原位生成Al2O3、TiB2和Al3Ti/Al复合材料的热循环行为

本文研究了Al-TiO2-B系原位生成Al2O3、TiB2和Al3Ti/Al颗粒增强铝基复合材料的热循环行为，研究结果表明了纯铝及B／TiO2摩尔比分别为0、1和2的颗粒增强铝基复合材料的热循环行为具有以下结果，纯铝和复合材料热循环后均产生了残余应变和滞后环；Al-TiO2-B系列复合材料热循环应变的各项指标均比纯铝基体大大降低，且具有较小的内耗功和较好的热稳定性，可以预测其具有较高的热疲劳寿命，热循环曲线能很好的评估复合材料在温度循环变化的环境中工作时的热稳定性和热疲劳。     

自蔓延高温合成TiB2／Al2O3复合材料的力学性能

以普通商用TiO2为原料，与铝粉、碳化硼进行自蔓延（SHS）高温合成TiB2／Al2O3复合材料，通过差热和X射线衍射分析，确定了TiO2、Al及B4C的反应机制，得到了生成TiB2／Al2O3复合粉体的最佳工艺条件。测定了TiB2／Al2O3复合粉体相关的力学性能，得到材料的抗压强度为87．2MPa，抗弯曲强度为104．3MPa。SEM观察发现生成相中存在大量的气相或气孔，生成物微观区域不太均匀，材料的断裂形式主要为脆性断裂，生成物的颗粒尺寸为亚微米级。     

原位反应合成TiN／Al2O3复合材料

以Al和TiO2为初始原料，经高能球磨及热压烧结工艺，原位合成了TiN／Al2O3复合材料。利用DTA，XRD及SEM等方法结合热力学计算，研究了该粉体的高能球磨过程和球磨粉体在后续热处理中的物相形成及转化规律。同时研究了以高能球磨及热压烧结工艺所制备的复合材料的力学性能和显微结构。结果表明：在球磨过程中粉料吸附并溶解了N2气，在后续热处理中原位反应形成了Ti2AlN相，当温度升高到一定程度时分解形成TiN，这有助于材料的致密化并使其力学性能提高。球磨粉体在1300℃、30MPa、保温、保压60min热压烧结条件下，可得到性能优异的TiN/Al2O3复合材料，该材料的抗弯强度为850MPa，断裂韧性为5．7MPa·m^1/2。     

原位合成多元增强钛基复合材料(TiB+TiC+Y2O3)/Ti

利用钛与B2O3、B4C和稀土钇之间的化学反应,采用真空非自耗电弧炉熔炼工艺,原位合成多元、多尺度、不同形状增强体增强的钛基复合材料--(TiB TiC Y2O3)/Ti.利用热力学机理分析了制备该种材料的可行性,通过X射线衍射仪、光学显微镜、扫描电镜、电子探针和透射电镜分析了复合材料的物相组成、增强体的微观形貌和材料的显微组织.结果表明:复合材料的增强体为TiB、TiC和Y2O3;生成的增强体分布均匀;复合材料的晶粒非常细小;TiB为针状;TiC为等轴状和近似等轴状;Y2O3的形貌随着稀土Y含量的增加从近似等轴状粗化生长为树枝状;材料中存在较多纳米级的球状增强体;增强体TiB、TiC、Y2O3和钛基体界面干净,没有界面反应物存在.     

反应热压(Al2O3+TiB2+Al3Ti)/Al复合材料的组织形成机制

采用B或B2O3、TiO2和Al粉反应热压制备了原位 (Al2O3 TiB2 Al3Ti)/Al复合材料,采用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜分析了原位复合材料的显微组织.热压状态下,反应生成相Al3Ti呈大块不规则形状,尺寸约几十微米; Al2O3和TiB2为细小弥散质点,TEM分析发现TiB2颗粒呈六边形,而Al2O3颗粒呈等轴状.在以Al粉、TiO2粉和B粉为原料制备的复合材料中,除反应生成了大块的Al3Ti相外,还有细小针状Al3Ti相沉淀析出,且呈弥散分布.热挤压后大块的Al3Ti被破碎成细小弥散质点.Al2O3在TiO2和B2O3粉末表面生成; TiB2在B或B2O3粉表面形成,因而均呈弥散分布,且尺寸细小.自TiO2中还原出的Ti溶入液态Al中形成Al3Ti时,Ti可在液态Al中长距离扩散,因而Al3Ti呈大块不规则状.     

