1060Al/Al-Al_(2)O_(3)/1060Al层状铝基复合材料热变形模型对比分析

采用Gleeble-3500热模拟试验机在变形温度为25~400℃、应变速率为0.01~10s^(-1)和真应变为0.85的条件下,对1060Al/Al-Al_(2)O_(3)/1060Al层状铝基复合材料进行了热压缩试验,研究其热变形行为,建立了应变补偿的Arrhenius (SCA)、修正的Johnson-Cook (MJC)和修正的Zerilli-Armstrong (MZA) 3种本构模型,并对流变应力的预测值与实验值进行对比。结果表明,层状复合材料流变应力呈加工硬化型,并随温度升高或应变速率降低而降低;在100℃/0.5s^(-1)、200℃/0.1s^(-1)和300℃/0.1s^(-1)条件下,层状复合材料组元层间变形较为协调;3种本构模型中,MZA模型的相关系数最高,R为0.99085、平均绝对相对误差最低,e_(AARE)为0.046966,更适合描述1060Al/Al-Al_(2)O_(3)/1060Al层状铝基复合材料的热变形行为。

W增强Al/Gd_(2)O_(3)双屏蔽复合材料的制备与性能研究

为了屏蔽中子与γ射线的危害,在Al/Gd_(2)O_(3)材料中加入W并采用放电等离子体烧结(SPS)制成Al/W/Gd_(2)O_(3)复合材料。利用扫描电镜和XRD分析了复合材料的形貌和物相结构;利用蒙特卡罗统计试验方法和粒子传输软件MCNP5对Al/W/Gd_(2)O_(3)复合材料屏蔽中子和γ射线的性能进行模拟计算。结果表明,与原铝基复合材料相比,Al/W/Gd_(2)O_(3)复合材料的力学性能优异、抗拉强度提高;拉伸断口形貌表明,复合材料断裂模式为穿晶断裂。

ZrO_2/Fe_3Al复合材料的界面电子结构计算及材料制备

采用热压烧结制备了ZrO2 (3Y) /Fe3 Al复合材料 ,材料的室温抗弯强度、断裂韧性、HRA硬度分别为 132 1MPa、39MPa·m1/ 2 、86 .7,临界热震温差 (ΔT)由单相ZrO2 (3Y)的 2 5 0℃提高至 5 0 0℃。在此基础上 ,用EET理论 (经验电子理论 )计算了ZrO2 与Fe3 Al的价电子结构及其部分晶面的电子密度 ,并对两相的晶体学取向进行了预测。

Fe_3Al/ZrO_2复合材料海水腐蚀电化学行为

用电化学阻抗、极化曲线、扫描电镜等测试手段研究单相Fe3Al和Fe3Al/ZrO2复合材料的耐海水腐蚀性能。结果表明:浸蚀初期,材料的抗局部腐蚀能力由强到弱依次为单相Fe3Al>Fe3Al(75 vol%)/ZrO2>Fe3Al(50 vol%)/ZrO2,但随着浸蚀时间的延长,Fe3Al(50 vol%)/ZrO2复合材料的腐蚀速率下降较快;浸蚀30 d后,其抗海水腐蚀性最好。

Al_2O_3/ZrO_2(Y_2O_3)复合材料断裂过程中的相变及力学性能

用真空烧结方法制备了Al2O3/ZrO2(Y2O3)复合材料,分析了ZrO2(3Y)和ZrO2(2Y)含量对Al2O3基陶瓷抗弯强度、断裂韧性的影响.用XRD定量分析了含摩尔分数2％与3％Y2O3的ZrO2(2Y)与ZrO2(BY)在断裂过程中四方相转变成单斜相的相变量,用以阐明增韧机制.结果表明,在ZrO2含量为15％(体积分数)时,Al2O3／ZrO2(3Y)和Al2O3/ZrO2(2Y)复合材料的抗弯强度、断裂韧性分别达到825 MPa,7.8 MPa·m1/2。和738 MPa,6.7 MPa·m1/2,两者的性能差异主要来自不同的增韧机制.

