氧源系数对内氧化法制备的Al_2O_3/Cu复合材料性能的影响

以Cu-Al水雾化合金粉末为原料,通过内氧化方法制备了Al_2O_3弥散强化铜基复合材料,研究了不同氧源系数下合金粉末内氧化的产物及复合材料的性能。结果表明,复合材料的强化相中,α-Al_2O_3含量较多,γ-Al_2O_3含量较少。只采用冷等静压-烧结的方法,不加任何后续处理,当氧源系数为1.1时,复合材料的显微硬度最高,可达120.8 HV,导电性可达82.4%IACS。     

La2O3对激光熔覆铁基JG-8合金组织与性能的影响

采用激光熔覆技术在27SiMn钢基体表面成功制备了不同La_2O_3含量的铁基JG-8合金复合涂层,系统地研究了添加La_2O_3对铁基JG-8合金复合涂层组织及性能的影响。利用X射线衍射仪(XRD)和配有能谱仪(EDS)的扫描电子显微镜(SEM)对铁基JG-8合金复合涂层的物相结构和显微组织进行分析测试,通过显微硬度仪和摩擦磨损试验机对铁基JG-8合金复合涂层的硬度以及摩擦学性能进行分析评估。结果表明,La_2O_3的添加可有效细化组织,使晶粒由原本的柱状晶转变为细小的胞状结构。铁基JG-8合金复合涂层的硬度随着La_2O_3含量的增加呈现先增大后减小的趋势,其中0.8%La_2O_3(质量分数)铁基JG-8合金复合涂层的硬度(HV0.3)(5327MPa)最高,与未添加La_2O_3的铁基JG-8涂层相比,0.8%La_2O_3铁基JG-8合金复合涂层的硬度提升了19.4%。在摩擦磨损过程中未添加La_2O_3的铁基JG-8涂层主要磨损机制为粘着磨损和疲劳磨损,0.8%La_2O_3铁基JG-8合金复合涂层的主要磨损机制为磨粒磨损,0.8%La_2O_3铁基JG-8合金复合涂层的体积磨损量最低,为27SiMn钢基体的22.9%。     

Tb4O7掺杂Cr2O3-TiO2基高发射率涂层结构及辐射性能研究

目的提高Cr_2O_3-TiO_2基陶瓷涂层的辐射性能。方法以Cr_2O_3、TiO_2、NiO、Tb_4O_7为原料,经喷雾干燥及高温烧结致密化处理,制备成具有尖晶石和钙钛矿混合结构的Cr_2O_3-TiO_2基复合团聚型粉体,利用大气等离子喷涂法在TC4钛合金表面制备Tb_4O_7掺杂型Cr_2O_3-TiO_2基陶瓷涂层。采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、IRE-2红外辐射测试仪,分别对样品的显微组织结构、物相组成及辐射性能进行了表征。结果团聚造粒后,复合粉体的球形度和流动性较好,可满足等离子喷涂连续使用。所制备的Cr_2O_3-TiO_2基陶瓷涂层的熔化状态较好,扁平化程度较高,涂层中掺杂的Tb元素分布均匀。Tb~(4+)、Tb~(3+)等稀土元素离子,取代NiCr_2O_4尖晶石结构中半径相近的Ni~(2+)、Cr~(3+),导致单一晶体结构的整齐度被破坏,晶胞体积的变化引起晶体结构产生畸变,辐射条带显著加强和宽化。随着Tb_4O_7掺杂量的增多,涂层发射率逐渐上升,当掺杂量达到7.5%时,涂层在600℃的法向全发射率达到0.91。结论 Tb_4O_7稀土氧化物的加入可以有效提高Cr_2O_3-TiO_2基陶瓷涂层的发射率,稀土掺杂诱发尖晶石晶体结构畸变,从而改善涂层的辐射性能。     

烧结温度对粉末冶金制备(Mg3Sb2+AlSb)/Mg复合材料性能的影响

使用X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)等研究了不同烧结温度对原位合成(Mg_3Sb_2+AlSb)/Mg复合材料的物相和形貌的影响;利用显微硬度计、CTM万能试验机和CS350电化学工作站等测试了复合材料的硬度、拉伸力学性能和耐腐蚀性能。结果表明:在不同烧结温度下,均可制备出(Mg_3Sb_2+AlSb)/Mg复合材料;复合材料的显微硬度和抗拉强度随着烧结温度的升高先增大后减小,烧结温度为750℃时,其显微硬度71 HV、抗拉强度108 MPa均达到最大值;烧结温度为700℃时,(Mg_3Sb_2+AlSb)/Mg复合材料的自腐蚀电位为-1.38 V,耐腐蚀性能最佳。     

