半连续铸造制备7075／6009铝合金梯度复合材料

采用双流浇注半连续铸造技术制备了7075/6009铝合金梯度复合材料。分析了合金内层、过渡层、外层的宏观和微观组织形态以及成分分布,并测量了铸件径向的洛氏硬度。结果表明,通过合理控制铸造参数,可以获得具有成分梯度和硬度梯度分布的7075/6009复合材料;梯度复合材料在凝固过程中,内、外合金熔体以紊流复合;过渡复合层的宽度主要受到内、外熔体的浇注温度、节流片孔径大小以及内导管插入结晶器深度的影响。

无压浸渗制备含镍陶瓷/铁基合金复合材料微观组织及浸渗机理

通过铁合金无压浸渗含镍氧化铝陶瓷的方法,制备了陶瓷/铁合金复合材料。其工艺过程是:将镍粉与陶瓷粉混合球磨后,压制成具有网络结构的陶瓷体,经烧结成瓷后,铁合金无压浸渗,浸渗温度1600℃,保温4h。研究结果表明,含镍陶瓷与铁合金在界面处形成锯齿状的机械啮合,两相之间无过渡层以及微裂纹存在;铁合金中的Fe、Cr元素呈梯度分布在陶瓷基体的金属相中,说明铁合金浸渗到陶瓷基体,浸渗深度可达400μm。最后,利用液态金属的扩散原理分析了浸渗过程。

粉末冶金温压工艺制备Fe-Cu-C材料

采用两种温压专用润滑剂,在不同温度和压力下以温压技术制备铁基粉末冶金材料,比较其烧结密度的变化,并分析温压工艺对密度的影响。结果表明:此温压工艺在610MPa压制压力、140℃压制温度下可制备出烧结密度最高达到7.18g/cm3,抗拉强度最高达到550MPa的Fe2%Cu-1%C铁基粉末冶金材料。

超声波在纳米金属粉末制备中的应用与发展

对近年来超声波在纳米金属粉末制备中的应用与研究进展作了比较全面和详细的综 述。其中着重介绍了与超声波有关的纳米金属粉末制备方法,包括了超声波雾化法、超声波化 学沉淀法、超声波电化学法、超声波还原法、超声波溶胶凝胶法、超声波微乳液法、超声波模板 法,并就这些方法中超声波作用的机理、特点和影响因素以及上述方法的技术问题和发展趋势 进行了讨论。

无压烧结制备Ti_3SiC_2-SiC复合材料块体

以钛粉、硅粉和石墨粉为原料,通过无压烧结法制备了Ti3SiC2-SiC块体复合材料。利用X射线衍射仪对制得的样品进行相分析,并运用扫描电镜分析材料的微观结构,用差热分析仪测定反应温度。结果表明,Ti∶Si∶C=0.42∶0.23∶0.35时,可制得纯度较高的Ti3SiC2-SiC复合材料块体,只含有极少量的TiSi2杂质。Ti3SiC2晶粒无特定的生长方向,平均长度在10μm以下,厚度小于5μm。略高的Si含量有利于获得纯度较高的Ti3SiC2-SiC复合材料。

PET 表面金属银涂层的制备与性能

以聚对苯二甲酸乙二酯(PET)为基体,基于化学刻蚀和敏化处理的表面改性,采用双组分喷涂法在改性基体表面制备了高性能的银涂层。改变喷涂过程中银氨溶液和还原溶液的浓度以及喷涂次数,研究它们对银涂层的微观形貌、宏观形貌、沉积量和光学常数的影响,考察了最佳喷涂条件下所得银涂层的成分和性能。结果表明:化学刻蚀后表面产生大量凹坑,敏化处理后基体表面的水接触角降低至20.3°;当银氨溶液的AgNO3浓度为0.1 mol/L,还原溶液中乙二醛和三乙醇胺的体积分数分别为50 mL/L和10 mL/L时,喷涂30次所得银涂层颗粒呈细圆状,且均匀致密地排列在一起。该银涂层的厚度在350 nm左右,电阻率约为7.07μΩ·cm(仅是块体银的4.5倍),表面粗糙度为17.8 nm,在可见光区和红外光谱区的平均反射率分别高达93.31%和99.45%。化学改性和敏化处理可以极大改善基体表面特性,为后续喷涂金属离子的吸附和还原提供条件,采用双组分喷涂法制备的银涂层具有优异的导电性能和光学性能。

