Cu/Ti3SiC2/TiB2复合材料的研究

采用化学镀Cu的TiB2粉和Ti3SiC2粉与cu粉进行湿混,通过真空无压烧结法制备TiB2增强的Cu-Ti3SiC2复合材料.研究了其致密度、硬度随TiB2含量变化的规律.因为TiB2镀Cu和Ti3SiC2镀Cu改善了它们与Cu的湿润性而提高了相互之间的结合强度,从而提高了TiB2增强cu-Ti3SiC2复合材料的效果.结果表明,在Ti3SiC2含量为20%(体积分数),烧结温度为950℃时制备Cu/Ti3SiC2/TiB2的复合材料致密性最好,硬度最高.     

烧结温度对(Ti5Si3+TiC+TiB)/Ti复合材料组织和力学性能的影响

为了获得性能优异的钛基复合材料和解决单一增强相对性能提升有限等问题,以Ti粉、SiC粉、TiB₂粉、C粉为原料,采用粉末冶金法,在不同烧结温度下原位自生制备了(Ti₅Si₃+TiC+TiB)/Ti复合材料。通过XRD、SEM、万能试验机等设备表征了复合材料的微观组织和力学性能。结果表明:随烧结温度的升高,复合材料的致密度提高,平均晶粒尺寸逐渐增大;烧结温度的升高使增强相数量增加的同时减少了较低烧结温度下的团聚现象。复合材料的洛氏硬度、屈服强度、抗拉强度随烧结温度的升高先增大后减小,断裂应变下降不显著。在1 300 ℃下,(Ti₅Si₃+TiC+TiB)/Ti具有最佳的综合力学性能,烧结态试样的抗压强度达到最高2 435 MPa,屈服强度1 649 MPa,洛氏硬度49.1HRC,断裂应变28.7%。分析可知,微米尺寸的TiC、TiB和亚微米尺寸的Ti₅Si₃增强相的协同作用在显著提高复合材料强度的同时也保持了一定的塑性。(Ti₅Si₃+TiC+TiB)/Ti复合材料的增强方式以细晶强化、弥散强化和载荷传递强化为主。     

放电等离子合成Ti3AlC2-TiB2复合材料的相形成研究

采用放电等离子烧结工艺,以Ti,Al,B4C,Tic为原料制备Ti3AlC2/TiB2复合材料.通过X射线衍射分析了从600℃到1 300℃Ti3AlC2/TiB2系统反应过程的相形成规律.用扫描电镜观察了不同温度下试样的显微组织演变.结果表明,在900℃之前,主要的反应是Ti和AJ反应生成Ti-A1金属问化合物,900℃之后,Ti-Al金属问化合物与TiC逐渐生成Ti3AlC2和TiB2相,形成致密Ti3AlC2/TiB2复合材料.     

新型Cr19Ni28Ti合金空气中高温氧化的研究

利用增重法研究了新型Cr19Ni28Ti合金在700、800和900℃空气中的高温氧化行为,绘制了高温氧化动力学增重曲线,并利用XRD、SEM和EDS对氧化膜进行了表征。结果表明,700、800和900℃氧化增重分别为0.07、0.1和0.45mg/cm2,具有良好的抗氧化性;高温氧化动力学曲线符合抛物线规律。700℃氧化100h的氧化膜主要由Mn1.5Cr1.5O4、Fe(Ni)Cr2O4和Cr2O3组成;800℃氧化后增加了产物Fe2.95-Si0.05O4;900℃氧化Ti已经开始向金属表面扩散,并与氧发生反应,生成了TiO2。     

激光熔化沉积(TiB+TiC)/TA15原位钛基复合材料的显微组织与力学性能

利用激光熔化沉积工艺制备了TiB+TiC增强相体积分数分别为9%、11%、22%及57%的4种(TiB+TiC)/TA15原位钛基复合材料。随增强相含量提高,TiB形态由片层状向棱柱状转化,TiC形态由不规则颗粒状向枝晶状转化,钛基复合材料硬度及弹性模量均显著提高而塑性明显下降。增强相体积分数约为9%的复合材料表现出较好的综合力学性能,增强相体积分数大于11%后复合材料的抗拉强度急剧降低。与激光熔化沉积态TA15钛合金相比,TiB+TiC增强相体积分数约为9%的复合材料抗拉强度（1040 MPa）及屈服强度（935 MPa）均提高约12%。      