铁基高温合金氧化物强化相的形成和演化

采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和能谱分析、差示扫描量热法(DSC)分析、金相观察和显微硬度测定,研究铁基合金Fe-14Cr-3W-5Ti-3Y-2.2O(质量分数,%)中氧化物弥散相的形成和演化过程,以及氧化物弥散相对铁基合金的强化作用。结果表明:在高能球磨过程中,TiH2、YH2和Fe2O3可以在雾化粉末Fe-14Cr-3W基体中充分固溶;在随后的压制、烧结过程中,当烧结温度为950℃时弥散相以Ti2Y2O7相的形式析出,其强化作用不明显,合金的显微硬度只有250HV;当烧结温度为1100℃时,烧结体致密度得到提高,弥散相强化效果显著,合金的显微硬度为798HV;随着烧结温度的提高,析出相粒子长大,合金的显微硬度降低。     

激光烧结石墨烯钛纳米复合材料及其耐腐蚀性能

石墨烯增强钛基纳米复合材料,因其良好的力学性能有望成为轻质高强结构材料。为了研究其硬度和耐腐蚀性能,在AISI 4140 合金结构钢的基板上采用激光烧结的方法制备了石墨烯钛纳米复合材料。采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计、拉曼光谱仪等研究了其微观结构、相组成和显微硬度等,并采用电化学极化法研究了激光烧结石墨烯钛纳米复合材料和纯钛在3.5%NaCl溶液中的腐蚀行为。结果表明：激光烧结后石墨烯存在并均匀分散于钛基纳米复合材料中,石墨烯的添加使得钛基纳米复合材料的显微硬度达到了450 HV0.2,与激光烧结纯钛（180 HV0.2）相比提高了1.5倍。石墨烯钛纳米复合材料的腐蚀电位比激光烧结纯钛的腐蚀电位有明显提高,从-0.64 V提高到-0.59 V;同时,腐蚀电流从1.6×107 A/cm2降低到7×108 A/cm2,说明其耐腐蚀性能优于激光烧结纯钛。     

W-Ni/Yb_2O_3复合材料的制备及烧结性能

采用化学镀获得Ni-Yb_2O_3复合粉体,然后通过机械球磨制备了不同质量分数的W-(0.2%,0.5%,1%,2%)Ni/Yb_2O_3复合粉末,最后在1600℃下烧结3 h获得了W-Ni/Yb_2O_3复合材料。采用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)分析了Ni-Yb_2O_3复合粉体形貌、W-Ni/Yb_2O_3复合材料表面形貌,测定了W-Ni/Yb_2O_3复合材料相对密度、显微硬度和热导率。结果表明,W-Ni/Yb_2O_3复合材料的相对密度和显微硬度随着Ni-Yb_2O_3含量增加而增加,Ni-Yb_2O_3的加入促进了钨基材料的烧结致密化;同时,添加Ni-Yb_2O_3复合粉使钨基材料的晶粒得到细化,但对钨基材料导热性起到降低的作用。     

Al_2O_3颗粒对LiTaO_3压电陶瓷增强增韧机制的探讨

采用氮气保护热压烧结工艺制备Al_2O_3/LiTaO_3(简称ALT)陶瓷基复合材料,研究了Al_2O_3颗粒对LiTaO_3压电陶瓷增强增韧的机制.结果表明,ALT陶瓷复合材料的相对密度比烧结纯LiTaO_3陶瓷的高得多,且其各项力学性能均有明显的提高;Al_2O_3的加入起到烧结助剂的作用;Al_2O_3第二相加入后对LiTaO_3压电陶瓷起到弥散强化作用,其增韧机理为ALT复合材料中残余应力场和裂纹偏转增韧.     

热压烧结制备Al2O3弥散强化Cu-25%Cr复合材料的微观组织与性能

对比研究了热压烧结和冷压-烧结工艺制得Al2O3弥散强化Cu-25%Cr复合材料的微观组织与力学、物理性能,并考察了冷变形对其性能的影响.结果表明,采用真空热压烧结工艺制得的Al2O3弥散强化Cu-25%Cr复合材料,硬度达到95 HV,电导率达18.3 MS·m-1,相对密度可达97.1%;两种方法制备的Cu-Al2O3/Cr复合材料的显微硬度随着变形量的增加而增加,最大增幅均在50%左右,分别达到142 HV和131 HV;而电导率是先增加后减小.     

