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tib2颗粒增强45钢基表面复合材料的研究

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TiB2颗粒增强45钢基表面复合材料的研究

作者：韩文华内蒙古科技大学

学位级别：硕士

本文介绍了将自蔓延高温合成SHS法与真空消失模铸渗V-EPC工艺相结合制备tib颗粒增强45钢基表面复合材料的研究。首先，将合金粉末与适量的粘结剂、助熔剂混合均匀，然后用40MPa的压力压成尺寸为Ф30×5mm的预制块。待其干燥后，将之与EP... 详细信息

本文介绍了将自蔓延高温合成SHS法与真空消失模铸渗V-EPC工艺相结合制备tib颗粒增强45钢基表面复合材料的研究。首先，将合金粉末与适量的粘结剂、助熔剂混合均匀，然后用40MPa的压力压成尺寸为Ф30×5mm的预制块。待其干燥后，将之与EPS模样粘结在一起，再涂挂消失模防粘砂涂料(厚度1mm)，并在低于50℃的温度下烘干。之后，将EPS模样块置于沙箱内，浇注45钢，利用45钢的高温钢液引发预制块的SHS反应，生成tib2颗粒增强45钢基表面复合材料。复合层内增强颗粒是在SHS反应中原位生成的，解决了增强颗粒与钢液润湿性差的问题。所以，制得的复合材料界面洁净，组织无明显缺陷，增强颗粒在组织中均匀分布。论文研究了两个SHS反应体系：(1)(B-Fe)-(Ti-Fe)-(Cr-Fe)体系。该体系预制块由硼铁粉、钛铁粉和铬铁粉组成;(2)Ti-B4C-(Ti-Fe)体系。该体系由钛粉、碳化硼粉和钛铁粉组成。在(B-Fe)-(Ti-Fe)-(Cr-Fe)体系中研究了合金粉末配比中钛铁粉加入量、相对厚度对表面复合层质量及显微组织的影响;在Ti-BC-(Ti-Fe)体系中研究了合金粉末配比中钛铁粉加入量、Ti粉粒度、BC粉粒度、相对厚度及热处理工艺对表面复合层质量及显微组织的影响。利用金相显微镜、SEM、EDS和XRD等现代分析手段研究了复合层的显微组织结构和相组成，测试了表面复合材料的显微硬度，通过对显微组织的观察分析及复合层显微硬度分布规律的分析，阐述了复合层显微组织的变化规律。结果表明：在(B-Fe)-(Ti-Fe)-(Cr-Fe)体系中，生成的tib颗粒均匀分布于复合层基体上，但数量较少;预制块中钛铁粉的引入，增加了SHS的反应温度，并且，随着钛铁粉加入量的增加，复合层和过渡层的质量得到了显著改善;随着相对厚度δ的增加，复合材料的组织致密性得到改善，宏观缺陷减少，当δ=9时复合材料质量最佳。在Ti-BC-(Ti-Fe)体系中，组织观察和分析表明：复合层内形成了大量的1～2μm的tib和TiC增强颗粒，它们均匀分布于复合层基体上。钛铁粉加入量和相对厚度对表面复合层质量及显微组织的影响与(B-Fe)-(Ti-Fe)-(Cr-Fe)体系一致;Ti粉粒度对Fe-Ti液相形成过程有影响，而对Fe-Ti液相与BC反应生成的tib和TiC颗粒尺寸影响较小;BC粉末的粒度对SHS反应影响较大，B-4C粉末粒度越大，SHS反应越难以点燃，燃烧温度越低;经过热处理后，生成的tib和TiC颗粒数量趋向减少、尺寸减小，形貌也发生了改变。

关键词： tib2颗粒 45钢表面复合材料 SHS V-EPC

tib2颗粒增强Al-18%Si基复合材料的制备工艺和性能研究

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TiB2颗粒增强Al-18%Si基复合材料的制备工艺和性能研究

