原位自生TiB_(2)/7075铝基复合材料组织及力学、摩擦磨损性能研究

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作者 姜昊 刘聪斌 马壮 《精密成形工程》 北大核心 2025年第5期132-142,共11页

目的 研究不同TiB_(2)颗粒含量对7075铝合金微观组织及性能的影响。方法 以7075铝合金为基体材料,通过混合盐反应法制备了TiB_(2)/7075铝基复合材料,采用光学显微镜(OM)、配有能谱分析仪(EDS)的扫描电子显微镜(SEM)及X射线衍射仪(XRD)... 目的 研究不同TiB_(2)颗粒含量对7075铝合金微观组织及性能的影响。方法 以7075铝合金为基体材料,通过混合盐反应法制备了TiB_(2)/7075铝基复合材料,采用光学显微镜(OM)、配有能谱分析仪(EDS)的扫描电子显微镜(SEM)及X射线衍射仪(XRD)等手段研究了不同TiB_(2)颗粒含量的TiB_(2)/7075铝基复合材料的微观组织及物相组成演变,借助电子万能试验机、维氏硬度计及摩擦磨损试验机探究TiB_(2)颗粒含量对7075合金力学性能及摩擦磨损性能的影响。结果 原位自生TiB_(2)颗粒对7075合金基体晶粒组织细化效果显著,粗大的树枝晶状结构转变为较细小的柱状晶或近球形非枝晶组织,TiB_(2)颗粒均匀分布在晶界附近。当TiB_(2)颗粒质量分数为2%时,TiB_(2)/7075铝基复合材料的抗拉强度、屈服强度、伸长率及维氏硬度分别为501 MPa、412 MPa、7.8%和180.8HV。随着TiB_(2)颗粒质量分数的不断增加,铝基复合材料的磨损率及摩擦因数均表现出先降低后增高的变化趋势。2%(质量分数)TiB_(2)/7075铝基复合材料的磨损率及摩擦因数分别为9.33×10-3mm3/m和0.224,与7075合金基体相比,分别降低了44.3%和22.2%,由此可知,TiB_(2)颗粒的存在有效提高了复合材料的耐磨性能。结论 通过原位自生反应生成的TiB_(2)颗粒可以显著细化7075合金微观组织形貌,提高合金的性能,当TiB_(2)颗粒质量分数为2%时,铝基复合材料的组织细化最为明显,力学性能及摩擦磨损性能最佳。 展开更多

关键词 原位自生 tib_(2)/7075铝基复合材料 微观组织 力学性能 摩擦磨损性能

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纳米TiB_(2)/7075铝基复合材料超声滚压数值仿真研究

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作者 连国辉 李宇罡 +2 位作者 左震宇 陈东 王浩伟 《热加工工艺》 北大核心 2024年第10期72-77,共6页

超声滚压数值仿真研究亟待丰富和深入开展。采用温度-应变率相关Johnson-Cook本构模型描述纳米TiB_(2)/7075铝基复合材料塑性变形行为,通过Gleeble热压缩模拟实验结合最小二乘拟合标定相关本构参数。利用有限元软件ABAQUS构建3D全六面... 超声滚压数值仿真研究亟待丰富和深入开展。采用温度-应变率相关Johnson-Cook本构模型描述纳米TiB_(2)/7075铝基复合材料塑性变形行为,通过Gleeble热压缩模拟实验结合最小二乘拟合标定相关本构参数。利用有限元软件ABAQUS构建3D全六面体渐变网格模型,通过6个步骤对复合材料超声滚压强化过程进行了数值仿真研究。结果表明,残余应力分布的仿真结果与实测结果存在明显差异,但网格失效形式较好地反映了表层材料的开裂和分层,从模拟角度验证了往复超声滚压过程中过度塑性变形导致材料表面损伤的现象。该结果对金属基复合材料超声滚压工艺的探索和相关数值仿真研究的深入开展具有重要指导意义。 展开更多

关键词 纳米tib_(2)/7075铝基复合材料 超声滚压 有限元仿真 残余应力 表面形貌

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原位合成TiB_(2)颗粒增强铝基复合材料研究进展 被引量：3

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作者 刘敬福 贾婧 +3 位作者 庄伟彬 覃龙健 李菁辉 孟超 《功能材料》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期2063-2073,共11页