放电等离子烧结制备高纯Ta2AlC陶瓷及其高温氧化行为

以Ta粉、Al粉和炭黑粉为原料,利用自蔓延高温合成、无压烧结和放电等离子烧结组合工艺,成功制备了高纯Ta2AlC块体陶瓷,研究了放电等离子烧结制备的Ta2AlC块体的微观形貌与性能.制备的Ta2AlC块体的硬度、弯曲强度和断裂韧性分别为5.6 GPa、510 MPa和6.16 MPa·m1/2.放电等离子烧结工艺升温速率快、烧结时间短、制备的陶瓷晶粒细小,细晶强化效果明显,使得块体陶瓷有明显的高硬度和强度.Ta2AlC陶瓷在700～900℃空气中恒温氧化时,表现出线性氧化动力学特征,氧化层的主要成分从700℃的Ta2O5逐渐转变成800～900℃时的Ta2O5和AlTaO4.     

原位生成(TiBw+TiCp)/Ti复合材料的高应变速率超塑性

将纯钛粉和B4C粉按一定比例混合均匀后,通过反应热压方法原位合成制备了TiB晶须和TiC颗粒增强体积分数为3%的钛基复合材料,并在950℃以16∶1的挤压比对复合材料进行了高温热挤压变形.采用X射线衍射仪和扫描电镜分别研究了原位生成复合材料的相结构和微观组织,并在700℃以不同应变速率对钛基复合材料进行了高温拉伸变形.研究表明:纯钛和B4C在1200℃真空热压原位合成产生两种不同形状的增强体,即短纤维状TiB晶须和等轴状的TiC颗粒;应变速率为5.95×10-4、1.19×10-3s-1和0.89×10-2s-1时,(TiBw TiCp)/Ti复合材料都表现出超塑性,延伸率分别为205.43%、148.3%和112.85%;700℃变形时(TiBw TiCp)/Ti复合材料的应变速率敏感指数为0.45.     

三元层状化合物Ti2 AlN在800℃,900℃和1000℃空气中的循环氧化行为

Ti、Al和TiN粉按化学计量比1:1:1配料,采用热压工艺在1300℃保温2h,30MPa压力下制备了Ti2AlN块体材料.研究了该材料在800℃,900℃和1000℃空气中的循环氧化行为.利用X射线衍射仪和扫描电镜对氧化层的相组成,厚度以及元素含量进行了测量和分析.结果表明:Ti2AlN在空气中的循环氧化行为基本上是符合抛物线规律,氧化层的主要成分是由TiO2和α-Al2O3组成.在温度高于800℃时,氧化膜由于氧化区域的热应力过大容易脱落.Ti2AlN材料在空气中的氧化性能明显低于Ti3AlC2和Ti3SiC2材料.     

引入MgAl_2O_4对Ti_3SiC_2基复合材料性能的影响

采用反应热压烧结法制备MgAl2O4/Ti3SiC2复合材料,研究热压温度和MgAl2O4含量对该复合材料相组成、力学性能及抗氧化性能的影响。结果表明:热压温度影响MgAl2O4/Ti3SiC2复合材料相组成,在1 450℃烧结可得到性能良好的MgAl2O4/Ti3SiC2复合材料。引入适量的MgAl2O4,起到弥散强化的作用,有助于提高复合材料的力学性能,当引入量为20wt%时,抗弯强度为527.6 MPa,断裂韧性为7.09 MPa·m1/2。MgAl2O4/Ti3SiC2试样的抗氧化性能优于Ti3SiC2试样。MgAl2O4/Ti3SiC2复合材料在1 400℃氧化后的氧化层分两层,外层是Mg0.6Al0.8Ti1.6O5和金红石型TiO2,内层是由TiO2、方石英SiO2及少量未氧化的基体相混合组成。     

C/Si-C-N复合材料的制备及其氧化行为研究

采用CVI方法制备出了以Si-C-N陶瓷为基体以热解炭为界面的炭纤维增强陶瓷基复合材料(C/Si-C-N)。采用热重法研究了C/Si-C-N复合材料在空气中的氧化行为,并探讨了基体制备温度对复合材料抗氧化性能的影响。研究表明:不同温度下制备的复合材料,其氧化行为完全不同。高温下制备的C/Si-C-N复合材料其氧化失重随氧化温度的升高而持续增加;低温下制备的C/Si-C-N复合材料则其氧化失重先随温度的升高而增加,随后在800~1000℃之间随温度的升高而减小,接着又随温度的升高而增加。较高的制备温度可使复合材料在900℃以下温度区间的抗氧化性能得到提高,但却使900℃以上温度区间的抗氧化性能降低。     