(Ti_(60)Cr_(30)Nb_(10))_(100-x)Al_(x)轻质中熵合金的力学与腐蚀性能

研究轻质(Ti_(60)Cr_(30)Nb_(10))_(100-x)Al_(x)(x=0,5,7.5,10,摩尔分数,%)中熵合金在铸态和均匀化态下的显微组织、力学性能和腐蚀行为。结果表明,随着Al含量从0增加到10%(摩尔分数),铸态合金均由相同的相组成,即体心立方(BCC)相和少量TiCr2型Laves相组成。均匀化后,所有合金均由单相BCC组成。此外,(Ti_(60)Cr_(30)Nb_(10))_(95)A_(l5)中熵合金表现出在铸态和均匀态条件下最优异的力学性能,屈服强度分别约为1048 MPa和1017 MPa,同时保持超50%压缩应变。与TC4和铸态(Ti_(60)Cr_(30)Nb_(10))_(95)A_(l5)合金相比,均匀态(Ti_(60)Cr_(30)Nb_(10))_(95)A_(l5)合金表现出更优异的耐腐蚀性能,这主要归因于均匀的显微组织与化学成分。

TiVNbTa难熔高熵合金的吸放氢动力学

通过真空电磁感应悬浮熔炼技术制备TiVNbTa难熔高熵合金试样,采用多通道储氢性能测试仪测试合金的吸放氢性能,并研究该合金的吸(放)氢行为及其动力学机制。结果表明:单相BCC结构的TiVNbTa难熔高熵合金吸氢后生成TiH_(1.971),Nb_(0.696)V_(0.304)H和Nb_(0.498)V_(0.502)H_(23)种氢化物新相。氢化高熵合金粉末在519,593 K和640 K分别发生氢化物的分解反应,放氢后恢复单相BCC结构,因此TiVNbTa合金的吸氢反应属于可逆反应。该合金在423~723 K温度区间具有较高的吸(放)氢速率,其吸(放)氢动力学模型分别符合Johnson-Mehl-Avrami(JMA)方程和二级速率方程,吸(放)氢的表观活化能Ea分别为-21.87 J/mol和8.67 J/mol。

粉末冶金Ti-6Al-3Mo-1Zr钛合金的微观组织和力学性能

采用粉末冶金工艺制备出一种具有细小组织的Ti-6Al-3Mo-1Zr合金,通过X射线衍射仪、扫描电镜及拉伸试验等研究了热压烧结温度对该合金微观组织和力学性能的影响。结果表明:在烧结温度1000℃下制备的Ti-6Al-3Mo-1Zr合金具有细小组织和较优的力学性能,其原始β晶粒尺寸、α集束尺寸和α片层厚度分别为176μm、49μm和1.49μm,室温抗拉强度、屈服强度和断后伸长率分别为895 MPa、823 MPa和12.7%,强化机制主要为固溶强化、Hall-Petch效应和α/β界面强化。由于Mo元素可降低钛合金的高温扩散系数,因此,Ti-6Al-3Mo-1Zr合金的原始β晶粒尺寸、α集束尺寸和α片层厚度均小于相同工艺条件下制备的Ti-6Al-4V合金,其室温及高温强度、加工硬化率和塑性均优于Ti-6Al-4V合金。

