B_4C和Al在高温条件下的化学反应及相组成的研究

采用X射线衍射和差热分析系统研究了B4C和Al在高温条件下的化学反应和相组成.研究结果表明:B4C和Al在0～1 500 ℃温度区间内反应生成相有Al3BC、AlB2、Al4C3和AlB12C2.在该区间内,B4C和Al生成新相的反应分为三个阶段:Al3BC和AlB2相在625～690 ℃温度区间反应生成;Al4C3相在1 150～1 185 ℃温度区间反应生成;AlB12C2相在1 320～1 350 ℃温度区间反应生成.分析了无压浸渗法所制备B4C/Al复合材料的相组成,并测试了其力学性能.     

原位合成TiB2对B4C/2024Al合金复合材料组织与力学性能的影响

在B4C粉末中加入5%高纯TiO2,经过压制和烧结制备B4C-TiB2陶瓷预制体,然后在氩气气氛中1 200℃下浸渗2024铝合金制得B4C-TiB2/Al合金复合材料。对该复合材料进行力学性能测试、X射线衍射分析、显微组织观察和断口分析。结果表明:该复合材料主要由B4C,Al,Al3BC和AlB2相组成,原位合成的TiB2使B4C/Al合金复合材料的抗弯强度和断裂韧性显著提高,分别达到361 MPa和7.49 MPa m1/2,增幅分别为14.6%和11.5%,但密度变化很小。原位合成TiB2使B4C/Al合金复合材料的抗弯强度和断裂韧性提高主要来源于金属铝塑性变形的裂纹桥接机制、TiB2细化晶粒及微裂纹引起的主裂纹偏转分叉机制。     

工艺因素对B4C-AlB12-Al复合材料力学性能的影响

采用粉末冶金法,以B粉、Al粉、B4C粉为原料,在高纯氩气保护条件下,烧结制备了B4C-AlB12-Al复合材料.利用XRD和SEM对其物相组成和显微结构进行表征,研究了初始原料中Al加入量、烧结时间、烧结温度对材料力学性能的影响.结果表明:烧结试样中除含有B4C,AlB12,Al外,还含有Al3BC和少量Al2O3相;升高温度和延长烧结时间均不利于提高材料的抗弯强度;随原料中Al加入量的增加,材料的力学性能先增加后降低,原料中Al加入量(质量分数)为39.71%时试样的硬度最高为661.43 MPa,Al加入量为45.85%时抗弯强度最高达64.15 MPa.     

真空-压力熔渗制备B4C基金属陶瓷复合材料的研究

采用真空-压力熔渗工艺制备了B4C/Al金属陶瓷复合材料.由于真空-压力熔渗工艺可以在较低的熔渗温度(低于1100℃)下制备B4C/Al复合材料,避免了高温下B4C与金属Al反应产生其它脆性中间相,可以制备材料相对密度＞98%,抗弯强度为360～420 MPa,断裂韧度为10～11 MPa·m1/2的高性能B4C/Al金属陶瓷复合材料.     

Al2O3/B4C复合材料性能的研究

采用凝胶注模成形工艺制备Al2O3/B4C芯块,研究其真空烧结性能.通过热分析仪、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD),考察了Al2O3/B4C复合材料DTA、结构、形貌和相态.结果表明:在1 600℃以上Al2O3与B4C反应,生成Al8B2O15等低熔点化合物,有利于提高Al2O3/B4C芯块致密性,但同时会产...     

烧结助剂对B_4C/B-Al烧结性能的影响

在1 850 ℃、恒温1.5 h、真空碳管炉氩气保护条件下研究了烧结助剂Al2O3-Y2O3对B4C/B-Al复合材料烧结性能的影响.研究表明:Al2O3-Y2O3的加入能有效改善B4C/B-Al复合材料的物理力学性能,与未加入烧结助剂试样相比,其体积密度平均提高26.94%,气孔率平均降低32.1%,抗压强度平均提高85.81%.同时指出,在本试验条件下加入单质B、Al发生原位反应生成硼铝化合物并不能促进B4C材料的烧结,而且随着B、Al含量的增加,B4C材料的力学性能逐渐降低.     

