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原位反应制备TiC/AZ91D镁基复合材料组织与性能的研究

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原位反应制备TiC/AZ91D镁基复合材料组织与性能的研究

作者：周立玉四川轻化工大学

学位级别：硕士

镁合金具有质量轻、密度低、比刚度和比强度高、散热性好、减震性好、铸造性能好、尺寸稳定性好以及电磁屏蔽性能好等优点,在航空航天、汽车、轨道交通、通信电子、民用家电、国防军工等领域使用的十分广泛,被誉为是“21世纪的绿色工程... 详细信息

镁合金具有质量轻、密度低、比刚度和比强度高、散热性好、减震性好、铸造性能好、尺寸稳定性好以及电磁屏蔽性能好等优点,在航空航天、汽车、轨道交通、通信电子、民用家电、国防军工等领域使用的十分广泛,被誉为是“21世纪的绿色工程材料”。但镁合金具有密排六方结构,导致其绝对强度和塑性变形能力较差,同时镁合金的耐腐蚀性和耐磨性差等缺陷,大大限制其使用及发展,然而高性能镁基复合材料能有效解决这一系列问题。为制备性能优异、耐磨性好的镁基复合材料,本文以C粉、Ti粉、Al粉制备预制块,AZ91D为基体,利用粉末成型和熔体铸造原位反应制备TiC/AZ91D镁基复合材料,通过控制反应温度和添加不同含量预制块制备不同的TiC/AZ91D镁基复合材料,并对复合材料的微观组织、硬度、摩擦磨损性能测试,采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)等手段对复合材料的物相组成和微观组织结构、硬度、摩擦磨损面进行分析,研究反应温度和预制块含量对复合材料组织结构、硬度和摩擦磨损的影响机理。研究结果如下:(1)研究了在不同温度(740℃、760℃和780℃)和不同Ti-C-Al预制块含量(10%、20%和30%)下熔炼对原位合成TiC/AZ91D镁基复合材料组织的影响,从热力学和动力学角度揭示了TiC形成机理。研究表明:在熔炼温度为740℃条件下,AZ91D镁合金中无TiC出现,但出现了AlTi。在760℃和780℃条件下都得到了TiC+AlTi。从热力学角度来看TiC的形成机理为:在实验温度(740℃、760℃和780℃)下,Al、Ti和C在AZ91D镁合金中能原位生成TiC和AlTi,且随温度升高,AlTi的吉布斯自由能呈现上升趋势,AlTi的稳定性随温度升高而下降。从动力学角度来看TiC的形成机理为:TiC的形成机理主要有两个方面:一方面随镁合金熔体温度升高,C原子活动能力增强,同时与Ti之间的润湿性也增强,可原位合成TiC;另一方面在熔体中首先生成的AlTi随温度升高变得不稳定,会与C反应生成了TiC。因此AZ91D镁合金中的TiC是两者综合作用的结果。(2)研究了Ti-C预制块中添加Al对原位合成TiC/AZ91D镁基复合材料的影响。通过向Ti-C预制块中添加20%Al,其组织变得均匀,并且TiC颗粒细小且均匀分布在基体上,Al元素在反应过程中具有降低反应温度、减小TiC颗粒尺寸、稀释TiC作用。(3)研究了原位反应制备TiC/AZ91D镁基复合材料的干摩擦磨损性能。通过分析摩擦界面粗糙度、元素分布、磨损量、摩擦磨损形貌,阐明了摩擦磨损机制。研究结果表明:在不同熔炼温度和添加不同含量的预制块条件下,其制备的镁基复合材料硬度均比AZ91D镁合金高,在温度为780℃下添加20%预制块制备的TiC/AZ91D镁基复合材料硬度最高,摩擦磨损性能最好。不同原位反应条件下制备的镁基复合材料与AZ91D镁合金的摩擦磨损机理存在明显的不同,在不同载荷条件下,AZ91D镁合金的摩擦磨损机理均以表面疲劳磨损为主,辅以热软和熔融磨损;在不同载荷条件下,不同原位反应条件下制备的镁基复合材料摩擦磨损机理均以磨粒磨损为主,随着载荷的增加,部分样伴随着出现了氧化磨损、粘着磨损、剥层磨损、热软和熔融磨损。