原位Al2O3颗粒强化铝基复合材料的研究

研究了铝熔体内的原位反应Al CuO工艺对反应诱导时间、剧烈程度及产物分布的影响。结果表明随着稀释剂Al量的增多，熔体内自曼燃反应启动越慢，剧烈程度降低，反应产物的分布朝不均匀方向变化；熔体的温度越高，反应启动得越快，越剧烈；引发剂镁粉的添加极大地缩短反应诱导时间，制备了原位AlO3颗粒强化 含不同产物Cu的铝基复合材料，SEM观察表明铸造条件下Al2O3颗粒小于0．5μm，均匀地分布在材料的各种基体相上；随着Al2O3颗粒的增多，产物Cu以网状化合物形式分布，拉伸实验显示材料的塑性很低，为降低Cu量，在原反应物中混合入SiO2粉，或采用喷射沉积快速凝固法细化组织，提高固溶量。SEM显示网状相得到了细化和均匀分布，拉伸实验表明强度和塑性有大幅度提高。     

Fe2O3／Al体系制备Al2O3粒子增强铝基复合材料

对Fe2O3与Al合金反应合成法制备Al2O3粒子增强铝基复合材料进行了研究.对所得复合材料进行组织观察,OM观察发现Fe以网状合金相形式存在;SEM观察显示原位颗粒分布均匀,颗粒细小,直径小于0.5 μm;TEM观测显示Al2O3颗粒边角圆滑、界面干净,与基体结合良好.对复合材料进行力学性能测试,硬度略有提高,室温抗拉强度略低,300℃时抗拉强度达到92.18 MPa,比基体提高了26%.     

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。     

原位生长TiB2增强Al复合材料的研究

将纯Al,Ti,B粉进行真空热压反应烧结,成功地制备了原位生长TiB_2增强Al复合材料。生成的TiB_2具有亚微尺寸,基本无点阵缺陷。这种复合材料具有高的室温强度和模量,以及良好的高温性能。     

Al对原位自生Ti基复合材料中TiB晶须增强相生成的作用

借助于X射线衍射(XRD)，差示量热分析(DSC)以及扫描电镜(SEM)研究了A1对Ti基复合材料中TiB晶须增强相生成的作用。研究结果表明：无论在Ti—B体系，还是在Ti—B—A1体系中，生成的增强相均为TiB，A1的加入并没有导致新相的产生；Ti—B体系中加入A1后，促进了TiB的生成反应，使TiB的初始生成温度从1262℃降低到856℃；并且TiB增强相得以细化，分布均匀。     

(TiB2+Al3Ti)/Al-4.5Cu原位复合材料的高温耐磨性能

本文采用混合盐法制备了(TiB2 Al3Ti)/Al4.5Cu原位复合材料,研究了该复合材料在150℃下的干摩擦滑动磨损行为,并与基体合金进行对比.结果表明,载荷在10～20 N之间时,(TiB2 Al3Ti)/Al-4.5Cu原位复合材料的磨损量低于基体合金,但并不明显;随载荷的增加(特别是当载荷超过30 N之后),复合材料的磨损量仍低于基体合金,且复合材料的磨损量增大的速度小于基体合金磨损量的增长速度.(TiB3 Al3Ti)/Al-4.5 Cu原位复合材料同45钢对磨时的主要磨损机制为粘着磨损和磨粒磨损.随着原位反应体系中混合盐含量的增加,复合材料的耐磨性能提高,并逐渐由粘着磨损向磨粒磨损过渡.     

原位生成Al2O3增强Al-4Mg基复合材料中的Al2O3/Al位向关系

综合搅拌铸造法和原位反应制备了Al2O3颗粒增强Al-4Mg基复合材料，并对制备的Al-4Mg基复合材料进行了透射电镜(TEM)观察分析，发现Al2O3／Al之间不存在固定的位向关系，但存在如下优先的位向关系：(1210)Al2O3∥(111)Al，[1012]Al2O3∥[112]Al，[2021]Al2O3∥[101]Al．     

原位热压反应制备Ti3AlC2/TiB2复合材料

Ti3AlC2综合了陶瓷和金属的诸多优点,有着潜在的广泛应用前景.然而,单相Ti3AlC2的硬度和强度偏低,限制了它的广泛应用.引入第二相形成复合材料是解决上述问题的一个有效方法.以Ti粉、Al粉、石墨和B4C粉为原料采用原位热压方法成功地合成了Ti3AlC2/TiB2复合材料.利用DSC和XRD对其反应路径作了详细研究,并利用SEM和TEM对复合材料的微观结构进行了表征,最后测试了复合材料的硬度和强度.结果表明用B4C-Ti-Al-C体系,可以在较低温度下合成致密的无杂质Ti3AlC2/TiB2复合材料;引入的TiB2明显提高了Ti3AlC2的硬度和强度.     