作者：王强强兰州理工大学

学位级别：硕士

颗粒增强铝基复合材料因其特有的重量轻、比强度与比模量高、耐磨及耐高温等优良性能，在航空航天、尖端武器、电子和汽车制造等行业中具有广阔的应用前景。本文以过共晶铝硅合金Al-18%Si作为基体，以Al-TiO-KBF-NaAlF为反应体系，通过... 详细信息

颗粒增强铝基复合材料因其特有的重量轻、比强度与比模量高、耐磨及耐高温等优良性能，在航空航天、尖端武器、电子和汽车制造等行业中具有广阔的应用前景。本文以过共晶铝硅合金Al-18%Si作为基体，以Al-TiO-KBF-NaAlF为反应体系，通过热力学分析，采用熔体直接反应法制备了颗粒增强tib/Al-18%Si复合材料。运用X射线衍射分析仪、金相显微镜、电子探针和扫描电镜等研究了复合材料的物相组成、铸态显微组织、颗粒增强体形貌及分布，探讨了反应温度、反应时间、搅拌强度等工艺参数对增强颗粒分布的影响;并通过硬度仪、拉伸试验机和摩擦磨损试验仪等测试了常温条件下复合材料的硬度、抗拉强度和干滑动摩擦磨损性能。获得的主要结果如下：（1）实验结果表明，Al-TiO-KBF-NaAlF反应体系原位制备复合材料的理想工艺参数为：反应温度为1000-1050℃之间，反应物加入量6wt %，反应混合物以压坯形态加入，反应时间为30min，外加较大的搅拌强度。（2）金相显微组织分析表明：tib/Al-18%Si复合材料中α-Al枝晶晶粒尺寸较基体合金有一定程度细化，复合材料中的共晶硅尺寸也比基体中细小。（3）X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）和电子探针（EPMA）分析表明，该复合材料主要由Al、Si、tib三相组成。原位内生的tib颗粒尺寸十分细小（颗粒质量分数的增加，tibp/Al-18%Si复合材料的硬度和抗拉强度均有显著提高，而伸长率呈下降趋势，当原位反应生成的颗粒质量分数达到6%时，该复合材料的布氏硬度由58.2增加到82.4，提高了40.7%，其抗拉强度为173.8MPa，较基体合金的131.5MPa提高了32.2%。拉伸断口形貌及机理分析结果表明，其复合材料的断裂机制以为脆性断裂为主。（5）室温干滑动磨损实验结果表明，tib/Al-18%Si复合材料的耐磨性随着增强颗粒质量分数的增加而显著提高。摩擦表面SEM观察结果表明：复合材料的磨损形式既有粘着磨损又有磨粒磨损。

关键词：原位反应 tib2颗粒 Al-Si基复合材料制备工艺力学性能耐磨性

tib2颗粒添加5356铝合金CMT增材及强化机理研究

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TiB2颗粒添加5356铝合金CMT增材及强化机理研究

作者：董镈珑哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

铝镁合金因其轻质、高强、优良的耐蚀性等性能被广泛应用于航空航天、船舶、汽车等领域,然而传统铝镁合金成形技术越来越难以满足复杂构件快速成形的需求且其本身的性能发展也遇到了瓶颈,CMT电弧增材成形技术以其能够快速、精确成形复... 详细信息

