热轧制对网状(TiBw+(TiZr)5Si3)/TA15复合材料组织及性能的影响

目的 为了进一步提高(TiBw+(TiZr)5Si3)/TA15的耐高温性能与强韧性,对烧结态(TiBw+(TiZr)5Si3)/TA15复合材料进行热轧制研究.方法 利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对烧结态与轧制态的钛基复合材料进行组织观察.使用电子万能试验机和电子蠕变试验机对烧结态与轧制态的复合材料进行性能表征.结果 通过热轧制变形,复合材料的显微组织发生细化,内部产生大量位错,(TiZr)5Si3硅化物发生固溶并重新析出,数量增多且更细小弥散,随着轧制变形量的增加,TiB晶须折断现象加重,α相由片层状向等轴状转变.当变形量为60％时,室温抗拉强度为1238 MPa,较烧结态提高11.8％,伸长率为10.1％,较烧结态提高近1倍,700℃下的抗拉强度和伸长率分别为508 MPa和28.6％,较烧结态分别提高了13％和47％.变形量为40％和60％时,复合材料的持久断裂时间分别为39.8 h和37.3 h,较烧结态分别提高了26.3％和18.4％.结论 热轧制过程带来的形变强化、热处理强化作用,有效提高了(TiBw+(TiZr)5Si3)/TA15复合材料的室温及高温强韧性水平.抗蠕变性能的变化主要归因于轧制带来的组织等轴化、增强相的折断及取向改变等.     

热处理工艺对Ti3Al基合金拉伸性能的影响

本文研究了热处理工艺对Ti_3Al基合金Ti-25Al-10Nb-3V-1Mo(at％)(简称TD2)的室温和700℃拉伸性能的影响,采用光学金相,SEM和TEM观察其组织、断口特征、位错形貌。结果表明,通过调整热处理参数,可以在一定程度上改变合金的组织,从而改善合金性能。     

增材制造TiB/Ti复合材料网状组织形成与力学性能EICSCD

采用快速凝固技术将TiB直接植入基体钛合金,形成一种新型超细网状结构钛基复合材料(titanium matrix composites,TMCs)粉体,并采用激光增材制造技术,制备出一种等轴网状和柱状网状组织交替分布的新型钛基复合材料,系统分析和讨论增材制造TMCs超常凝固网状组织形成机制与力学特性。研究发现:增材制造TiB/Ti复合材料网状组织(约9μm)主要由原位自生纳米TiB晶须组成,呈现B27和Bf两种晶体结构;B元素的直接引入,易于在凝固界面形成成分过冷,不仅促使交替形成等轴网状组织和柱状网状结构,也同步细化基体晶粒尺寸,实现基体合金片层α相的等轴化。经原位力学观察分析发现,增材制造形成的原位自生纳米TiB网状组织结构,不仅能够抑制裂纹偏转并钝化裂纹,还将大量滑移迹线聚集于网络结构内部,并在晶界诱发高密度位错,限制材料的塑性变形,大幅度提高了复合材料的强度,增材制造TiB/Ti复合材料抗拉强度提高42%,伸长率保持在约10%。     

变质与热处理对Al-Si-Fe/Al-20Si复合材料组织和磨损性能的影响

以还原Fe粉和Al-20Si为反应物,采用熔体反应法原位反应生成Al-Si-Fe/Al-20Si复合材料,通过Mn、Sr、Y对复合材料进行变质处理,并对样品进行T6处理。研究了复合材料的显微组织及室温干滑动摩擦磨损性能。结果表明,变质后复合材料的耐磨性明显高于基体,热处理后所有样品的耐磨性均高于铸态,其中热处理前采用Sr变质的复合材料耐磨性最好,热处理后经过Y变质的复合材料耐磨性最好。分析可知复合材料的耐磨性主要受富铁相和硅相粒子形貌和大小的影响,富铁相和热处理后高强度的基体会促进摩擦转移膜的形成,提高耐磨性。     

钕对颗粒增强钛基复合材料组织和性能的影响

采用真空自耗电极电弧熔炼制成钕氧化物颗粒增强钛基复合材料.分析了不同Nd含量的钕氧化物颗粒增强钛基复合材料的组织.测试了复合材料棒材的拉伸、热稳定性、持久和蠕变等力学性能.结果表明,Nd元素的加入能够明显地细化铸锭的低倍组织和β热处理棒材的显微组织.随着加入的Nd含量增加,钕氧化物颗粒尺寸增大,其体积分数也明显增多.Nd元素的加入对复合材料的力学性能有利,尤其是高温性能.     

