TiC增强铁基复合材料温度场的测试

介绍了对原位合成TiC增强铁基复合材料温度场的测试。通过对所测试的温度场进行分析 ,结果表明 :采用原位法制备TiC增强铁基复合材料时 ,TiC的生成是金属熔液温度下降所释放热和凝固的结晶潜热共同作用的结果。

粉末冶金制备工艺对TiC增强高铬铸铁基复合材料性能的影响

采用高能球磨和真空烧结的方法制备TiC增强高铬铸铁(HCCI)基复合材料。利用SEM,DSC等方法对不同球磨时间的粉末进行分析,研究不同烧结温度对高铬铸铁基复合材料的显微组织、硬度及密度的影响,比较相同工艺下复合材料与高铬铸铁材料的耐磨性。结果表明:球磨12 h后的粉末颗粒大小趋于稳定,粉末活性提高,烧结性能改善,烧结试样中TiC均匀地分布在基体中。随着烧结温度的升高,复合材料内部晶粒逐渐长大,密度和硬度逐渐提高。在1280℃超固相线液相烧结的条件下烧结2 h后,致密度达94.17%,硬度和抗弯强度分别为49.2HRC和980 MPa。在销盘磨损实验中复合材料的耐磨性为单一高铬铸铁材料的1.52倍,磨损机制为磨粒磨损+轻微氧化磨损。

TiC颗粒增强钛基复合材料的制备及其微观组织

采用直接加入TiC粉的方法制备了原位自生TiC增强钛基复合材料 ,此法与国内研究者常用的加入石墨粉的方法相比 ,制备的复合材料成分准确 ,易于控制。制备的复合材料由Ti和TiC相组成 ,其中TiC为初生树枝状和短棒状共晶组成。TEM研究发现 :还存在 0 .3～ 0 .6 μm的规则块状TiC ,多分布在晶界上 ;TiC颗粒与基体界面干净、无反应层 ,基体中存在较多的位错 。

TiC颗粒增强钛基复合材料的热变形行为研究

在Gleeble-1500热模拟试验机上进行热压缩试验，研究了变形温度为900～1150℃，应变速率为0．001～10s^-1的TiC颗粒增强钛基复合材料的热变形行为。根据所得应力应变曲线分析了该合金的热变形特征，计算了α＋β区域的平均变形激活能为799kJ／mol，口区域平均变形激活能为105kJ／mol。并根据动力学模型建立了加工图，分析了加工图中的高功率耗散区和流变失稳区，确定了不同区域的变形机制。观察了变形后的显微组织。结果表明：在温度范围为900～980℃，应变速率范围为O．001～0．1s^-1的低应变速率区域发生了超塑性和动态再结晶；在温度范围为1000～1100℃；应变速率范围为0．1～10s^-1的高应变速率区域变形机制主要是由亚晶界迁移扩散控制的动态再结晶。两个流变失稳区分别发生在温度为900～950℃，应变速率为0．1～10s^-1的区域和温度为1080～1130℃，应变速率为0．001～0．01s^-1区域。

载荷对颗粒增强铁基复合材料摩擦性能的影响

研究了颗粒增强铁基复合材料(PR MMCs)在不同载荷下的摩擦性能。结果表明复合材料比高速钢的磨损系数低两个数量级,有更好的耐磨性;复合材料的摩擦系数随着载荷增加先增加后降低;复合材料随着载荷的增加,磨损机理由小载荷下切削剥层磨损为主要磨损,逐渐转化为氧化磨损和磨粒磨损,进一步增加载荷,粘着剥层磨损为主要磨损。

摩擦速度对颗粒增强铁基复合材料摩擦性能的影响

研究了颗粒增强铁基复合材料(PRMMCs)在不同摩擦速度下的性能。结果表明,复合材料的摩擦系数随着摩擦速度增加而降低;摩擦速度低时复合材料主要发生剥层磨损,高时则主要发生磨粒三体磨损、粘着磨损和氧化磨损。复合材料比高速钢的磨损系数低两个数量级,具有更低的磨损系数,因此具有良好的耐磨性。

自生TiC颗粒增强钛基复合材料的制备及其性能研究

本文对自生反应法合成碳化钛颗粒增强Ti-6Al4V基复合材料的制备过程进行了研究,设计了两种反应途径,并成功地制备出该类复合材料.碳化钛颗粒的体积百分含量可以通过处理温度、时间等工艺参数来控制,碳化钛的显微硬度达到2050～2300 kg/mm2左右.特别是,通过这一化学反应处理,钛基体中的氯含量被明显地降低.最后,测定了该类复合材料的硬度和拉伸性能,结果表明,其性能随碳化钛颗粒体积分数的增加而升高,特别其高温特性尤为明显.

