简介:以金属Zr、Cu和Al为原料,通过真空熔炼和气体雾化制备Zr-Cu-Al合金粉末,再经高能球磨得到Zr50Cu40Al10非晶合金粉末。采用氮/氧分析仪、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和热分析仪(DSC)对其非晶形成能力及晶化行为进行研究。结果表明,球磨120h后可获得Zr50Cu40Al10非晶合金粉末,且随球磨时间增加,粉末的颗粒尺寸逐渐减小,90h后达到亚微米级。球磨过程中由于铁的增加,使合金的结构"混乱度"增加、负混合热增大,因而热稳定性增强,其过冷区间ΔTx为62K,约为雾化法制备的非晶合金粉末的2倍。此外,采用非等温晶化方法,用KISSINGER方程计算出机械合金化Zr50Cu40Al10非晶合金的玻璃转变和初始晶化的表观激活能分别为152.6kJ/mol和172.4kJ/mol,远小于相应的气体雾化法制备的Zr50Cu40Al10非晶合金粉末表观激活能,其原因是粉末中氧含量和体系自由能较高。
简介:用氩气雾化法制备的Zr(50)Cu(40)Al(10)非晶粉末作为填充材料,采用热压工艺制备非晶/聚苯硫醚(PPS)树脂复合材料,对材料的摩擦磨损性能进行检测,分析磨损机理,并与Al2O3颗粒作为填料的PPS树脂基复合材料进行对比。结果表明:以Zr(50)Cu(40)Al(10)非晶颗粒作为填充物,可降低PPS的摩擦因数,减小磨损量,对于PPS树脂材料抗磨性能的提升效果优于传统无机填料Al2O3。随非晶颗粒含量(体积分数)从0增加到40%,复合材料的摩擦因数与磨损量均逐步降低而后略有增加,磨损机理则从粘着磨损过渡到磨粒磨损,最终转为疲劳磨损。30%Zr(50)Cu(40)Al(10)/PPS复合材料的质量磨损仅为纯聚苯硫醚的20.4%。Zr(50)Cu(40)Al(10)非晶颗粒与摩擦副发生化学反应,参与转移膜的形成,并提高转移膜与摩擦副的结合强度,减少摩擦副表面的微凸体,从而降低摩擦副对复合材料基体的磨损。
简介:通过非自耗磁控电弧炉熔铸和700℃,20h高温退火处理,制备出含铬18%~30%(质量分数)含Laves相TiCr2过共析钛铬合金,并研究其中的组织变化规律.研究结果表明,稳定化系数为2.57~4.62的过共析钛铬合金经过熔炼后,在随炉冷却的条件下得到的是单相β-Ti组织;铸态合金在700℃保温退火时,金属间化合物TiCr2不仅沿晶界生成并形成连续分布,还将在基体内部弥散析出;在随后的空冷过程中合金内局部会发生β-Ti→α-Ti+TiCr2共析分解.合金含铬量越高,在高温退火时析出的TiCr2量越多,粒径越大,合金的硬度也越高.电弧熔炼加上700℃,20h高温退火是一种制备含Laves相过共析钛铬合金的可行工艺.
简介:将Fe(60)(NbTiTa)(40)合金粉末与纯铁粉分别进行45h高能球磨,获得Fe(60)(NbTiTa)(40)非晶粉末和粒度约10μm的铁粉,然后通过放电等离子烧结制备Fe(60)(NbTiTa)(40)体积分数分别为5%、10%、15%和20%的Fe(60)(NbTiTa)(40)颗粒增强铁基复合材料,研究15%Fe(60)(NbTiTa)(40)/Fe混合粉末的烧结致密化行为和Fe(60)(NbTiTa)(40)非晶粉末含量对材料力学性能的影响。结果表明:Fe(60)(NbTiTa)(40)合金粉末经球磨45h后转变成非晶态,其过冷液相区达到112℃。通过SPS可实现混合粉末的快速致密成形,增强颗粒含量对复合材料的密度影响不大,材料的致密度在97.5%左右。非晶合金粉末的加入可细化基体相的显微组织,并且随Fe(60)(NbTiTa)(40)颗粒含量增加,基体相变得更细小和更均匀,复合材料的硬度和强度均显著增大。20%Fe(60)(NbTiTa)(40)/Fe材料的显微硬度为232HV,屈服强度和极限压缩强度分别为650MPa和743MPa。
简介:以氩气雾化法制备的镍基高温合金FGH96粉末为原料,采用放电等离子烧结(sparkplasmasintering,SPS)工艺制备FGH96高温合金,同时在与SPS工艺相同条件下对原料粉末进行热处理,并采用热等静压(hotisostaticpressing,HIP)工艺制备FGH96高温合金,通过分析在不同SPS温度或不同保温时间下合金的微观组织与晶粒尺寸以及对比热处理后的粉末和热等静压合金的晶粒取向与晶粒尺寸,研究SPS镍基粉末高温合金的组织特征。结果表明,合金在SPS40min后达到高度致密。烧结温度为1070℃时,合金的显微组织为细小的胞晶和枝晶组织,碳化物析出相主要分布在晶粒内部、少量分布在晶界上,未观察到明显的原始颗粒边界(priorparticleboundaries,PPBs)。烧结温度为1170℃时,合金的显微组织为等轴晶晶粒,碳化物析出相沿PPBs分布,且存在明显的PPBs。放电等离子烧结工艺能在一定程度上消除原始颗粒边界,但改善合金晶粒尺寸的作用不明显。
