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电场激活燃烧合成(TiB2)PNi/Ni3Al/Ni功能梯度材料

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复合材料学报 2009年第1期26卷 80-85页

作者：孟庆森辛立军陈少平 Munir Z A 太原理工大学材料科学与工程学院太原030024 美国加州大学戴维斯分校 California 95616

采用电场激活压力辅助合成技术(FAPAS)制备了(TiB2)PNi/(TiB2)PNi3Al/Ni3Al/Ni梯度材料,主要研究电场激活燃烧合成过程中电场对材料合成及层界面扩散连接的作用。分析了梯度材料各层的界面微观组织及相组成和材料的硬度分布。结果表明,... 详细信息

采用电场激活压力辅助合成技术(FAPAS)制备了(TiB2)PNi/(TiB2)PNi3Al/Ni3Al/Ni梯度材料,主要研究电场激活燃烧合成过程中电场对材料合成及层界面扩散连接的作用。分析了梯度材料各层的界面微观组织及相组成和材料的硬度分布。结果表明,采用FAPAS技术结合机械合金化工艺制备的(TiB2)PNi/(TiB2)PNi3Al/Ni3Al/Ni功能梯度材料具有快速、简便和组织均匀密实的特点。梯度材料的陶瓷复合层、Ni3Al层和Ni板的界面区产生成分的互扩散,形成了良好的冶金结合。从Ni板到陶瓷复合层的硬度呈梯度分布。

关键词：电场激活燃烧合成 Ni3Al (TiB2)PNi FGMs

电场激活原位合成(TiC)_pNi/TiAl/Ti功能梯度材料

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稀有金属材料与工程 2011年第4期40卷 620-624页

作者：张楠陈少平梁连杰薛鹏飞孟庆森太原理工大学山西太原030024

运用电场激活压力辅助合成(FAPAS)和原位合成技术制备了(TiC)pNi/TiAl/Ti功能梯度材料,研究了电场对材料合成及层界面扩散连接的作用。采用光学显微镜、扫描电子显微镜、能谱和X射线衍射仪分析了梯度材料各层及界面微观组织、相组成和... 详细信息

运用电场激活压力辅助合成(FAPAS)和原位合成技术制备了(TiC)pNi/TiAl/Ti功能梯度材料,研究了电场对材料合成及层界面扩散连接的作用。采用光学显微镜、扫描电子显微镜、能谱和X射线衍射仪分析了梯度材料各层及界面微观组织、相组成和元素分布。结果表明,电场的施加以及TiAl的燃烧反应是合成材料的关键;经原位合成的TiC颗粒均匀细小;金属陶瓷层/TiAl/Ti基板的界面区产生了成分的互扩散并形成了良好的冶金结合。钛板到金属陶瓷层的显微硬度呈梯度变化且具有较好的抗热震性。

关键词：电场激活原位合成扩散连接 (TiC)pNi TiAl FGM

电场激活压力辅助法原位合成TiC-TiB_2-Ni/TiAl/Ti功能梯度材料

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功能材料 2010年第9期41卷 1497-1500页

作者：张楠孟庆森陈少平梁连杰薛鹏飞太原理工大学材料科学与工程学院山西太原030024

运用电场激活压力辅助合成(FAPAS)和原位合成技术制备了TiC-TiB2-Ni/TiAl/Ti功能梯度材料,主要研究了外加电场对材料合成及层界面扩散连接的作用,分析了材料各层及界面微观组织和相组成;分析了电场的施加以及TiAl的燃烧反应对材料合成... 详细信息

运用电场激活压力辅助合成(FAPAS)和原位合成技术制备了TiC-TiB2-Ni/TiAl/Ti功能梯度材料,主要研究了外加电场对材料合成及层界面扩散连接的作用,分析了材料各层及界面微观组织和相组成;分析了电场的施加以及TiAl的燃烧反应对材料合成过程及合成结构的影响;研究结果表明,TiC-TiB2-Ni/TiAl/Ti功能梯度材料的界面区产生成分的互扩散和形成了良好的冶金结合,从钛板到金属陶瓷层的显微硬度呈梯度变化。

关键词：电场激活原位合成 TiAl 复合陶瓷功能梯度材料

电场激活压力辅助SHS法合成TiC-Ni-Fe复合材料

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功能材料 2006年第3期37卷 456-458页

作者：陈大军权旺林安占军孟庆森太原理工大学材料科学与工程学院山西太原030024

采用电场激活压力辅助SHS法制备了TiC+15%Ni+20%Fe物相体系金属间化合物基复合材料。分析表明TiC+15%Ni+20%Fe物相体系生成物中主要相为TiC,基体成分为NiTi2与FeNi金属间化合物;随着压力增加,生成物成分更均匀,密度增大,表面硬度和显微... 详细信息

采用电场激活压力辅助SHS法制备了TiC+15%Ni+20%Fe物相体系金属间化合物基复合材料。分析表明TiC+15%Ni+20%Fe物相体系生成物中主要相为TiC,基体成分为NiTi2与FeNi金属间化合物;随着压力增加,生成物成分更均匀,密度增大,表面硬度和显微硬度值也显著提高。