关键词：原位反应 Ti-C-Al预制块 TiC/AZ91D镁基复合材料 Al 摩擦磨损

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全列空调客车内环境的卫生学调查与评价

中华劳动卫生职业病杂志 2002年第1期20卷 19-22页

作者：张秀佩马建民周惟菁周立玉上海铁路局中心卫生防疫站环境卫生科 200071

目的　了解铁路全列空调旅客列车内环境的卫生状况。方法　于 1997年 7月～ 1999年 10月对上海、成都、昆明、哈尔滨、乌鲁木齐、广州等 6个铁路局所属的 10条线路上运行的新型全列空调客车不同车厢的内环境 (不同路况、不同季节 )进行... 详细信息

目的　了解铁路全列空调旅客列车内环境的卫生状况。方法　于 1997年 7月～ 1999年 10月对上海、成都、昆明、哈尔滨、乌鲁木齐、广州等 6个铁路局所属的 10条线路上运行的新型全列空调客车不同车厢的内环境 (不同路况、不同季节 )进行了调查。另在相同试验条件下以普通客车为对照。结果　冬、夏两季全列空调客车车厢内温度、风速均符合GB 96 73 1996 ,夏季湿度超过国家卫生标准。在不同路况下 ,空调客车内四类车厢除餐车平均噪声 [丘陵地区为 (71.2± 4.10 )dB(A)、山区为 (75 .1± 3.2 0 )dB(A) ]超过国家卫生标准外 ,其余车厢均符合卫生标准。振动测试结果均符合ISO 2 6 31/ 1 85标准。而车厢内空气质量测试结果表明 ,空调客车车厢内CO浓度在 3个不同季节(夏、秋、冬季 )其结果均符合国家卫生标准 ,达标率为 10 0 %;夏季硬座和硬卧车厢内CO2 浓度超过国家卫生标准。夏季样品达标率也明显低于普通客车 ,差异有显著性 (P <0 .0 1)。而冬季空调客车的软卧及硬卧车厢CO2 浓度均超过国家卫生标准。车厢内空气中可吸入尘、细菌总数的测定结果均符合国家卫生标准。同时还表明 ,全列空调客车的自然采光和人工照明效果均优于普通客车。结论　夏季车厢内湿度和餐车噪声超过卫生标准 ,车厢内CO2 浓度夏、冬两季?

关键词：全列空调客车内环境卫生学调查卫生管理

AZ31镁合金固态扩渗La2O3+Zn渗层组织演化过程研究

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材料导报 2020年第18期34卷 18093-18097页

作者：周立玉李秀兰王宣曾洪亮余杰四川轻化工大学机械工程学院宜宾644000

通过在AZ31镁合金表面固态扩渗La 2O 3+Zn,研究扩渗层的组织演化特征,揭示La 2O 3在扩渗过程中的作用机理。对AZ31镁合金在390℃下进行4 h的表面固态扩渗La 2O 3+Zn粉末,La 2O 3在扩渗剂中的质量分数分别为0.0%、0.2%、0.4%、0.6%。通... 详细信息

通过在AZ31镁合金表面固态扩渗La 2O 3+Zn,研究扩渗层的组织演化特征,揭示La 2O 3在扩渗过程中的作用机理。对AZ31镁合金在390℃下进行4 h的表面固态扩渗La 2O 3+Zn粉末,La 2O 3在扩渗剂中的质量分数分别为0.0%、0.2%、0.4%、0.6%。通过光学显微镜、扫描电镜和X射线衍射仪,研究随La 2O 3含量的变化,渗层的形貌特征和物相组成的变化规律。随扩渗剂中La 2O 3含量的增加,渗层组织发生了明显的变化。当扩渗剂中无La 2O 3时,AZ31镁合金表面无渗层出现;当扩渗剂中La 2O 3的质量分数为0.2%时,在AZ31镁合金表面可观察到有明显的渗层,渗层主要由Mg 0.97 Zn 0.03+MgZn+Mg 2Zn 3+MgZn 2组成。当La 2O 3在扩渗剂中的质量分数超过0.4%以后,AZ31镁合金基体消失,渗层组织中的物相不再发生变化,Mg 2Zn 11+Mg 0.97 Zn 0.03+MgZn+Mg 2Zn 3+MgZn 2主要存在于渗层中。随扩渗剂中La 2O 3含量的增加,渗层组织变得粗大,Mg 0.97-Zn 0.03和Mg-Zn化合物分别减少和增加,渗层中主要物相为MgZn。建立了AZ31镁合金表面固态扩渗La 2O 3+Zn粉末的扩散物理模型,扩渗过程中主要是Zn原子的扩散,Zn在AZ31镁合金表面的扩散机制为空位扩散。分析了扩渗剂中不同含量的La 2O 3渗层的组织演化和作用机理,发现La 2O 3在扩渗过程中起到了催化剂的作用,增强了Zn原子的活动能力,在相同的外界扩渗条件下,La 2O 3促进了Zn与Mg发生反应从而扩散形成不同的Mg-Zn化合物。

