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材料热处理学报 2013年第9期34卷 19-25页

作者：王建华李涛尹力李静苏旭平常州大学材料科学与工程学院江苏常州213164 常州大学先进金属材料常州市重点实验室江苏常州213164 南山轻合金有限公司山东龙口265700

对采用铜模压铸制备的亚快速凝固A1—10ti中间合金在不同温度和时间下进行保温或重熔处理，采用扫描电镜、光学显微镜和Image—ProPlus6．0软件观察和分析A1—10ti中间合金中A1，ti相颗粒的微观特征。结果表明：与普通A1．10ti中间合金... 详细信息

对采用铜模压铸制备的亚快速凝固A1—10ti中间合金在不同温度和时间下进行保温或重熔处理，采用扫描电镜、光学显微镜和Image—ProPlus6．0软件观察和分析A1—10ti中间合金中A1，ti相颗粒的微观特征。结果表明：与普通A1．10ti中间合金相比，亚快速凝固能显著减小合金中al，ti相颗粒尺寸、增加其形状因子妒值。亚快速凝固A1—10ti中间合金的最佳熔炼工艺参数为：熔炼温度1300℃，保温时间30～35min。当保温或重熔温度和保温时间增加时，亚快速凝固A1—10ti合金中A1，ti颗粒尺寸和该相的形状因子p值增加。在650℃保温时，al，ti相以脱溶析出和Ostwald熟化两种方式长大；在720℃以上重熔时，在重熔初期al2rri相以Ostwald熟化和合并生长两种方式长大，在重熔后期则主要以合并方式长大。

关键词：显微组织 al-10ti中间合金亚快速凝固铜模压铸 Al3Ti相

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烧结法制备铝钛中间合金试验研究

烧结法制备铝钛中间合金试验研究

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作者：陈植欣贵州师范大学

学位级别：硕士

晶粒细化可改善合金机械性能、抗腐蚀性能、热稳定性等。铝钛及铝钛硼中间合金作为常用的晶粒细化剂,能改变铝晶粒的尺寸大小进而提高其质量。本文采用ti O粉、Ca O和al粉为主要原料,经混匀、压制和烧结后,制备出alti相的中间合金。该... 详细信息

晶粒细化可改善合金机械性能、抗腐蚀性能、热稳定性等。铝钛及铝钛硼中间合金作为常用的晶粒细化剂,能改变铝晶粒的尺寸大小进而提高其质量。本文采用ti O粉、Ca O和al粉为主要原料,经混匀、压制和烧结后,制备出alti相的中间合金。该方法具有原料成本低,反应充分,渣相与金属相容易分离,能够制备alti相的中间合金。主要研究工作如下:通过热力学计算,分析以铝为还原剂分别制备铝钛及铝钛硼中间合金的可行性。结果表明:从热力学角度分析,在还原温度为298～3760K,铝还原ti O生成alti相的?G3389K,铝能还原BO生成ti Bal B等铝钛硼中间合金,其中生成ti B的?G值最小。采用烧结法,探究了制样压力、烧结温度、烧结时间、氧化钙配比、铝粉配比等因素对制备铝钛中间合金的影响。结果表明:制样压力为18KN,烧结温度为1500℃,烧结时间为20min,氧化钙配比为1.6,铝粉配比为1.6时,金属化率为45.61%;烧结反应充分,反应程度高,能够形核生成更多的alti相,金属相聚集较好,能够形成低熔点的Ca alO渣相。对烧结产物进行XRD、SEM-EDS、XPS分析表明,在铝热还原ti O所得的烧结产物中,金属相和渣相相间分布,其物相主要为al、alti、Ca alO,为后续的渣金分离奠定了基础。通过添加自制烧结助剂,改变了金属相和渣相的分布状况,利于渣金分离。研究了烧结温度、铝粉配比、自制烧结助剂配比、掺入不同铝粒粒径及铝粒配比等因素对制备铝钛中间合金的影响。结果表明:烧结温度为1490℃,铝粉配比为1.2,自制烧结助剂配比为10%,掺入粒径为0.1mm的铝粒且配比为0.6时,金属回收率达到89.14%。通过分别对烧结产物进行XRF、XRD、SEM-EDS、XPS分析表明,所得的烧结产物中,其物相主要为al、alti、Ca alO、Ca alO,金属相均聚集成了小颗粒,通过破碎、研磨、筛分,即可分离渣金得到金属。添加BO,在不同烧结温度条件下制备铝钛硼中间合金。结果表明,烧结温度1485℃时,能达到最好的烧结效果。通过对烧结产物进行XRD、SEM-EDS、XPS分析表明,在所得的烧结产物中,其物相主要为al、alti、Ca alO、Ca alO、ti B,硼主要以ti B小颗粒的形式存在于铝基体中,金属相均聚集成了小颗粒,通过破碎、研磨、筛分,即可分离渣金得到金属。

关键词：烧结中间合金 Al3Ti相铝粉

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ti-al-2024al混合粉末压块在部分重熔过程中的组织演变