原位热压反应制备Ti3AlC2／TiB2复合材料

Ti3AlC2综合了陶瓷和金属的诸多优点，有着潜在的广泛应用前景。然而，单相Ti3AlC2的硬度和强度偏低，限制了它的广泛应用。引入第二相形成复合材料是解决上述问题的一个有效方法。以Ti粉、Al粉、石墨和B4C粉为原料采用原位热压方法成功地合成了Ti3AlC2/TiB2复合材料。利用DSC和XRD对其反应路径作了详细研究，并利用SEM和TEM对复合材料的微观结构进行了表征，最后测试了复合材料的硬度和强度。结果表明用B4C-Ti-Al-C体系，可以在较低温度下合成致密的无杂质Ti3AlC2／TiB2复合材料；引入的TiB2明显提高了Ti3AlC2的硬度和强度。     

(Al2O3+TiB2)/ZL202复合材料的制备和力学性能

采用原位熔体反应合成法制备了(Al2O3 TiB2)/ZL202复合材料.用电子探针对复合材料的微观组织进行观察.结果表明:增强相TiB2颗粒主要分布于晶界上,与CuAl2相交织在一起,尺寸在1 μm左右,呈现圆球形,Al2O3颗粒约在3 μm左右,呈现规则的颗粒或圆球状,且彼此分离,界面干净.对铸态复合材料室温抗拉强度和硬度的测试发现,两相颗粒增强的复合材料都较单一颗粒增强复合材料要高.经过T6处理后,(Al2O3 TiB2)/ZL202复合材料的抗拉强度由221.0 MPa提高至339.6 MPa,提高幅度达53.67%,其延伸率降低至2.60%.     

氧化铝陶瓷基复合材料的制备与微观组织

采用燃烧合成法在陶瓷和石墨铸型中成功制备了Al2O3-Cr和Al2O3-(Cr2O3)-Cr陶瓷基复合材料。通过热力学计算与分析，探讨了AlO3和Cr2O3稀释剂与反应起始温度、绝热温度的关系。加入稀释剂使反应起始温度升高，而绝热温度降低。研究了稀释剂和冷却条件对复合材料微观组织的影响。改变稀释剂配比可得到Al2O3和Al2O3-Cr2O3固溶体基复合材料，在稀释剂含量适当时，金属Cr相细小、均匀地分布于氧化铝陶瓷基体，尺寸达到亚微米级；石墨型所得试样组织的均匀性和微细度优于陶瓷铸型。     

原位生成Al3Ti和TiB2增强铝基复合材料的研究

采用原位反应法制备（Al3Ti＋TiB2）／ZL101原位复合材料，测试其室温力学性能，并通过OPM、TEM观察其微观组织。结果表明，原位复合材料经过热处理后，抗拉强度、伸长率以及布氏硬度分别提高了30．9％、17．1％、29．6％。原位复合材料增强相TiB2和Al3Ti弥散分布在α-Al中，Al3Ti呈棒状，几乎与α-Al完全共格；TiB2呈粒状。（TiB2＋Al3Ti）／ZL101原位复合材料强韧化的主要机制是细晶强化和弥散强化。     

原位合成(Al_2O_3+Al_3Ti)_P/Al复合材料的制备研究

通过对Al-TiO_2-SiO_2体系混合粉末固-液原位合成制备出了(Al_2O_3+Al_3Ti)_P/Al复合材料.利用X射线衍射仪、扫描电镜等方法观察分析了其物相和显微组织形貌.结果表明:原位反应制备的(Al_2O_3+Al_3Ti)_P/Al复合材料,金属间化合物增强相Al_3Ti均匀分布于基体,陶瓷相Al_2O_3颗粒非常细小,弥散分布于基体中,使材料的硬度等性能得到提高.