高屈强比Ti-Nb-Cr-V-Zr系难熔高熵合金的组织与力学性能

通过真空电弧熔炼法制备了Ti_(47-x)Nb_(23)Cr_(18)V_(12)Zr_(x)(x=0、4、8、12 at%)系难熔高熵合金,随后在1200℃下保温12 h对合金进行均匀化热处理。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、万能力学试验机和显微硬度仪等研究了铸态与均匀化热处理态合金的相组成、微观组织及力学性能。结果表明:Zr元素的添加使铸态合金在枝晶间析出C15结构的Cr_(2)(Ti,Nb,V,Zr)-Laves相,同时,Zr元素含量的增加增强了合金的压缩屈服强度和硬度,但使其塑性降低。均匀化热处理并未改变合金的相组成,但使合金的组织形貌发生了明显改变,并大大增加了析出相的体积分数。经过均匀化热处理后,合金的强度和硬度有所降低,但塑性得到改善。其中,Ti_(43)Cr_(18)Nb_(23)V_(12)Zr_(4)合金的压缩塑性由铸态时的29%提升至超过50%,同时具有1110 MPa的屈服强度和高达180 MPa·cm^(3)·g^(-1)的屈强比,表现出优异的强度-塑性匹配。此外,得益于细小弥散的Laves相,均匀化热处理后Ti_(39)Cr_(18)Nb_(23)V_(12)Zr_(8)合金的屈服强度和塑性均有小幅度增强。

陶瓷/铁基合金复合材料的研究进展

综述陶瓷/铁基合金的发展现状,对目前国内外陶瓷/铁基合金复合材料的制备方法、3种常用陶瓷(Al2O3、SiC和TiC)与铁基合金在复合过程中的界面问题、网络陶瓷/铁基合金复合材料以及复合材料的摩擦磨损性能的研究新进展进行评述。结果表明:无压活化浸渗、陶瓷表面金属化处理以及适当控制界面反应是制备陶瓷/铁合金复合材料的有效方法;陶瓷/铁基合金复合材料的研究方向应集中在界面问题、陶瓷与金属内部的复合结构形式、制备工艺和摩擦磨损机理等几个方面。

Al_2O_3陶瓷复合材料的研究进展

介绍了Al2O3陶瓷增韧技术和Al2O3陶瓷增强金属基复合材料的研究进展,指出复合增韧是未来Al2O3陶瓷增韧技术的发展方向;金属表面自生Al2O3防护层技术是提高金属耐蚀性,降低成本的有效方法;三维网络Al2O3陶瓷/金属复合材料具有更优良的力学性能;仿生设计和计算机模拟技术是开发新型网络Al2O3陶瓷骨架的重要手段。

黏结剂喷射3D打印工业纯钛TA1的组织与性能研究

目的探究不同类型黏结剂对黏结剂喷射3D打印(BJ3DP)制备TA1的C和O杂质含量、组织、性能的影响,并基于优选的黏结剂通过BJ3DP成形TA1,厘清烧结温度对微观组织、力学性能和电化学腐蚀性能的影响,为BJ3DP制备高性能TA1零件提供参考。方法基于BJ3DP打印技术,使用商用酚醛和2种自研黏结剂打印出纯钛TA1生坯,并将其固化、脱脂,随后分别在1320、1380、1440℃下烧结,对烧结后的样品进行C和O含量检测、扫描电镜测试、单向拉伸测试、电化学腐蚀试验测试。结果采用商用酚醛和SCUT-1黏结剂BJ3DP打印的TA1样品经1320℃烧结后,C和O含量较高且形成了TiC第二相,导致室温脆性较大。采用SCUT-2黏结剂BJ3DP制备TA1烧结态样品的C和O含量较低,质量分数分别为0.038%和0.100%,无第二相形成,并表现出良好的强度-塑性匹配。同时,随烧结温度的提高,基于SCUT-2黏结剂BJ3DP制备的TA1样品的相对密度从91.9%提高至95.4%,促使力学和电化学腐蚀性能同步提升。经1440℃烧结后,BJ3DP制备的纯钛TA1屈服强度为412 MPa、抗拉强度为502 MPa、断后伸长率为19.6%,在3.5%(质量分数)NaCl溶液中的腐蚀电流密度低至309 nA/cm^(2)。结论SCUT-2黏结剂适用于BJ3DP成形钛及其合金,能够获得杂质含量低且无第二相的组织,提高烧结温度可有效降低孔隙等缺陷,进而获得综合性能优异的BJ3DP零件,且其性能优于粉末注射成形(MIM)制备的TA1的性能。