石墨烯/钛基复合材料的界面反应控制、微观组织和压缩性能

将Ti6Al4V（TC4）粉末与少层石墨烯（GR）粉末进行三维机械旋转混合,实现了GR在TC4球形粉末表面的均匀包覆,经放电等离子烧结(SPS)得到增强相呈三维网络状分布的GR/TC4复合材料。对不同的SPS烧结温度、保温时间、升温速率和轴向压力对GR与钛基体原位界面反应程度的影响进行了研究,并对界面处不同GR/TC4比例的网状结构复合材料的物相结构、显微组织及室温压缩性能进行了系统性的研究。结果表明,烧结温度和升温速率是影响GR与基体反应程度的主要因素,压力主要影响材料致密度,低温高压快速烧结可以降低GR与基体的反应程度,但高比例的GR残留并没有带来力学性能的大幅提升。对于0.25wt%的GR添加量,GR的反应比例约为70%~80%能得到更加良好的异质界面的结合,获得综合力学性能优异的GR/TC4协同增强的钛合金基复合材料。GR在钛合金基体中的三维网络状分布能调控钛基复合材料的强度与塑性的矛盾。      

电场热处理对1420合金组织与性能的影响

为了提高1420Al-Li合金的强度,研究了电场固溶和时效处理对1420Al-Li合金拉伸性能的影响,并利用透射电子显微镜观察、分析了合金的显微组织.研究表明:在固溶和时效过程中施加电场可以提高合金的强度,而塑性降低不大;合金的强度随电场强度增加而升高,当电场强度超过6kV·cm-1后则有所降低,合金的拉伸性能随电场强度的变化有一最佳值;TEM分析发现,在固溶和时效过程中电场作用可以使δ'相的数量增加、尺寸减小,使合金的亚结构细化,同时使位错密度增加.     

SiCf/Ti复合材料的研制

概述了国外碳化硅连续纤维增强钛基复合材料的研制、性能及应用情况，并对箔压法制备SiCf/Ti复合材料的工艺及材料性能进行了研究。结果表明，本研究采用FFF法制作的SiCf/Ti复合材料能达到国外同类材料水平。此外，本研究还对SiCf/Ti复合材料各主要制作工艺进行了分析比较，认为真空等离子喷涂工艺是较有前途的。     

石墨对Ni-Cr和Ni-Cr-W复合材料摩擦性能的影响

采用粉末冶金方法制备了Ni-Cr基自润滑复合材料,研究了Ni20Cr-石墨与Ni20Cr-10W-石墨复合材料中石墨含量和添加W后对材料力学性能和摩擦性能的影响.结果表明:随着石墨体积分数的增加,Ni20Cr-石墨复合材料的显微硬度和致密度不断降低;将石墨添加到Ni20Cr-10W复合材料中,材料摩擦系数明显降低,在每个试验温度下,复合材料的摩擦系数都随石墨含量的增加出现先增加后降低的变化规律;在Ni20Cr-石墨复合材料中添加体积分数10%的W后,复合材料显微硬度有所增加;当石墨体积分数为10%时,材料的摩擦系数在各个试验温度下均有所增加,当石墨体积分数为5%和15%时,复合材料的摩擦系数在整个温度范围内均有所降低;在整个温度范围内,Ni20Cr-10W-15石墨复合材料的摩擦系数最低.     

热处理对热等静压SiP/Al-Cu复合材料显微组织和力学性能的影响

采用元素粉作为原料, 通过热等静压技术(HIP)制备出50%Si_P/Al-Cu和70%Si_P/Al-Cu(体积分数)复合材料, 研究固溶处理和峰值时效处理对复合材料显微组织、 Al₂Cu相溶解过程及力学性能的影响。结果表明: 热等静压技术制备的Si_P/Al-Cu复合材料完全致密, 组织均匀细小, 材料由Si相、 Al相和Al₂Cu组成, 白色Al₂Cu相产生于原始的Cu粉与Al粉界面处。在516 ℃固溶处理2 h后, 70%Si_P/Al-Cu复合材料中的Al₂Cu相全部溶入Al基体中, 而50%Si_P/Al-Cu复合材料中还残留少量Al₂Cu相。经过峰值时效处理后, 50%Si_P/Al-Cu和70%Si_P/Al-Cu复合材料的抗弯强度为548 MPa和404 MPa, 相对于热等静压态分别提高了38.81%和13.51%, 复合材料的强度显著增强。     

高能超声处理对原位Al3Ti/A356复合材料显微组织和力学性能的影响

采用熔体直接反应法,以工业钛剂和A356合金为反应物,利用高能超声原位合成了Al3Ti/A356复合材料。利用X射线衍射与扫描电镜对该复合材料的微观组织和物相组成进行分析,并通过拉伸实验对该复合材料的力学性能进行测试。结果表明,经过高能超声处理后,复合材料中的Al3Ti颗粒尺寸较高能超声处理前明显变小,分布也更均匀。当超声功率为1.2kW/cm2,超声作用时间为360s时,颗粒尺寸最小,为0.5～2μm。复合材料的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别达到281.83、226.72MPa和5.6%,较未施加高能超声的复合材料分别提高了16.2%、10.3%和33.3%。     

热处理对铸造Ti15-3合金显微组织和力学性能的影响

借助光学显微分析、ＴＥＭ和ＳＥＭ分析手段研究了不同热处理工艺对Ｔｉ１５－３合金显微组织和力学性能的影响。结果表明：合金在铸态时的组织特征为粗大的β相,由于合金中没有析出相的弥散强化作用,因而合金的强度低,在不同温度时效处理后,在晶内和晶界析出α相,随着时效温度和时效时间的增加,析出相不断粗化,与铸态相比,合金时效后强度大幅度提高而处伸率大幅度下降,在变形过程中,合金中的位错在析出相周围形成缠结,合     