包埋法制备SiC涂层C/C复合材料及真空热处理对涂层的影响

采用Si、C及Al2O3粉末为原料,利用包埋法结合真空热处理在C/C复合材料表面制备SiC涂层.并利用XRD、SEM等测试手段分析真空热处理对涂层C/C复合材料的组织结构和力学性能的影响.研究结果表明:包埋粉料中Si含量为84.5%和87.0%(质量分数)时,所制备的SiC过渡层由β-SiC、α-SiC和Si三相组成....     

ZrH2/6063Al复合材料界面反应研究

采用热等静压工艺制备了ZrH2/6063Al复合材料,对其在H2气氛中热处理,研究了热处理过程中基体Al合金与增强相ZrH2颗粒的界面反应特性,采用SEM和XRD分析了ZrH2/6063Al复合材料经热处理后的微观组织和相结构.结果表明:采用热等静压的方法可以制得较为致密的样品,且不会引起样品相结构的变化；在H2气氛中热处理时,Al与ZrH2反应生成Al3Zr.     

温度对B4C-AlB12-YAG复合材料烧结行为的影响

以Y2O3、Al2O3和AlB12为烧结助剂,在真空碳管炉中、氩气保护条件下,升温烧结制备B4C陶瓷.利用XRD和SEM对其物相组成和显微结构进行表征,研究了温度变化对材料质量损失率和体积收缩率的影响.结果表明,1400℃烧结试样中Y3Al5O12(YAG)已经大量形成,并随温度的升高逐渐减少,1700℃时完全消失;AlB12的加入能够降低Y3Al5O12的形成温度,有利于形成液相,促进材料的致密化.随烧结温度的提高,材料的质量损失率迅速增加,材料的体积收缩率逐渐加大;1700℃时,含Al氧化物的大量损失,是材料出现质量损失的主要原因.     

热压法制备高含量B_4C/铝基复合材料的显微结构与力学性能

采用低温真空热压法制备B4C质量分数为30%、平均粒度为23μm的B4C/Al基复合材料,热压温度控制在基体6061Al合金的固液相线之间。对B4C/Al复合材料进行显微结构分析和力学性能检测,结果表明:B4C/Al复合材料内无大尺寸的显微缺陷,组织分布较均匀、致密,界面结合较好;B4C/Al基复合材料的硬度比基体6061铝合金提高34.9%,断裂韧性是B4C增强颗粒断裂韧性的5.16倍,屈服强度比基体提高198.3%。利用Ramakrishnan提出的金属基复合材料屈服强度的分析模型,对30%B4C/Al复合材料的屈服强度进行计算,计算结果与实验结果基本符合。分析表明微米级B4C颗粒对6061Al合金的增强机制主要为载荷增强和位错增强。     

快速热压法制备B_4C/Al中子吸收材料的力学性能

采用粉末冶金快速热压法制备B_4C/Al中子吸收材料,对其进行T6态热处理,通过对材料的密度、硬度与抗弯强度等性能的测试以及材料微观组织、物相组成和弯曲断口形貌的观察与分析,研究成形压力、热压压力与温度以及B_4C颗粒含量的影响。结果表明,B_4C/Al复合材料的物相组成为Al和B_4C;B_4C颗粒均匀地镶嵌在基体中,颗粒与基体结合紧密。材料密度随压制压力增加而增大,随B_4C含量增加而降低,在热压压力和温度共同作用下,铝合金液充分填充压坯孔隙从而实现高致密。当B_4C的质量分数为30%时,在150 MPa预成形压力下压制、530℃/10 MPa条件下热压后所得B_4C/Al复合材料的相对密度最高,达到99.87%,断裂方式为韧性断裂。经T6态热处理后,硬度HB和抗弯强度均提高,分别达到123.49和394.117 MPa,断裂方式转变为脆性断裂。     