Al_2O_3/ZrO_2(Y_2O_3)复合材料的可靠性、磨损形态及其切削耐用度

研究了Al2O3和Al2O3/ZrO2(Y2O3)复合刀具材料的Weibull分布、磨损形态及其切削耐用度。用一元线性回归方法确定Al2O3/ZrO2(Y2O3)刀具的耐用度参数,分析切削条件对Al2O3/ZrO2(Y2O3)复合刀具材料寿命的影响。结果表明:Al2O3和含2%(摩尔分数)及3%Y2O3的ZrO2/Al2O3(Al2O3/ZrO2(2Y)及Al2O3/ZrO2(3Y))复合刀具材料Weibull模数的m值分别是5.6、10.2和11.7,说明Al2O3/ZrO2(3Y)陶瓷的可靠性最优;Al2O3/ZrO2(3Y)复合刀具切削40CrMoNiA合金钢的磨损形态主要来自磨粒磨损和粘结磨损,耐用度参数vc、f、ap的指数值分别为1.3、1.69和0.66,陶瓷刀具更适合高速切削,最大影响因素是进给量(f),在最佳切削条件下(vc=140 m/min,ap=0.5 mm和f=0.3 mm/r)切削耐用度为3 h。

Fe_3Al/WS_2复合材料的真空摩擦学性能研究

采用热压烧结的方法制备了添加WS2质量百分数为10%、20%和30%的Fe-28Al-5Cr基复合材料,通过XRD和SEM等手段分析了样品的相组成和组织结构.利用自制的真空摩擦试验机测试了样品在4×10-4Pa真空下的摩擦学性能.研究结果显示:通过与WS2的复合能够显著降低Fe3Al基金属间化合物在真空条件下的摩擦系数,但三种不同WS2含量复合材料的摩擦系数差别不大.随着WS2含量增加,复合材料的磨损率逐渐降低,特别是30%复合材料的磨损率较纯Fe-28Al-5Cr的磨损率低约1个数量级.滑动速度和载荷对三种材料的摩擦系数和磨损率均有一定的影响.纯Fe3Al的磨损表面较为粗糙,出现严重的剥落坑和剥落痕迹,磨损机理为严重的疲劳磨损.添加质量百分数为10%WS2的复合材料的磨损机理为磨粒磨损和疲劳磨损;添加WS2质量百分数为20%和30%的复合材料,其磨损表面相对较为光滑平整,磨损机理为轻微剥落.因此,在复合材料制备中添加WS2能够显著提高Fe3Al金属间化合物的真空摩擦学性能.

原位TiB_2/Fe_3Al基纳米复合材料的合成及其晶粒生长动力学(Ⅰ)——Fe-Al-Ti-B四元粉体的机械合金化

研究了机械合金化过程中Fe-Al-Ti-B四元粉体的结构演变,讨论了其合金化机制。研究表明,Fe-Al-Ti-B四元粉体的机械合金化通过Al、Ti、B原子向Fe晶格中扩散形成Fe(Al,Ti,B)过饱和固溶体。在机械合金化的早期(<10h),形成包覆结构的复合颗粒,合金化尚未进行。在机械合金化的中期(10-60h),首先形成具有几个同心圆环结构的复合颗粒,然后环状结构消失,同时Fe(Al,Ti,B)晶格常数迅速增加,但成分均匀化过程缓慢。在机械合金化的后期(60-80h),主要发生复合颗粒内部的成分均匀化过程,球磨80h后,复合颗粒内部各组元的成分已经非常均匀。Fe(Al,Ti,B)晶粒细小(6.8nm),晶格畸变严重,具有近似非晶态的结构。由于Ti、B元素的添加,Fe-Al-Ti-B四元粉体晶粒细化速率更快,但合金化速率明显降低。

球磨时间对Fe_2O_3/Al纳米复合材料性能的影响

采用高能球磨法制备了Fe2O3/Al纳米复合粉末,并利用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(SEM)以及热分析仪(TGA/DSC)等分析测试手段,系统研究了球磨时间对复合粉末相结构、组织形貌以及热性能的影响。结果表明,随着球磨时间的增加,微米Fe2O3团聚体逐渐进入Al颗粒中,呈均匀弥散分布,且Al晶粒尺寸不断细化。当球磨时间为20 h时,Al粉已均匀分布到微米Fe2O3颗粒表面,球磨引起的晶粒长大与晶粒尺寸减小处于动态平衡,此时铝热反应热焓达到最高。球磨时间大于20 h时,所制备得到的复合粉末热焓反而降低,且易团聚。

