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原位反应制备的(Ni_(x)Si+C)/Cu复合材料的组织演变机制

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材料热处理学报 2022年第5期43卷 21-30页

作者：秦岚贾磊王献辉杨旭陕西铁路工程职业技术学院陕西渭南714099 西安理工大学材料科学与工程学院陕西西安710048

基于Cu-Ni/SiC混合粉末体系,利用静态等温水淬的试验方法制备了高强度、高导电性和良好耐磨性的(Ni_(x) Si+C)/Cu复合材料,借助X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)等研究了Cu-Ni合金和SiC粉末体系原位反应过程中显微组织的演变规律。结果... 详细信息

基于Cu-Ni/SiC混合粉末体系,利用静态等温水淬的试验方法制备了高强度、高导电性和良好耐磨性的(Ni_(x) Si+C)/Cu复合材料,借助X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)等研究了Cu-Ni合金和SiC粉末体系原位反应过程中显微组织的演变规律。结果表明:(Ni_(x) Si+C)/Cu复合材料中α-Cu(Ni,Si)粉末内形成了δ-Ni_(2) Si,α-Cu(Ni,Si)粉末边界处形成Ni_(3) Si和非晶态C的混合物,这主要原因是粉末边界处形成Ni_(3) Si化学反应吉布斯自由能变较生成δ-Ni_(2) Si更负,但α-Cu(Ni,Si)粉末内部形成δ-Ni_(2) Si所对应的Ni原子动力学阈值活度却小于Ni_(3) Si。通过以上研究结果可对Ni-Si化合物的形貌、尺寸及数量等因素进行调控,使Cu材料导电性和力学性能更好地结合在一起,以期为后续(Ni_(x) Si+C)/Cu复合材料的制备和应用提供参考。

关键词：金属基复合材料微观结构演化原位反应等温淬火

原位反应合成B_(4)C@TiB_(2)粉体及其介电吸波性能

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功能材料 2023年第7期54卷 7200-7206页

作者：邹鑫陈平安朱颖丽李享成武汉科技大学省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室武汉430081

以钛酸四正丁酯和B_(4)C粉体为原料,采用化学包覆结合热处理在B_(4)C表面原位生成TiB_(2),制备了具有核壳结构的B_(4)C@TiB_(2)复合粉体。结果表明,利用原位反应构建了B_(4)C-TiB_(2)核壳界面,使碳化硼由计量比B_(4)C转变为富硼相B_(13)... 详细信息

以钛酸四正丁酯和B_(4)C粉体为原料,采用化学包覆结合热处理在B_(4)C表面原位生成TiB_(2),制备了具有核壳结构的B_(4)C@TiB_(2)复合粉体。结果表明,利用原位反应构建了B_(4)C-TiB_(2)核壳界面,使碳化硼由计量比B_(4)C转变为富硼相B_(13)C_(2),使碳化硼产生晶格畸变。因此,当TiB_(2)含量由0%(质量分数)增加至20%(质量分数)时,复合粉体的最低反射损耗值(RL min)由-9.76 dB增至-19.94 dB。这是由于原位生成的TiB_(2)改善了B_(4)C粉体的阻抗匹配性;B_(4)C的晶格畸变增强了偶极子极化,核壳结构增强了界面极化,二者协同作用提高了复合粉体的介电损耗能力,使B_(4)C粉体的电磁波吸收性能得到明显提高。

关键词： B_(4)C@TiB_(2) 原位反应晶格畸变电磁波吸收

振动耦合场作用下低温原位合成Al_(3)Ti/Al-Mg-Mn复合材料的组织与力学性能

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材料工程 2023年第6期51卷 168-176页

作者：范滔林波林驰皓肖华强张卫文贵州大学机械工程学院贵阳550025 华南理工大学机械与汽车工程学院广州510640

通过超声和机械振动耦合场辅助,采用原位反应法制备了Al_(3)Ti/Al-Mg-Mn复合材料,研究了反应温度和耦合场作用时间对其组织演变和室温力学性能的影响。结果表明:超声和机械振动耦合场可以促进原位反应的进行,分散细化Al_(3)Ti颗粒。经76... 详细信息

