碳化硅纳米线增强Ti60复合材料高温性能及显微组织研究

采用球磨法和等离子活化烧结技术成功制备了碳化硅纳米线(SiCnw)增强Ti60复合材料。利用扫描电子显微镜、金相显微镜和电子万能试验机研究了SiCnw对经过900℃热轧后复合材料显微组织和力学性能的影响。结果表明,在Ti60合金中添加SiCnw能够细化晶粒,减小原始β相的尺寸,增加晶界α相的数量。经过热轧处理后,SiCnw更加均匀地分布在晶界处并起到钉扎效应,晶粒细化效果更加明显。与Ti60合金相比,SiCnw/Ti60复合材料具有更好的高温性能,在500、600、700℃时,其抗拉强度分别提升了9.2%、6.7%、2.2%。SiCnw对Ti60合金显微组织和高温力学性能具有显著影响。     

TiC的添加对Mo-Ti合金性能与组织结构的影响

采用粉末冶金法,通过在金属Mo中添加TiH2粉末及超细TiC粉末制备Mo-Ti-TiC合金,研究TiC的添加对Mo-Ti合金的拉伸性能和显微组织的影响.结果表明,TiC的添加使Mo-Ti合金的拉伸强度得到有效提高.TiC添加量在0.05%(质量分数)时,合金拉伸强度最高,强度较Mp-Ti合金提高了31.7%.TiC的添加保护了基体中由TiH2颗粒分解脱氢所形成的单质Ti颗粒,降低其氧化程度.添加TiC后,合金内部生成含元素Mp、Ti、O和C的第二相粒子,有效阻止合金晶粒长大,因此,随着合金中TiC含量的增加,合金的晶粒尺寸减小.     

石墨烯/Ti60复合材料组织与力学性能研究

石墨烯与Ti60合金粉末经过球磨混合后，采用放电等离子烧结法(SPS)制备出石墨烯/Ti60复合材料，并在900℃对其进行热轧加工。采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、金相显微镜和万能试验机对烧结态与轧制态Ti60合金、石墨烯/Ti60复合材料的微观组织和力学性能进行分析。结果表明：添加质量分数为0.1%的石墨烯能够减小复合材料原始β相尺寸，增大α相尺寸。经热轧加工后，石墨烯/Ti60复合材料在室温、600℃和700℃的抗拉强度分别为1353.0、746.6和391.7 MPa,相比Ti60合金分别提高了9.24%、9.46%和2.99%。     

TiP/AM60复合材料的组织与力学性能

采用超声振动辅助半固态搅拌法在不同搅拌速度下制备了钛颗粒增强AM60镁基复合材料。显微组织结果表明,加入Ti颗粒后,晶粒尺寸增大,Ti颗粒界面处析出Al₈Mn₅相,Ti颗粒与Mg基体的界面结构为结合良好的共格界面。拉伸试验结果表明,Ti_P/AM60复合材料的抗拉强度高于AM60镁合金基体。随着搅拌速度从300 r/min增加到900 r/min,抗拉强度和伸长率均先增大后减小。当搅拌速度为 600 r/min时,Ti_P/AM60复合材料的抗拉强度和伸长率分别达到最大值183 MPa和14.3%。与AM60基体合金相比,复合材料的抗拉强度提高了15%,延伸率提高了51%。     

微量TiC对Mo-Ti-Zr-TiC合金性能与显微组织的影响

采用粉末冶金方法制备Mo-Ti-Zr-TiC合金,研究微量TiC的添加对Mo-Ti-Zr-TiC合金的拉伸性能和显微组织的影响。结果表明,在Mo-Ti-Zr合金中添加微量TiC(0.1%～0.5%,质量分数)后,合金的相对密度和室温抗拉强度得到了提高,当TiC添加量为0.4%时,合金强度最高,较Mo-Ti-Zr合金提高了28.1%。微量TiC的添加,阻碍了合金烧结过程中的晶粒长大,合金晶粒尺寸随TiC添加量的增加而降低。添加的细小TiC粒子在高温烧结过程中或与坯体中的微量氧发生反应形成了由Mo、Ti、C及O4种元素组成的(Mo,Ti)xOyCz细小复合第二相粒子,或发生团聚结成大颗粒,对合金起到净化晶界氧和弥散强化的作用,因而合金的性能相比Mo-Ti-Zr合金有了较明显的提高。     

