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2222材料工程  2015, Vol. 43 Issue (1): 18-23    DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2015.01.004
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钛铁矿原位反应合成Al2O3-TiC颗粒增强铁基复合材料
刘胜明, 汤爱涛(), 陈敏, 赵子鹏
重庆大学 材料科学与工程学院, 重庆 400044
Al2O3-TiC Reinforced Ferro-matrix Composite by In -situ Synthesis from Ilmenite
Sheng-ming LIU, Ai-tao TANG(), Min CHEN, Zi-peng ZHAO
College of Materials Science and Engineering, Chongqing University, Chongqing 400044, China
全文: PDF(3677 KB)   HTML ( 62 )  
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摘要 

利用钛铁矿铝热碳热原位还原技术成功制备了Al2O3-TiC增强铁基复合材料.通过XRD,SEM和力学性能检测方法分析了钛铁矿原位合成和添加合成两种方式对Al2O3-TiC增强铁基复合材料的组织和力学性能的影响.结果表明:利用钛铁矿合成的铁基复合材料的增强相为Al2O3, MgAl2O4, TiC和Fe相,添加合成过程中会发生一些硬质相TiC被氧化的现象.钛铁矿原位合成Al2O3-TiC增强铁基复合材料的基体组织呈粗大的块条状分布;添加合成的复合材料的铁基体以块状均匀分布.制备的Al2O3-TiC增强铁基复合材料的性能比较优良.材料的最佳综合力学性能为抗弯强度937MPa,维氏硬度532.

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刘胜明
汤爱涛
陈敏
赵子鹏
关键词 铁基复合材料钛铁矿Al2O3-TiC组织性能    
Abstract

Al2O3-TiC particles reinforced ferro-matrix composite were successfully prepared by in -situ synthesis from ilmenite. The effects of in -situ synthesis and adding synthesis on microstructures and properties were analyzed by using XRD, SEM and mechanical testing methods. The results show that the reinforcing phases of the synthesis ferro-matrix composite comprise of Al2O3, MgAl2O4, TiC and Fe. Some of the TiC phases are oxidized during the synthesis process. The iron matrix of in -situ synthetic composite is distributed as thick block strip and the iron matrix of adding synthetic composite is in a uniform distribution. The properties of synthetic material are excellent. The optimal flexural strength and Vickers hardness are 937MPa and 532, respectively.