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TiB_(2)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... 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TiB_(2)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。归纳了三种原位合成TiB_(2)颗粒增强铝基复合材料反应体系(Al-K_(2)TiF_(6)-KBF_(4)体系、Al-TiO_(2)-B_(2)O_(3)体系和Al-Ti-B体系)的特点和优势,概述了原位合成TiB_(2)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TiB_(2)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TiB_(2)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。 展开更多

关键词 铝基复合材料 原位合成 tib_(2) 反应体系 显微组织 强化机制

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TiB_(2)颗粒增强6061铝合金的组织及力学性能 被引量：1

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作者 郝志飞 刘志伟 +6 位作者 解佩佩 余申卫 何源 董其娟 魏作山 李政霖 尚金翅 《热加工工艺》 北大核心 2024年第5期136-141,146,共7页

TiB_(2)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TiB_(2)/6061复合材料,研究了TiB_(2)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... TiB_(2)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TiB_(2)/6061复合材料,研究了TiB_(2)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TiB_(2)的355.7μm细化至117.5μm;TiB_(2)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TiB_(2)/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TiB_(2)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。 展开更多

关键词 tib_(2)颗粒增强铝基复合材料 6061铝合金 热挤压 热处理

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时效前预拉伸处理对TiB_(2)/7056复合材料组织与性能的影响

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作者 郭子龙 王邓彪 +5 位作者 陈送义 蒋日鹏 李昉 陈庚 张晨 陈康华 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期3072-3082,共11页

采取扫描电镜、透射电镜等显微组织表征方法并结合室温拉伸、室温摆锤冲击实验和应力腐蚀等测试手段,研究时效前预拉伸处理对TiB_(2)/7056复合材料组织与性能的影响。研究结果表明:随着时效前预拉伸量增加,TiB_(2)/7056复合材料的位错... 采取扫描电镜、透射电镜等显微组织表征方法并结合室温拉伸、室温摆锤冲击实验和应力腐蚀等测试手段,研究时效前预拉伸处理对TiB_(2)/7056复合材料组织与性能的影响。研究结果表明:随着时效前预拉伸量增加,TiB_(2)/7056复合材料的位错密度显著增加,经时效热处理后的晶内析出相直径增大,晶界析出相形貌由链状转变为粗大不连续状,无沉淀析出带宽化;TiB_(2)/7056复合材料的强度先增大后减小,冲击韧性能与延伸率降低;与无预拉伸相比,预拉伸的TiB_(2)/7056复合材料的应力腐蚀抗力显著提升(扩展速率降低1个量级),其主要原因是不连续粗大的晶界析出相阻断了应力腐蚀裂纹的扩展。 展开更多

关键词 tib_(2)铝基复合材料 7056铝合金 预拉伸 显微组织 应力腐蚀

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不同含量原位自生TiB_(2)颗粒增强ZL114A铝基复合材料的组织与性能

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作者 李帅奇 高增 +3 位作者 刘闪光 金西伟 张震 牛济泰 《机械工程材料》 CAS CSCD 北大核心 2024年第12期58-64,共7页

以ZL114A合金为基体,采用混合盐反应法制备不同质量分数(3%,6%,9%)原位自生TiB_(2)颗粒增强ZL114A铝基复合材料,研究了复合材料的组织和拉伸性能,并分析TiB_(2)在基体中的生长机制。结果表明:复合材料的主要物相均为铝相、硅相和TiB_(2)... 以ZL114A合金为基体,采用混合盐反应法制备不同质量分数(3%,6%,9%)原位自生TiB_(2)颗粒增强ZL114A铝基复合材料,研究了复合材料的组织和拉伸性能,并分析TiB_(2)在基体中的生长机制。结果表明:复合材料的主要物相均为铝相、硅相和TiB_(2)相,说明成功制备了原位自生TiB_(2)颗粒增强ZL114A铝基复合材料;随着TiB_(2)含量的增加,基体晶粒细化且出现球化,共晶硅明显细化且其形貌由粗大长条状变为短棒状;原位生成的TiB_(2)颗粒使得复合材料的强度和塑性均得到提高,断裂形式由ZL114合金的脆性断裂转变为韧脆混合断裂;随着TiB_(2)含量的增加,抗拉强度和断后伸长率均先升高后降低,当TiB_(2)质量分数为6%时达到最大,分别为237.4 MPa,6.7%;在制备复合材料过程中基体中先析出TiB_(2)近球形核心,随着球形核心的长大,其表面形成小平面,最终形成六棱台组合体的典型TiB_(2)形貌。 展开更多

