热压烧结工艺制备Fe3Al金属间化合物块材的显微结构和力学性能研究

采用机械合金化结合热处理工艺制备Fe3Al金属间化合物粉末,并通过热压烧结工艺制备Fe3Al金属间化合物块材.研究机械合金化和热处理工艺对所制备Fe3Al金属间化合物粉末的物相组成和显微结构的影响.并对Fe3Al金属间化合物块材的物相组成、显微结构和力学性能进行研究.采用机械合金化工艺球磨60h制备Fe-Al金属间化合物粉末;Fe-Al合金粉末经800、1000℃热处理工艺转变成Fe3Al金属间化合物粉末.研究表明,随着球磨时间的增加,Fe-Al金属间化合物粉末的颗粒尺寸逐渐减小.球磨60h得到的Fe-Al金属间化合物粉末的平均粒度为4～5 μm.经800、1000℃热处理得到的Fe3Al金属间化合物粉末的平均粒度为4～5 μm;热压烧结块材为Fe3Al金属间化合物相;热压烧结制备的Fe3Al金属间化合物块材的显微结构均匀致密;热压烧结工艺制备的Fe3Al金属间化合物块材的相对密度较高且具有较高力学性能.     

高能球磨制备Al3Ti/Al块体纳米晶复合材料

通过对Al Ti系和Al TiO2 系进行高能球磨和压制烧结制备了固态原位反应生成的纳米晶块体Al3Ti/Al复合材料。研究表明 :Al Ti合金系高能球磨后 ,各组元晶粒得到细化 ,并且Ti在Al中发生了强制超饱和固溶 ,烧结时原位反应形成纳米晶Al3Ti/Al复合材料 ;而Al TiO2 反应体系高能球磨仅发生组分晶粒细化 ,烧结时TiO2 部分还原并和Al原位反应生成纳米晶 (Ti2 O3 Al3Ti) /Al复合材料。     

机械合金化及真空热压制备纳米晶Fe3Al的组织及性能

采用机械合金化(MA)及热压烧结工艺制备纳米晶Fe3Al块体材料。采用X射线衍射、透射电镜、扫描电镜等对MA粉体及热压块体的相及显微组织进行分析,并对热压块体的力学性能及断口形貌进行了测试分析。结果表明:Fe72Al28混合粉在球磨过程中,Al逐渐溶入Fe中,形成Fe(Al)过饱和固溶体,纳米晶粉体的结构有序度较低。在1200℃,保温1h下真空热压烧结,Fe(Al)转变为有序的DO3-Fe3Al,同时发生晶粒长大。Fe3Al块体晶粒尺寸为40.1nm,相对密度大于96%,维氏硬度626.8 HV,三点弯曲强度985MPa;弯曲断口为脆性断口,但也呈现出一定韧性断裂特征。     

Fe3Al纳米粒子增强Al2O3陶瓷的制备及性能

用热压烧结法制备了纳米Fe3 Al粒子增强Al2 O3 基复合材料。研究了 14 5 0～ 16 0 0℃不同烧结温度下纳米Fe3 Al的加入量与材料的致密度、力学性能及显微结构的关系。结果表明 :纳米Fe3 Al的加入可使Al2 O3 晶粒的生长受到抑制 ,使复合材料的烧结温度提高。Fe3 Al/Al2 O3 纳米复合材料有良好的力学性能 ,其抗弯强度最高可达832MPa ,断裂韧性最高可达 7.96MPa·m1/ 2 。     

原位Al_3Ti/Al复合材料的冷喷涂制备及组织性能北大核心CSCD

以Al80/Ti20(mass%)混合粉末为原料,采用冷喷涂法在低碳钢上沉积致密的Al/Ti基复合材料,对其在不同温度下(400、450、500、550和600℃)进行热处理,获得原位Al_3Ti金属间化合物颗粒增强Al基复合材料。采用扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度仪及磨损试验机研究了冷喷涂Al/Ti复合材料热处理前后的微观组织形貌、相结构、硬度及磨粒磨损性能的变化规律。结果表明:冷喷涂Al/Ti复合材料的相结构与喷涂粉末相同,涂层组织致密、颗粒间为机械结合;Al/Ti复合材料在450℃热处理后其局部区域开始通过扩散反应原位形成Al_3Ti金属间化合物,而在600℃热处理后初始Ti颗粒已全部转变为Al_3Ti金属间化合物颗粒,同时,涂层内部颗粒界面间结合显著改善,从而获得原位Al_3Ti/Al复合材料。随着热处理温度升高,原位Al_3Ti/Al复合材料硬度先下降后升高,而其磨粒磨损性能则在550℃热处理后显著增加。     