(TiB_w+TiC_p)/Ti复合材料的高温拉伸力学行为与失效机理

采用真空感应熔炼技术制备不同体积分数(TiB_w+TiC_p)/Ti复合材料,研究该系列复合材料在600~750℃高温拉伸力学行为。结果表明:(TiB_w+TiC_p)含量由0增加到7.5%(体积分数)时,(TiB_w+TiC_p)/Ti复合材料基体初始β晶粒和α片层得到显著细化;TiB_w及TiC_p的原位生成显著提高了基体合金的抗拉强度,并随(TiB_w+TiC_p)体积分数的增大而增大;随着拉伸温度升高,(TiB_w+TiC_p)/Ti复合材料抗拉强度降低而塑性增加,TiB_w及TiC_p对基体的强化作用主要源于细晶强化、载荷传递强化;(TiB_w+TiC_p)/Ti复合材料在600~700℃的断裂机制为TiB_w和TiC_p的断裂在750℃为增强相与基体间界面脱粘。     

3D网状结构TiBw/Ti60复合材料高温力学性能

利用反应热压技术制备了3D网状结构Ti Bw/Ti60复合材料,对复合材料在600~750℃范围内的高温力学性能进行了测试。结果表明,与Ti60合金相比,3D网状结构Ti Bw的原位形成显著提高了复合材料高温强度。在600、650、700和750℃,5.1%(体积分数)Ti Bw/Ti60复合材料的抗拉强度相比Ti60合金分别提高了42.5%、39.9%、35%和13.2%,而延伸率在各温度下均低于基体合金。网状结构复合材料断裂时形成的主裂纹沿网状界面处扩展,且断裂机制随实验温度增加而改变。     

添加元素对稀土粘结磁体退磁曲线方形度的影响

采用快淬法制备镨基(Nd,Pr)10.5(Fe,Co)83.5-xMxB6(M=Zr,Nb,Ti)系列粘结磁体,研究添加Zr、Nb和Ti等元素对快淬合金显微结构和磁性能的影响.(Nd,Pr)10.5(Fe,Co)83.5B6合金中适量添加Zr、Nb和Ti元素能有效细化合金晶粒,获得细小、均匀的晶粒,平均晶粒尺寸为50～70 nm.添加Zr、Nb和Ti元素的粘结磁体,由于晶粒细化和非磁性相对磁畴畴壁钉扎的共同作用,Hk/Hcj值大幅度增加,退磁曲线方形度得到明显改善,磁性能也显著提高.在Zr、Nb和Ti3种元素中,Zr对细化晶粒和提高磁性能的效果最好.含1％Zr(原子分数)的(Nd,Pr)10.5(Fe,Co)82.5Zr1B6合金薄带晶粒细小、均匀,平均尺寸约为60 nm,其粘结磁体退磁曲线方形度最好,Hk/Hcj值达到了39.9％,剩磁Br为0.675 T,内禀矫顽力Hci为616 kA/m,最大磁能积(BH)m为77 kJ/m3.     

轧制变形量对GNPs/Ti复合材料组织与性能的影响（英文）

采用放电等离子烧结技术(SPS)和热轧制备了石墨烯/钛基复合材料(GNPs/Ti)。重点研究了轧制变形量对GNPs/Ti复合材料的显微组织及力学性能的影响规律。采用扫描电镜观察不同变形量后的显微组织,结果显示,随着轧制变形量的增加,基体晶粒长径比增大,石墨烯取向性提高。拉伸结果表明,GNPs/Ti复合材料的抗拉强度和断后伸长率随着变形量的增加而增加,在变形60%时,最大抗拉强度达到680 MPa,相比纯钛提高了33%。采用轧制工艺可以使GNPs/Ti复合材料孔洞减少、GNPs分布具有取向性,从而提高材料的力学性能。     

Sc、Ti对纯铝组织和力学性能的影响

通过向工业纯铝中添加微量Sc、Ti元素,研究了Sc、Ti微合金化对该合金微观组织和力学性能的影响。结果表明:0.2%Sc和0.2%Ti复合的晶粒细化效果比0.2%Sc单独添加时更加优异,合金平均晶粒尺寸仅为90μm,合金强度和硬度得到显著提高。原因在于Sc、Ti复合微合金化有效降低了Al-Sc共晶点,同时形成的Al_3(Sc,Ti)复合粒子,更加有效充当基体的形核质点,促进晶粒细化。     

搅拌摩擦加工技术制备Ti颗粒增强AZ31镁基复合材料

利用搅拌摩擦加工技术制备Ti颗粒含量为20%(体积分数,下同)与40%的Mg-AZ31基复合材料.结果表明:碎化后的Ti颗粒平均尺寸约为200 nm,经4次搅拌摩擦加工处理后基体组纵发生明显的细化,晶粒尺寸为3～5 μm.添加20%Ti颗粒的复合层中碎化的Ti颗粒在Mg基体中呈不均匀分布,复合层具有较低的强度和伸长率;当Ti颗粒添加量为40%时,复合层中碎化Ti颗粒在Mg基体中均匀分布,复合层强度有明显提高,伸长率较基体无明显降低.利用混合定律计算复合层的显微硬度,其结果与试验值相吻合.     