CNTs含量对CNTs/Al微观组织及力学性能的影响

为增加碳纳米管(CNTs)在铝基体中的分散性,利用机械球磨-真空热压烧结工艺制备碳纳米管/铝(CNTs/Al)复合材料,采用扫描电子显微镜(SEM)、电子万能试验机和万能摩擦磨损实验机,研究了CNTs质量分数对CNTs/Al复合材料微观组织、力学性能及摩擦磨损性能的影响.结果表明:CNTs经超声波预先分散后分散性增加;当CNTs质量分数为2.0%时,复合材料中CNTs与Al粉之间表现出较好的相容性;随着CNTs含量进一步增加,CNTs团聚现象严重;热压烧结温度600℃时,随着CNTs添加量的增加,铝基复合材料的屈服强度和抗拉强度呈现出明显的先增大后降低的趋势,同时,CNTs/Al复合材料的摩擦因数和磨损率随CNTs含量的增大先减小后增加;CNTs质量分数为2.0%时,复合材料的屈服强度最大值为116 MPa,抗拉强度最大值为245 MPa,与纯Al基体相比,分别提高了78%和1.9倍.2.0%CNTs/Al复合材料可获得较好的摩擦磨损性能,其摩擦系数和磨损率呈现平缓趋势,复合材料的磨痕最浅.     

Effects of sintering parameters on the microstructure and tensile properties of in situ TiBw/Ti6Al4V composites with a novel network architecture

In order to better understand the relationship of processing–structure–mechanical properties of in situ TiB whisker reinforced Ti6Al4V (TiBw/Ti64) composites with a novel network architecture, the effects of sintering parameters on the microstructure and tensile properties of the composites were investigated. TiB whiskers with the highest aspect ratio and the coarsest whiskers were obtained at 1100 °C and 1200 °C due to the skips of whisker growth speeds along the [0 1 0] direction and the [0 0 1] and [1 0 0] directions, respectively. Additionally, TiB whisker with a claw-like structure can be synthesized from one TiB₂ polycrystal parent. The quasi-continuous network architecture of TiBw/Ti64 composites can be achieved at higher sintering temperatures more than 1200 °C. The prepared composites with the quasi-continuous network architecture exhibit a superior combination of tensile properties.     

非连续增强钛基复合材料的热处理研究进展

综述了非连续增强钛基复合材料热处理的研究现状,主要分析了热处理工艺对复合材料微观组织与力学性能的影响,提出了当前研究中存在的问题和今后潜在的发展方向.     

Effect of the heat treatment on the microstructure and mechanical properties of medium-Mn-steels

ABSTRACT

The heat-treatment (HT) schedule and selected annealing parameters have a substantial effect on the microstructure and mechanical properties of medium-Mn-steels. The structure morphology depends on the fact, whether the austenite-reverted transformation takes place from deformed (one-step HT) or non-deformed (two-step HT) microstructures. Depending on the intercritical annealing temperature, the stability of the retained austenite can be altered to a large extent. As a result, the mechanical properties can be adjusted from high strength with excellent ductility to very high strength with reasonable ductility. The present contribution, therefore, elucidates the dependence of the microstructural characteristics and material behaviour on the HT parameters for medium-Mn alloy compositions with different Mn-contents.

This paper is part of a Thematic Issue on Medium Manganese Steels.     

热处理对Ti35Nb3.7Zr1.3Mo合金的组织与性能影响

依据钛合金相关设计理论设计了低弹性模量、中高强度、良好塑性的新型生物医用近β型Ti35Nb3.7Zr1.3Mo合金,研究了固溶温度和时效温度对合金组织和力学性能的影响。结果表明:随着固溶温度的升高,α相逐渐溶解,合金的强度和弹性模量尚未发生明显变化。在低温时效时析出脆性ω相;随着时效温度升高,逐渐析出α相,且α相逐渐粗化;合金的强度与弹性模量先升高,达到峰值后下降;延伸率先降低后升高。合金经750℃固溶和450℃时效后综合力学性能优良,可以满足生物植入材料力学性能的要求。     

Preparation and tribological properties of homogeneously dispersed graphene-reinforced aluminium matrix composites

Aluminium matrix composites reinforced with homogeneously dispersed graphene (Gr/Al) were fabricated by electrostatic self-assembly and powder metallurgy. The microstructure of the composites was observed. The effects of graphene content, applied load and sliding speed on the tribological properties of the composites were also investigated. The results show that graphene is homogeneously dispersed in the aluminium matrix. The coefficient of friction for the composites initially increases and later decreases with increasing graphene content. It is lowest in the 0.3 wt-% Gr/Al composite, which is a decrease of approximately 20% when compared to that of pure aluminium. The coefficient of friction of the composites appears to increase significantly when increasing the applied load. However, it decreases with increases in the sliding speed.