(Cr,Fe)_7C_3颗粒束增强铁基复合材料的微观组织及耐磨性

为了获得耐磨性较好且呈规律分布的碳化铬颗粒束增强铁基复合材料,采用铸渗-热处理法将纯铬丝与白口铸铁进行原位反应,制备了(Fe,Cr)7C3颗粒束增强铁基复合材料。采用XRD和SEM对不同保温时间所得复合材料进行物相分析和微观组织观察,同时测试了其硬度及相对耐磨性。结果表明:复合材料颗粒束内的主要物相组成为α-Fe,γ-Fe和(Fe,Cr)7C3,且随着保温时间的延长,(Fe,Cr)7C3颗粒束的面积逐渐增大,束内组织形态由共晶向亚共晶转变;复合材料具有高硬度和优良的耐磨性。

纳米TiC颗粒增强铝基复合材料的力学行为模拟

为了研究纳米陶瓷颗粒对金属材料力学行为的影响,首先建立了TiC/Al复合材料的三维微观模型,采用有限元法与拉伸试验探究了复合材料受载时的应力应变分布规律与屈服强度,其中,有限元过程考虑了纳米TiC颗粒对铝合金基体的细晶强化,以及颗粒尺寸(500nm和200nm)、含量(1wt%、3wt%和5wt%)对复合材料的影响。结果表明:纳米TiC颗粒对复合材料的屈服强度起到了力学强化作用,小尺寸(200nm)的TiC颗粒力学强化效果较大;复合材料的屈服强度随着纳米TiC含量的增高而提升,但较高含量的TiC会损害基体的塑性。由于把颗粒的细晶强化贡献纳入了计算模型,颗粒尺寸为500nm、含量为1wt%与3wt%时TiC/Al复合材料屈服强度的预测值与试验值较为吻合。

原位合成V_8C_7颗粒增强铁基表面复合材料研究

采用铸造-热处理复合工艺制备V8C7颗粒增强铁基表面复合材料试样,并用SEM、XRD等方法,观察分析了其组织形貌,用TUKON2100型显微硬度计测量了其硬度,用ML-100磨料磨损试验机进行了不同载荷下的磨损试验。结果表明,所制备的V8C7颗粒增强铁基表面复合材料试样的最大显微硬度是2333HV0.05;在室温条件下,当载荷为15N时,其平均耐磨性约是灰铸铁的13倍,在很大程度上提高了铁基体的耐磨性能。

WC颗粒增强铁基梯度功能复合耐磨材料研究

用离心铸造的方法获取了碳化钨颗粒增强铁基表面复合材料,这种复合材料的微观组织结构、合金元素以及显微硬度呈梯度分布特征,并在ML 10 0磨料磨损试验机上测定了其耐磨性,分析了磨损机制。结果表明,这种具有梯度分布特征的复合材料具有优良的磨性能;其磨损方式主要是显微切削和颗粒脆性剥落。

离心铸造铁基梯度功能复合材料

用离心铸造的方法获取碳化钨颗粒增强铁基复合材料,分析了复合材料的力学性能、微观组织结构及界面反应。结果表明:WCP/Fe-C复合材料表层厚度为18-25mm,WCP体积分数约70％,其冲击韧度ak达到5-6J/cm2,复合材料表层和基体硬度分别达到63-65HRC和50-55HRC。WC颗粒能够被高温铁液局部溶解,甚至解体,使复合材料表层和基体不同程度合金化。

ICP-AES测定钛基复合材料中镍、钕和铁的研究

采用 ICP- AES法对钛基复合材料中的合金元素镍、钕、铁的测定进行了研究 ,着重进行了基体元素及待测元素镍、钕、铁之间干扰试验及各元素在测定浓度范围内的线性相关性试验 ,进行了酸度试验 ,测定了钛基复合材料中 3种元素的含量 ,得到了较好的精密度和准确度。方法简便、可靠 ,获得满意的分析结果。