通过超声和机械振动耦合场辅助,采用原位反应法制备了Al_(3)Ti/Al-Mg-Mn复合材料,研究了反应温度和耦合场作用时间对其组织演变和室温力学性能的影响。结果表明:超声和机械振动耦合场可以促进原位反应的进行,分散细化Al_(3)Ti颗粒。经760℃耦合场处理10 min后,Al_(3)Ti/Al-Mg-Mn复合材料室温抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为222,119 MPa和8.1%,相比于Al-Mg-Mn基体,室温抗拉强度和屈服强度分别提高了17.5%和25.2%,伸长率由8.7%降低至8.1%。室温力学性能的提升,主要归因于Al_(3)Ti增强相引起的细晶强化、载荷传递强化和热错配强化,其中热错配强化对于复合材料强度的提升贡献最大。

关键词：原位反应铝基复合材料耦合场 Al_(3)Ti增强相显微组织力学性能

交变电流对原位合成Al基复合材料组织及性能的影响

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稀有金属材料与工程 2022年第3期51卷 1055-1062页

作者：闫俞廷马俊武宏张安文刘承鑫范志东刘金颂西安热工研究院有限公司陕西西安710054 西安建筑科技大学陕西省纳米材料与技术重点实验室陕西西安710055

选用直径200μm的Ti纤维作为反应源,99.6%纯度的纯铝作为基体,并在预制体制备阶段将反应源等间距固定在基体中,以对生成物的初生位置进行预调控。随后将预制体置于感应加热炉内,施加等梯度变化的交变电流促进Al-Ti间原位反应,以期获得Al... 详细信息

选用直径200μm的Ti纤维作为反应源,99.6%纯度的纯铝作为基体,并在预制体制备阶段将反应源等间距固定在基体中,以对生成物的初生位置进行预调控。随后将预制体置于感应加热炉内,施加等梯度变化的交变电流促进Al-Ti间原位反应,以期获得Al3Ti颗粒增强铝基复合材料。通过XRD、SEM及磨损测试对不同电流下复合材料的物相组成、显微组织和耐磨性能进行表征。结果表明:电流15 A时,Ti纤维完全反应,产物为等轴状Al3Ti,尺寸为1~2μm,颗粒间距约5μm,达所有参数下的最优值。载荷10 N下,15 A时复合材料的耐磨性能最佳,摩擦系数、磨损量分别为最小值0.1、2.031 mg/mm^(2)。

关键词：钛纤维交变电流原位反应耐磨性能

TIG焊Al3Zr/A356复合材料的显微组织特征和耐腐蚀性能

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稀有金属材料与工程 2023年第5期52卷 1616-1623页

作者：李惠王峰何炜陆圣波孙才智韩旭东沃洛德梅尔·谢列茨基江苏科技大学材料科学与工程学院江苏镇江212000 深南电路股份有限公司江苏无锡214142 乌克兰国家科学院金属和合金物理技术研究所乌克兰基辅03115

通过原位反应法制备了增强相含量为3%(质量分数,下同)的Al3Zr/A356铝基复合材料(AMCs)。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱仪和显微硬度测试,研究了不同钨极氩弧(TIG)焊焊接参数下焊接接头的显微组织和耐腐蚀性能。结果表明,当焊... 详细信息