关键词： AZ31 固态扩渗 La 2O 3 Zn 作用机理物理模型

TC4合金表面Zr增效硅化物涂层的组织结构及韧性

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材料热处理学报 2017年第7期38卷 132-137页

作者：李轩周立玉谢文玲李寅凤王凯强四川理工学院机械工程学院四川自贡643000 材料腐蚀与防护四川省重点实验室四川自贡643000

采用扩散共渗的方法在TC4合金表面制备了Zr增效的硅化物涂层,研究了涂层的组织形成机制和韧性。结果表明,所制备的涂层具有多层结构,由外向内分别由(Ti,X)Si_2(X代表Zr、Al和V)外层、TiSi中间层和Ti_5Si_4+Ti_5Si_3内层组成。涂层的形... 详细信息

采用扩散共渗的方法在TC4合金表面制备了Zr增效的硅化物涂层,研究了涂层的组织形成机制和韧性。结果表明,所制备的涂层具有多层结构,由外向内分别由(Ti,X)Si_2(X代表Zr、Al和V)外层、TiSi中间层和Ti_5Si_4+Ti_5Si_3内层组成。涂层的形成主要受Si向基体合金内的扩散控制,Zr在渗包内的卤化物气相分压虽然较Si的高,但扩散速率较慢,在涂层内的含量较低。与TC4合金表面单一硅化物涂层相比,Zr增效硅化物涂层具有更优良的韧性。

关键词： TC4合金 Zr增效硅化物涂层组织结构韧性

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空调客车乘务员神经行为功能调查

工业卫生与职业病 2003年第1期29卷 54-55页

作者：张秀佩周惟菁马建民周立玉上海铁路局中心卫生防疫站上海200071

对空调客车乘务员进行神经行为功能测试。结果表明 ,空调客车乘务员视运动反应时速度明显低于普通客车乘务员。同时视运动反应时的应答错误率显著高于普通客车乘务员 ,P 0 0 5。提示。

关键词：神经行为功能调查乘务员空调客车测试视反应速度

La2O3对AZ31镁合金固态扩渗Zn的组织与性能影响

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特种铸造及有色合金 2019年第12期39卷 1366-1370页

作者：周立玉李秀兰王宣曾洪亮余杰四川轻化工大学机械工程学院

在390℃对AZ31镁合金进行表面固态热扩渗La2O3+Zn粉末4 h,La2O3在扩渗剂中的质量分数分别为0、0.2%、0.4%、0.6%。研究了添加不同质量分数扩渗剂下镁合金表面渗层组织的变化,测试了镁合金表面扩渗层的硬度和在3.5%的NaCl溶液+石英砂中... 详细信息

在390℃对AZ31镁合金进行表面固态热扩渗La2O3+Zn粉末4 h,La2O3在扩渗剂中的质量分数分别为0、0.2%、0.4%、0.6%。研究了添加不同质量分数扩渗剂下镁合金表面渗层组织的变化,测试了镁合金表面扩渗层的硬度和在3.5%的NaCl溶液+石英砂中的冲刷腐蚀磨损性能。结果表明,当未加入渗剂时,Zn原子扩散能力不足,未出现渗层。当加入0.2%的扩渗剂时,Zn原子扩散能力增强,扩渗层中会出现不同的Mg-Zn化合物(Mg0.97Zn0.03+β-Mg17Al12+α-Mg+MgZn+Mg2Zn3+MgZn2),La2O3在扩渗过程中起到了催化剂的作用。当扩渗剂中La2O3的质量分数超过0.4%时,AZ31镁合金基体消失,渗层中的物相数量保持不变。La2O3含量越高,组织越粗化,组织的变化导致硬度和冲刷腐蚀磨损性能发生变化。硬度随渗剂中La2O3含量的增加而增加,而冲刷腐蚀磨损性能在La2O3质量分数为0.2%时最佳。

