热处理对铌硅基共晶自生复合材料组织的影响

采用真空自耗电弧熔炼法制备了母合金锭,分别在1400、1450、1500和1550℃下保温24h进行了热处理.采用光学显微镜、扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪对组织进行了观察和分析.结果表明:热处理后的组织仍然由(Nb,Ti)ss和(Nb,Ti)5Si3相组成.随着热处理温度的升高,大块六边形和板条状硅化物逐渐融解破碎成细小硅化物;共晶团中的片状(Nb,Ti)5Si3也逐渐球化和细化.经1450℃,24h热处理后,球化成颗粒状(Nb, Ti)5Si3的平均粒径最小,约为5μm.经1500℃,24h热处理后,组织有轻微的粗化现象,并且有孔洞出现.热处理后,颗粒状(Nb,Ti)5Si3中的Ti含量增加,而Nb含量减少.1450℃,24h是比较合适的热处理工艺.     

凝固速率对铌基共晶自生复合材料定向凝固组织的影响

铌基共晶自生复合材料（NBISC）经真空自耗电弧熔炼成母合金锭，采用高温度梯度的电子束区熔装置制备定向凝固的试样，分析其组织特征。结果表明：Nb基固溶体（Nbss）相、（Nb，Ti）3Si相和（Nb，Ti）5Si3相为NBISC材料的主要组成相；在电了束区熔条件下，随着电子枪移动速率的提高，NBISC材料共晶组织变细，组织中片层状的共晶团增多，块状或板条状的（Nb，Ti）3Si／（Nb，Ti）5Si3相尺度减小、数量增多，组织趋于规则、分布更均匀，组织的定向性增强，定向效果显著。     

原位自生钛基复合材料研究综述

近年来,由于原位自生钛基复合材料相对钛合金更为优异的综合性能,引起人们广泛关注。从制备方法、基体和增强体选择、微观结构、力学性能、抗氧化性能、超塑性变形与加工等方面,综述了目前原位自生钛基复合材料的研究进展。提出了目前研究中存在的问题和今后可能的发展方向。     

铌硅基超高温合金Si-Ce共渗层的组织及高温抗氧化性能

采用Si-CeO2包埋共渗的工艺在铌硅基超高温合金表面制备了Si-Ce共渗层,研究了其在1250℃时的恒温氧化性能.采用XRD、SEM及EDS分析了Si-Ce共渗层氧化前后的相组成、组织形貌及微区成分.结果表明:Si-Ce共渗层具有明显分层的结构,由外至内依次为(Nb,X)Si2(X表示Ti,Hf和Cr)外层和(Ti,Nb)5Si4过渡层,且Si-Ce共渗层的生长符合抛物线的动力学规律;1250℃的氧化结果显示,Si-Ce共渗层的氧化动力学曲线遵循抛物线规律,其抛物线速率常数比未制备渗层的基体合金低4个数量级,说明其具有优异的高温抗氧化性能.     

自生Mg2Si颗粒增强Al基复合材料的组织细化

研究了Sr以及Ce-Sr复合添加剂对Al/Mg2Si/Si自生复合材料凝固组织的影响规律.当Ce、Sr的加入量分别为1.0%和0.7%(质量分数)时,Mg2Si增强体以细小短棒状形态出现,其平均粒径为12μm,这比未经细化处理的Mg2Si增强体的平均粒径降低52%.同时,单位面积Mg2Si晶粒平均数量为未经细化处理时的4～6倍.单独加入Sr时,复合材料的组织细化则不如Ce-Sr复合处理时的稳定.对相关机制的研究表明,上述细化元素对Mg、Si原子在合金熔体中扩散的不同程度的抑制是微观组织得以细化的根本原因.     

铝-硅基复合材料中硅相组织形态影响因素研究

对不同的工艺条件下制做的铝-硅基复合材料中硅相组织进行了研究。结果表明，冷却速度增大，热处理保温时间适当增长都会使基体组织中的硅相形态由块状向粒子状转变，促使硅相细化；另外，提高热处理温度使复合材料出现新相(α-Al)；凹曲面的增强相表面形态有利于细化复合材料组织。     

稀土对硅相增强原位自生Zn-Al复合材料的影响

研究了稀土在原位自生硅相增强Zn—A1复合材料中的作用，发现稀土可使复合材料中的增强硅相由块状，片状转变为团球状，并且共晶硅在其上至辐射状分布。这种增强硅相结构的改善大大提高了复合材料的综合性能，使其常温抗拉强度，延伸率，特别是耐磨性能得到大幅度提高。     