数字图像处理的TiC/钨基复合材料烧蚀形貌重构

为提高TiC颗粒增强钨基复合材料烧蚀形貌重构精度和抗烧蚀性能,提出基于数字图像处理的TiC颗粒增强钨基复合材料烧蚀形貌重构方法。用氧乙炔烧蚀装置进行烧蚀试验,利用三目立体视觉系统采集烧蚀图像,通过阈值分割法,将图像转换为二维图像数据。用微分算子法提取二维图像轮廓,用NURBS曲线延拓、拟合二维图像轮廓曲线,通过匹配点的空间坐标曲线拟合图像轮廓特征数据,实现TiC颗粒增强钨基复合材料烧蚀形貌重构。结果表明:该方法对TiC颗粒增强钨基复合材料烧蚀形貌数据重构精度较高,重构目标点与原始数据点误差较小,对提高TiC颗粒增强钨基复合材料抗烧蚀性能有一定指导。

增强颗粒在铝基复合材料中的作用

主要讨论了铝基复合材料中常用的几种增强颗粒SiC、B4C、TiC、Al2O3、TiB2、AIN的特性及制备中可能与基体发生的界面反应和改善方法，从而可选取适当的铝基体与增强颗粒组合，通过适当的方法，制备出高性能的复合材料。

颗粒增强钛基复合材料持久性能研究

目的研究颗粒增强钛基复合材料的持久性能,了解其影响因素。方法以TP-650钛基复合材料(属Ti-Al-Zr-Sn-Mo-Nb系合金)为研究对象,材料经过热处理后,加工成Ф5mm标准的持久实验试样,利用Bn-2持久试验机,在650℃/220MPa、650℃/300MPa、600℃/220MPa、600℃/300MPa条件下进行持久试验,采用Olympus光学显微镜观察钛基复合材料的组织。用Gatan Mode 600B双喷离子减薄机制备TEM试样,在JEOL JEM-200CX透射电镜下进行观察,研究了持久过程中裂纹的形成、位错、TiC颗粒的行为对材料持久性能的影响。结果及结论在持久过程中,复合材料的断裂裂纹萌生及扩展和TiC颗粒密切相关,持久断裂过程是空洞在TiC/Ti界面和晶界上形成、长大、相互合并成晶界裂纹的过程,TiC颗粒以及α、β相中位错可以改变裂纹的扩展方向,从而改善材料的持久性能。

钛基复合材料的高周疲劳性能研究

研究了TiC粒子增强的钛基复合材料的室温轴向高周疲劳性能。测试Kt=1的试样时采用的试验频率为76Hz,R=0.06和R=-1时,复合材料的室温疲劳强度分别为594MPa和494MPa。试验结果表明TiC粒子增强的钛基复合材料的室温高周疲劳性能与细晶组织的Ti-6Al-4V和IMI834的相当。复合材料内含有较细小的薄片状组织,这种组织为α+β相互相交错构成,这种细小的α+β相间的层状组织对于阻止疲劳裂纹的扩展和提高疲劳裂纹的扩展寿命有重要作用。退火后的复合材料疲劳裂纹扩展区规则且较宽广,从而也使复合材料具有较高的疲劳强度,疲劳裂纹扩展寿命延长。

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_P/Ti-6Al-4Sn-2Mo-0.2Si复合材料的组织与机械性能

用熔铸法制备了体积分数分别为8%和12%TiC的TiCP/Ti-6Al-4Sn-2Mo-0 2Si复合材料.通过SEM、TEM、XRD等手段研究复合材料的微观组织和断口形貌.TiC颗粒的加入使复合材料的铸态强度比基体有了大幅度的提高,但同时出现了含低体积分数增强相材料的强度和延伸率均比高体积分数材料高的现象,其原因主要来自于铸态下TiC形态的差异,后者组织中存在较多的枝晶状TiC,而前者组织中绝大多数TiC为细小颗圆整颗粒,有利于合金性能的提高.因此自生复合材料中增强相形态对性能影响,有时比体积分数更重要.