反应完全,制备出纯净的TiC颗粒增强金属间化合物基表面复合材料。表面复合材料组织致密,与铁基体界面为良好的冶金结合。当TiC含量较少时,颗粒呈条状;随着TiC含量的提高,颗粒尺寸逐渐减小,由长条状向粒状及细粒状转化。

TZP/TiC/Al_2O_3陶瓷复合材料在模具中的应用

采用ＴＺＰ相变和ＴｉＣ颗粒共同增韧Ａｌ２Ｏ３，使ＴＺＰ／ＴｉＣ／Ａｌ２Ｏ３复合材料的抗弯强度σｆ和断裂韧度ＫＩＣ分别达到１１０６ＭＰａ和１１．８６ＭＰａｍ１／２。探讨了复合材料在用作螺旋丝拉拔模具时的磨损和破损行为，研究了ＴＺＰ和ＴｉＣ对模具磨损和破损性能的影响。当ＴｉＣ含量一定时，随ＴＺＰ含量增加，模具的耐磨损和抗破损性能得到明显改善，可以认为应力诱发ＴＺＰ相变、裂纹偏转与桥联、残余应力等增韧机制为减磨和抗破损机制。

Al_2O_3/TiC/Mo/Ni微纳陶瓷复合材料的微观结构与性能

采用真空热压烧结技术制备了纳米TiC体积分数为3%~5%的Al2O3/TiC/Mo/Ni微纳陶瓷复合材料，并对其力学性能、相对密度、微观结构和三点弯曲断口形貌进行了研究。结果表明：微纳陶瓷复合材料中存在非典型的灰芯/白环结构；复合材料的断裂方式为穿晶断裂和沿晶断裂的混合形式；添加的纳米粒子分布于Al2O3基体晶粒的内部与晶界，形成了晶内/晶界型结构，细化了晶粒，强化了晶界，提高了复合材料的强度和相对密度，其抗弯强度、断裂韧度、硬度和相对密度分别为970 MPa，5.5 MPa·m1/2，20.4 GPa和99.5%。

SHS结合热压制备TiC-Al_2O_3/Fe-Al复合材料

以天然钛铁矿、铝粉和石墨为主要原料,采用自蔓延高温合成技术、铝热还原法并结合热压烧结技术,制备出TiC-Al2O3/Fe-Al复合材料.研究表明预热时间少于120s时,预热时间越长,反应燃烧波速度越大,当预热时间继续增大,对反应燃烧波速度的影响不再显著;加入添加剂Y2O3为0.2%时,金属相较均匀地弥散分布在陶瓷颗粒周围.晶粒尺寸约为2～3μm,复合材料的相对密度达到94%,抗弯强度和硬度分别为599.29MPa、83.7HRA.

添加物对Al_2O_3-TiC/Ti(C,N)系陶瓷复合材料组织和性能的影响

Al2O3-TiC/Ti(C,N)系陶瓷复合材料具有广阔的应用前景,但综合性能还有待进一步改善。分析讨论了TiC/Ti(C,N)主要成分含量对组织性能的影响,综述了Cr2O3、Y2O3、ZrO2等化合物添加物和Fe、Al、Co、Ni、Mo等金属添加物对Al2O3-TiC/Ti(C,N)系陶瓷复合材料中组织和性能影响的研究结果,并比较分析了其各自的特点。

Co包覆纳米Al_2O_3/TiC复合材料的界面电子结构计算及材料制备

采用热压烧结法制备了Co包覆纳米A l2O3/TiC复合材料。当热压烧结温度为1650℃时,复合材料的抗弯强度、断裂韧性和硬度分别为782MPa、7.81MPa.m1/2和HRA92.7。A l2O3和A l2O3/TiC的断口以沿晶断裂为主,Co包覆A l2O3/TiC复合材料的断口则为沿晶和穿晶混合断口。利用经验电子理论计算了Co、TiC与α-A l2O3三者的价电子结构及其部分晶面的电子密度,并对三相的晶体学取向进行了预测。

TiC与TiC-WC的添加对FeAl/Al_2O_3复合材料力学性能的影响

在FeAl/Al2 O3复合材料基体中分别加入TiC或TiC WC固溶体可显著提高其抗弯强度。当添加 2 0 %TiC和 2 0 %TiC WC固溶体时 ,复合材料的抗弯强度分别达到 10 2 8.4 6MPa和 132 8.72MPa ,但其断裂韧性分别降低约 4 0 %和 30 %。当TiC WC固溶体加入量为 5 %时 ,可同时提高复合材料的抗弯强度和断裂韧性。

Ti_3Al含量对TiC/(Ti_3Al+ZrO_2)陶瓷复合材料晶粒生长及性能的影响

采用机械合金化和热压烧结制备了TiC/(Ti3A l+ZrO2)复合材料。研究了1550℃烧结温度下,不同Ti3A l含量(10、15、20、25%质量分数)对复合材料烧结及力学性能的影响。结果表明:随着Ti3A l含量的增加,烧结体致密化程度提高,抗弯强度和硬度相应提高,但当Ti3A l超过一定量时,强度、硬度又有所降低。