不同Mg、Si含量的原位自生Mg_2Si/A1基复合材料凝固组织的研究

普通重力铸造法制备了原位自生Mg2Si/Al基复合材料,研究了Mg、Si加入量及热处理对变质处理后的Mg2Si/Al基复合材料的组织影响。结果表明：稀土与锶盐混合变质剂对Mg2Si/Al体系中初生-αA1变质效果好,但对共晶-αA1不明显;含较多过量Si的亚共晶组成Al-Mg2Si铸态组织中,共晶Mg2Si位于晶界处并呈不完整汉字状,而含Si量少的近共晶组成Al-Mg2Si的凝固组织中的二元共晶Mg2Si长成完整分枝多的汉字状,并为-αA1所包围;热处理使三元共晶Mg2Si细化为点状,使二元共晶Mg2Si转变为细小的点状或棒状,也使高熔点初生Mg2Si产生一定的熔细现象,颗粒尺寸从约15μm降至8μm左右。     

CeO2对铌硅基超高温合金硅化物渗层组织及抗氧化性能的影响

采用Si-CeO2包埋共渗工艺于1 150℃在铌硅基超高温合金表面制备Si-Ce共渗层,分析渗剂中CeO2粉含量对共渗层组织、相组成及高温抗氧化性能的影响。结果表明:Si-Ce共渗层的组织、结构与单独渗硅层的相似,由(Nb,X)Si2(X表示Ti、Hf和Cr)外层、(Ti,Nb)5Si4过渡层和富Al扩散层组成。EDS分析结果表明,Ce在共渗层中的分布不均匀,而在由原基体合金中的(Nb,X)5Si3块转变而成的富Hf(Nb,X)Si2相中含量较高。渗剂中添加CeO2不仅起到了细化渗层组织的作用,而且起到了明显的催渗作用,当渗剂中CeO2粉含量为3%(质量分数)时催渗效果更显著。Si-Ce共渗层及单独渗硅层经1 250℃氧化50 h后的氧化膜均主要由TiO2与SiO2组成。但Si-Ce共渗层试样的氧化膜中TiO2棒更细小,并且在SiO2基体中的分布也更均匀,因而能显著改善氧化膜的粘附性与致密性,进而提高Si-Ce共渗层的高温抗氧化性能。     

快速凝固Al—TiC自生复合材料的显微组织和力学性能

将常规熔铸工艺与快速凝固技术相结合，成功地制备出Ａｌ－ＴｉＣ自生复合材料．常规熔铸Ａｌ－ＴｉＣ自生复合材料中ＴｉＣ的体积分数为１４．５％，颗粒尺寸为０．２－１．０μｍ，一般呈聚集态分布；与类似工艺条件下的人工复合材料相比，业已表现出较好的综合力学性能．快凝及热挤成型以后，ＴｉＣ的体积分数约为１３．５％，颗粒尺寸减至４０－８０ｎｍ，并弥散分布于晶粒尺寸为０．３０－０．８０μｍ的α－Ａｌ基体上，室温拉伸强度增加了约１００ＭＰａ，表现出良好的高温力学性能．     

原位自生钛基复合材料高温氧化表面分析

利用海绵钛、高纯铝与TiC/Al中间合金的反应,采用非自耗电弧熔炼工艺,原位合成Ti-11Al-1.5C复合材料。将复合材料置于700~900℃的静止空气中氧化不同的时间,分析氧化时间、温度等因素对复合材料氧化动力学行为的影响。用配有能谱分析仪的扫描电镜对氧化层表面的显微结构及成分进行分析。结果表明,复合材料的氧化动力学曲线主要为抛物线类型;从低温短时氧化到高温长时氧化,氧化表面由接近基体本身的浅黄绿色逐步向深黄色转变,氧化产物则由TiO2和Al2O3的不均匀混合物层逐步转化为均匀的TiO2柱状六方晶层。     

不同Mg、Si含量的原位自生Mg2Si/Al基复合材料凝固组织的研究

普通重力铸造法制备了原位自生Mg2Si/Al基复合材料,研究了Mg、Si加入量及热处理对变质处理后的Mg2Si/Al基复合材料的组织影响.结果表明稀土与锶盐混合变质剂对Mg2Si/Al体系中初生α-A1变质效果好,但对共晶α-A1不明显;含较多过量Si的亚共晶组成Al-Mg2Si铸态组织中,共晶Mg2Si位于晶界处并呈不完整汉字状,而含Si量少的近共晶组成Al-Mg2Si的凝固组织中的二元共晶Mg2Si长成完整分枝多的汉字状,并为α-Al所包围;热处理使三元共晶Mg2Si细化为点状,使二元共晶Mg2Si转变为细小的点状或棒状,也使高熔点初生Mg2Si产生一定的熔细现象,颗粒尺寸从约15 μm降至8 μm左右.     