简介:β-Ti型结构的钛基材料在生物材料领域具有广泛的应用前景。本文采用机械合金化法和放电等离子烧结制备β-Ti型Ti-Nb基合金,研究不同Nb,Fe含量对合金显微组织及力学性能的影响。利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和透射电镜(TEM)等手段分析合金的显微组织变化情况。结果表明:机械合金化过程中,粉末的平均粒度减小,当球磨时间超过60h时粉末易发生团聚。当球磨转速为300r/min,球料比为12:1,Ti和Nb的质量分数分别为64%和24%时,球磨100h后制备的粉体材料中具有一定体积的非晶相。该粉末在1000℃下通过放电等离子烧结(SPS)制备具有均匀细小的球状晶粒组织的Ti-Nb合金,其强度、伸长率和弹性模量分别为2180MPa,6.7%和55GPa。通过控制Nb,Fe的含量,可以促进β-Ti相形成,获得高强度和低杨氏模量的Ti-Nb合金。
简介:采用电磁悬浮方法,通过原位观察再辉曲线进行过冷Ti-46Al-7Nb亚包晶合金的快速凝固研究,获得的最大过冷度为240K。在一定过冷度下对悬浮的熔体进行铜基底悬淬,进而对凝固合金的微观组织进行分析。超过一定的临界过冷度(ΔT*=205K),凝固模式将从具有包晶转变特征向包晶转变被抑制转化。当熔体初始过冷度ΔT≤ΔT*时,遵循包晶合金的典型凝固规律,β相作为初生相析出,在随后的冷却过程中包晶相α以包晶反应、包晶转变的方式析出。当ΔT〉ΔT*时,β相直接凝固,包晶相α的析出被抑制。包晶反应能否发生取决于包晶相α的孕育时间τP与再辉后熔体完全β相凝固所需的时间tβ的相对大小。当过冷度相差不大时,通过改变凝固过程的冷速,组织中获得β相向α"相的马氏体转变。
简介:采用射频磁控溅射法在医用钛表面制备羟基磷灰石(HA)涂层,研究HA涂层的形貌、物相、力学性能、细胞相容性和在机体内的组织相容性,分析其在骨修复中应用的可能性。结果表明:射频磁控溅射法制备的钛基HA生物涂层呈粗糙岛屿状结构,HA平均粒径为(40?2)nm、厚度为1.0~1.6μm的涂层力学性能最好,其纳米硬度高于11GPa,弹性模量大于136GPa;HA涂层可促进成骨细胞增殖,成骨细胞粘附于HA涂层表面并形成伪足铺展生长;植入实验动物体内4周后材料表面被结缔组织覆盖,血管形成;植入12周后,骨小梁形成,其内部可见破骨细胞;植入12周后与植入前相比,涂层的结合强度未发生显著变化。说明该HA涂层具有较高的成骨活性和稳定性,在骨修复方面具有良好的应用前景。
简介:建立双源超声铝合金铸造熔池模型,利用fluent软件模拟相同频率与不同频率下相位差对熔池声场的影响。仿真结果显示,相同频率下,相位差显著影响熔池声场的分布,随相位差增大,熔池空化域变小;不同频率下,相位差对熔池声场的分布无影响。通过不同相位差双源超声铸造试验发现,同频率振动下,相位差对双源超声铸造边部及超声辐射区的晶粒细化效果影响很小,心部晶粒细化效果随相位差变大效果变差;不同振动频率作用下,相位差对铸锭细晶效果无影响,心部晶粒细化效果与同频率相位差为90°时接近。同频率相位差0°超声作用下,铸锭心部晶粒尺寸较常规不同频率双源超声作用下心部晶粒尺寸大幅减小。
简介:采用Al-5Ti-B变质剂对过共晶Al-18Si合金进行反向变质处理,用光学显微镜观察合金的组织与形貌,研究变质剂加入量、变质温度和冷却速度对初晶硅的尺寸、形态和面积分数以及共晶组织的影响。研究表明:当Al-5Ti-B加入量(质量分数)为0.3%时,变质处理后Al-18Si合金中的初晶硅和共晶硅尺寸明显减小,初晶硅的面积分数减小;与其相比,变质剂加入量增加到0.6%时,初晶硅尺寸变化不明显,但共晶硅进一步细化;随冷却速率降低,变质处理后Al-18Si合金中初晶硅相的数量减少,但Si颗粒尺寸明显增大,并且共晶硅细化;与Al-18Si合金在720℃变质相比,该合金在780℃变质处理时,初晶硅的尺寸增大,但初晶硅的面积分数显著减小;合金在850℃变质处理后初晶硅的尺寸、面积分数都比720℃变质处理后明显减小;随变质温度升高,Al-Si合金中的共晶硅明显细化。
简介:高比重合金由于具有密度和强度高、延性好等一系列优异的性能,在军工上被用作动能穿甲弹材料.纳米材料被认为是21世纪应用前景最为广阔的新型材料.采用纳米粉末可望大大细化钨合金晶粒,显著提高合金的强度、延性和硬度等力学性能,因而是制备新型高强韧、高比重钨合金的一个很重要的研究方向.作者采用机械合金化(MA)工艺制备了纳米晶钨合金复合粉末,研究了纳米晶钨合金粉末在常压氢气气氛中的烧结致密化和在烧结过程中的钨晶粒长大行为.研究结果表明,MA纳米晶粉末促进了致密化,使致密化温度降低约100~200℃.在一般固相烧结温度时可以得到晶粒尺寸为3~5μm的细晶高强度合金.同时,指出了在液相烧结时存在的问题,即钨晶粒加速重排、产生晶粒聚集与合并,迅速发生钨晶粒长大,在较短时间内液相烧结时,钨晶粒尺寸又长大到接近传统高比重合金水平.