关键词 原位自生tib_(2)颗粒 铝基复合材料 拉伸性能 显微组织 生长机制

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纳米Al_(2)O_(3)增强铝基复合材料制备技术及力学性能研究进展 被引量：1

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作者 荣智峥 魏午 +4 位作者 赵宇 毕舰镭 高阳 黄晖 聂祚仁 《材料工程》 北大核心 2025年第5期130-144,共15页

纳米Al_(2)O_(3)/Al复合材料作为轻质高性能结构材料,可实现轻量化节能减排,在航空航天、汽车工业、船舶制造、国防及5G电子通讯等领域具有广阔的应用前景。本文主要介绍高能球磨粉末冶金法、超声辅助铸造法、搅拌摩擦法、增材制造法、... 纳米Al_(2)O_(3)/Al复合材料作为轻质高性能结构材料,可实现轻量化节能减排,在航空航天、汽车工业、船舶制造、国防及5G电子通讯等领域具有广阔的应用前景。本文主要介绍高能球磨粉末冶金法、超声辅助铸造法、搅拌摩擦法、增材制造法、原位反应法等国内外纳米Al_(2)O_(3)/Al复合材料制备技术。总结分析纳米Al_(2)O_(3)增强体、增强体与铝基体的界面微结构、增强体的尺寸和含量、铝基体的晶粒尺寸、增强体的分散性和微观构型设计对纳米Al_(2)O_(3)/Al复合材料力学性能的影响。概述了纳米Al_(2)O_(3)/Al复合材料中主要的强化机制。最后,展望了纳米Al_(2)O_(3)/Al复合材料未来在高增强体体积分数的大尺寸制备技术、非均质构型优化以及高强耐热结构功能一体化等方面的发展方向。 展开更多

关键词 纳米AL2O3 铝基复合材料 制备方法 力学性能 强化机制

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TiB_(2)原位增强铝基复合材料的制备及其性能研究 被引量：2

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作者 范玉虎 余申卫 +5 位作者 王惠梅 汪勇 王成辉 曹栋 姚永辉 谢江天 《热加工工艺》 北大核心 2022年第8期69-71,共3页

采用原位自生技术制备了TiB_(2)含量分别为3wt%、5wt%和8wt%的TiB_(2)/Al铝基复合材料。通过金相组织分析、电镜扫描分析,从微观机理上对原位自生TiB_(2)相的生成状态进行了分析。结果表明,生成的TiB_(2)相尺寸约1~2μm,均匀地分布在基... 采用原位自生技术制备了TiB_(2)含量分别为3wt%、5wt%和8wt%的TiB_(2)/Al铝基复合材料。通过金相组织分析、电镜扫描分析,从微观机理上对原位自生TiB_(2)相的生成状态进行了分析。结果表明,生成的TiB_(2)相尺寸约1~2μm,均匀地分布在基体中,同时,组织中存在少量Al3Ti相剩余;随着TiB_(2)含量的增加,铝基复合材料的抗拉强度逐渐增加,当TiB_(2)含量为5wt%时,复合材料的抗拉强度最高达到110 MPa;伸长率逐渐下降,由纯铝时的22.5%下降至8wt%TiB_(2)含量时的15.5%。 展开更多

关键词 tib_(2) 原位增强 铝基复合材料

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TiB_(2)含量对原位自生TiB_(2)/2219铝基复合材料组织与性能的影响 被引量：3

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作者 陈送义 王邓彪 +1 位作者 陈绍煊 陈康华 《湖南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第12期108-114,共7页

利用混合盐高温反应法制备了原位自生TiB_(2)/2219铝基复合材料铸锭.通过光学显微镜、扫描电镜、X射线等显微组织表征方法以及弹性模量、室温拉伸和室温摆锤冲击实验等测试手段,研究了TiB_(2)含量对原位自生TiB_(2)/2219铝基复合材料组... 利用混合盐高温反应法制备了原位自生TiB_(2)/2219铝基复合材料铸锭.通过光学显微镜、扫描电镜、X射线等显微组织表征方法以及弹性模量、室温拉伸和室温摆锤冲击实验等测试手段,研究了TiB_(2)含量对原位自生TiB_(2)/2219铝基复合材料组织和性能的影响.研究表明,当TiB_(2)质量分数由0提高到5%时,TiB_(2)颗粒尺寸和TiB_(2)/2219铝基复合材料铸锭的平均晶粒尺寸逐渐减小,固溶时效态的TiB_(2)/2219铝基复合材料板材的弹性模量和强度显著上升,但延伸率和冲击韧性下降.当质量分数为5%时,TiB_(2)/2219铝基复合材料板材的弹性模量、抗拉强度、屈服强度和延伸率分别达到88.7 GPa、(474.2±2)MPa、(400.6±1)MPa和(4.7±0.1)%. 展开更多