微波烧结TiC/Ti6Al4V复合材料的高温氧化行为

采用微波烧结法制备TiC/Ti6Al4V复合材料,研究TiC/Ti6Al4V复合材料在550、650和750℃空气中的恒温氧化行为,并对氧化膜的表面、截面形貌及相组成进行了分析。结果表明:TiC/Ti6Al4V复合材料由TiC、ɑ-Ti+β-Ti三种物相组成。随着氧化温度的增加,TiC/Ti6Al4V复合材料的氧化规律由抛物线型转变为直线型,在650℃温度以下,复合材料的氧化产物主要由TiO_2组成,而750℃时氧化层主要有外层极薄的TiO_2、中间层Al_2O_3和TiO_2混合区及大部分内层TiO_2三部分组成。随着TiC含量增加,氧化激活能增大,氧化物粒径减小,TiC/Ti6Al4V复合材料的抗氧化性能也越好。     

超重力下燃烧合成TiB_2-TiC共晶复合陶瓷

采用超重力下燃烧合成技术,制备出TiB2-TiC共晶复合陶瓷。XRD、SEM与EDS结果表明,复合陶瓷主要由大量细小的TiB2片晶均匀分布于TiC基体上的共晶组织构成,而富钛ε碳化物(Ti,Cr)C1-x则断续分布于TiC基体间,同时在基体中还孤立分布着少量的、形态不规则的α-Al2O3晶粒或Al2O3-ZrO2共晶团组织。高温化学反应使所有产物均呈液态,且超重力的引入诱发熔体内部Stocks流,从而获得液态Ti-Cr-C-B与液态氧化物的分层熔体,液态Ti-Cr-C-B在远离平衡态下发生共晶反应生成TiB2-TiC共晶复合陶瓷。性能测试表明,随着B4C+Ti+C在燃烧体系中质量分数增加,TiB2-TiC共晶复合陶瓷相对密度和断裂韧性变化不大,分别为97%~99%与6.5~7.1 MPa.m1/2,而维氏硬度与弯曲强度则逐渐增加,最高可达28.6 GPa与615 MPa。     

铌硅化物基超高温合金Si-Y2O3共渗涂层的组织及其高温抗氧化性能

采用Si-Y₂O₃包埋共渗工艺在铌硅化物基超高温合金表面制备Y改性的硅化物涂层, 研究其在1250℃的恒温氧化性能. 采用扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)与X射线衍射(XRD)分析Si-Y₂O₃共渗涂层氧化前后的物相组成和组织变化. 结果表明：涂层具有明显分层的结构, 由外至内依次为(Nb,X)Si₂(X表示Ti, Hf和Cr)外层和(Nb,X)₅Si₃过渡层, 在过渡层与基体之间有不连续分布的细小(Cr,Al)₂(Nb,Ti)块状沉淀. EDS分析表明, 涂层中的Y分布是不均匀的, (Cr,Al)₂(Nb,Ti)相的Y含量为0.94at%左右, 而(Nb,X)Si₂和(Nb,X)₅Si₃相的Y含量为0.46at%～0.57at%. 经1250℃分别氧化5, 10, 20, 50和100h后, Si-Y₂O₃共渗涂层保持其原始的相组成, 并在其表面形成以TiO₂、 SiO₂和Cr₂O₃组成的致密混合氧化膜, 且与基体结合良好.     

反应热压(Al2O3+TiB2+Al3Ti)/Al复合材料的低周疲劳行为

采用反应热压法以Al、B₂O₃、TiO₂粉和Al、B、TiO₂粉为原料制备了两种(Al₂O₃+TiB₂+Al₃Ti)/Al复合材料。后一种原料粉制备的复合材料从基体中析出了细小的Al₃Ti相。研究了应变控制原位生成复合材料的室温低周疲劳行为。结果表明,在应变幅较小时(ε_</em>t≤0.3%),不含Al₃Ti析出相的材料表现为循环稳定;而在应变幅较大时(ε_</em>t≥0.4%), 则表现为第一周的循环硬化和随后的循环软化。在所采用的应变幅下,含Al₃Ti析出相的材料均表现为循环稳定。疲劳裂纹萌生部位为Al₃Ti相断裂、Al₃Ti相与基体的界面开裂和基体中微裂纹。疲劳裂纹穿过基体,绕过Al₂O₃、TiB₂质点扩展。两种复合材料的疲劳寿命均符合Coffin-Manson公式。      