镁合金仿生超疏水表面的制备及展望

随着技术的发展,镁合金作为工程材料受到了越来越广泛的关注。超疏水镁合金由于其特殊的功能特性使其在微流体运输、自清洁、防冰霜等领域具有广泛的应用前景。深入阐述超疏水表面浸润性机理,全面阐述镁合金仿生超疏水表面的制备方法,分析其工业化的可能。进一步总结超疏水镁合金在防腐蚀领域的研究现状及其耐腐蚀机理。同时,鉴于超疏水的耐腐蚀性能和抗黏附性能,将其与具有优异生物相容性的镁合金结合,探讨超疏水镁合金在生物医用领域的研究方向。

材料在铝液中熔蚀-磨损行为的研究进展

在冶金、化工、航空航天及汽车等领域,高温腐蚀性环境中承受动载的关键零部件往往因为腐蚀-磨损的作用而失效,从而造成巨大的经济损失。当前,对于腐蚀-磨损的研究多集中于材料在腐蚀性气体、溶液或颗粒冲刷条件下的加速流失,而对材料在高温金属熔体中的熔蚀-磨损失效行为研究鲜有报道,对材料在高温金属熔体中腐蚀失效及摩擦磨损失效的交互作用尚不明确。铝及其合金产量居有色金属材料之首,被广泛应用于建筑、交通、能源、航空航天、电子等领域。然而铝熔体是腐蚀性最强的金属液之一,铝工业如冶金、成形及热浸镀等生产过程中的一些关键零部件往往因熔蚀-磨损而失效破坏。目前大量使用的仍是高合金的耐磨类材料如模具钢,材料价格昂贵、使用寿命很短,只能依靠频繁更换部件来维持生产。因此迫切需要开发耐铝液熔蚀-磨损新材料,满足铝工业生产应用的需求。然而,由于高温金属熔体这一腐蚀介质的特殊性,对材料高温熔蚀-磨损行为的研究鲜有报道。这一方面是由于缺乏专用的设备对材料的熔蚀-磨损行为进行测试表征,另一方面则是由于腐蚀界面存在复杂的冶金物理化学反应,而关于熔蚀和磨损行为的交互作用机理尚不明确。目前对于材料在铝液中熔蚀-磨损行为的研究较少,部分研究主要集中于铝合金液态成形过程中模具的冲蚀-磨损行为及材料替代,材料在铝液中的熔蚀-磨损机理研究则尚处于空白。近两年,在开发新型高温金属熔体腐蚀-磨损试验系统的基础上,学者实现了对材料在高温金属铝液中熔蚀-磨损行为的研究,并进行了大量的材料筛选。研究表明,常用的金属材料在铝液中的熔蚀-磨损行为主要受界面金属间化合物的生成速度、性质及其与基体界面的结合情况的影响。材料因熔蚀-磨损导致的流失远大于纯腐蚀与纯磨损导致的材料流失之和,说明材料在铝液中的熔蚀-磨损失效并不是腐蚀和磨损行为的简单叠加,其主要失效机理在于熔蚀和磨损的交互作用。对常用的H13钢材料而言,其在典型工况下的熔蚀-磨损交互作用率达90%以上。在材料开发方面,目前大多依靠单一的腐蚀试验以及高温摩擦磨损试验来收集数据,对耐铝液熔蚀-磨损材料的研究也主要集中在铁基合金组织调控、难熔金属应用以及表面处理技术这三个方面。近年来发展起来的金属间化合物基复合材料也为耐铝液熔蚀-磨损新材料的开发开辟了新的思路。本文简要介绍了材料在铝液中的熔蚀-磨损失效行为,指出熔蚀与磨损的交互作用是导致材料或零件失效的关键原因,在此基础上提出了对耐铝液熔蚀-磨损材料的性能要求。基于对国内外耐铝液熔蚀-磨损材料研究进展的综述,提出了耐铝液熔蚀-磨损材料未来的发展方向和研究重点。