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铸造 2016年第5期65卷 411-415页

作者：秦亚红陈体军兰州理工大学有色金属先进材料加工与再利用省部共建国家重点实验室甘肃兰州730050

本研究提出了一种利用粉末混合触变成形技术制备原位自生复合材料的新技术。并研究了ti。一A1矿2024A1。混合粉末压块在部分重熔过程中的组织演变情况。在部分重熔过程中，2024A1基体合金的组织演变可分三个阶段：不规则共晶组织的溶解... 详细信息

本研究提出了一种利用粉末混合触变成形技术制备原位自生复合材料的新技术。并研究了ti。一A1矿2024A1。混合粉末压块在部分重熔过程中的组织演变情况。在部分重熔过程中，2024A1基体合金的组织演变可分三个阶段：不规则共晶组织的溶解导致的颗粒内部晶粒的粗化（0～5min）；球状初生相α—al颗粒和连续液相薄膜的形成（5～15min）；球状初生相颗粒的轻微粗化（15min以后）。al-ti可以通过相互扩散在Tj颗粒表面形成Al3Ti相反应层。反应层的厚度随时间沿径向增加，并在反应层中形成孔隙和微裂纹。此外，还研究了温度对半固态组织的影响，其最佳的重熔温度为640℃。

关键词：组织演变 tip-alp-2024alp混合粉末压块重熔 Al3Ti相

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ti-al-2024al混合粉末冷压块部分重熔过程中的组织演变

Ti-Al-2024Al混合粉末冷压块部分重熔过程中的组织演变

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作者：秦亚红兰州理工大学

学位级别：硕士

本文提出了一种新型的原位自生芯-壳结构粒子ti@alti增强的al基复合材料及其制备技术—粉末混合触变成形。该新型复合材料有望克服现有粒子增强铝基复合材料质脆的问题,该技术综合了粉末冶金技术和触变成形技术的优点。先以粉末冶金法... 详细信息

本文提出了一种新型的原位自生芯-壳结构粒子ti@alti增强的al基复合材料及其制备技术—粉末混合触变成形。该新型复合材料有望克服现有粒子增强铝基复合材料质脆的问题,该技术综合了粉末冶金技术和触变成形技术的优点。先以粉末冶金法的混粉和压实步骤获得混合粉末冷压制块,然后利用触变成形的部分重熔和成形步骤,最终获得复合材料零部件。部分重熔过程不仅可以获得触变成形所需半固态组织,而且通过原位反应得到ti@alti芯-壳结构的增强体粒子。本文以ti-al-2024al混合粉末冷压块为研究对象,研究了ti-al-2024al混合粉末冷压块在部分重熔过程中的组织演变,同时通过点滴实验模拟了ti与al之间的反应,目的是为后期触变成形奠定理论基础。研究结果表明:ti-al-2024al混合粉末冷压块在640℃加热60min之后,可获得细小、近球状初生相颗粒均匀悬浮于液相中的理想的半固态组织。部分重熔过程中的微观组织演变可以分为四个阶段:2024al粉末中共晶组织的溶解导致的粉末内部晶粒的快速粗化(0min);球状初生相颗粒的形成和颗粒间的液相薄膜的形成(5min5min),一个球状粉末演变成一个初生相颗粒;粉末部分熔化导致液相率增加和为了减小固液界面能而发生的初生相颗粒的轻微粗化(15min5min);初生相颗粒的缓慢粗化(25min。过低或过高的重熔温度都不能获得理想的半固态组织,结合基体合金在不同温度重熔60min的组织演变情况,640℃为最佳的半固态重熔温度。组织中的孔隙数量随着加热时间的变化情况也分为三个阶段:部分重熔初期(05min),组织中的液相率低,由元素扩散系数不同引起的Kirkendall效应占主导地位,导致孔隙数量随加热的延长而迅速增加。重熔中期(150min),试样温度上升,粉末部分熔化,组织中液相率增加,液相对孔隙的填充作用逐渐占主导地位,导致孔隙数量随加热时间的延长而降低。重熔后期(30min以后),相变引起孔隙数量增加占主导:ti转变成alti,体积膨胀,颗粒之间的斥力增加,导致组织中的孔隙数量迅速增加。组织中孔隙数量随温度的变化情况表明:随着部分重熔温度的升高,组织中的液相增加,液相对孔隙的填充作用远大于Kirkendall效应。从而使孔隙数量随重熔温度的升高而不断减小。随着加热时间的延长,在液相填充和减小固-气界面能的驱动下,组织中孔隙的形状逐渐趋于圆整,孔隙的尺寸也逐渐减小。在640℃下加热150min ti粉颗粒与al熔体反应形成一种由金属间化合物alti致密层包裹ti芯的壳-芯的芯-壳结构粒子-ti@alti。随着加热时间的延长,alti反应层沿ti粉末的径向生长,厚度逐渐增加。对于一定尺寸的ti粉末而言,当alti反应层达到一定厚度时,在Kirkendall效应、相变引起的体积变化和alti脆性本质三者的综合作用下,孔洞和裂纹会在alti反应层中形成,导致alti相的破碎和剥落。接着又形成一致密层,随后又破裂、剥离,如此反复直至ti粉颗粒反应完。当加热至210min以后,ti颗粒几乎全部反应完全,形成中间致密外层疏松的alti颗粒聚集体。alti反应层的厚度随加热时间呈抛物线规律增长,其关系式可表述为88.0(28)(35)1.0 tx。经计算,由Ttiali3?相变引起的体积膨胀大约为261%,因体积膨胀在反应层中引起的应力大小可由(7) 计算得到。alti反应层的厚度随部分重熔温度的升高呈线性增长。点滴实验结果表明:alti反应层是双向生长的,但向ti板一侧的推进速度要小于往al一侧推进的速度,原因是由于ti原子通过alti向al熔体中的扩散速率要大于al原子通过alti向ti板中的扩散速率。通过统计和分析可知,粉末压块和点滴实验中反应层厚度随时间的二次拟合关系式分别为:17.021.443.02tt X(10)(10)-(28)b,06.***.112.02tt X(10)(10)-(28)a,表明混合粉末压块实验中al-ti的反应速率快,这是由于在粉末压块实验中,ti颗粒与al液的接触面积要大于点滴实验中ti板与al液的接触面积。此外,点滴实验中在反应开始阶段,反应层的生长以原子扩散为主,在反应后期,由原子扩散转为晶间扩散,反应速率逐渐减缓。点滴实验中alti反应层厚度随温度呈线性增长。