溶胶-凝胶法制备Fe_2O_3/Al纳米复合材料

采用溶胶-凝胶法和真空干燥法制备了Fe2O3/Al纳米复合材料。用扫描电镜、红外光谱、X射线衍射仪(XRD)、BET比表面分析仪对原料和产物的结构和性能进行了表征。结果表明,纳米复合材料的宏观粒子平均粒径为2μm,纳米铝粉均匀分布在Fe2O3凝胶体系中,平均粒径为40nm。空白Fe2O3干凝胶比表面积达64.6m2/g,填充铝粉后样品的比表面积为1.1m2/g。撞击感度试验表明,Fe2O3凝胶与纳米铝粉复合后,特性落高由30.5cm提高到100.3cm,表明FeO凝胶可降低纳米铝粉的冲击感度。

PTFE/Al_2O_3纳米复合材料的摩擦磨损性能研究

利用MM-200型摩擦磨损试验机研究了PTFE/Al_2O_3纳米复合材料的摩擦磨损性能,并采用扫描电子显微镜观察、分析了试样磨屑形状及磨损机理。结果表明,经表面处理的纳米Al_2O_3能明显提高PTFE的耐磨损性并改变其磨屑形成机理;当表面处理纳米Al_2O_3含量为3％时,PTFE纳米复合材料的磨损量最小,但在试验范围内,表面处理纳米Al_2O_3含量变化对PTFE纳米复合材料的耐磨损性影响不大,而PTFE纳米复合材料的摩擦系数则随表面处理纳米Al_2O_3含量增加而略有增大,导致PTFE磨损的机理主要是粘着磨损。

Al2O3/Fe金属基复合材料的制备工艺及性能研究

为提高铁基复合材料的耐磨性能和降低生产成本,采用粉末冶金法制备Al2O3/Fe基复合材料,研究Al2O3/Fe金属基复合材料制备工艺及性能。结果表明:Al2O3/Fe基复合材料的硬度随着成型压力的增加先升高后降低,80 MPa时达到最大;随着保压时间的延长而升高,在10 min后升高趋势较小;随着烧结温度的升高而升高,1 600℃后升高趋势较小。通过工艺参数优化,得到成型压力为80 MPa、保压为10 min和烧结温度为1 600℃较适宜,获得的Al2O3/Fe基复合材料的硬度为194HV。

热压烧结Al_2O_3/Fe-28Al-5Cr复合材料的组织和性能

在自制的Fe-28Al-5Cr合金粉中加入质量分数为10%和20%Al2O3陶瓷颗粒,采用热压烧结技术制备了Fe-28Al-5Cr基复合材料,研究了Al2O3加入量对复合材料组织、力学性能及高温耐磨性能的影响。结果表明:所制备复合材料的相对密度达到99%以上,复合材料由Fe3Al基体和Al2O3增强相组成;Al2O3在复合材料中主要分布在晶界处,当Al2O3的加入量为20%时,形成了连续的网状结构;复合材料的强度比基体合金的低,且其强度随Al2O3含量的增加而降低,但加入20%Al2O3的复合材料的高温耐磨性能比基体合金的有明显改善。

Al-ZrOCl_2反应体系制备ZrAl_(3(p))+Al_2O_(3(p))/Al复合材料

从Al ZrOCl2 体系利用熔体直接反应法制备了原位ZrAl3 和Al2 O3 颗粒增强铝基复合材料。Al Zr O体系中原位形成的ZrAl3 具有四方结构 ,其最大尺寸为 4μm ,纵横长度比小于 2 .0。此外 ,还有一定数量的亚微米级Al2 O3 颗粒生成 ,其晶体为六方结构 ,纵横长度比大于 2 .0。ZrAl3(p) ,Al2 O3(p) /Al复合材料凝固组织中 ,随ZrOCl2加入量的增加 ,生成的颗粒尺寸更小 ,分布更均匀。拉伸试验表明 :Al ZrOCl2 体系制备的复合材料具有高的强度和塑性 ,断口组织中存在大量韧窝 ,韧窝中镶嵌着细小颗粒 ,属韧性断裂。