铝镁合金因其轻质、高强、优良的耐蚀性等性能被广泛应用于航空航天、船舶、汽车等领域,然而传统铝镁合金成形技术越来越难以满足复杂构件快速成形的需求且其本身的性能发展也遇到了瓶颈,CMT电弧增材成形技术以其能够快速、精确成形复杂形状构件且成本低而成为金属快速成形的方法之一,但是由于增材成形过程中具有较大的热输入与复杂的热循环过程,使得铝合金增材成形后的组织中存在气孔、组织不均、晶粒粗大等问题。本课题提出通过在增材过程中添加增强相颗粒tib能够细化晶粒、均匀化组织、抑制枝晶偏析,有望解决铝合金CMT电弧增材成形方法的不足之处。本文选用ER5356焊丝,采用在CMT电弧增材成形5356铝合金的过程中引入添加tib颗粒进行单道单层及单道多层墙体构件成形试验。本文首先研究了添加tib颗粒对宏观成形与CMT电弧稳定性的影响,研究表明,添加tib颗粒会使得单层熔宽增加、单层高度减小,随着颗粒添加含量的升高熔宽先减小后增大,添加tib颗粒会影响CMT的熔滴过渡,并在短路阶段发生颗粒上浮导致宏观成形表面会出现斑点状小坑,当添加含量过高时会严重影响宏观成形。随后研究了添加tib颗粒对增材试样微观组织及力学性能的影响规律,研究表明,添加tib颗粒可以显著细化晶粒、均匀化组织、削弱组织织构特性、改善小角度晶界分布、改变第二相形态及分布。同时添加tib颗粒可以提升增材试样的力学性能、并基本消除力学性能的各向异性。对断口分析表明,增材试样断裂模式为韧性断裂,断裂机制为微孔聚集型断裂。最后分析了tib颗粒添加对增材热循环及凝固过程的影响,tib颗粒的添加可以有效提升凝固过程的稳定性,颗粒本身及在其表面非均匀形核产生的晶粒都可以有效限制柱状晶、枝晶的长大。同时tib颗粒与Al基体之间有良好的错配关系,并使Al晶格发生畸变晶格常数增大进而提升溶质原子的扩散能力,使第二相在tib颗粒周围弥散析出。最后总结并提出了tib颗粒添加5356铝合金CMT增材成形组织演变规律及强化机理,并计算了tib颗粒添加后强度的理论提升值并与实际试验值进行比对。

关键词： tib2颗粒 5356铝合金 CMT增材制造微观组织力学性能凝固过程

电触头用tib2颗粒增强/Cu基复合材料组织与性能分析

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粉末冶金工业 2020年第2期30卷 31-34页

作者：左明鑫李月英郑州科技学院电气工程学院河南郑州450064

采用热压烧结方法制备电触头用tib2颗粒增强/Cu基复合材料,通过XRD、OM、SEM等测试手段研究不同tib2颗粒含量对其组织和性能的影响。研究结果表明:复合材料生成了强度很高的Cu衍射峰,Cu基体内已经形成由tib2与tib共同构成的混杂增强相... 详细信息

采用热压烧结方法制备电触头用tib2颗粒增强/Cu基复合材料,通过XRD、OM、SEM等测试手段研究不同tib2颗粒含量对其组织和性能的影响。研究结果表明:复合材料生成了强度很高的Cu衍射峰,Cu基体内已经形成由tib2与tib共同构成的混杂增强相。所有复合材料试样中的增强相都形成了均匀分布形态,tib2颗粒含量6%的试样含有颗粒与晶须两种增强相。当tib2颗粒含量的比例上升后,所有Cu基复合材料试样的硬度都发生了增大的现象,而密度发生了减小,导电率增加。tib2(6%)/Cu复合材料试样在DSC升温过程中形成了4个特征峰。当温度到达800℃时形成了Cu3Ti金属间化合物;随着温度上升到1100℃后,试样基体内开始同时生成tib2颗粒与Ti B晶须。

关键词：铜基复合材料反应 tib2颗粒性能分析

化学镀铜tib2颗粒增强铜基复合材料的制备与性能研究

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化学镀铜TiB2颗粒增强铜基复合材料的制备与性能研究

作者：张立德哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

本文探讨了在tib颗粒表面进行化学镀铜的基本工艺方法,研究了装载量、温度、甲醛的初始量和pH值对镀铜效果的影响,对镀后的颗粒表面形貌和镀液的颜色进行了观察,优化选择了装载量为6g/L、温度为605oC、pH值为12.53和甲醛初始量为15ml/L... 详细信息