铝与氮化硼的反应机理及其复合材料的组织和性能

采用粉末冶金法,通过六方氮化硼纳米片(BNNSs)与Al的原位反应制备多元混杂增强铝基复合材料,研究了BNNSs与Al的原位反应机理以及反应前后对复合材料的相组成、微观组织、界面结构和力学性能的影响.结果 表明:BNNSs与Al混合粉末在630℃放电等离子烧结致密化后,BNNSs与Al并未发生反应.基于此,将烧结坯体在...     

热处理过程中SiCp/2024Al基复合材料的微观组织演变

采用真空热压烧结工艺在580℃下制备了35%(体积分数)SiCp/2024铝基复合材料,利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、能谱(EDS)、高分辨透射电镜(HRTEM)对复合材料热处理过程中微观组织进行了表征,研究了热压烧结后复合材料的析出相的微观结构以及析出相在热处理过程的演变规律。结果表明,热压烧结后复合材料中存在许多粗大析出相颗粒,包括Al4Cu9,Al2Cu,Al18Mg3Mn2,Al5Cu6Mg2和Al7Cu2Fe。随着固溶温度的提高,粗大析出相颗粒逐渐回溶到Al基体中,当固溶温度达到510℃时,粗大析出相颗粒几乎全部回溶到基体中,但还存在少量的难溶相。复合材料经510℃固溶2 h+190℃时效9 h后,除了少量的难溶相,许多圆盘状纳米析出相Al2Cu和棒针状纳米析出相Al2Cu Mg弥散分布于基体中且与基体的界面为错配度较小的半共格界面,圆盘状纳米析出相的直径为50~200 nm,棒针状纳米析出相长度为100~150 nm。     

大尺寸12%(体积)SiCp/2024Al复合材料制备工艺研究

采用元素粉末作为12%(体积)SiCp/2024Al复合材料的原料,研究了冷压后经真空烧结获得预制坯,再对坯料进行热变形的制备工艺,通过金相观察、力学性能测试等手段研究了12%(体积)SiCp/2024Al复合材料在热变形前后的显微组织及力学性能。结果表明:经过热变形的12%(体积)SiCp/2024Al复合材料组织的均匀性得到了明显改善,显微孔洞和SiC颗粒团聚现象明显消除。复合材料的抗拉强度、屈服强度和延伸率较变形前有普遍提高。热变形改善了SiCp颗粒分布均匀性,致密度和硬度也进一步提高。     

二元Al基粉末扩散反应的研究

为了研究二元Al基混合粉末的扩散反应，采用粉末冶金方法，利用光镜、扫描电镜和X射线衍射技术研究了Cr-Al、Fe-Al和Cu-Al生坯、烧结体的显微组织和相结构。结果表明，Cr、Fe和Cu粉末与Al粉末经过固相烧结，在粉末颗粒界面处形成扩散反应区域，在扩散反应区域中形成了相应的Cr-Al9、Fe2Al5和Cu9Al4、CuAl金属间化合物，金属间化合物的生成规律与二元扩散偶反应扩散规律密切相关。     

粉末热压新型(Al63Cu25Fe12)p/Mg复合材料的研究

采用粉末热压方法,制备了新型（Al63Cu25Fe12）p/Mg复合材料,Al63Cu25Fe12准晶颗粒均匀分散在复合材料中,而且与基体金属的结合良好,反应轻微,只在颗粒的边沿部分存在约5μm的反应层.粉末热压复合过程中的较低温度限制或减缓了准晶颗粒与基体金属之间的反应,反应层的反应产物除了准晶类似相Al13Fe4外,还存在一定的MgAl2O4氧化物.与纯Mg相比,除塑性外的其它力学性能指标均有很大提高,特别是含10%准晶颗粒的复合材料,其屈服强度显著提高到193.28MPa.     