铝对抗磨耐热钢抗氧化性的影响

 研究了不同铝含量的Fe 25Cr 20Ni在900 ℃、1000 ℃和1100 ℃的高温氧化行为。其中,Fe 25Cr 20Ni 472Al在900 ℃、1000 ℃和1100 ℃时的平均氧化速度比Fe 25Cr 20Ni分别降低47.14％、58.14％和17.49%。X射线衍射分析结果表明,氧化膜主要为Fe、Cr的氧化物和尖晶石（NiCr2O4、FeCr2O4）,其中在Fe 25Cr 20Ni 472Al合金中检测到了Al2O3。对氧化后试样截面进行扫描电镜观察和能谱分析,结果表明,不含铝以及铝的质量分数为1.68%和7.10%的试样氧化后氧化膜分为两层：即厚度较为均匀,存在较多的破碎、剥落的外层和外层与基体之间的较为致密,但存在空穴的内层;铝的质量分数为4.72 %的试样氧化膜较为致密,基本无剥落,分层现象不明显,生成的Al2O3存在于氧化膜的最外层,有效防止了材料的进一步氧化。     

Fatigue and Compression Characteristics of Al 6061–B 4 c Composite Materials

Aluminum matrix composites reinforced with boron carbide are a kind of materials that are widely used because of high strength, low density, and improved tribological properties. In this study, mechanical properties of Al 6061–B4C composites reinforced with B4C of three different particle sizes were investigated. In the Al 6061–B4C composite materials, produced by the powder metallurgy methods (extrusion of billets obtained by sintering at temperature of 550°C under pressure of 450 MPa), the change of mechanical properties such as hardness, compressive strength, and fatigue life, related to B4C particle size and the applied heat treatment mode (aging at 180°C for 5 h), were investigated. The hardness of the materials is increased with B4C grain size and the heat treatment. After the heat treatment, the fatigue life of Al 6061–B4C (3 μm) material increases slightly, while that of the composite materials decreases with larger size of B4C reinforcement. The fatigue life of the composite materials reinforced with a larger grain size B4C is reduced by heat treatment. While the compression test data of untreated composite materials were similar to each other, the heat treatment increased these values in all samples. The highest increase in the compression strength was observed in the composite reinforced with 17 μm sized B4C. The addition of graphite reduces the deformation ability of the composites.     

QT-500基体上等离子喷涂8YSZ热障涂层系统的高温氧化行为研究

本文采用超音速火焰喷涂(HVOF)和大气等离子喷涂(APS)技术,在内燃机用球墨铸铁QT-500试样上制备热障涂层(TBCs),并对其在1050oC恒温氧化条件下的氧化情况与时间的关系进行了研究,分析了扩散机理。实验中,分别提取恒温氧化2.5h,8h,15h,50h和100h的试样,对涂层的氧化情况进行表征,结果表明:在陶瓷层/粘结层界面和粘结层/基底界面均形成了热生长氧化物(TGO)层。陶瓷层/粘结层界面的热生长氧化物主要由Al2O3以及Cr2O3、尖晶石和NiO的混合氧化物(CSN)组成。粘结层/基底界面的热生长氧化物主要由Al2O3组成。自由表面扩散、晶界扩散和晶内扩散是元素在BC层中扩散的主要途径。     

热处理对Ti-8V-8Cr-2Zr-3A1合金丝材组织和性能的影响

分别选用不同的固溶温度、固溶冷却方式和时效保温时间对Ti-8V-8Cr-2Zr-3A1合金丝材进行热处理,研究了热处理制度对丝材室温拉伸性能及金相显微组织的影响。结果表明：固溶处理温度在740～820℃范围内,力学性能及显微组织对温度不敏感,固溶温度继续提高时,材料晶粒明显变大,强度降低,塑性下降;固溶温度为740℃,分别以水淬、空冷方式冷却,材料的组织、性能无明显变化,以炉冷方式冷却,强度提高,塑性下降。眼镜架用Ti-8V-8Cr-2Zr-3A1合金丝材较为理想的热处理工艺为740℃×10min／AC＋550℃×（4～6）h／AC,经该工艺处理后,材料的抗拉强度约1120MPa,延伸率大于12％,能够满足用户要求。     