关键词： SHS 电场激活复合材料

电场激活压力辅助法原位合成TiC-Ni/TiAl/Ti功能梯度材料

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热加工工艺 2015年第12期44卷 137-139,142页

作者：于静刘艳明李豹大同大学机械系山西大同037000 北方通用动力集团基建部山西大同037036

运用电场激活压力辅助合成(FAPAS)和原位合成技术制备了TiC-Ni/TAl/Ti功能梯度材料,研究了电场对材料合成及层界面扩散连接的作用。采用光学显微镜、扫描电镜、X射线能谱和X射线衍射仪分析了材料各层及界面的微观组织、相组成和元素分... 详细信息

运用电场激活压力辅助合成(FAPAS)和原位合成技术制备了TiC-Ni/TAl/Ti功能梯度材料,研究了电场对材料合成及层界面扩散连接的作用。采用光学显微镜、扫描电镜、X射线能谱和X射线衍射仪分析了材料各层及界面的微观组织、相组成和元素分布。结果表明,电场的施加以及TiAl的燃烧反应是合成材料的关键。原位反应合成的TiC颗粒分布均匀、颗粒细小。TiC-Ni/TiAl/Ti功能梯度材料的界面区产生成分的互扩散,并形成了良好的冶金结合。从钛板到金属陶瓷层的显微硬度呈梯度变化。

关键词：电场激活原位合成复合陶瓷功能梯度材料

电场激活Ti/Ni扩散连接界面相变与力学性能研究

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电场激活Ti/Ni扩散连接界面相变与力学性能研究

作者：董凤太原理工大学

学位级别：硕士

钛及钛合金具有高的比强度、优良的耐热、耐蚀性及断裂韧性等优点,在航空、航天、车辆制造以及化工等领域受到广泛关注,由于其价格昂贵,经常选择与不锈钢等其它金属连接后使用。异种金属材料连接时界面往往会形成脆性金属间化合物而使... 详细信息

钛及钛合金具有高的比强度、优良的耐热、耐蚀性及断裂韧性等优点,在航空、航天、车辆制造以及化工等领域受到广泛关注,由于其价格昂贵,经常选择与不锈钢等其它金属连接后使用。异种金属材料连接时界面往往会形成脆性金属间化合物而使得接头性能下降,采用镍作为中间过渡层可有效改善接头力学性能,使其满足服役要求。因此研究Ti/Ni体系连接界面的相变规律和性能对钛合金与其它金属的连接具有指导作用。本文采用电场激活扩散连接技术(FADB),通过电场能对连接界面激活实现了Ti/Ni的扩散连接,对Ti/Ni扩散偶连接界面扩散层形貌和结构、两种材料发生界面扩散反应时新相的生成规律以及界面连接强度进行了研究。利用金相显微镜、扫描电子显微镜及能谱仪观察和分析了扩散层的显微组织、相组成和界面元素分布。采用万能试验机对扩散层的抗剪切性能进行了测试。研究结果表明,Ti/Ni扩散过程中金属间化合物的生成顺序是Ni3Ti、 NiTi2、NiTi。扩散温度、保温时间和电流是影响扩散连接的重要因素。随着扩散温度的升高,NiTi2和NiTi的厚度逐渐增长,Ni3Ti则是先增加后减少,但NiTi2、NiTi和Ni3Ti的总厚度呈不断增加趋势。当扩散温度为650℃时,随着扩散时间的增加,Ni3Ti、NiTi2和NiTi层都呈增长的趋势,并且Ni3Ti层的厚度始终大于NiTi层。当扩散温度为750℃时,NiTi层的厚度随时间的延长大幅度增加,NiTi2的增长趋势是先增加后平稳,而Ni3Ti层在扩散时间达到30min时转变成柱状组织,并且随时间的增加柱状组织越来越多,直到Ni3Ti层完全消失。电流不仅能够加快扩散层的生长速度,也是促进柱状组织形成的重要因素。Ti/N扩散偶连接界面处金属间化合物Ni3Ti、NiTi2和NiTi层的厚度都随电流的增大而增大。电流大于1000A后,在Ni3Ti层中形成长条状的黑色β-Ti相,β-T湘区随电流的增大逐步扩大,而Ni3Ti层逐渐缩小直至消失,最终在NiTi与NiTi之间聚集形成了富钛层。同时,随着电流的增大,NiTi层的枝状生长越来越明显。但电流方向对扩散过程没有明显影响。Ti/Ni扩散偶的断裂形式为脆性断裂。界面处靠近Ni基体的Ni3Ti层为接头的薄弱环节,当扩散温度为750℃时,Ni3Ti层消失并形成新的富钛层,该富钛层的出现有利于提高接头的剪切强度,并使接头的薄弱环节转向NiTi2/NiTi界面处。

关键词： Ti/Ni 电场激活扩散连接界面剪切强度

电场激活压力辅助合成技术制备AlMgB14-TiB2复合材料及其性能的研究

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电场激活压力辅助合成技术制备AlMgB14-TiB2复合材料及其性能的研...