热处理对颗粒增强铁基复合材料组织性能影响

利用扫描电镜、能谱分析、显微硬度计测试并分析了热处理对颗粒增强铁基复合材料的组织和硬度的影响。结果表明,随热处理温度升高,材料硬度增高;(450、550、650和750℃)+空冷时,复合材料界面结合良好,界面元素成分稳定,未出现裂纹;550℃+水淬时,靠近陶瓷颗粒的金属基体出现裂纹。该材料适用于750℃高温非急冷环境中,但不适合于冷却速度较高的环境。

铸造铝基复合材料的研究进展

铸造法是铝基复合材料制备方法中最经济的方法之一。本文概述了低压铸造、挤压铸造和搅拌铸造三种制备铝基复合材料的方法及特点。简介了上述制备铸造铝基复合材料方法在国内外的研究现状。探讨了铸造铝基复合材料的发展方向。

半连续铸造制备7075/6009梯度复合铝合金

采用双流浇注半连续铸造技术制备了7075/6009铝合金梯度复合材料。分析了合金内层、过渡层、外层的宏观和微观组织形态以及成分分布,并测量了铸件径向的洛氏硬度。结果表明:通过合理控制铸造参数,可以获得具有成分和硬度梯度分布的7075/6009复合材料;梯度复合材料在凝固过程中,内、外合金熔体以紊流复合;过渡复合层的宽度主要受到内、外熔体的浇注温度、节流片孔径大小以及内导管插入结晶器深度的影响。

高温高压下冲击波淬火的锆基大块金属玻璃的相演化过程研究

采用同步辐射能散X射线衍射技术,研究了高温高压下利用冲击波淬火技术制备的Zr41Ti14Cu12.5Ni10Be22.5大块金属玻璃的相演化过程。研究结果发现:在实验压力范围内,在不同压力下试样具有相同的初始析出相Zr2Be17,但是随后的相演化过程是不同的,根据应用压力的不同,试样的相演化过程可以分为3个不同的区域;另外,试样的晶化温度随着压力的增大而升高,但是在6.0 GPa存在一个突然的下降,在此压力点试样具有不同于其它压力点的相演化过程。相演化过程的不同和晶化温度的突然下降,可能归因于在不同压力下试样具有不同的原子构型。

ZE10镁合金板拉胀复合成形与扩孔成形性能研究

为研究ZE10镁合金的成形性能,在20～300℃条件下对ZE10镁合金板进行拉伸力学性能、锥杯及扩孔试验.结果表明:随着变形温度的升高,ZE10镁合金板的抗拉强度逐渐下降而伸长率、'拉深+胀形'复合成形性能、扩孔成形性能显著提高.200℃、250℃锥杯实验时,ZE10镁合金试样可顺利拉深进入锥杯凹模底部直圆孔而不出现开裂,具有较小的锥杯值;而300℃时反而增加,说明在200℃、250℃时ZE10镁合金具有最佳的拉胀复合成形性能.150℃、200℃扩孔试验时,试样中心φ10 mm预制孔可胀大到凸模直径φ25 mm大小,成功实现翻边(翻边系数为0.37),显示ZE10镁合金具有很好的扩孔成形性能.