AP-FIM 研究铸锭冶金和离心喷雾沉积法复合钛金属间化合物的微观结构

一、AP-FIM STUDY ON THE MICROSTRUCTURES OF TiAlINTERMETALLIC COMPOUNDS FXBRICATED BY INGOTMETALLURGY AND CENTRIFUGAL SPRAY DEPOSITION（论文文献综述）

郭海建^[1]（2019）在《Ni基非晶纤维增强镁基复合材料的制备及界面研究》文中研究表明本文围绕Ni基非晶纤维增强镁基复合材料的制备及界面研究。制备了满足力学性能的Ni60.96Nb19.26Ta19.78非晶纤维,分析了不同工艺参数对Ni基非晶纤维增强镁基复合材料浸渗质量的影响,优化了工艺参数,制备了Ni基非晶纤维增强镁基复合材料。利用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、能谱仪（EDS）、X射线衍射（XRD）、电子万能试验机等分析测试手段,对镁基复合材料的微观组织及力学性能进行研究,分析了界面结合状态对镁基复合材料力学性能的影响机制。采用真空电弧熔炼及熔体抽拉法制备了Ni60.96Nb19.26Ta19.78纤维。利用SEM、TEM、XRD、DSC、万能试验机等分析测试手段,确定了制得的Ni60.96Nb19.26Ta19.78纤维为非晶态,纤维直径约为50μm,截面圆度高,表面光滑,无明显瑞利波和沟槽。其玻璃转变温度Tg=661℃,初始晶化温度Tx1=704℃,其过冷液相区ΔTx=43℃。Ni60.96Nb19.26Ta19.78非晶纤维的平均断裂强度为2894.96 MPa,延伸率为1.68%。利用自行设计的设备,采用挤压铸造法制备了Ni基非晶纤维增强镁基复合材料。研究了不同工艺参数对Ni基非晶纤维增强镁基复合材料致密度的影响。结果表明,镁基复合材料的致密度随保压时间的延长、熔体温度的升高及熔体温度与非晶纤维预热温度差减小而逐渐增大。其中,保压时间对镁基复合材料致密度的影响最大,其次是熔体温度,最后是熔体温度与非晶纤维预热温度差。得出制备Ni基非晶纤维增强镁基复合材料最优工艺参数为:熔体温度T1=680℃、非晶纤维预热温度T2=680℃、保压时间t=10min。应用SEM、TEM分析了Ni基非晶纤维与镁基体的界面结合状态。温度适中,Ni基非晶纤维与镁合金基体界面处出现厚度约为4μm的Al/Ni化合物界面反应层;纤维边缘内形成了2μm厚的扩散层,扩散层内形成少量的Mg/Ni化合物,Ni基非晶纤维仍然保持非晶态。温度过高,界面处出现厚度约为15μm的Al/Ni化合物界面反应层;纤维边缘内形成了4μm厚的扩散层,扩散层内形成少量的Mg/Ni化合物,Ni基非晶纤维部分晶化。应用电子万能试验机对镁基复合材料进行力学性能分析。熔体浇注温度为680℃时,添加了4vol%的Ni基非晶纤维后镁基复合材料抗拉强度由129MPa增加到到227MPa,提高了76%;熔体浇注温度为700℃时,添加了4vol%的Ni基非晶纤维后镁基复合材料抗拉强度由134MPa增加到到199MPa,提高了48.5%;温度适中,界面结合强度适中,使镁基复合材料在加载时,裂纹萌生后可以通过界面传递载荷,应力集中因为界面脱粘及镁基体塑性变形而得到松弛,让裂纹能够停止扩展,断口表现界面脱粘及纤维拔出现象。从而充分发挥了Ni基非晶纤维的增强作用,使镁基复合材料的抗拉强度得到提高。温度过高,界面反应物增多,纤维晶化,反而降低了Ni基非晶纤维增强镁基复合材料性能,断口平整。