作者：苗洋太原理工大学

学位级别：硕士

AlMgB14超硬材料具有较高的硬度、化学惰性、优良的耐磨性、廉价的原材料及低摩擦系数等特点,已经受到人们的普遍关注。近期研究表明AlMgB14-TiB2复合材料具有特殊的耐磨性、热传导性和韧性高等重要性能,显微硬度可达到48GPa。AlMgB14... 详细信息

AlMgB14超硬材料具有较高的硬度、化学惰性、优良的耐磨性、廉价的原材料及低摩擦系数等特点,已经受到人们的普遍关注。近期研究表明AlMgB14-TiB2复合材料具有特殊的耐磨性、热传导性和韧性高等重要性能,显微硬度可达到48GPa。AlMgB14基复合材料的优点是可承受大范围的温度变化,将主要应用于金属切削、军工、林产、石油业、采矿及农业等行业的特殊机械。本文采用机械合金化(Mechanical alloying, MA)与电场激活辅助及压力烧结技术(Field-Activated and Pressure-Assisted Synthesis, FAPAS)合成了AlMgB,4块体及AlMgB14-TiB2复合材料,采用扫描电镜、X射线衍射、透射电镜等手段对其结构进行表征。对AlMgB14块体及AlMgB14-TiB2复合材料的制备工艺、合成原理、力学性能和致密化等性能进行了研究;通过显微硬度压痕法对合成AlMgB14块体及AlMgB14-TiB2复合材料的断裂韧性进行表征,采用磨粒磨损试验对样品的耐磨性进行分析。实验结果表明：以单质Al粉,Mg粉,B粉为反应原料,在1500℃,加热速率为100℃/min,轴向压力60MPa,保温8-10分钟下可制得致密高硬度的AlMgB14陶瓷。硼粉退火后,能够有效控制氧化物的产生。在石墨模具中添加陶瓷管可以获得高密度电流,提高烧结效率。通过力学性能测试,制得的AlMgB14陶瓷的平均密度为2.631g/cm3,最高硬度可达27.2GPa,断裂韧性为3MPa1/2。制得的AlMgB14-TiB2复合材料,发现添加剂TiB2与AlMgBu基体有很好的相融性,其界面结合紧密,没有生成新相,属高强界面结合。韧性及硬度提高的原因主要源于硬质相弥散强化、高强界面结合及TiB2的高弹性模量和高硬度增韧补强。添加30%TiB2后显微硬度和断裂韧性分别达到31.5GPa和3.65MPa1/2,比单一的AlMgB14提高了20%。通过微观结构表征、断口形貌及裂纹扩展路径分析,提出把TiB2的颗粒尺寸降至纳米级是提高韧性和硬度的一种有效方法。常温摩擦磨损试验表明,添加TiB2后能够显著降低磨损率,提高耐磨性。在相同载荷下,随着TiB2添加量的增加,AlMgB14-TiB2复合材料的磨损量呈降低趋势,耐磨性增强。随着所加压力的增大,AlMgB14-TiB2复合材料的划痕宽度也会增大。

关键词：电场激活烧结 AlMgB14-TiB2复合材料超硬材料力学性能

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钛基梯度功能材料电场激活原位合成

材料科学与工程学报 2010年第3期28卷 335-340页

作者：陈少平张楠薛鹏飞孟庆森太原理工大学新材料界面省部共建教育部重点试验室山西太原030024

本文采用电场激活压力辅助燃烧合成工艺(FAPAS),以Ti-Al和Ni-Ti-C体系的放热反应,实现了TiC陶瓷颗粒增强的Ni基复合材料的原位合成以及Ti-TiAl-(TiC)pNi功能梯度材料的同步连接制备。借助SEM和XRD等手段分析了各层界面的相组成和微观结... 详细信息

本文采用电场激活压力辅助燃烧合成工艺(FAPAS),以Ti-Al和Ni-Ti-C体系的放热反应,实现了TiC陶瓷颗粒增强的Ni基复合材料的原位合成以及Ti-TiAl-(TiC)pNi功能梯度材料的同步连接制备。借助SEM和XRD等手段分析了各层界面的相组成和微观结构以及界面元素扩散特征,探讨了电场对功能梯度材料制备过程中各层间界面的冶金特征及连接结构的影响,揭示了电场作用下,利用放热体系进行原位合成和扩散连接的机制。研究结果表明,外加电场条件下,钛粉和铝粉反应形成TiAl相产生的化学热促进了钛基板与TiAl层界面原子的扩散溶解,是两者形成连接的关键;钛-碳反应热促进TiC/Ni细晶复合结构形成,提高了TiC颗粒与基体之间的润湿性和复合材料层的致密度。

关键词：电场激活功能梯度材料原位合成 TiAl (TiC)pNi 扩散连接

电场激活压力辅助反应合成法制备β-FeSi2及其热电性能分析

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电场激活压力辅助反应合成法制备β-FeSi2及其热电性能分析