原位自生钛基复合材料氧化膜结构分析

利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD),研究了Ti-40Al-2.0C复合材料在700～900℃的静止空气中氧化不同时间所形成的氧化膜结构和成分。分析氧化时间、温度等因素对复合材料氧化动力学行为的影响。结果表明,复合材料的氧化动力学曲线主要为抛物线类型;从低温短时氧化到高温长时氧化,氧化表面由接近基体本身的黄绿色逐步向深黄色转变,氧化产物则由TiO2和Al2O3的不均匀混合物层逐步转化为均匀的TiO2柱状六方晶层。     

喷射沉积Al—5.5Cu／TiB2自生复合材料的界面结构

运用ＴＥＭ观察了铸态、喷射沉积态Ａｌ－５．５Ｃｕ／ＴｉＢ２复合材料中ＴｉＢ２与基体的界面结构,发现在铸态时ＴｉＢ２与ａ（Ａｌ）之间存在的位向关系向「０３３２」ＴｉＢ２∥「１１０」ａ（Ａｌ）,（０１１）ＴｉＢ２∥（００２）ａ（Ａｌ）,而在沉积态时其位向关系为「００１」ＴｉＢ２∥「１１１」ａ（Ａｌ）,（１１２０）ＴｉＢ２∥（２２０）ａ（Ａｌ）。力学性能测试结果表明：喷射沉积后的Ａｌ－５．５Ｃｕ／ＴｉＢ     

过共晶铝硅自生梯度复合材料的组织与性能

用电磁分离工艺成功制备了初生Si相体积分数、材料显微硬度和耐磨性沿径向呈梯度分布的棒状复合材料 ,讨论了梯度层的形成过程。微观组织观察和力学性能测试结果表明 :在近外壁区域形成了体积分数高达16 %的细小初生Si相偏聚区 ,此区硬度高 ,耐磨性好 ,中心区为细小和均匀的共晶组织 ,两部分之间为颗粒体积分数渐变的过渡区 ,可使耐磨层与基体的结合强度得到保证     

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。     

原位反应自生MgO/Mg2Si增强镁基复合材料的热力学和动力学研究

对SiO2与Mg反应的热力学分析计算，在Mg的熔化温度范围内，Mg与SiO2反应生成MgO和Mg2Si。通过真空感应炉中氩气保护，在纯Mg熔体中加入SiO2原位反应自生MgO／Mg2Si增强镁基复合材料，并采用XRD、OM、ESEM、EDAX等对反应生成相的种类、形态、大小和分布等进行研究。结果表明：800℃在Mg中加入SiO2可原位反应生成Mg2Si和MgO增强相，Mg2Si为多角形和细条状，在Mg基体中分布均匀；MgO为细小的粒子状，在熔体中分布不均匀，大多则是聚集在坩蜗底部；机械搅拌可有效削弱反应添加物SiO2的动力学沉降过程，改善原住反应的动力学条件，促使反应生成的MgO在熔体中分布均匀.初步建立起SiO2与Mg反应的宏观动力学模型。     

添加30wt%ZrSiO4硅基陶瓷型芯高温特性的研究

本文对添加30wt％ZrSiO_4硅基型芯试样在1200～1600℃时的热变形,抗弯强度、收缩率和型芯溶蚀性进行了研究。结果表明:在1550℃的热变形量激增,1350～1400℃的抗弯强度突降,前者因Al_2O_3与SiO_2形成的液相,后者主要与石英玻璃的大量析晶有关,收缩率随温度升高而增加而型芯溶蚀速度减小,是与型芯组织内的粘滞流动导致微观相之间孔隙减小,气孔率下降有关。     

喷射沉积Al5.5Cu/TiB_2自生复合材料的界面结构

运用ＴＥＭ 观察了铸态、喷射沉积态Ａｌ５ ．５Ｃｕ／ＴｉＢ２ 复合材料中ＴｉＢ２ 与基体的界面结构,发现在铸态时ＴｉＢ２ 与α（Ａｌ） 之间存在的位向关系为［０３３２］ ＴｉＢ２ ∥［１１０］ α（Ａｌ） ,（０１１１）ＴｉＢ２ ∥（００２） α（Ａｌ） , 而在沉积态时其位向关系为［０００１］ ＴｉＢ２ ∥［１１１］ α（Ａｌ） ,（１１２０）ＴｉＢ２ ∥（２２０）α（Ａｌ） 。力学性能测试结果表明： 喷射沉积后的Ａｌ５ ．５Ｃｕ／ＴｉＢ２ 自生复合材料的抗拉强度比铸态提高约５０ ＭＰａ , 延伸率则提高５００ ％ 左右,耐磨性能也有较大提高