惠鑫刚^[2]（2015）在《三维网络氧化铝/铜复合材料制备及性能研究》文中进行了进一步梳理三维连续网络氧化铝/铜复合材料是近年发展起来的一种新型铜基材料,基于其具有良好的综合性能与广泛的应用前景,因此受到国内外研究学者的高度关注。主要原因:是与传统颗粒、纤维和晶须增强等增强方法制备出的氧化铝/铜复合材料相比,三维网络结构氧化铝/铜复合材料中的各组成相的特点都能够得到保留,增强体与增韧相具有各相同性,可充分发挥氧化铝陶瓷相与金属相各自的优点,如铜优良的导电、导热性,陶瓷材料的耐磨及高的化学稳定性等。但两者材料不同,相互之间的润湿性较差,本实验通过CVD工艺方法对泡沫预制体表面进行金属化达到改善陶瓷与金属间的润湿性。本文主要采用有机泡沫浸渍法制备不同体积分数泡沫结构的氧化铝泡沫陶瓷（10%20%）;以Ti粉和I2作为反应原料,然后采用CVD沉积法在泡沫陶瓷预制体表面沉积Ti涂层;最后采用真空消失模铸造工艺制备出三维网络双连续相氧化铝/铜复合材料,研究浸渗温度对氧化铝/铜复合材料界面结合状况的影响;研究陶瓷体积分数和气孔率对复合材料弯曲强度及导电性能的影响。并对复合材料的摩擦磨损性能进行初步的探索,结合断口形貌,组织分析,讨论了Al2O3/Cu复合材料的断裂机理和磨损机制。研究结果表明:（1）对本课题组研究成果的化学气相沉积装置进行部分改善,可以有效的改善大体积泡沫陶瓷芯部钛涂层的均匀性问题,从而在陶瓷体表面及内部骨架获得均匀涂层,涂层厚度约2040um;（2）采用真空消失模铸造浸渗法制备出氧化铝/铜复合材料。在复合材料的界面处会形成明显的分界层,即形成Al2O3/Ti/Cu结构;且随着浸渗温度提高,复合材料内部及界面缺陷减少,Al2O3与Cu结合更紧密;（3）Al2O3表面Ti涂层与Cu之间发生机械和冶金结合,形成反应型界面,改善了Al2O3与Cu之间润湿性,界面产物主要为Ti与Cu化合物,即CuTi2及CuTi等金属间化合物,TiO2存在于界面;（4）三维网络Al2O3/Cu复合材料,随着陶瓷增强体体积分数的增加,复合材料的相对密度下降,弯曲强度增大,增加到178MPa。随着气孔率的增加,复合材料的弯曲强度相对降低;（5）随着复合材料体积分数的增大,复合材料的电阻率增大,导电性能下降,相对导电率则下降到60%IACS;（6）复合材料在发生断裂时,裂纹由陶瓷颗粒拔出及孔洞位置产生,沿着受力方向扩展到两相的界面,陶瓷相发生脆性断裂,铜发生韧性断裂,界面上铜钛脆性相的存在,削弱界面的结合力,导致涂层与基体产生分离,材料破坏;（7）复合材料的摩擦系数高于纯铜基体,Al2O3陶瓷在摩擦磨损过程中对铜起到了有效的保护作用,随着复合材料中Al2O3体积分数的增加,复合材料中的有效承载面积增加,铜的摩擦面积减小,磨损率降低,因而相对耐磨性提高;