激光自蔓延烧结Fe-Al合金及其成型过程温度场数值模拟

对Fe40Al60粉末压坯进行激光点燃自蔓延烧结,利用XRD、金相、硬度等表征手段,分析烧结合金表层区、中部区和底部区的微观组织结构及宏观性能,并采用有限元分析方法,对Fe40Al60激光烧结过程的温度场进行数值模拟,得到了烧结过程温度场分布云图和路径图。结果表明:表层区产物相主要为FeAl、Al_2O_3,中部区产物相为Fe_3Al、FeAl、Al_2O_3,底层区产物相为Fe_3Al、Al_2O_3和Fe;烧结合金表层区组织为条状,中部区组织为胞状,底层区组织为针状;表层区硬度HV为9010 MPa,中间层硬度HV为10 050 MPa,底层区硬度HV为9650 MPa。模拟结果表明:10 s时,表层区温度最高为1150 K,中部区温度为894.033 K,底层区温度最低为820.979 K。表明试样各区域物相与该区温度场模拟结果相一致。     

真空热压烧结W(50)/Cu-Al_2O_3复合材料的性能研究

采用真空热压烧结工艺制备W(50)/Cu-Al2O3复合材料,观察了其显微组织,测试了其致密度、硬度、抗弯强度和导电率。结果表明:W(50)/Cu-Al2O3复合材料组织致密;致密度和硬度优于Cu-50%W,致密度可达99.8%,显微硬度达135 HV。而导电率为46%IACS,略低于W-50%Cu复合材料。抗弯强度为291.3 MPa,弥散铜钨合金室温弯曲断裂主要以弥散Cu相的撕裂为主,伴随有W-Cu界面的分离和部分W晶粒的解理断裂。     

烧结气氛对Mo_2FeB_2基金属陶瓷显微组织和力学性能的影响

本文运用XRD和SEM等对比研究了烧结气氛对Mo2FeB2基金属陶瓷相组成、显微组织和力学性能的影响。结果表明,当烧结温度为1250℃,保温时间为40min时,真空烧结后,金属陶瓷可获得较均匀的显微组织和较佳的力学性能,抗弯强度为1774MPa,硬度为90.4HRA;氩气气氛烧结时,由于碳不能完全除去粉末颗粒表面和B2O3中的氧,降低了烧结过程中液相对硬质相颗粒的润湿性,从而导致金属陶瓷的力学性能明显降低;氮气气氛烧结时,粘结相Fe与氮气发生反应生成了Fe3N,导致烧结过程中没有出现液相,未能得到致密的烧结体。     

Al2O3弥散强化铜/铬复合材料的强化机理

采用简化内氧化-真空热压烧结新工艺制备了不同氧化剂Cu2O含量的Al2O3弥散强化Cu-Al2O3/Cr复合材料,考察了塑性变形和氧化剂含量对抗拉强度和显微硬度的影响,并通过扫描电子显微镜和透射电子显微镜分析了其微观组织,在此基础上综合分析了该复合材料的强化机理,并定量计算了各种强化因素的增强效果.结果表明:简化内氧化-真空热压烧结新工艺成功制备了基体晶粒细小的Cu-Al2O3/Cr复合材料;氧化剂Cu2O含量为5％时Cu-Al2O3/Cr复合材料的抗拉强度和硬度较高,且均随着变形量的增加而增加;细小的Al2O3颗粒的弥散强化和Cr颗粒相的聚集强化是该复合材料强化的主要原因,形变强化对其强化有一定贡献.     

拉拔压下量对车用Al_2O_3/Cu复合材料组织和硬度的影响

通过TEM和微观组织观察等技术,研究Cu基Al_2O_3增强复合材料在不同拉拔压下量下拔变形过程的显微组织和硬度的演变规律。研究结果表明:铜基体中弥散分布着含量众多的纳米级球形Al_2O_3颗粒,其尺寸在30~50nm之间;随着拉拔压下量的增加,晶粒中位错缠结,均匀度提高;与拉拔方向一致的晶粒尺寸明显被拉长,复合材料晶粒长宽比呈现出明显增大的变化规律。复合材料硬度随拉拔压下量增大而上升;在拉拔压下量低于80%时,硬度表现出抛物线形的变化规律;在压下量达到90%以上时,试样硬度的上升幅度明显增加;压下量为95%时硬度达到最大199 HV。     

双相多尺度镀镍碳纤维和碳化锆颗粒增强铝基复合材料制备及力学性能研究

采用放电等离子体烧结制备了双相多尺度镀镍碳纤维和碳化锆颗粒增强铝基复合材料(Cf(Ni)-Zr C/2024Al)。为了提高碳纤维和基体的界面结合强度,对碳纤维进行了化学镀镍,研究了烧结工艺对复合材料的密度、显微硬度和拉伸强度的影响。结果表明,在烧结温度为480℃,烧结压力为30 MPa,保温时间为10 min时,可以得到结构致密,性能优异的铝基复合材料。复合材料的密度仅为2.71 g/m~3,显微硬度、拉伸强度和伸长率分别为105.6 HV、330 MPa和10.2%,力学性能均高于2024Al合金。力学性能的提高归因于表面化学镀碳纤维和基体良好的界面结合、ZrC的网状分布结构、以及增强相和基体热膨胀系数不匹配导致的位错增强。     

