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原位合成tib颗粒增强铝基复合材料研究进展

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功能材料 2024年

作者：刘敬福贾婧庄伟彬覃龙健李菁辉孟超辽宁工程技术大学材料科学与工程学院

原位合成技术制备的铝基复合材料,权衡了强度和塑性间的矛盾,有望实现铝基复合材料的结构功能一体化。原位合成tib2颗粒增强铝基复合材料比刚度,比模量高,具有优异的力学性能、耐腐蚀性能、耐磨性能和抗疲劳性能,是近年来金属基复合材... 详细信息

原位合成技术制备的铝基复合材料,权衡了强度和塑性间的矛盾,有望实现铝基复合材料的结构功能一体化。原位合成tib2颗粒增强铝基复合材料比刚度,比模量高,具有优异的力学性能、耐腐蚀性能、耐磨性能和抗疲劳性能,是近年来金属基复合材料的研究热点之一,在汽车制造、高铁动车、航空航天和国防军事等领域具有广阔的应用前景。本文归纳了三种原位合成tib2颗粒增强铝基复合材料反应体系(Al-K2TiF6-K BF4体系、Al-Ti O2-B2O3体系和Al-Ti-B体系)的特点和优势,概述了原位合成Ti B2颗粒对铝基体晶粒尺寸、界面结合和润湿性产生影响的研究现状,对Ti B2颗粒强化铝复合材料力学性能的作用机制展开了讨论,梳理总结现阶段在此领域研究过程中仍未解决的问题,展望Ti B2颗粒增强铝基复合材料的潜在发展空间,以期为研究和开发原位合成颗粒增强铝基复合材料提供参考。

关键词：铝基复合材料原位合成 tib 反应体系显微组织强化机制

tib颗粒增强6061铝合金的组织及力学性能

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热加工工艺 2024年 136-141+146页

作者：郝志飞刘志伟解佩佩余申卫何源董其娟魏作山李政霖尚金翅山东省先进铝基材料与技术重点实验室滨州魏桥国科高等技术研究院山东金马汽车装备科技有限公司西安交通大学材料科学与工程学院金属材料强度全国重点实验室中国船舶集团有限公司第十二研究所

tib2颗粒对铝合金有良好的强化作用。通过超声辅助重熔稀释法制备tib2/6061复合材料，研究了tib2颗粒对铸态及挤压T6热处理态6061铝合金的微观组织及力学性能的影响。研究结果表明：添加2wt%tib2颗粒后，铸态平均晶粒尺寸从未添加tib2的... 详细信息

tib2颗粒对铝合金有良好的强化作用。通过超声辅助重熔稀释法制备tib2/6061复合材料，研究了tib2颗粒对铸态及挤压T6热处理态6061铝合金的微观组织及力学性能的影响。研究结果表明：添加2wt%tib2颗粒后，铸态平均晶粒尺寸从未添加tib2的355.7μm细化至117.5μm;tib2颗粒可以促进再结晶过程中的形核，并抑制晶粒长大；挤压热处理态tib2/6061复合材料的屈服强度为330 MPa、抗拉强度为385 MPa，相比未添加tib2的合金分别提高了11.8%和7.0%，其主要强化方式为热错配强化和Orowan强化。

关键词： tib 颗粒增强铝基复合材料 6061铝合金热挤压热处理

tib添加量对SiN-SiC耐火材料性能的影响

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耐火材料 2024年

作者：李铁军邓军平廉晓庆曹会彦王龙庆华小虎邓丽荣 1.西安科技大学材料科学与工程学院 2.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西安科技大学材料科学与工程学院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

为改善反应烧结Si3N4-SiC耐火材料性能，以SiC颗粒和细粉、Si粉为原料，tib2细粉为添加剂，采用反应烧结法经1 400 ℃保温2 h制备了Si3N4-SiC耐火材料。通过MIP、XRD、SEM等研究了tib2高纯细粉添加量（加入质量分数分别为0、0.2%、0.4%... 详细信息

为改善反应烧结Si3N4-SiC耐火材料性能，以SiC颗粒和细粉、Si粉为原料，tib2细粉为添加剂，采用反应烧结法经1 400 ℃保温2 h制备了Si3N4-SiC耐火材料。通过MIP、XRD、SEM等研究了tib2高纯细粉添加量（加入质量分数分别为0、0.2%、0.4%、0.6%和0.8%）对反应烧结Si3N4-SiC耐火材料致密性、高温抗折强度、物相组成和显微结构的影响，分析了致密化机制。结果表明：1)添加适量tib2有助于提高试样致密性和高温抗折强度（1 200 ℃），增加≤1 μm小孔比例；2)随着tib2添加量的增加，Si2N2O杂相含量减小，Si粉氮化率提高，α/β-Si3N4相比例减小，Si3N4开始为晶须状，后演变为发育良好的长棒状，最后异常长大；3)致密化机制为：添加少量tib2可增加SiO气相分压，促进Si3N4晶须遵循气固机制生长；当tib2添加量为0.6%（w）时，Si3N4在适量高温液相作用下发育为长棒状，形成三维交叉网络结构，继续增加tib2添加量至0.8%（w），试样中液相再次增多，棒状Si3N4异常长大；4)当tib2添加量为0.6%（w），热处理温度为1 400 ℃时，试样综合性能最佳，其体积密度为2.75 g·cm-3，显气孔率为11.6%，常温抗折强度为40.8 MPa，1 200 ℃高温抗折强度为52.5 MPa。