洪雨^[3]（2009）在《双尺寸颗粒SiC/Al复合材料的无压渗透制备及性能研究》文中指出高增强体含量SiC/Al复合材料具有高的力学性能和好的热学性能,作为一种新材料具有很大的发展潜力,而探求低成本的制造工艺是该材料当前研究的热点。与诸多制造工艺相比,SiC预成形坯无压渗透工艺具有近净成形能力强、设备投入少等优点,因而成为一种极具经济竞争力的制备技术。本文首先研究了SiC粉体氧化条件下的液态铝合金无压渗透现象及其机理。而为了获得高增强体含量的SiC/Al复合材料,作者采用双尺寸颗粒的SiC粉体进行配比后低温自氧化烧结,并首次采用Fe（NO3）3·9H2O作为造孔剂制备SiC预成形坯,在氮气气氛中将自制液态铝合金无压渗入SiC预成形坯内,成功制备出不同增强体粒度及含量的SiC/Al复合材料。应用金相显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、能谱分析（EDS）等测试手段对复合材料进行成分、结构与形貌分析,并研究SiC粒度配比和造孔剂的添加量对复合材料力学和热学性能的影响。在1000℃低温烧结时,SiC自身发生氧化反应,Fe（NO3）3因受热分解而去除;SiC粉体由其自身缓慢氧化产生的SiO2膜、水玻璃的硬化作用形成硅酸凝胶以及Fe（NO3）3·9H2O的分解形成的Fe2O3的共同作用而聚合在一起,形成SiC陶瓷骨架。SiC粉体间的本征孔隙和Fe（NO3）3去除后留下的孔隙一起构成一个三维相互连通的、开放的孔隙网络;Fe（NO3）3去除在SiC预成型坯中留下的孔隙分布均匀,没有偏聚现象。SiC预成型坯在烧结过程中产生22.5%左右的线膨胀,膨胀量随Fe（NO3）3含量的增加而增大,通过调整Fe（NO3）3含量,能获得不同孔隙率的SiC预成形坯,对于85μm+28μm和46μm+14μm粒度的SiC配比的双尺寸SiC预成型坯,均能获得3546%的孔隙率;预成型坯的抗压强度随着造孔剂含量的增加而增大,当硝酸铁含量在10%时,其抗压强度高达180MPa。在助渗剂镁的作用下,液态铝合金与SiC表面的SiO2膜生成MgO和MgAl2O4,且液态铝合金中的基体Al与Fe（NO3）3热分解后形成的Fe2O3发生铝热反应,放出反应热,使熔渗前沿温度升高,有效改善了SiC与Al液之间的润湿性,诱发Al液自发向SiC粉体间隙中渗透。在900℃的氮气气氛中,液态铝合金能无压渗入SiC预成形坯内颗粒间的孔隙,获得接近全致密的SiC/Al复合材料。液态铝无压渗入后,SiC预成形坯无任何形状和尺寸的变化,易于实现近净成形。SiC/Al复合材料的断裂方式以脆性断裂为主。其裂纹走向主要沿着SiC-Al分界面、SiC与SiC间较脆弱的烧结颈扩展。延性的金属在裂纹扩展过程中产生少量的塑性变形后被撕裂。铝基体中引入高体积分数的SiC增强体后强度显着提高,抗弯强度均在300MPa以上,最高达381MPa。其抗弯强度并不随着造孔剂Fe（NO3）3添加量的增加单调增加,而表现出先增后减的趋势。且粗颗粒配比预成型坯渗透得到的复合材料强度略高于细颗粒配比。但总体上,对高增强体含量SiC/Al复合材料,其强度随增强体含量改变而波动的幅度不大。当SiC预成型坯中的孔隙率从35%增加到46%时,85μm+28μm双尺寸SiC颗粒增强Al-Mg-Si复合材料的导热系数从116W·m-1·K-1增至131W·m-1·K-1,而46μm+14μm双尺寸SiC颗粒增强Al-Mg-Si复合材料的导热系数从114W·m-1·K-1增至132 W·m-1·K-1。总体来说在相同体积含量下粗颗粒SiC增强铝基复合材料的导热率比细颗粒略高。