通过原位反应法制备了增强相含量为3%(质量分数,下同)的Al3Zr/A356铝基复合材料(AMCs)。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱仪和显微硬度测试,研究了不同钨极氩弧(TIG)焊焊接参数下焊接接头的显微组织和耐腐蚀性能。结果表明,当焊接电流为140 A时,焊缝成形最好,没有气孔或裂纹等焊接缺陷。焊接过程中生成细小的Al3Ti增强颗粒,呈球形和短棒状,并分散在基体中。焊接接头的硬度高于基体金属的硬度,增强颗粒的强化效果明显。随着在3.5%NaCl溶液中的浸泡时间延长,焊缝的点蚀程度增加,且大多发生在晶界和强化相周围。微区电化学实验结果表明,当焊接电流为140 A时,腐蚀电位波动小,腐蚀倾向低,耐腐蚀性能最好。

关键词：铝基复合材料 TIG焊原位反应耐腐蚀性能

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金属基复合材料原位反应相场模型

物理学报 2022年第9期71卷 257-265页

作者：郭灿康晨瑞高莹张一弛邓英远马超徐春杰梁淑华西安理工大学材料科学与工程学院西安710048 中信戴卡股份有限公司材料研究中心秦皇岛066000

原位反应法制备金属基复合材料具有增强体与基体间无杂质、无污染、颗粒分布均匀等优点,已成为制备金属基复合材料的一种重要方法,揭示其动力学机制及规律具有重要的理论及工业价值.然而,原位反应过程具有反应时间短、随机发生、温度高... 详细信息

原位反应法制备金属基复合材料具有增强体与基体间无杂质、无污染、颗粒分布均匀等优点,已成为制备金属基复合材料的一种重要方法,揭示其动力学机制及规律具有重要的理论及工业价值.然而,原位反应过程具有反应时间短、随机发生、温度高等特点,目前采用原位实验观测其反应过程仍存在较大困难.本文采用相场法模拟金属熔体内的原位反应过程,首先建立了能够描述双束金属熔体界面反应形核的相场模型,并采用该模型模拟了不同参数下相界反应形核过程.结果表明,形核率随着曲率半径及噪声强度的增大而增大,小曲率半径及强噪声条件下新相颗粒尺寸分布更加均匀,形核率随着过冷度的增大而先增大后减小.

关键词：相场法原位反应形核相变

Ti-BN粉末冶金原位制备Ti(N)-TiBw复合材料的微观组织及力学性能

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稀有金属材料与工程 2022年第8期51卷 2933-2941页

作者：车妍李树丰南盈盈潘登刘磊张鑫周圣银杨胜辉西安理工大学材料科学与工程学院陕西西安710048 先进粉末冶金技术和新材料西安市重点实验室陕西西安710048

以纯Ti粉末和BN粉末为原料,采用放电等离子烧结技术(SPS)通过原位反应制备了Ti(N)-TiBw复合材料,研究了退火温度对Ti(N)-TiBw复合材料显微组织演化和力学性能的影响。结果表明:在1000℃进行烧结时,Ti与BN发生原位反应生成了TiBw和N固溶... 详细信息

以纯Ti粉末和BN粉末为原料,采用放电等离子烧结技术(SPS)通过原位反应制备了Ti(N)-TiBw复合材料,研究了退火温度对Ti(N)-TiBw复合材料显微组织演化和力学性能的影响。结果表明:在1000℃进行烧结时,Ti与BN发生原位反应生成了TiBw和N固溶复合增强钛基复合材料。TiBw以针状形式呈网络状分布于一次颗粒边界处,随着热处理温度的升高,TiBw的长径比先增大后减小,在1100℃时达到最大值。而在1100℃以上退火处理时,TiBw逐渐发生粗化,微观形貌从针状变成短棒状,其对基体的钉扎效果明显减弱,Ti基体晶粒逐渐粗化,TiBw的形貌演变遵循Ostwald熟化机制。随着热处理温度的升高,材料的强度先提高后降低,在1000℃达到最大值,为908 MPa。材料强度的提升归因于晶粒细化、TiBw载荷传递和O/N的固溶强化。