关键词： AZ31 固态扩渗 La2O3 Zn 硬度冲刷腐蚀磨损

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陶瓷颗粒增强铝基复合材料制备工艺研究进展

热加工工艺 2020年第18期49卷 21-25页

作者：周立玉李秀兰钟强何伟四川理工学院机械工程学院四川自贡643000

陶瓷颗粒增强铝基复合材料具有高强度、高韧性、高耐磨性、低密度、良好的抗疲劳性、成本低等优点。综述了陶瓷颗粒增强铝基复合材料制备工艺的研究现状,重点介绍了目前国内外常用的制备工艺的优点、应用范围以及最新的研究进展,展望了... 详细信息

陶瓷颗粒增强铝基复合材料具有高强度、高韧性、高耐磨性、低密度、良好的抗疲劳性、成本低等优点。综述了陶瓷颗粒增强铝基复合材料制备工艺的研究现状,重点介绍了目前国内外常用的制备工艺的优点、应用范围以及最新的研究进展,展望了陶瓷颗粒增强铝基复合材料制备的未来发展方向。

关键词：陶瓷铝基复合材料颗粒增强制备工艺

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稀土增强镁合金复合材料制备的研究进展

热加工工艺 2021年第12期50卷 8-12页

作者：周立玉李秀兰王宣余杰四川轻化工大学机械工程学院四川宜宾644000

稀土增强镁合金复合材料具有高强度、轻质量、变形能力强、耐腐蚀性能好、抗疲劳性强等优点。综述了制备稀土增强镁合金复合材料的研究现状。介绍了稀土的种类与性质。重点介绍了稀土增强镁合金的作用机理、制备方法,讨论了含有稀土元... 详细信息

稀土增强镁合金复合材料具有高强度、轻质量、变形能力强、耐腐蚀性能好、抗疲劳性强等优点。综述了制备稀土增强镁合金复合材料的研究现状。介绍了稀土的种类与性质。重点介绍了稀土增强镁合金的作用机理、制备方法,讨论了含有稀土元素的镁合金复合材料对其组织与性能的影响,并展望了稀土增强镁合金制备复合材料的未来发展方向。

关键词：稀土镁合金作用机理组织性能

AZ91D熔体中原位合成TiC颗粒及冲刷腐蚀性能

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特种铸造及有色合金 2020年第4期40卷 415-419页

作者：周立玉李秀兰王宣张旭东易军四川轻化工大学机械工程学院自贡凯立萨新材料科技有限公司

利用原位合成反应法,在不同温度(740、760和780℃)下对AZ91D镁合金熔体保温40min,制备了TiC/AZ91D镁基复合材料。借助光学显微镜和X射线衍射仪,对TiC/AZ91D镁基复合材料的组织形貌和物相进行观察和分析,并对制备的复合材料在质量分数为3... 详细信息

利用原位合成反应法,在不同温度(740、760和780℃)下对AZ91D镁合金熔体保温40min,制备了TiC/AZ91D镁基复合材料。借助光学显微镜和X射线衍射仪,对TiC/AZ91D镁基复合材料的组织形貌和物相进行观察和分析,并对制备的复合材料在质量分数为3.5%的NaCl溶液+石英砂条件下进行冲刷腐蚀磨损试验。结果表明,在740℃保温40min制备的复合材料主要由α-Mg、β-Mg17Al12和Al3Ti组成。保温温度分别为760℃和780℃时,AZ91D镁合金中均出现了原位合成的TiC颗粒,并且随温度升高,TiC的数量增加。此外,TiC/AZ91D镁基复合材料在3.5%的NaCl溶液+石英砂中的冲刷腐蚀磨损性能随保温温度的升高而增加。经780℃保温40min后的复合材料呈出最好的耐冲刷腐蚀磨损性能,相比于AZ91D镁合金提高了60.5%。

关键词： AZ91D TiC 原位合成冲刷腐蚀磨损性能