简介:通过微波烧结制备TiC/6061铝基复合材料,采用TEM、EDS、XRD分析该复合材料结合界面的结构、元素分布和相组成;从热力学角度研究新相的形成机理。结果表明:结合界面存在厚度约为100nm的扩散型和反应型2种中间层,其与基体和增强相的邻接整洁、边界连续、结合紧密。扩散型界面,具有(111)Al//(240)TiC,[011]Al//[001]TiC的晶体学位向关系并形成半共格界面;反应型界面,由TiAl和微纳米级的Al4W相组成。界面TiAl相的热力学形成机理为Al和Ti元素通过扩散的方式首先生成TiAl3,之后随Ti元素的进一步扩散占据TiAl3中Al的位置,最终形成TiAl。
简介:改善铝金属基体与石墨烯增强相的界面结合,是提高铝基复合材料力学性能的关键。本文以化学镀铜石墨烯为增强相,采用粉末冶金和放电等离子烧结(SPS)技术制备镀铜石墨烯增强铝基复合材料,研究镀铜石墨烯的添加量对铝基复合材料力学性能和耐腐蚀性能的影响。结果表明:通过对石墨烯的敏化活化预处理和化学镀工艺,能够获得石墨烯表面铜颗粒尺寸均一、分布均匀、膜层完整,并具有良好结合力的铜镀层;镀铜石墨烯作为增强相可以改善石墨烯与铝基体的浸润性和界面结合,复合材料中石墨烯质量分数为0.2%时综合性能最优,其致密度达到99.63%,硬度、抗拉强度、弯曲强度分别为60.13HV,152.88MPa,659.47MPa,与纯铝相比,分别提高48.95%,149.48%和470.08%;但是由于复合材料中石墨烯的炭与铝基体构成腐蚀微电偶,使其耐腐蚀性能降低。
简介:采用气体雾化法制备Fe-12Cr-2.5W-0.4Ti-0.25(Y2O3)铁基合金粉末,分别在该粉末中添加1%Al粉和1%Fe2O3粉,在1250℃下热挤压,随后在1050℃热处理。通过X射线衍射、扫描电镜和光学显微镜等研究Al和Fe2O3对铁基合金热挤压和热处理态显微组织的影响。结果表明:与基体合金相比,Al的添加可促进铁素体基体中元素的扩散,导致晶粒尺寸增大,同时由于Fe、Al互扩散系数的差异引起柯肯达尔效应,使合金孔隙度增大;添加Fe2O3后合金的孔隙度更大,氧化物和大量残余孔隙阻碍晶粒长大,因而晶粒尺寸减小。3种合金在1050℃进行热处理时晶粒的长大规律均满足BECK方程,添加Al可提高合金的晶粒生长指数,而添加Fe2O3则相反。
简介:将真空烧结的铁基合金奥氏体化、油淬后,在600~700℃温度下进行回火处理,保温1h,空冷。测试回火后合金的硬度和冲击韧性,并用金相显微镜、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)观察和分析合金的组织、结构与断口形貌,研究回火温度对铁基合金组织与力学性能的影响。结果表明:随回火温度升高,第二相碳化物粒子M23C6的含量(质量分数)基本保持不变,约为3.5%;碳化物M6C的数量大幅减少,平均尺寸明显减小,碳化物M6C的第二相强化效果降低,硬度下降,同时基体组织软化,冲击吸收功增大。回火温度为675℃时,铁基合金保持较高的硬度40HRC,冲击韧性较回火前提高11%。回火处理后的铁基合金断口形貌为典型的沿晶断裂。
简介:采用高压扭转(highpressuretorsion)法将粒径比分别为1:1,1:7,1:21的SiC颗粒和纯铝粉末的混合物固结成金属基复合材料。利用金相显微镜、显微维氏硬度计、万能试验机和扫描电镜研究不同SiC粒径比对SiCp/Al复合材料显微组织和力学性能的影响。结果表明,与SiC粒径比1:1的试样相比,粒径比为1:7和1:21的试样中SiC颗粒分布更加均匀,颗粒间无明显团聚现象;大颗粒加入后对材料硬度的影响较为复杂,1:21试样硬度值最低;材料伸长率分别提高130%和113%,致密度也高于1:1的试样,材料断裂形式为韧性断裂。SiC粒径比为1:7试样的致密度、伸长率高于粒径比为1:21试样,综合性能较好。
简介:采用等离子旋转电极雾化工艺制备名义成分为Ti-47Al-2Cr-2Nb-0.2W(原子分数,%)的预合金粉末,并经热等静压致密化得到TiAl基合金坯料。对热等静压坯体进行包套锻造,始锻温度为1150~1200℃,并控制应变速率为0.1~0.01s-1,研究包套锻造后TiAl基合金的高温力学性能。结果表明,包套锻造后组织得到了一定程度的细化和均匀化,从而使合金的高温力学性能得到提高,但由于显微组织中有少量微裂纹存在,导致包套锻造TiAl基合金仍呈现较低的伸长率。TiAl基合金在进行高温拉伸时,首先在试样内部形成微裂纹或微孔,随拉伸过程的进行微裂纹或微孔扩展、连通,最终使试样断裂。