关键词： tib Si N -SiC 致密化气固生长机制

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以蔗糖为碳源制备亚微米级tib粉体的研究

耐火材料 2024年

作者：王兴国陈滨李欣长世伦徐晨杨建红江苏大学材料科学与工程学院

为探讨有机碳源对tib2粉体细化的影响，以TiO2、B4C和蔗糖为原料，分别在1 150～1 450 ℃保温30 min，通过硼热/碳热还原法制备了tib2粉体，并初步探讨了TiO2-B4C-蔗糖体系的反应机制以及tib2晶粒的细化机制。结果表明：在硼热/碳热还... 详细信息

为探讨有机碳源对tib2粉体细化的影响，以TiO2、B4C和蔗糖为原料，分别在1 150～1 450 ℃保温30 min，通过硼热/碳热还原法制备了tib2粉体，并初步探讨了TiO2-B4C-蔗糖体系的反应机制以及tib2晶粒的细化机制。结果表明：在硼热/碳热还原过程中，Ti2O3和TiC是两种重要的中间产物，且均由TiO2和C直接反应生成，随后tib2则可能以Ti2O3或TiC为钛源，分别与B2O3和C反应生成。此外，由于蔗糖裂解出的高活性纳米碳具有孔隙结构，可提高反应效率，使得该体系在1 450 ℃保温30 min的条件下成功制备出平均粒径为0.35 μm的亚微米级tib2粉体。

关键词： tib 蔗糖硼热/碳热还原法孔隙结构

Enhanced strength and ductility in Ti46Al4Nb1Mo alloys via boron addition

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Journal of Materials Science & Technology 2022年第7期102卷 16-23页

作者： Yingmei Tan Ruirun Chen Hongze Fang Yangli Liu Hongzhi Cui Yanqing Su Jingjie Guo Hengzhi Fu National Key Laboratory for Precision Hot Processing of Metals Harbin Institute of TechnologyHarbin 150001China School of Materials Science and Engineering Shandong University of Science and TechnologyQingdao 266590China

To improve the strength and ductility of Ti Al alloys by second phase, Ti46 Al4 Nb1 Mo alloys doped with different B content(0.4%, 0.8%, 1.2%, 1.6% and 2.0%, atomic percent, hereafter in at.%, referred to as TNMx B) were prepared. Macro/microstructure evolution, mechanical properties and deformation mechanisms of the alloys were studied systematically. Results showed that the microstructure of TNM-0.4 B and TNM-0.8 B alloy remained columnar dendrites, and the secondary dendritic arms of columnar grains were more obvious. When the content of B is 1.2%, the columnar dendrites transformed to equiaxed grains, and theα2/γ lamellae colony size was further refined in TNM-1.6 B and TNM-2.0 B alloy. The morphologies and kinds of the borides were changed with increasing B content, XRD results showed that Ti B phase appeared with 1.6%B content, and both Ti B and Ti B2 phase formed in TNM-2.0 B alloy. There were straight and curved Ti B phases located around grain boundaries in TNM-0.4 B and TNM-0.8 B alloy, and when the content of B increased to 1.2%, the curved Ti B phases were reduced, while the tiny and straight Ti B phases increased. With further increasing B content to 1.6% and 2.0%, the tiny and straight Ti B phases were coarser. Compressive testing results showed that the mechanical properties of the TNM alloy were enhanced with increasing B content. The maximum strength and strain of TNM alloy were 2339 MPa and33.7% with 1.6% B addition. The compressive strength and strain were mainly enhanced via refinement of lamellar colony and formation of Ti B, and it is found that pile-up of dislocations and deformed twins promoted by Ti B are predominant in improving the mechanical properties of TNM alloys with higher strength and strain.

关键词： TiAl alloy tib Microstructure Mechanical properties

粉末冶金TC4-B_(4)C原位反应制备TiC+tib增强TC4基复合材料的显微组织和力学性能

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中国有色金属学报 2023年第6期33卷 1769-1783页

作者：李少龙李树丰张鑫潘登刘磊陈彪贾磊 Umeda JUNKO Kondoh KATSUYOSHI 西安理工大学材料科学与工程学院西安711048 西北工业大学材料科学与工程学院西安710072 Joining and Welding Research Institute Osaka UniversityOsaka 5670047Japan

以TC4和B_(4)C粉末为原料,通过放电等离子烧结法(SPS)并结合热挤压制备不同含量tib和TiC增强TC4基复合材料,研究以TC4-B_(4)C为原位反应体系生成不同含量tib和TiC对TMCs的微观组织和力学性能的影响规律及其高温力学性能。结果表明:原位... 详细信息