刘君武^[4]（2008）在《高增强体含量的SiC/Al复合材料无压渗透法制备及性能研究》文中研究表明高增强体含量SiC/Al复合材料不仅具有高的比强度、比弹性模量和耐磨损等力学性能，还拥有低膨胀、高导热的热学性能，而且原材料价格低廉、性能可任意剪裁，无论用作结构件、还是功能构件，都有很大的发展潜力。探求低成本的制造工艺是当前该材料研究的热点。与诸多制造工艺相比，SiC预成形坯无压渗透工艺具有近净成形能力强、设备投入少等优点，因而成为一种极具经济竞争力的制备技术。本文在首先研究了SiC粉体氧化条件下的液态铝合金自发渗透现象及其机理。以此为基础，进一步探求了SiC/A1复合材料无压渗透法的简洁工艺。将SiC粉体低温自氧化结合成SiC预成形坯，于氮气气氛中将液态铝合金自发渗入SiC预成形坯内，成功制备出不同增强体粒度及含量的SiC/Al复合材料。应用金相显微镜、扫描电显微镜、透射电子显微、x-Ray、能谱等测试手段对复合材料进行成分、结构与形貌分析，并研究SiC粒度和含量对复合材料力学和热学性能的影响。在助渗剂镁的作用下，液态铝与SiCp表面的SiO2膜生成MgO和MgAl2O4，放出反应热，使熔渗前沿温度升高，有效改善了SiC与Al液之间的润湿性，诱发Al液自发向SiC粉体间隙中渗透。采用片状助渗剂Mg，Al液自发渗透前有一孕育期，渗透过程由Al液与SiC粉体表面的SiO2反应所控制，渗透速度较慢，浸渗高度与时间呈抛物线关系。采用Mg粉与SiC粉混合来诱发的铝液自发渗透几乎没有孕育期，其渗透过程也符合抛物线关系，但能获得比片剂Mg快得多的渗透速度。SiC粉体在1100℃氧化结合成SiC预成形坯的过程中，碳化硅和石墨同时发生氧化反应。石墨氧化成CO2去除后留下孔隙：碳化硅粉体因其氧化产生的SiO2膜的粘结作用而聚合在一起，形成陶瓷骨架。SiC粉体间的本征孔隙和石墨去除后留下的孔隙一起构成三维互连通的、开放的孔隙网络。因SiC氧化导致SiC坯体产生3～5％左右的线膨胀，膨胀量随石墨含量的增加而略有增大。通过调整石墨含量，能获得不同孔隙率SiC预成形坯。对于W28的SiC粉，能获得38～61％的孔隙率；对于W7的SiC粉，能获得47～63％的孔隙率。在900℃的氮气氛中，液态铝合金能自发渗入SiC预成形坯内颗粒间的孔隙，达到接近全致密。液态铝自发渗入后，SiC预成形坯无任何形状和尺寸的变化，易于实现近净成形。SiC-Al间存在厚度为0．3～0．5μm的MgAl2O4氧化物界面层，该界面层能有效阻止铝液与SiC的接触与反应。界面层与铝基体、SiC增强体都存在一定的位相关系。4H型和8F型SiC都能和MgAl2O4形成半共格结构，半共格张应力使MgAl2O4一侧产生位错和层错；MgAl2O4和Al则形成共格界面，晶格匹配性好，界面两侧没有发现因半共格产生的缺陷。SiC/Al复合材料的断裂方式以脆性断裂为主。裂纹走向主要沿着SiC-Al分界面、SiC与SiC间较脆弱的烧结颈扩展。延性的金属在裂纹扩展过程中产生少量的塑性变形后被撕裂。铝基体中引入高体积分数的SiC增强体后强度显着提高。弯曲强度并不随着增强体体积分数的增加而单调增加，过高的增强体含量反而使复合材料的强度下降。以Z1101为基的复合材料强度普遍高于以工业纯铝为基的复合材料强度。SiC/Al复合材料的弹性模量随着SiC含量的增加而增加，以ZL101合金为基体的都略高于以工业纯铝为基体的。铝基体中引入SiC能大幅降低其热膨胀系数（CTE）。SiC/Al复合材料的CTE都随温度的升高而增大；随着SiC含量的增加，复合材料的CTE快速降低；在SiC体积含量相同的情况下，含细颗粒SiC复合材料的CTE显着低于粗颗粒SiC的；金属基体CTE小的SiC/Al复合材料CTE相应也小。当SiC的体积含量从39％增至62％之间时，SiC（W28）/ZL101的导热系数从146W·m1·K1降至118W·m-1·K-1；当SiC的体积含量从37％增至53％之间时，SiC（W7）/ZL101的导热系数从136W·m-1·K-1降至118W·m-1·K-1。粗颗粒的SiC在相同体积含量下比细颗粒增强Z1101具有更高的导热率。

二、AP-FIM STUDY ON THE MICROSTRUCTURES OF TiAlINTERMETALLIC COMPOUNDS FXBRICATED BY INGOTMETALLURGY AND CENTRIFUGAL SPRAY DEPOSITION（论文开题报告）

（1）论文研究背景及目的

此处内容要求：

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例：

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

（2）本文研究方法

调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、AP-FIM STUDY ON THE MICROSTRUCTURES OF TiAlINTERMETALLIC COMPOUNDS FXBRICATED BY INGOTMETALLURGY AND CENTRIFUGAL SPRAY DEPOSITION（论文提纲范文）

（1）Ni基非晶纤维增强镁基复合材料的制备及界面研究（论文提纲范文）

（2）三维网络氧化铝/铜复合材料制备及性能研究（论文提纲范文）

（3）双尺寸颗粒SiC/Al复合材料的无压渗透制备及性能研究（论文提纲范文）

（4）高增强体含量的SiC/Al复合材料无压渗透法制备及性能研究（论文提纲范文）

四、AP-FIM STUDY ON THE MICROSTRUCTURES OF TiAlINTERMETALLIC COMPOUNDS FXBRICATED BY INGOTMETALLURGY AND CENTRIFUGAL SPRAY DEPOSITION（论文参考文献）

• [1]Ni基非晶纤维增强镁基复合材料的制备及界面研究[D]. 郭海建. 哈尔滨工业大学, 2019(02)
• [2]三维网络氧化铝/铜复合材料制备及性能研究[D]. 惠鑫刚. 长安大学, 2015(02)
• [3]双尺寸颗粒SiC/Al复合材料的无压渗透制备及性能研究[D]. 洪雨. 合肥工业大学, 2009(10)
• [4]高增强体含量的SiC/Al复合材料无压渗透法制备及性能研究[D]. 刘君武. 合肥工业大学, 2008(04)

标签：复合材料论文;  材料科学论文;  陶瓷基复合材料论文;  金属间化合物论文;  陶瓷纤维论文;