Ti、Sc对Al-Mg-Zr合金组织和力学性能的影响

通过向Al-Mg-Zr合金中单独及复合添加微量的Ti、Sc元素,研究了Ti、Sc微合金化对Al-Mg-Zr合金微观组织和力学性能的影响。结果表明,在Al-Mg-Zr合金中单独添加0.15%的Ti能显著细化合金的铸态组织,使合金的力学性能得到明显提高。复合添加0.15%的Ti和0.2%的Sc时,细化效果更加显著,合金的平均晶粒尺寸仅为43μm,抗拉强度和伸长率分别提高了约70%和16.4%。原因是Ti、Sc复合添加形成了Al3Ti、Al3Sc、Al3(Ti,Zr)、Al3(Sc,Zr)和Al3(Sc,Ti)等多种金属间化合物相,共同充当形核质点,细化了合金组织。     

Cr、Mn、Zr、Ti微合金化对Al-Zn-Mg-Cu-Yb合金再结晶、第二相和断裂行为的影响（英文）

采用拉伸测试,结合TEM、SEM和EBSD等物相和微观结构表征,研究了单独添加Cr、Mn、Zr、Ti对Al-Zn-Mg-Cu-Yb合金中第二相(特别是AlCuYb相)析出、基体再结晶行为和拉伸沿晶断裂的影响。结果表明:在同时添加Yb和Cu的铝合金中,微米级、粗大AlCuYb相的析出难以避免。但有趣的是,进一步添加Mn的合金中,由于析出了亚微米的Al_(20)Cu_2Mn_3相,可有效减少粗大AlCuYb相,在4种合金中形成的粗大相的数量最少。Al-Zn-Mg-Cu-Yb合金中添加Zr可析出纳米级Al_3(Yb, Zr)弥散相,有效抑制结晶,但是AlCuYb相的形成消耗Yb元素,降低了二次共格Al3(Yb, Zr)弥散相的析出,此外粗大AlCuYb相颗粒诱发局部再结晶,一定程度降低了合金的强度。T6态AlZnMgCuYb-Zr和AlZnMgCuYb-Mn合金经固溶后仍保持未再结晶纤维状结构,小角度再结晶分数高达50%以上,平均晶粒尺寸降至2～7μm。相比之下,添加Cr或Ti的Al-Zn-Mg-Cu-Yb合金形成均匀再结晶晶粒,大角度再结晶分数高达80%,平均晶粒尺寸为40～96μm。断裂时,尺寸1～3μm的初生Al_2CuMg相(而非粗大AlCuYb相)优先诱发断裂,裂纹沿析出相连续、粗大且无沉淀析出相宽化的大角度再结晶晶界或原始晶界扩展。     

Zn-Mg-Ti中间合金对纯镁组织及性能的影响

本文通过模铸法制备了一种Zn-Mg-Ti中间合金,并研究分析了Zn-Mg-Ti中间合金对纯镁显微组织和力学性能的影响。研究结果表明：中间合金主要由基体及“花朵状”Zn-Mg-Ti三元相组成。Zn-Mg-Ti中间合金对纯镁的晶粒组织有显著影响,镁合金晶粒尺寸随中间合金添加量的增大先减小后增大,当中间合金添加量为8%时,镁合金晶粒尺寸最小。镁合金晶粒细化主要归因于Ti原子在固液界面前沿偏聚,造成成分过冷,抑制晶粒长大。对比Mg-6.4wt.%Zn合金和Mg-8（Mg+8wt.%Zn-Mg-Ti中间合金）合金微观组织,发现Ti元素不仅能显著细化Mg-Zn合金晶粒尺寸,而且能够促进M-8合金中的第二相固溶于基体中。挤压态合金力学性能测试结果表明镁合金力学性能随Zn-Mg-Ti中间合金添加量增加先增大后减小,当中间合金添加量为8%时,镁合金综合力学性能最佳,其抗拉强度和延伸率分别为308MPa和21.5%。     