以TC4和B_(4)C粉末为原料,通过放电等离子烧结法(SPS)并结合热挤压制备不同含量tib和TiC增强TC4基复合材料,研究以TC4-B_(4)C为原位反应体系生成不同含量tib和TiC对TMCs的微观组织和力学性能的影响规律及其高温力学性能。结果表明:原位生成的TiC和tib与基体结合牢固,TiC呈类球形颗粒状,tib呈晶须状;增强相在基体中呈现出沿一次颗粒边界分布的三维网络状形貌;与未增强TC4合金相比较,复合材料基体晶粒显著细化,并存在较高的位错密度,TC4基复合材料的室温和高温性能得到显著提升;在室温拉伸下,当B_(4)C的含量(质量分数)为0.5%时,基体的连通性较好,表现出较高的强度(抗拉强度1246 MPa)和较好的伸长率(12.4%);在400℃下进行拉伸时,当B_(4)C的含量为1.64%时,TC4基复合材料的抗拉强度和伸长率分别为1112 MPa和6.9%。

关键词：钛基复合材料 TiC tib 三维网状结构力学性能

Ti-6Al-4V-0.1B钛合金的热压缩变形行为

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稀有金属 2023年第4期47卷 512-519页

作者：黄立国庄伟彬高志玉辽宁工程技术大学材料科学与工程学院辽宁阜新123000

作为一种新型合金,Ti-6Al-4V-0.1B合金显示了较好的塑性成形能力及应用前景。通过真空感应凝壳熔炼方法制备了Ti-6Al-4V-0.1B合金铸锭,随后在850~985℃的温度范围内和0.001~1 s-1的应变速率范围内对Ti-6Al-4V-0.1B合金进行热压缩测试。... 详细信息

作为一种新型合金,Ti-6Al-4V-0.1B合金显示了较好的塑性成形能力及应用前景。通过真空感应凝壳熔炼方法制备了Ti-6Al-4V-0.1B合金铸锭,随后在850~985℃的温度范围内和0.001~1 s-1的应变速率范围内对Ti-6Al-4V-0.1B合金进行热压缩测试。运用真应力-真应变曲线研究了合金的流动行为。利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和电子背散射衍射技术(EBSD)对合金显微组织进行了表征。研究结果显示,Ti-6Al-4V-0.1B合金的流动应力对温度和应变速率都是敏感的,且温度对流动应力的影响比应变速率大。与基体合金相比,Ti-6Al-4V-0.1B合金具有更高的应力指数和应变激活能,这归因于分布在晶界处的tib增加了原子扩散的阻力,减慢了热变形动态软化过程。热压缩过程中,初生α相发生了明显的球化,球化过程也受变形温度和应变速率的影响。由于tib与基体之间的应变不匹配导致了高应变速率下合金基体的开裂,随后裂纹沿着定向排列的tib粒子扩展,因此Ti-6Al-4V-0.1B合金的热加工过程应在低应变速率下进行。

关键词： Ti-6Al-4V-0.1B合金热压缩流动应力 tib 裂纹

Formation Mechanism of NiAl/tib_2 Nanocomposite by Mechanical Alloying Elemental Powders

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Journal of Materials Science & Technology 1998年第6期14卷 491-496页

作者： Lanzhang ZHOU and Jianting GUO(Institute of Metal Research, Chinese Academy of Sciences, Shenyang 110015, China) Institute of Metal Research Chinese Academy of Sciences Shenyang 110015 China

A NiAl/tib2 nanocomposite is synthesized by mechanical alloying elemental powders. Upon milling for a certain time, an abrupt exothermic reaction occurs and a large amount of NiAl and tib2 compounds form simultaneously. It is suggested that two separate chemical reactions,i.e. Ni+Al →NiAl and Ti+2B→tib2, are involved during the exothermic reaction. Additionof Ti and B to Ni-Al system impedes the structural evolution of Ni and Al powders and delays the abrupt reaction. The final products are equilibrium phases without any metastable phases formed. This type of reaction is suggested to be suitable for alloy systems with two large heatrelease reactions.

关键词： NiAl tib Formation Mechanism of NiAl/tib2 Nanocomposite by Mechanical Alloying Elemental Powders

In Situ Al_2O_3-tib_2/Al-Cu Composite Fabricated by Reaction Pressing of TiO_2-Al-B-CuO System

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Journal of Materials Science & Technology 1996年第1期12卷 25-28页

作者： Zongyi MA Jihong LI Yuxiong LU Xiaoguang NING and Jing BI(Lab. of Atomic Imaging of Solids, Institute of Metal Research, Chinese Academy of Sciences, Shenyang 110015, China) Lab. of Atomic Imaging of Solids Institute of Metal Research Chinese Academy of Sciences Shenyang 110015 China

The in situ formed Al2O3 and tib2 particulates reinforced Al-3.3 wt pct Cu alloy composite hasbeen successfully fabricated by reaction pressing of TiO2, Al, B and CuO powders. The in situformed Al2O3 and tib2 particulates with a size from 10 nm to 2 μm are unifOrmly distributedin the matrix. The composite has a tensiIe Strength of 482 MPa and an elastic modulus of103.3 GPa.

关键词： CuO TiO Al tib