Co对Ti45Al-8Nb-0.3Y合金组织结构和高温抗氧化性能的影响EI北大核心CSCD

采用真空电弧非自耗熔炼方法制备Ti45Al-8Nb-0.3Y-m Co(m=0,0.5,1,2,原子分数/%,下同)合金,研究合金的组织和高温抗氧化性能。结果表明:Co能够明显细化TiAl-Nb合金组织,但对合金中α_(2)+γ片层组织的形成具有较强烈的抑制作用,并且会促进富Co的B_(2)相析出。Ti45Al-8Nb-0.3Y-mCo合金在1000℃空气中氧化100 h后形成的氧化膜均主要由较为疏松的TiO_(2)和Al_(2)O_(3)混合组成,且TiAl-Nb-0.3Y合金的氧化增重随Co含量增加而增大,但氧化膜的抗剥落能力随Co含量增加而明显提高;添加Co能够在一定程度上降低氧化膜的内应力,对提高其抗剥落性能有益,但引起的粗大B_(2)相析出削弱了合金的高温抗氧化性能。     

C/C复合材料表面水热电泳沉积SiCn/SiC复合抗氧化涂层研究

采用水热电泳沉积法在SiC-C/C复合材料表面制备纳米碳化硅（SiC_n）涂层. 采用XRD和SEM对涂层的晶相组成、表面和断面的微观结构进行了表征. 主要研究了水热沉积温度对涂层的结构及高温抗氧化性能的影响, 并分析了涂层试样在1600℃的高温氧化气氛下失效行为. 结果表明：纳米碳化硅涂层主要由β-SiC组成. 涂层的致密程度和厚度随着水热沉积温度的升高而提高. 随着水热温度的提高, 涂层试样的抗氧化性能也有明显的提高. 在120℃水热沉积温度下制备的涂层试样可在空气气氛1500℃下有效保护C/C复合材料202h,而氧化失重仅为2.16×10^-3g/cm². 在1600℃下氧化64h后失重为3.7×10^-3g/cm². 其高温失效是由于长时间的氧化挥发后表面SiO2膜不能完全封填表面缺陷, 内涂层中产生了贯穿性的孔隙所致.     

磁控溅射镀Al对NiCrAlY合金层循环氧化性能的影响

通过磁控溅射手段在NiCrAlY合金表面成功制备了1层Al膜,并比较了镀Al粘结层和不镀Al粘结层在1200℃循环氧化的性能.结果表明,磁控溅射镀Al,制得表面Al膜厚度在2μm左右,NiCrAlY合金层内部的组分并无变化.这层Al膜有助于在表面形成1层分布连续、排列紧密的α-Al_2O_3层,降低了合金层的循环氧化增重速率,延长了涂层开裂脱落时间,使NiCrAlY合金表现出了比较好的抗循环氧化性能.     

原位合成TiB2/Fe复合材料的高温氧化行为

采用微波烧结技术原位生成TiB₂/Fe复合材料,研究其在500℃、600℃与700℃空气中的恒温氧化行为,并对氧化膜的表面、截面形貌及相组成进行了分析。结果表明:TiB₂/Fe复合材料由TiB₂、Fe₂B和α-Fe三种物相组成。随着氧化温度的升高,TiB₂/Fe复合材料的氧化增重明显增大,均呈现抛物线型规律,在500℃时,其氧化产物主要为Fe₂O₃和Fe₃O₄,而700℃时,其氧化物为Fe₂O₃、TiO₂、Fe₉TiO₁₅及少量Fe₃BO₆组成。相同温度下,随着TiB₂含量增加,TiB₂/Fe复合材料氧化物粒径、氧化增重和氧化层厚度均减小,氧化激活能增大,其抗氧化性能也越好。      

Al-TiO2-B系XD合成铝基复合材料的力学性能

本文主要讨论了Al-TiO2-B系XD合成铝基复合材料的力学性能及其增强机理.研究结果表明:当B/TiO2摩尔比从0增加到2时,棒状物Al3 Ti增强相逐渐减少直至消失,Al2O3颗粒分布的均匀性提高,TiB2粒状弥散分布在合金基体中,材料的抗拉强度明显增强,由224.5MPa上升到354.5MPa,延伸率也由3.2%增加到5.6%.Al2O3和TiB2主要以奥罗万机制强化基体,而Al3 Ti则以位错塞积强化基体.