热处理对Mg2B2O5w／AZ91D复合材料组织及性能的影响

研究了固溶处理和时效处理的Mg2B2o5w/AZ91D镁基复合材料组织与显微硬度之间的关系.结果表明:经过415℃固溶处理后,共晶相的分解使复合材料的硬度明显下降.时效处理使得复合材料的硬度逐渐增加并在时效处理200℃×16h后出现时效峰值201HV,然而随着时效时间的进一步增加,显微硬度降低.经固溶处理415℃×24h,基体中β-Mg17Al12相基本溶解,形成过饱和固溶体,接着时效处理8h,β-Mg177Al12相以弥散形式析出,从而使得复合材料的显微硬度提高30%;而固溶处理415℃×24h,接着200℃时效处理24h后,析出相在形貌上由连续细小析出相向非连续粗大析出相过渡,这使得复合材料的显微硬度下降到183HV.     

热处理对原位烧结合成Mo_2FeB_2陶瓷组织与性能的影响

用X射线衍射仪、扫描电镜、万能材料试验机研究了真空液相烧结制备的Mo2FeB2金属陶瓷热处理后的组织与性能。结果表明,真空液相烧结Mo2FeB2金属陶瓷主要由Mo2FeB2、MoB2、Fe2B相和铁基粘结相组成,经700～1000℃热处理后,MoB2、Fe2B相逐渐转化为Mo2FeB2相,并且Mo2FeB2晶粒细化,呈规则块状均匀分布在铁基粘结相中。Mo2FeB2金属陶瓷在700～1000℃范围内随热处理温度的升高,弯曲强度、断裂韧性与维氏硬度均增加,当热处理温度为1000℃时,其值分别达到1182.42MPa、13.59MPa·m1/2、9.114GPa,与未处理试样相比,分别增加了5.4%、6.0%、7.0%。     

粉末冶金法制备Al2O3颗粒增强Fe基复合材料

采用粉末冶金法制备Al2O3颗粒增强Fe基复合材料,利用XRD、SEM及显维硬度计研究Al2O3含量、C元素及Mo元素对该复合材料烧结性能、显微组织及硬度的影响.结果表明:未添加C元素的复合材料基体为α-Fe,添加C元素时基体为α-Fe和Fe3C相;未添加Mo元素时,增强体为α-Al2O3相;添加Mo元素时,增强体为FeAl2O4相.硬度分析可知,添加C元素,可显著提高试样基体的硬度,5％Al2O3+3％C试样基体硬度为500HV,淬火后硬度高达900HV左右,比淬火前提高了76.7％;添加Mo元素的试样基体硬度也有所提高,但提高幅度较小.     

球磨工艺对ZrMgMo_3O_(12)/2024Al微观组织和性能的影响

采用球磨混合ZrMgMo_3O_(12)粉与2024Al粉,制备了ZrMgMo_3O_(12)体积分数为10%的2024Al复合材料。并用SEM、XRD、维氏硬度计和热膨胀仪研究球磨工艺对复合材料的微观组织、硬度和热膨胀性能的影响。结果表明,随着球磨转速的增加或球磨时间的延长,ZrMgMo_3O_(12)颗粒在Al基体上趋向均匀分布,并与基体结合良好。这有利于ZrMgMo_3O_(12)的弥散强化,还改善了ZrMgMo_3O_(12)颗粒与基体界面间的载荷传递能力,增加了ZrMgMo_3O_(12)与2024Al基体间热膨胀系数的叠加效果,有利于降低复合材料的热膨胀系数。当球磨转速为200r/min、球磨4h时制备的复合材料硬度高于2024Al合金,热膨胀系数明显低于2024Al合金。     

烧结温度对(Al_3Ti+Al_3Zr)增强铝基复合材料组织和性能的影响

采用粉末冶金原位合成法制备Al_3Ti、Al_3Zr金属间化合物增强铝基复合材料。采用X射线衍射、扫描电镜、光学显微镜、硬度测试和抗拉强度测试,研究烧结温度对复合材料显微组织和力学性能的影响。结果表明,在铝基体中生成了金属间化合物Al_3Ti和Al_3Zr增强相;随烧结温度从700℃上升到900℃,复合材料的硬度(HV)从85.7提高到118.1;经800℃烧结制备的复合材料表现出了较好的抗拉强度(140.71MPa)和屈服强度(40.5MPa)。