关键词： al基复合材料粉末触变成形 Al3Ti相组织演变部分重熔芯-壳结构增强粒子

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等离子弧焊接SiCp/6061al基复合材料工艺与合金化机理研究

等离子弧焊接SiCp/6061Al基复合材料工艺与合金化机理研究

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作者：胡文祥江苏大学

学位级别：硕士

SiC颗粒增强铝基复合材料(简称SiCp/al基复合材料)具有比强度高、比模量高、膨胀系数低、耐磨性良好等优异的综合性能,在航天、航空结构件、发动机耐热和耐磨部件等方面有着广阔的应用前景。然而由于SiCp/al基复合材料的特殊组织结构导... 详细信息

SiC颗粒增强铝基复合材料(简称SiCp/al基复合材料)具有比强度高、比模量高、膨胀系数低、耐磨性良好等优异的综合性能,在航天、航空结构件、发动机耐热和耐磨部件等方面有着广阔的应用前景。然而由于SiCp/al基复合材料的特殊组织结构导致其焊接性很差,难以形成高强度焊接接头,成为该种材料走向实用化的严重障碍,因此铝基复合材料的焊接技术是其走向工业化必须解决的问题。本文以SiCp/6061al MMCs为研究对象,采用添加药芯焊丝的方式对其进行等离子弧(以Ar+N2为离子气、Ar为保护气)焊接。借助于金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射分析仪、能谱仪及透射电子显微镜等微观分析手段,研究了不同成分药芯焊丝对焊接接头组织与性能的影响,并对焊接熔池内大片状al3ti的形成机理以及细化工艺进行了系统的分析。基于ti元素在焊接SiCp/6061al MMCs时的作用,本试验研制了SiCp/6061al MMCs熔化焊接专用富ti药芯焊丝。药芯焊丝以其药粉易调节,制作工艺简单等优点,为SiCp/6061al MMCs的焊接性能的研究提供了有利的条件。本文选用了ti-Si-al、ti-Mg-al和ti-Si-Mg-al三种不同成分的药芯焊丝分别对SiCp/6061al MMCs进行焊接试验。在填加ti-Si-al和ti-Mg-al两种药芯焊丝的试验中,焊丝内部ti元素的成分比例为固定值,通过改变Si和Mg的成分比例,分别对SiCp/6061al MMCs进行焊接试验,进而分析出Si和Mg对焊缝性能的影响。在对前面试验结果分析的基础上制作ti-Si-Mg-al药芯焊丝,对SiCp/6061al MMCs进行焊接试验,并对试验结果进行分析。试验结果表明填加15ti-5Si-5Mg-al药芯焊丝等离子弧焊接SiCp/6061al MMCs的焊接接头强度最高,其最高值为267Mpa达到母材强度的83.4%。焊接熔池内适当的ti元素能够抑制脆生相al4C3的生成,但是过多的ti元素会导致焊缝内部形成大片状的Al3Ti相,降低焊缝性能。本试验通过对焊缝内部大片状Al3Ti相微观形貌从200倍至50000倍的逐次放大观察,结合对al3ti颗粒形成机理的研究,分析得知焊缝内部大片状Al3Ti相是由细小棒状al3ti颗粒聚集而成。通过提高熔池液态金属运动的剧烈程度和改善熔池内部合金元素的比例等方式可以抑制细小棒状al3ti颗粒的聚集,从而达到消除大片状Al3Ti相,提高焊接接头性能的目的。

关键词： SiCp/al基复合材料等离子弧焊接药芯焊丝 Al3Ti相

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