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。

无压熔渗法制备Ni3Al/TiC陶瓷基复合材料工艺研究

研究了采用自蔓延高温反应合成的预制件TiC-Ni3Al与金属间化合物Ni3Al的浸润性、渗透性和渗透动力学。采用SEM、EDS、XRD和金相显微镜等测试分析手段,对复合材料的组织进行分析,探讨了预制型成型无压熔渗浸渗工艺参数对Ni3Al/TiC复合材料成型的影响。结果表明,金属间化合物Ni3Al与预制件TiC-Ni3Al具有很好的浸润性,在一定温度条件下可形成致密无缺陷的组织;Ni3Al与预制件TiC-Ni3Al在熔渗过程中保持各自的化学稳定性,在渗透过程中无新相产生;Ni3Al在预制件TiC-Ni3Al中的渗透深度与渗透时间呈抛物线关系,渗透速度随渗透时间延长而降低,且随预制件相对密度增大而降低。

多孔预制件对TiC/Ni_3Al复合材料孔隙率的影响

采用无压熔渗法制备了TiC含量较高的TiC/Ni3Al复合材料,分析了不同TiC质量分数对多孔预制件孔隙率的影响,利用无压浸渗多孔体理论分析了多孔预制件孔隙结构对复合材料孔隙率的影响。结果表明:通过增加TiC质量分数可以调节多孔预制件的孔隙结构,使预制件的孔隙率增加;多孔预制件孔隙结构的变化可以调节复合材料的孔隙率。多孔预制件的孔隙率越高、孔隙尺寸越大,则金属间化合物熔体浸渗畅通,复合材料的孔隙率越小。

Al/TiO_2/TiC体系原位合成Ti_3AlC_2/Al_2O_3/TiAl_3复合材料的反应机理

通过分析机械球磨Al/TiO_2/TiC复合粉末的放热反应及原位合成动力学,确定Ti_3AlC_2/Al_2O_3/TiAl_3复合材料的合成路径。在此基础上,结合球磨后复合粉末的微观形貌和物相演变分析,提出复合材料的原位合成机理。结果表明:复合材料原位合成过程中存在中间产物TiO和TiC_x;机械球磨形成的"核壳结构"对原位合成组织细小均匀的Ti_3AlC_2/Al_2O_3/TiAl_3复合材料至关重要。

激光熔覆TiC/Al_3Ti复合材料涂层的高温氧化行为研究

采用激光熔覆技术在铝合金表面制备了TiC颗粒增强Al3Ti金属间化合物复合材料涂层,研究了涂层在600℃和900℃时的高温氧化性能。结果表明,涂层由树枝晶Al3Ti,枝晶间组织α-Al和均匀分布的TiC颗粒组成。循环氧化70h后,涂层在600℃时没有明显的氧化增重,氧化产物是一层薄的Al2O3。900℃时涂层的氧化增重明显,且随着涂层中TiC含量的增加抗氧化性能降低,氧化产物是一层连续而致密的富Al2O3和MgO的混合物。氧化层在氧化过程中没有出现开裂和脱落现象,表现出较强的抗循环氧化性能。

压痕-急冷技术表征Co包覆Al_2O_3／TiC复合材料的抗热震性能

采用压痕-急冷技术测试了Al2O3／TiC(AT)和Co包覆Al2O3／TiC(ATC)两种复合材料的抗热震性能．实验结果表明,ATC复合材料的抗裂纹扩展能力与抗循环热震性能都优于AT,ATC的临界温差ΔTC比AT高25℃．诸抗热震参数R、R’、RIV和Rst的计算结果也表明,ATC的抗热震断裂能力和抗热震损伤能力均高于AT．少量Co的添加,虽然对ATC复合材料的热物理参数改变很小,甚至可以忽略,但却大幅度提高了复合材料的抗弯强度和断裂韧性,因而ATC具有较高的抗热震参数．ATC复合材料较好的抗热震性主要是其较高的抗弯强度及断裂韧性的贡献．

电场作用下燃烧合成TiC-Al_2O_3-Al致密复合材料的研究

以3TiO_2+3C+(4+x)Al反应体系为对象,利用电场的激活作用和燃烧合成过程中形成的液态Al对合成产物的渗透作用,探讨了在无外加机械压力的条件下直接燃烧合成致密TiC-Al_2O_3-Al复合材料的可能性。结果表明,外加电场可提高体系的绝热燃烧温度,从而突破该体系只能在x<10 mol下发生燃烧合成反应的热力学限制;而且,随着体系中过余Al量x的增加,合成的TiC和Al_2O_3晶粒尺寸减小,合成材料的致密性提高。当体系中过余Al量x=14 mol、E=25 V/cm时,直接燃烧合成了致密性达92.5%的TiC-Al_2O_3-Al复合材料,且该材料具有如下力学性能:硬度HRC= 56.5,抗弯强度σ_f=531 MPa,断裂韧性K_(IC)=10.96 MPa·m^(1/2)。

自蔓延高温合成TiC/Al2O3复合材料的力学性能

首先以Ti粉、Al粉和石墨粉为原料,在氩气保护条件下,用自蔓延高温合成(SHS)方法制备了TiC/Al2O3复合材料粉体.在1600℃,氩气保护条件下热压烧结制成块体复合材料.研究了复合材料的烧结密度、强度、硬度、韧性等力学性能,并讨论了力学性能与微观结构之间的关系.