多种氧化物原位反应制备的Al2O3/Al复合材料

提出了多种氧化物与Al原位反应制备陶瓷颗粒增强铝基复合材料的新方法，并通过3种反应体系CuO／Al，(CuO SiO2)／Al，(CuO SiO2 TiO2)／Al制备了3种铝基复合材料。对原位反应过程进行了热力学分析。对复合材料的显微组织、硬度和力学性能进行了分析和研究。结果表明，多种氧化物与Al的原位反应能发生并自动进行下去，其反应状况良好。(CuO SiO2)／Al，(CuO SiO2 TiO2)／Al原位反应所获得的增强相颗粒分别是Al2O3和Al2O3 Al3Ti，增强相颗粒在复合材料中均匀分布，并且其所制得的复合材料的硬度与力学性能明显好于单一氧化物CuO所制得的复合材料。     

用热压法低温快速制备微-纳米Al2O3原位增强Fe-Cr-Ni

采用低温快速热压法原位反应制备了微-纳米Al2O3原位增强Fe-Cr-Ni金属基复合材料.研究了烧结温度和保温时间对复合材料微观组织和力学性能的影响.XRD分析表明在烧结温度为700℃和800℃时,生成产物为(fcc)Cr0.19Fe0.7Ni0.11,(fcc)Fe-cr和Al2O3;SEM分析显示烧结温度为800℃,保温时间为1 h时晶粒分布更均匀,形成更致密的网状结构并且断裂形式为穿晶断裂和沿晶断裂;TEM分析得出微-纳米Al2O3颗粒为晶间型和晶内型复合.通过调节烧结温度和保温时间,制备了力学性能优良的微.纳米Al2O3原位增强Fe-Cr-Ni金属基复合材料.     

纳米A12O3/2024铝基复合材料的显微组织及力学性能

利用球磨预分散一搅拌铸造法制备纳米Al2O3/2024复合材料,并对所制备的铝基复合材料进行了显微组织及力学性能的研究.结果表明,经球磨预分散后,纳米颗粒团聚现象明显消除,纳米Al2O3呈单颗粒分散于Al粉表面;复合粉体添加法有效避免了超细增强颗粒和基体润湿性差和分散性较差的问题,实现纳米Al2O3颗粒均匀弥散分布于基体合金中;纳米Al2O3颗粒的加人显著提高基体合金的力学性能.与传统搅拌铸造相比,所制备的Al2O3/2024复合材料的抗拉强度、屈服强度和显微硬度分别提高了58％、59％和16％.     

WC/FeAl金属间化合物基金属陶瓷涂层的冷喷涂制备

采用WC/Fe/Al混合粉末,通过机械合金化制备40v0l％ WC/Fe(Al)固溶体复合粉末,利用冷喷涂沉积涂层并结合热处理原位反应制备了WC/FeAl金属间化合物基金属陶瓷涂层.研究了球磨时间对复合粉末相结构、晶粒尺寸及组织结构的影响,并分析了冷喷涂WC/FeAl金属间化合物基金属陶瓷涂层的组织和显微硬度.结果表明,机械合金化可获得WC陶瓷颗粒呈微/纳米多尺度分布的WC/Fe(Al)金属陶瓷复合粉末,球磨36 h的复合粉末基体相平均晶粒尺寸约为90 nm,冷喷复合涂层组织致密、多尺度WC颗粒在基体中均匀弥散分布,涂层显微硬度约为1060 HV0.3,涂层在650℃热处理后发生Fe(Al)固溶体向FeAl金属间化合物的原位转变,制备出了WC/FeAl金属间化合物基金属陶瓷涂层.     

合金化元素对纳米晶铝合金热稳定性的影响

为研究加入Fe和Ti扩散系数有限的元素对纳米晶铝合金热稳定性的影响,制备Al?10%Fe(质量分数)和Al?10%Fe?5%Ti(质量分数)合金。将初始混合粉末在真空下球磨100 h,用高频感应加热烧结系统将球磨后的粉末制备成块体样品。采用X射线衍射仪、维氏显微硬度仪、场发射扫描电子显微镜和透射电子显微镜对球磨后的粉末和烧结后的块体样品进行表征。结果表明,Fe和Ti完全分散在基体中,与Al形成过饱和固溶体。另外,合金元素的加入使合金的硬度和屈服强度分别提高127%和152%。通过高温压缩试验评估合金的热稳定性,结果显示3种合金样品中Al?10%Fe?5%Ti合金的热稳定性最好。Fe和Ti的加入抑制合金的晶粒长大,阻碍第二相如Al13Fe4和Al13Ti的分解、长大,形成稳定的固溶体,从而提高合金的热稳定性。     