本文探讨了在tib颗粒表面进行化学镀铜的基本工艺方法,研究了装载量、温度、甲醛的初始量和pH值对镀铜效果的影响,对镀后的颗粒表面形貌和镀液的颜色进行了观察,优化选择了装载量为6g/L、温度为605oC、pH值为12.53和甲醛初始量为15ml/L的镀铜工艺。SEM、EDS和XRD分析结果表明,tib颗粒表面成功镀覆了铜层,颗粒包覆比较完整,镀铜的晶粒尺寸在35nm左右。采用粉末冶金法制备了tib表面经过化学镀铜处理的tib/Cu复合材料,体积分数分别为5%、10%和15%,同时制备了纯铜基体和体积分数为15%的tib表面未镀铜的tib/Cu复合材料。利用OM、SEM和TEM等手段对tib/Cu复合材料的微观组织进行了观察和分析,进行了常温力学性能和导电性能及干滑动摩擦条件下的摩擦磨损性能研究。结果表明,tib颗粒镀铜后改善了颗粒和基体的润湿,经过镀铜处理制得的复合材料,颗粒能够比较均匀的分布在铜基体中,且常温力学性能和导电性也优于未镀铜的;随着镀铜tib颗粒的增加,tib/Cu复合材料的抗拉强度和硬度逐渐增加,均优于纯铜;而tib/Cu复合材料的导电率是逐渐降低的。化学镀铜处理改善了tib颗粒和铜基体的界面结合,从而也提高了复合材料的磨损性能,经过化学镀铜处理的复合材料的摩擦磨损性能要优于未经过镀铜处理的。随载荷增加,化学镀铜tib/Cu复合材料的摩擦系数和体积磨损量增加;在相同的摩擦磨损条件下,随着tib体积分数的增加,摩擦系数和磨损量有降低的趋势。分析讨论了复合材料的摩擦磨损机制,在载荷为200N时铜基体的磨损机制为粘着磨损;5vol.%tib(C)/Cu和10vol.%tib(C)/Cu复合材料是以粘着磨损为主,伴有氧化磨损的混合磨损机制;15vol.%tib(C)/Cu复合材料是以粘着磨损为主,伴有氧化磨损和轻微的磨粒磨损的混合磨损机制;15vol.%tib(U)/Cu复合材料的磨损机制为磨粒磨损。

关键词：化学镀铜 tib2颗粒铜基复合材料导电性能摩擦磨损

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tib2颗粒陶瓷增强铝合金金属基复合材料

世界有色金属 2003年第3期28卷 48-48页

本发明描述了两种陶瓷增强Al合金金属基复合材料的制备方法，第一种方法包含的步骤是：在铝或铝合金液中分散一种陶瓷相（二硼化钛相），该陶瓷相与冰晶石或其它氟化物溶剂粉末混合，并将该混合物与铝或铝合金相一起在700℃到1000℃之... 详细信息

本发明描述了两种陶瓷增强Al合金金属基复合材料的制备方法，第一种方法包含的步骤是：在铝或铝合金液中分散一种陶瓷相（二硼化钛相），该陶瓷相与冰晶石或其它氟化物溶剂粉末混合，并将该混合物与铝或铝合金相一起在700℃到1000℃之间的温度下熔化。第二种方法中氟化物熔剂被熔融铝或者其合金元素（Mg,Ca)原位还原生成不同晶粒尺寸和尺寸分布的tib2微晶，通过确定熔剂和合金组成及工艺温度可预先确定微晶的尺寸和尺寸分布。

关键词： tib2颗粒陶瓷增强铝合金金属基复合材料

tib_2颗粒对喷射沉积Si-30Al复合材料显微组织的影响(英文)