关键词：钛基复合材料原位反应 Ostwald熟化机制晶粒生长动力学强化机制

镁铝尖晶石原位生成及其对耐火材料结构、性能的影响

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材料导报 2023年第20期37卷 78-82页

作者：刘国齐李红霞杨文刚钱凡李勇中钢集团洛阳耐火材料研究院有限公司先进耐火材料国家重点实验室河南洛阳471039 有色金属新材料与先进加工技术省部共建协同创新中心河南洛阳471023 北京科技大学材料科学与工程学院北京100083

镁铝尖晶石是一种重要的耐火材料,除了利用其固有特性外,高温下镁铝尖晶石的原位生成包括二次尖晶石化是耐火材料显微结构和服役性能调控的重要手段,利用其膨胀效应,不仅可抵消烧结产生的收缩,提高铝镁浇注料、低碳镁碳耐火材料、铝镁... 详细信息

镁铝尖晶石是一种重要的耐火材料,除了利用其固有特性外,高温下镁铝尖晶石的原位生成包括二次尖晶石化是耐火材料显微结构和服役性能调控的重要手段,利用其膨胀效应,不仅可抵消烧结产生的收缩,提高铝镁浇注料、低碳镁碳耐火材料、铝镁碳耐火材料等材料的抗侵蚀性,而且严重影响功能耐火材料的可靠性。本文首先介绍了镁铝尖晶石原位生成机理,重点讨论了气相生成尖晶石的历程以及二次尖晶石化现象,然后从氧化物体系和含碳材料体系出发,基于组成、粒度、气氛、温度及生成物形态等方面系统总结了镁铝尖晶石原位生成的影响因素及其对材料结构和性能的影响,并提出了性能、结构调控的重要途径和当前研究的薄弱环节,可为制备抗侵蚀性强、可靠性高的高性能耐火材料提供重要参考。

关键词：镁铝尖晶石原位反应气相二次尖晶石化性能调控

多道次搅拌摩擦加工制备Cu/7075铝合金表面复合材料流体行为研究

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稀有金属 2022年第12期46卷 1533-1545页

作者：朱禹龙曹宇黄光杰张成行李启磊刘庆重庆大学材料科学与工程学院轻合金材料国际合作联合实验室重庆400044 沈阳材料科学国家研究中心轻金属材料研究部重庆400044 南京工业大学材料科学与工程学院江苏南京211816

采用多道次搅拌摩擦加工的方法制备了高体积分数Cu颗粒增强7075铝合金的表面复合材料,利用电子背散射衍射(EBSD)、X射线衍射(XRD)、背散射电子成像和硬度测试等技术,结合蒙特卡洛模拟的方法,研究了复合材料制备过程中的流动行为及增强... 详细信息

采用多道次搅拌摩擦加工的方法制备了高体积分数Cu颗粒增强7075铝合金的表面复合材料,利用电子背散射衍射(EBSD)、X射线衍射(XRD)、背散射电子成像和硬度测试等技术,结合蒙特卡洛模拟的方法,研究了复合材料制备过程中的流动行为及增强体分布规律。研究结果表明,道次数的增加能够细化Cu颗粒尺寸以及改善颗粒分布,同时有效促进原位反应的进行,形成Cu基固溶体和Al2Cu颗粒的双重增强体系。但是由于有效界面反应面积的减少,原位反应的速率在不断减缓并逐渐平稳,说明在采用多道次搅拌摩擦加工制备高体积分数原位复合材料时,很难实现增强体的完全溶解。通过分析多道次加工过程中Cu颗粒的位置演变和材料的块状流动规律,建立了流动模型。此外,为了定量研究Cu颗粒在Al基复合材料中的分布情况,采用一种改进的最近邻指数从试验和蒙特卡洛模拟两个角度对Cu颗粒分布的均匀性进行了分析,结果显示至少需要5个道次才能确保增强体的均匀性。

关键词：多道次搅拌摩擦加工 Cu/Al表面复合材料(SMMCs) 流体行为原位反应蒙特卡洛模拟