Fe/Al_2O_3纳米复合材料的结构和磁性

采用溶胶-凝胶法制备了复合材料Fe2O3/Al2O3,将其在氢气中还原得到了纳米复合材料Fe/Al2O3。利用X-ray衍射、Mssbauer效应和振动样品磁强计对样品的结构和性质进行了研究,结果表明,Fe2O3含量对样品的还原过程及结构和性质有明显的影响。随Fe2O3含量的增加,还原后样品中α-Fe的晶粒尺寸变大,样品的比饱和磁化强度增加,矫顽力减小。Mssbauer效应结果显示,在一些样品中存在超顺磁现象和FeAl2O4相。

ZrO_2-SiC复合材料的合成及其添加对Al_2O_3-C质耐火材料抗氧化性能的影响

以锆英石和碳黑为原料,利用碳热还原反应在氩气气氛下合成了ZrO_2-SiC复合材料,并将其添加到Al_2O_3-C质耐火材料中.研究了加热温度对ZrO_2-SiC复合材料合成的影响以及添加ZrO_2-SiC对耐火材料抗氧化性能的影响.采用XRD分析合成材料的相组成,利用SEM观察材料的显微结构.研究表明,提高加热温度有利于ZrO_2-SiC复合材料的合成,在本实验条件下合成该材料的适宜温度为1873K.通过添加合成的复合材料,明显改善了Al_2O_3-C质耐火材料的抗氧化性能,且当添加6%(ZrO_2-SiC)复合材料时,耐火材料的抗氧化性能最佳.

真空烧结法制备ZrO_2(Y_2O_3)／Al_2O_3复合材料

用真空烧结工艺制备了ZrO2(Y2O3)／Al2O3复合材料,分析了ZrO2(3Y)和ZrO2(2Y)含量对Al2O3基陶瓷烧结相对密度、显微结构及相变行为的影响．结果表明: ZrO2(Y2O3)的含量对t-ZrO2→m—ZrO2相变量有影响,ZrO2(3Y) 和ZrO2(2Y)含量(体积分数)分别为15％和20％时,烧结试样相对密度分别为99．6％和98．5％,ZrO2的晶粒平均尺寸分别为1．1μm和1．8 μm,样品断裂前后的最大相变量(体积分数)分别是Vt→m=44％和Vt→m=18％．

纳米Al_2O_3/PTFE复合材料的制备及其力学性能

以纳米Al2 O3 为填料 ,制备了纳米Al2 O3 填充PTFE复合材料 ,研究了纳米Al2 O3 的含量对PTFE复合材料性能的影响。结果表明 ,纳米Al2 O3 的加入使PTFE的拉伸强度和断裂延伸率有所下降 ,硬度增加 ;当Al2 O3 的质量分数为10 %时 ,PTFE复合材料的综合力学性能最佳 ;随着Al2 O3 含量的逐渐增加 。

Cr对Fe-Al/Al_2O_3复合材料韧性的影响

用多元机械合金化和热压烧结的方法制备添加 Cr的 Fe- Al/ Al2 O3复合材料 ,经力学性能测试及 X射线衍射、能谱和透射电镜分析表明 ,含有适量 Cr的 Fe- Al/ Al2 O3复合材料断裂韧性大大提高 ,最高可达 15 .0 0 MPa· m1 /2以上。并且在复合材料中形成了棒晶和“N”型结构 。

反应烧结制备FeAl/Al_2O_3复合材料的研究

对不同成分配比的Fe2O3粉和Al粉末生坯分别进行900,1 000,1 100℃烧结,利用自蔓延反应放热和加热炉加热的综合作用制备FeAl/Al2O3复合材料。用扫描电镜、维氏硬度计、M-200型磨损试验机对烧结合金的金相组织、硬度以及磨损性能进行测试。结果表明:Fe2O3-Al在适当配比和烧结温度下,可以合成以FeAl为基体、Al2O3和铝铁金属间化合物为增强相的复合材料;试样烧结前后相对密度受Al含量和烧结温度的影响,Al含量越高,烧结温度越高,相对密度越大;Al的质量分数为40.3%,1 100℃烧结后的样品具有最高硬度和最佳耐磨性能。