Utilization of waste of Al - B fiber composites for obtaining new powder and sintered materials

Composite powder based on AlB has been obtained by crushing pieces of industrial-waste Al - B fiber composite material at room temperature. The original design of a high precision microhardness tester made it possible to estimate the properties of powder particles both in the near-surface layers and under them. The aluminum fraction in the powder was established to represent a new structurally nonhomogenous material with increased microhardness (1.5 GPa), which grows up to 4 GPa in the near-surface layers. This is caused by formation of defects and stable oxides on external and internal interfaces in the aluminum matrix during crushing. To optimize the process of AlB powder sintering, adhesion on clean and real Al - B and Al/Al interfaces at various temperatures was investigated. By sintering at 910 K, new ceramic materials have been obtained with a density of 2200 kg/m³ and a strength of 90 MPa.     

快速凝固Al-Cr-Zr-Ti合金的显微组织

利用透射电镜和能谱分析研究了Al-4Cr-4Zr-2Ti(原子数分数)合金急冷态和各种退火态的显微组织。急冷态为完全过饱和固溶体;350℃×4h处理后,晶界出现连续析出相;450℃×4h处理后,组织出现二种析出相晶界析出球状亚稳相Ll     

钛表面改性Al/NiCu组合涂层反应机理及抗氧化性能

采用等离子结合电弧喷涂的工艺方法在工业纯钛表面制备了Al/NiCu组合涂层,在700℃的大气环境下对Al/NiCu/Ti试件进行加热处理,使得Al、NiCu复合涂层之间发生扩散反应并原位生成具有一定抗高温氧化性能的Ni-Al金属间化合物涂层。对加热改性处理前后涂层的微观组织及Ni-Al金属间化合物的形成机理进行了研究,并对经加热和打磨处理后的Al/NiCu/Ti试件及无防护涂层的Ti块进行了800℃/100 h的高温氧化试验。研究结果显示,Ti基体表面Al/NiCu涂层经700℃炉中加热改性处理后,Al、NiCu涂层间可发生扩散反应并原位生成NiAl 3、CuAl 2、Ni 2 Al 3及含有一定Cu元素的NiAl金属间化合物,但只有高熔点的NiAl金属间化合物能够始终稳定地存在,且此金属间化合物对Ti基体起到了较好的高温防护作用。     

包裹型SiO2/Al复合粉体的制备及烧结性能研究

为了克服金属陶瓷两相分布不均、界面不润湿和难以烧结致密等难题,采用球磨技术将增强相均匀包裹在基体材料表面,研究包裹型SiO₂/Al复合粉体的球磨制备工艺及其烧结性能,提高金属陶瓷的综合性能。结果表明,随着球磨时间的延长,SiO₂/Al复合粉体的比表面积先增大后减小,球磨6 h获得的复合粉体比表面积最大,达到8.1 m2·g?1。随着球料比的增大,SiO₂/Al复合粉体的比表面积先增大后减小,说明SiO₂包裹在Al粉表面的量呈现先增多再减少的趋势。随着球磨转速的增大,SiO₂/Al复合粉体比表面积先增大后减小。随着烧结温度的提高,SiO₂/Al金属陶瓷表面硬度先增高后降低,在烧结温度为900 ℃时,SiO₂/Al金属陶瓷的表面硬度达到最高。球磨时间为6 h,球料比为2:1,球磨转速为360 r·min?1,烧结温度900 ℃可以获得性能较佳的SiO₂/Al金属陶瓷。