原位颗粒增强Fe3Al基纳米复合材料的显微结构与力学性能

采用机械合金化及真空热压烧结制备硼化物颗粒原位增强Fe。Al基纳米复合材料块体。对球磨粉体及热压块体的相组成、烧结块体的微观结构、断口形貌及力学性能进行了测试分析。结果表明,Fe-A1-Ti-B混合粉在球磨过程中,Al、Ti、B逐渐溶人Fe中,形成纳米晶Fe（A1,Ti,B）过饱和固溶体,结构趋于非晶态。经1200℃保温1h后热压烧结的块体由Fe。A1及原位形成的TiB2及FezB等构成,其晶粒尺寸分别约为17nm,22nm和11nm。含5at％（Ti37B67）的Fe3Al基纳米复合材料块体的致密度大于95％,抗弯强度和硬度分别为1440MPa和461．3HV10,弯曲断口为主体脆性断裂,同时呈现出一定韧性特征。     

Mg-Al-TiO2体系反应烧结新型镁基复合材料

采用Mg-Al-TiO2体系,通过反应烧结制备了原位生成的Al3Ti、MgO和Al2O3颗粒混合增强的新型镁基复合材料。研究了不同的烧结工艺对复合材料物相和组织的影响。结果表明:采用Mg,Al和TiO2混合粉末反应烧结可以获得致密的Al3Ti、MgO和Al2O3颗粒混合增强的复合材料。Al3Ti、MgO和Al2O3颗粒均原位生成,Al3Ti颗粒粒度约为5μm,均匀分布在基体中;MgO和Al2O3颗粒粒度为纳米级,但是团聚分布。最佳的工艺为反应温度850℃,保温45min;若温度偏低,反应不完全,温度偏高,大量偏析和团聚出现。     

Fe3Ai纳米粒子增强A12O3陶瓷的制备及性能

用热压烧结法制备了纳米Fe3Al粒子增强Al2O3基复合材料.研究了1 450～1 600 ℃不同烧结温度下纳米Fe3Al的加入量与材料的致密度、力学性能及显微结构的关系.结果表明纳米Fe3Al的加入可使Al2O3晶粒的生长受到抑制, 使复合材料的烧结温度提高.Fe3Al/Al2O3纳米复合材料有良好的力学性能, 其抗弯强度最高可达832 MPa, 断裂韧性最高可达7.96 MPa*m1/2.     

TiB2-Al2O3-TiAl3颗粒增强铝基复合材料的制备方法

采用机械合金化的方法,以纳米级的TiO2粉末与B2O3和Al为原料,通过原位反应的方法,成功制得了TiB2+Al2O3+Al3Ti颗粒增强铝基复合材料.对球磨前后TiO2粉末的XRD衍射图谱进行了对比分析,得到球磨后TiO2粉末的晶粒尺寸和晶格畸变量,并对球磨后的粉末进行了ESEM和TEM分析;同时对原料在不同的球磨时间下(1 h、2 h、3 h)的XRD衍射图谱和ESEM形貌进行对比,得到了原位反应过程中各物相的变化情况.最后把球磨得到的粉末进行压制烧结,对最终得到的复合材料进行了ESEM形貌、TEM和相关力学研究,发现陶瓷颗粒相在基体里分布细小均匀,与基体结合良好,尺寸有几个微米,而压制烧结后试样的最终抗拉强度达到了327.4 MPa.     

原位Al2O3颗粒增强ADC12复合材料的制备与组织的研究

将Al粉和B2O3粉球磨并压制成预制块,然后破碎成混合粉末加入ADC12铝熔体,采用高能超声—熔体直接反应法,并在585℃保温15 min制备了Al2O3颗粒增强ADC12复合材料.用XRD、SEM及EDS分析第二相的分布、形貌以及成分,用金相显微镜分析复合材料的半固态组织.结果表明:利用Al-B2O3体系制备了原位Al2O3颗粒增强ADC12复合材料,生成的Fe2B减少了复合材料中的杂质Fe,复合材料半固态组织细小、均匀、圆整,且硬度随着加入的混合粉末的质量分数的增加而增大.加入质量分数为3％的混合粉末制备的原位Al2O3颗粒增强ADC12复合材料半固态组织细小、圆整、较均匀分布,硬度较基体的90 HV提高了25.6％.