碳化硅颗粒增强镁铝基复合材料的组织和性能研究

为了细化Mg-Al复合材料的晶粒,提高材料力学性能,借助SEM、拉伸等测试手段对SiC颗粒增强Mg-Al复合材料进行微观组织以及力学特性的测试。结果表明:复合材料由α-Mg、β-Mg_(17)Al_(12)和Mg_2Si三种相组成,SiC颗粒成功添加至复合材料中。添加SiC颗粒之后,Mg-9Al复合材料的基体晶粒发生了明显细化,晶粒平均尺寸从158μm减小至108μm。复合材料经SiC颗粒增强后能够获得更优异的力学性能,抗拉强度、屈服强度、伸长率相应提升了46.4%、64.7%和82.6%。加入SiC颗粒后复合材料的拉伸断口形貌中出现了许多长条形的撕裂棱,局部也出现了韧窝。     

原位反应-液态搅拌法ATS/Al复合材料的显微组织与力学性能

用光学显微镜和透射电镜对液固原位反应-液态搅拌法制备的Al3Ti-TiB2-SiCp/Al13Si2CuNiMg混杂增强铝基复合材料(简记为ATS/Al)的显微组织特征进行了观察分析,用MTS800电液伺服试验机测定了T6热处理态该复合材料室温和350 ℃时的拉伸性能,并与基体合金的组织与性能进行了对比.结果表明,ATS/Al复合材料的Al晶粒和初生Si尺寸明显减小,Al基体中的位错密度增大.原位反应生成的TiB2尺寸细小(约为1 μm),与Al晶体间存在[011-]Al∥[010]TiB2位向关系.ATS/Al复合材料的室温与350 ℃拉伸断裂强度分别提高到375 MPa和175 MPa,比基体合金提高了10%和20%,而延伸塑性接近基体合金.本文对原位反应-液态搅拌法ATS/Al复合材料的多机制协同增强机理进行了讨论.     

微量Sc、Ti对商业纯Al拉伸性能的影响

研究了微量Sc、Ti对商业纯Al微结构和室温拉伸性能的影响.发现Sc、Ti联合添加能显著细化纯Al晶粒尺寸,而且细化效果随Ti含量增加而增加.Al-Sc-Ti合金托伸性能的改善主要与次生Al_3(Sc,Ti)沉淀有关,而与晶粒尺寸关系不大.尽管Ti含量增加能适当提高合金的热稳定性和屈服强度,但会导致最大抗拉强度和应变硬化强度降低.     

Ti对Mo-Ti合金拉伸强度及显微组织的影响

采用粉末冶金方法制备Mo-Ti合金,研究合金元素添加方式及添加量对材料拉伸强度和显微组织的影响。结果表明,添加Ti112粉末所制备的合金的拉伸强度及相对密度均较添加纯Ti粉末的合金高,当添加量（质量分数）为0．8％时合金拉伸强度最高。显微组织分析结果表明,一部分Ti固溶到Mo基体,提高材料的拉伸强度,另一部分则与Mo及合金中的氧结合形成MoxTiyOz复合氧化物第二相粒子,起到细化晶粒及净化晶界的作用。     

热挤压法制备双尺寸Al2O3/AZ31镁基复合材料的组织与性能

采用热挤压法制备了双尺寸Al_2O_3颗粒增强AZ31镁基复合材料,利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、维氏硬度仪和电子万能拉伸试验机等研究了Al_2O_3/AZ31镁基复合材料的组织和力学性能。结果表明:经过热挤压后,双尺寸Al_2O_3颗粒均匀地分布在AZ31基体中,通过纳米颗粒对基体位错运动的钉扎作用和微米颗粒对晶粒长大的抑制作用,使复合材料的晶粒被显著细化。相比于单一尺寸,当添加双尺寸Al_2O_3颗粒时,复合材料的力学性能达到最大值,其硬度、抗拉强度和伸长率分别为85 HV、295 MPa和6.8%。     

Ti对Mg_(95.5)Y_3Cu_(1.5)合金组织和力学性能的影响

向含LPSO结构相的Mg_(95.5)Y_3Cu_(1.5)合金中添加Ti,主要考察Ti含量对合金凝固组织和力学性能的影响。结果表明,添加Ti能够显著细化合金中的初生α-Mg相。随着Ti含量增加,初生α-Mg相的晶粒尺寸呈先降低后增加的趋势。另外,合金的抗拉强度和伸长率均呈先提高后降低的趋势。当Ti含量为0.4%时(摩尔分数),合金的抗拉强度和伸长率均达到最大值,分别为168 MPa和6.4%,相比未添加Ti时提高了17.1%和39.6%。