简介:采用单辊旋淬法制备Co—Fe-Zr-Nb-B多元合金非晶薄带。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和差示扫描量热仪(DSC)对样品的微观组织、物相组成及热稳定性进行检测分析,以研究Zr元素含量对其铸态组织和玻璃形成能力的影响。结果表明:在合金中适量添加Zr元素有利于提高铸态组织的细小均匀化程度,同时,合金具有较强玻璃形成能力和较高热稳定性。Zr元素含量为4%(原子分数)时铸态组织最均匀细小,具有很好的非晶形成能力及热稳定性,其玻璃转变温度Tg,初始晶化温度Tx和过冷液相区(SLR)宽度△Tx(Tx-Tg)分别为870.32、936.28和65.96K。
简介:基于轻质、高强和耐磨等诸多优势,铝基碳化硼复合材料已成为集结构/功能一体化的新型材料。本文采用粉末冶金及轧制方法,制备出厚度3.5mm、碳化硼质量分数为33%的B4C/Al复合材料板材,并对其疲劳性能和断裂机制进行分析。在1×107循环次数下,铝基碳化硼复合材料板材的疲劳强度达到110MPa。采用SEM对疲劳断口进行观察,结果表明B4C/Al复合材料疲劳断口可清楚的看到裂纹的萌生、扩展和失稳断裂的典型特征,但存在多种形式的疲劳启裂源。疲劳裂纹扩展路径取决于裂纹尖端塑性区的半径和B4C颗粒的间距大小,当增强颗粒的间距小于塑性区半径时,裂纹主要沿着颗粒的连接界面或断裂的碳化硼颗粒扩展,当增强颗粒的间距大于塑性区半径时,有利于裂纹尖端钝化,减缓裂纹的扩展和方向改变。
简介:采用射频磁控溅射法在医用钛表面制备羟基磷灰石(HA)涂层,研究HA涂层的形貌、物相、力学性能、细胞相容性和在机体内的组织相容性,分析其在骨修复中应用的可能性。结果表明:射频磁控溅射法制备的钛基HA生物涂层呈粗糙岛屿状结构,HA平均粒径为(40?2)nm、厚度为1.0~1.6μm的涂层力学性能最好,其纳米硬度高于11GPa,弹性模量大于136GPa;HA涂层可促进成骨细胞增殖,成骨细胞粘附于HA涂层表面并形成伪足铺展生长;植入实验动物体内4周后材料表面被结缔组织覆盖,血管形成;植入12周后,骨小梁形成,其内部可见破骨细胞;植入12周后与植入前相比,涂层的结合强度未发生显著变化。说明该HA涂层具有较高的成骨活性和稳定性,在骨修复方面具有良好的应用前景。
简介:在Ni-Cr-B-Si基钎料中添加WC,添加量(质量分数)不超过30%。对胎体材料的硬度、抗弯强度和耐磨性进行测定,用扫描电镜观察胎体的表面形貌,并对不同区域进行能谱分析。结果表明,随w(WC)增加,胎体材料的硬度和耐磨性先增大后减小,在w(WC)为20%时,硬度达到最大值(123.8HRB),耐磨性最好,磨损量为0.221g。抗弯强度随w(WC)增加先缓慢下降,w(WC)超过20%后急剧下降。抗弯强度在1080~1220MPa之间,完全满足钻头对胎体抗弯强度的要求(抗弯强度值/〉700MPa)。胎体中WC颗粒由原始尺寸45~50μm减小到5μm以下,含WC的胎体材料出现较多的孔洞,钎焊层致密性下降。能谱分析表明,胎体材料中w元素与C元素没有同时出现,由此推断WC发生了相的转变;黑色区域为Ni、Fe、O的富集区,生成Ni与Fe的氧化物。
简介:采用片状粉末冶金技术制备碳纳米管/铝(CNT/Al)复合材料,并研究其力学性能。首先,通过聚合物热解化学气相沉积法(PP-CVD)在微纳铝片表面原位生长碳纳米管制备CNT/Al片状复合粉末,随后对该片状复合粉末进行冷压成形、烧结致密化和挤压变形加工等,制备致密的CNT/Al复合材料块体。实验结果表明,相比铝基体,所制备的1.5%CNT/Al复合材料抗拉强度和模量分别提高了18.5%和23.7%,3.0%CNT/Al复合材料抗拉强度和模量分别提高了31.4%和74.1%,但由于铝基体的细晶强化和位错强化作用,使其塑性分别下降至4.96%和1.5%。
简介:研究了经真空热压、热挤压工艺制备的涂覆颗粒(化学涂层工艺)增强Al-Fe-V-Si耐热铝合金基复合材料在不同温度下的力学性能与摩擦磨损性能.实验结果表明:涂覆后的SiCp与基体结合更加牢固,涂覆层(Ni)的加入降低了材料内部颗粒(SiCp)与基体(Al-Fe-V-Si)之间的孔隙,10%SiC(Ni)/Al-Fe-Si(0812)复合材料在室温的断裂强度分别比基体和10%SiCp/Al-Fe-V-Si(0812)复合材料增加了62.15%和2.82%,在400℃时分别增加了55.3%和28.6%.复合材料耐磨性能比增强体未涂覆复合材料大大提高,在载荷50N,转速0.63m/s的工况下,经增强体涂覆的铝基复合材料在300℃时为以磨粒磨损为主的磨损机制;高于350℃时,为以粘着磨损为主的磨损机制.