关键词 铝基复合材料 tib_(2)含量 显微组织 力学性能

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Sc掺杂TiB_(2)/6061复合材料热变形行为及热加工图 被引量：1

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作者 解佩佩 陈咪 +3 位作者 刘志伟 余申卫 何源 贾豫冬 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期741-751,共11页

采用Gleeble-3800热模拟试验机对0.2%Sc-2%TiB_(2)/6061复合材料进行热压缩实验,研究了该材料在变形温度为623~773 K、应变速率为0.001~1 s-1条件下的热变形行为,基于应力应变曲线,构建了材料的本构方程及热加工图。结果表明:0.2%Sc-2%T... 采用Gleeble-3800热模拟试验机对0.2%Sc-2%TiB_(2)/6061复合材料进行热压缩实验,研究了该材料在变形温度为623~773 K、应变速率为0.001~1 s-1条件下的热变形行为,基于应力应变曲线,构建了材料的本构方程及热加工图。结果表明:0.2%Sc-2%TiB_(2)/6061复合材料的流变应力随变形温度的升高和应变速率的降低而降低,材料的热变形激活能为227.751 kJ/mol;在热压缩过程中,失稳区主要出现在高应变速率区域(663~773 K,0.132~1 s-1)及低温区域(623~655 K,0.001~0.040 s-1),最优的热加工区域为变形温度703~773 K、应变速率0.017~0.107 s-1。热变形过程中该材料的软化机制主要为动态回复。 展开更多

关键词 SC tib_(2)颗粒增强铝基复合材料 热变形 本构方程 热加工图

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混合盐法TiB_(2)颗粒增强铝基复合材料研究现状 被引量：2

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作者 刘政材 贾义旺 +5 位作者 朱涛 宋东福 夏鹏 黄惠兰 周楠 郑开宏 《热加工工艺》 北大核心 2021年第12期17-21,共5页

综述了混合盐法合成原位自生TiB2颗粒增强铝基复合材料合成机理及其超声制备工艺的研究进展,总结了其主要强化机制,并对混合盐法TiB2颗粒增强铝基复合材料的未来发展方向进行了展望。

关键词 铝基复合材料 tib_(2) 混合盐法 超声振动 强化机理

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颗粒原位增强TiB_(2)/ZL205A复合材料的组织与力学性能研究 被引量：1

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作者 林翰 田继华 +1 位作者 邱辉 刘相法 《热加工工艺》 北大核心 2022年第20期81-84,共4页

通过混合盐反应内生的方法在ZL205铝合金基体中引入TiB_(2)颗粒增强相,研究TiB_(2)颗粒增强铝合金材料在铸态和热处理后的微观组织和力学性能。研究表明:TiB_(2)颗粒增强ZL205A复合材料的基本相组成为α-Al相、CuAl_(2)相及TiB_(2)颗粒... 通过混合盐反应内生的方法在ZL205铝合金基体中引入TiB_(2)颗粒增强相,研究TiB_(2)颗粒增强铝合金材料在铸态和热处理后的微观组织和力学性能。研究表明:TiB_(2)颗粒增强ZL205A复合材料的基本相组成为α-Al相、CuAl_(2)相及TiB_(2)颗粒。TiB_(2)颗粒的内生改善了基体和颗粒之间的润湿性,促进分散,同时将颗粒增强体尺寸控制在1μm以下。复合材料坯体挤压时,利用晶粒之间的滑动促进颗粒分散,挤压后再进行热处理,促进了颗粒的进一步分散,使TiB_(2)颗粒团聚现象得以改善,复合材料获得优异的力学性能。室温下,复合材料的极限抗拉强度、屈服强度和弹性模量分别达到598.0 MPa、510.0 MPa和92.4 GPa。在300℃下,复合材料的极限抗拉强度为197.0 MPa,伸长率为5.5%。相比ZL205A基体,复合材料的力学性能得到大幅提高。 展开更多

关键词 tib_(2)/ZL205A铝基复合材料 原位生成 微观组织 力学性能

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