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2011年第10期21卷 2242-2247页

作者：甘贵生张磊贝舒瑜卢毅杨滨北京科技大学新金属材料国家重点实验室北京100083 重庆理工大学材料科学与工程学院重庆400050

结合原位反应技术和喷射沉积技术制备2%tib2/Si-30Al铝基复合材料。应用热力学讨论tib2颗粒的原位反应合成原理,根据原子扩散理论分析tib2对初晶硅的改性作用。结果表明:Si-30Al中添加2%(质量分数)的tib2能明显细化初晶硅相。在半固态... 详细信息

结合原位反应技术和喷射沉积技术制备2%tib2/Si-30Al铝基复合材料。应用热力学讨论tib2颗粒的原位反应合成原理,根据原子扩散理论分析tib2对初晶硅的改性作用。结果表明:Si-30Al中添加2%(质量分数)的tib2能明显细化初晶硅相。在半固态二次加热过程中,tib2颗粒能明显抑制初晶硅的粗化、长大。

关键词：喷射沉积 tib2颗粒粗化半固态

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tib_2颗粒增强钛基复合材料抗氧化性能

复合材料学报 2010年第2期27卷 72-76页

作者：李月英彭丽华张驰曹占义刘勇兵吉林大学汽车材料教育部重点实验室长春130025

采用粉末冶金法制备了tib2/Ti颗粒增强钛基复合材料,研究了不同烧结温度(800、900、1000和1100℃)tib2/Ti复合材料在600、700、800和900℃空气中的恒温氧化行为,分析了tib2对钛基复合材料氧化动力学行为的影响,并对氧化层表面的相组成... 详细信息

采用粉末冶金法制备了tib2/Ti颗粒增强钛基复合材料,研究了不同烧结温度(800、900、1000和1100℃)tib2/Ti复合材料在600、700、800和900℃空气中的恒温氧化行为,分析了tib2对钛基复合材料氧化动力学行为的影响,并对氧化层表面的相组成、形貌以及氧化层剖面的显微结构进行了分析。结果表明:该复合材料的氧化层表面的氧化产物主要为金红石型TiO2,此外还有Fe2O3、Al2O3和B2O3,未发现其它类型钛的氧化物;tib2/Ti复合材料800℃恒温空气中氧化的氧化动力学曲线初始阶段氧化速度较快,随着氧化时间的延长,形成的氧化膜减慢了氧化的速度;随着增强体tib2体积分数的增加和烧结温度的提高,复合材料的抗氧化性能提高,这主要是由于提高烧结温度和提高增强体tib2的体积分数均有利于氧化层的致密度提高,从而提高了材料的抗氧化性能。

关键词：钛基复合材料 tib2颗粒抗氧化性氧化动力学

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铝熔体中原位反应生成tib_2颗粒的机制

金属学报 1998年第1期34卷 100-106页

作者：杨滨王玉庆周本濂中国科学院金属研究所

借助X射线衍射（XRD）和扫描电镜（SEM）分析了铝熔体中原位反应生成tib2颗粒的机制结果表明：（1）形成Al3Ti放出的热量是引发后续tib2反应的原因之一；（2）在铝熔体中原位反应生成tib2颗粒时存在扩散机制和溶解-析出机制；（3）理论... 详细信息

借助X射线衍射（XRD）和扫描电镜（SEM）分析了铝熔体中原位反应生成tib2颗粒的机制结果表明：（1）形成Al3Ti放出的热量是引发后续tib2反应的原因之一；（2）在铝熔体中原位反应生成tib2颗粒时存在扩散机制和溶解-析出机制；（3）理论计算和实验结果都表明预制块中的Al含量显著影响tib2颗粒的生成机制,当Al的摩尔分数大于43．5％时，反应过程中tib2颗粒按扩散机制生成，颗粒近似呈球形当Al的摩尔分数小于43．5％时，部分tib2颗粒按溶解-析出机制生成。

关键词： tib2/Al 复合材料原位反应铝熔体 tib2颗粒