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应用电场激活扩散连接技术(FADB)进行AZ31B与铝的固相连接,研究电场条件下结合界面快速形成的微观结构及其力学性能.采用OM、SEM、EDS及XRD等分析扩散溶解层的微观组织、成分分布和剪切断口形貌及相组成,并利用显微硬度计和微机控制电子万能试验机对接头界面扩散区显微硬度和接头抗剪强度进行分析.研究结果表明,激活电流降低扩散界面金属化合物生成的激活能,促进Mg-Al间的扩散反应,形成的梯度扩散溶解层对提高接头抗剪切强度有显著影响.在温度为450 ℃,时间为50 min,电流密度为80 A/cm2时,过渡层宽度达120μm,接头抗剪强度最大值35 MPa.

关键词: AZ31B , 铝 , 固相扩散 , 电场激活 , 力学性能

电场激活Ti/Ni扩散偶连接界面相变规律与力学性能的研究

董凤 , 陈少平 , 樊文浩 , 胡利方 , 孟庆森

稀有金属

本试验采用电场激活扩散连接技术(FADB)实现了Ti/Ni的扩散连接.研究了Ti/Ni两种材料发生界面扩散反应时新相的生成规律及其对连接强度的影响.利用扫描电子显微镜及能谱仪观察和分析了扩散层的显微组织、相组成和界面元素分布.采用万能试验机对扩散层的抗剪切性能进行了测试.研究结果表明,在电场作用下,Ti与Ni通过固相扩散形成了良好的冶金结合界面,界面处金属间化合物的生成次序依次为Ni3Ti、NiTi2、NiTi.当扩散温度≥750℃时,Ti表现出超塑性和良好的扩散性,促使扩散层中的Ni3Ti转变成富钛层,该富钛层的形成有利于接头强度的提高.界面的剪切强度随着电流的增大而增大,当电流为930～1200A时,界面的剪切强度可达90.54 MPa.

关键词: 电场激活 , 扩散连接 , 相变 , Ti/Ni , 剪切强度

钛基梯度功能材料电场激活原位合成

陈少平 , 张楠 , 薛鹏飞 , 孟庆森

材料科学与工程学报

本文采用电场激活压力辅助燃烧合成工艺(FAPAS),以Ti-Al和Ni-Ti-C体系的放热反应,实现了TiC陶瓷颗粒增强的Ni基复合材料的原位合成以及Ti-TiAl-(TiC)pNi功能梯度材料的同步连接制备.借助SEM和XRD等手段分析了各层界面的相组成和微观结构以及界面元素扩散特征,探讨了电场对功能梯度材料制备过程中各层间界面的冶金特征及连接结构的影响,揭示了电场作用下,利用放热体系进行原位合成和扩散连接的机制.研究结果表明,外加电场条件下,钛粉和铝粉反应形成TiAl相产生的化学热促进了钛基板与TiAl层界面原子的扩散溶解,是两者形成连接的关键;钛-碳反应热促进TiC/Ni细晶复合结构形成,提高了TiC颗粒与基体之间的润湿性和复合材料层的致密度.

关键词: 电场激活 , 功能梯度材料 , 原位合成 , TiAl , (TiC)pNi , 扩散连接

电场激活压力辅助法原位合成TiC-TiB2-Ni/TiAl/Ti功能梯度材料

张楠 , 孟庆森 , 陈少平 , 梁连杰 , 薛鹏飞

功能材料

运用电场激活压力辅助合成(FAPAS)和原位合成技术制备了TiC-TiB2-Ni/TiAl/Ti功能梯度材料,主要研究了外加电场对材料合成及层界面扩散连接的作用,分析了材料各层及界面微观组织和相组成;分析了电场的施加以及TiAl的燃烧反应对材料合成过程及合成结构的影响;研究结果表明,TiC-TiB2-Ni/TiAl/Ti功能梯度材料的界面区产生成分的互扩散和形成了良好的冶金结合,从钛板到金属陶瓷层的显微硬度呈梯度变化.

关键词: 电场激活 , 原位合成 , TiAl , 复合陶瓷 , 功能梯度材料

电场激活原位合成(TiC)pNi/TiAl/Ti功能梯度材料

张楠 , 陈少平 , 梁连杰 , 薛鹏飞 , 孟庆森

稀有金属材料与工程

运用电场激活压力辅助合成(FAPAS)和原位合成技术制备了(Tic)pNi/TiAl/Ti功能梯度材料,研究了电场对材料合成及层界面扩散连接的作用.采用光学显微镜、扫描电子显微镜、能谱和x射线衍射仪分析了梯度材料各层及界面微观组织、相组成和元素分布.结果表明,电场的施加以及TiAl的燃烧反应是合成材料的关键;经原位合成的TiC颗粒均匀细小;金属陶瓷层/TiAl/Ti基板的界面区产生了成分的互扩散并形成了良好的冶金结合.钛板到金属陶瓷层的显微硬度呈梯度变化且具有较好的抗热震性.

关键词: 电场激活 , 原位合成 , 扩散连接 , (TiC)pNi , TiAl , FGM

电场激活燃烧合成(TiB2)pNi/Ni3Al/Ni功能梯度材料

孟庆森 , 辛立军 , 陈少平 , Munir Z A

复合材料学报

采用电场激活压力辅助合成技术(FAPAS)制备了(TiB2)PNi/(TiB2)PNi3Al/Ni3Al/Ni梯度材料,主要研究电场激活燃烧合成过程中电场对材料合成及层界面扩散连接的作用.分析了梯度材料各层的界面微观组织及相组成和材料的硬度分布.结果表明,采用FAPAS技术结合机械合金化工艺制备的(TiB2)PNi/(TiB2)PNi3Al/Ni3Al/Ni功能梯度材料具有快速、简便和组织均匀密实的特点.梯度材料的陶瓷复合层、Ni3Al层和Ni板的界面区产生成分的互扩散,形成了良好的冶金结合.从Ni板到陶瓷复合层的硬度呈梯度分布.

关键词: 电场激活 , 燃烧合成 , Ni2Al , (TiB2)PNi , FGMs