Key wordsferro-matrix composite    ilmenite    Al2O3-TiC    microstructure    property
收稿日期: 2013-04-09      出版日期: 2015-01-20
基金资助:国家高技术研究发展计划(863计划)项目(2008AA031101);重庆大学研究生创新基金(CDJXS10131161)
通讯作者: 汤爱涛     E-mail: tat@cqu.edu.cn
作者简介: 汤爱涛(1963-),女,教授,博士,从事镁合金、复合材料的研究,联系地址:重庆市重庆大学材料科学与工程学院(400044),tat@cqu.edu.cn
引用本文:   
刘胜明, 汤爱涛, 陈敏, 赵子鹏. 钛铁矿原位反应合成Al2O3-TiC颗粒增强铁基复合材料[J]. 材料工程, 2015, 43(1): 18-23.
Sheng-ming LIU, Ai-tao TANG, Min CHEN, Zi-peng ZHAO. Al2O3-TiC Reinforced Ferro-matrix Composite by In -situ Synthesis from Ilmenite. Journal of Materials Engineering, 2015, 43(1): 18-23.
链接本文:  
http://jme.biam.ac.cn/CN/10.11868/j.issn.1001-4381.2015.01.004      或      http://jme.biam.ac.cn/CN/Y2015/V43/I1/18
TiO2 FeO Fe2O3 CaO MgO SiO2 MnO Al2O3 S P
47.48 33.01 7.36 1.09 4.48 2.57 0.73 1.16 0.30 0.01
Table 1  钛铁精矿的化学成分(质量分数/%)
Fig.1  钛铁矿原位合成Al2O3-TiC 颗粒增强铁基复合材料的XRD图谱
Fig.2  添加Al2O3-TiC-Fe颗粒增强铁基复合材料的XRD图谱
Fig.3  钛铁矿原位合成不同含量Al2O3-TiC颗粒增强铁基复合材料的SEM宏观组织照片
(a)10%;(b)20%;(c)30%;(d)40%
Fig.4  钛铁矿原位合成Al2O3-TiC 颗粒增强铁基复合材料的背散射显微组织照片
Fig.5  增强相含量为20%的复合材料的SEM组织照片对比
(a)原位合成;(b)添加合成
Fig.6  铁矿原位合成Al2O3-TiC 颗粒增强铁基复合材料的力学性能
Mass fraction ofAl2O3-TiC/% Flexuralstrength/MPa Vickers hardness
10 1054 353
20 937 532
30 523 690
40 468 738
Table 2  钛铁矿原位合成Al2O3-TiC颗粒增强 铁基复合材料的力学性能
1 张静, 潘复生, 陈万志 铁基复合材料的现状和发展[J]. 材料导报, 1995, 9 (1): 67- 71.
1 ZHANG Jing, PAN Fu-sheng, CHEN Wan-zhi Development and present status of ferro-matrix composite[J]. Materials Review, 1995, 9 (1): 67- 71.
2 高跃岗, 姚秀荣, 刘兆晶, 等 国外铁基复合材料的发展与应用[J]. 合肥工业大学学报, 2006, 29 (4): 431- 436.
2 GAO Yue-gang, YAO Xiu-rong, LIU Zhao-jing, et al Development and application of ferrous matrix composites in foreign countries[J]. Journal of Hefei University of Technology, 2006, 29 (4): 431- 436.
3 陶杰, 赵玉涛, 潘蕾. 金属基复合材料制备新技术导论[M]. 北京: 化学工业出版社, 2007.52-76.
3 TAO Jie, ZHAO Yu-tao, PAN Lei. Introduction to New Technology of Metal Matrix Composites[M]. Beijing: Chemical Industry Press, 2007.52-76.
4 李江, 潘裕柏, 宁金威 氧化铝陶瓷低温烧结的研究现状与发展前景[J]. 中国陶瓷, 2001, 37 (5): 41- 45.
4 LI Jiang, PAN Yu-bai, NING Jin-wei Low temperature sintering of alumina ceramics[J]. China Ceramics, 2001, 37 (5): 41- 45.
5 周玉成, 魏世忠, 徐流杰, 等 Al2O3颗粒增强钢铁基复合材料的研究进展[J]. 热加工工艺, 2010, 39 (20): 87- 90.
5 ZHOU Yu-cheng, WEI Shi-zhong, XU Liu-jie, et al Research progress of particles reinforced steel based composite[J]. Hot Working Technology, 2010, 39 (20): 87- 90.
6 BRIAN R The processing of metal matrix composites-an overview[J]. Journal of Materials Processing Technology, 1997, 63 (1-3): 339- 353.
7 NURI D Titanium carbide based composites for high temperature applications[J]. Journal of the European Ceramic Society, 1999, 19 (13-14): 2415- 2419.
8 XIE Xian-qing Thermal expansion properties of TiC particle reinforced ZA43 matrix composite[J]. Materials & Design, 2001, 11 (2): 157- 162.
9 艾桃桃 颗粒强化金属基复合材料的原位合成工艺[J]. 稀有金属快报, 2008, 27 (7): 1- 6.
9 AI Tao-tao In situ synthesis processes of particle reinforced metal matrix composites[J]. Rare Metal Letters, 2008, 27 (7): 1- 6.
10 杨佳, 李奎, 汤爱涛 钛铁矿资源综合利用现状与发展[J]. 材料导报, 2004, 18 (8): 44- 46.
10 YANG Jia, LI Kui, TANG Ai-tao Comprehensive utilization of ilmenite resources: present status and future prospects[J]. Materials Review, 2004, 18 (8): 44- 46.
11 RAZAVI M, RAJABI-ZAMANI A H, RAHIMIPOUR M R, et al Synthesis of Fe-TiC-Al2O3 hybrid nanocomposite via carbothermal reduction enhanced by mechanical activation[J]. Ceramics International, 2011, 37 (2): 443- 449.
12 KHOLGHY M, KHARATYAN S, EDRIS H SHS/PHIP of ceramic composites using ilmenite concentrate[J]. Journal of Alloys and Compounds, 2010, 502 (2): 491- 494.
13 LIU Sheng-ming, TANG Ai-tao, ZHAO Zi-peng Research on ferro-matrix composite reinforced by Al2O3-TiC/TiCN particles[J]. Journal of Functional Materials, 2014, 45 (1): 01010- 01014.
14 范瑞瑞, 张瑞, 李炎, 等 粉末冶金法制备A12O3颗粒增强Fe基复合材料[J]. 热加工工艺, 2011, 40 (24): 120- 123.
14 FAN Rui-rui, ZHANG Rui, LI Yan, et al Fabrication of Fe matrix composite reinforced with A12O3 particles by powder metallurgical method[J]. Hot Working Technology, 2011, 40 (24): 120- 123.
15 ALAMOLHODA S, HESHMATI-MANESH S, ATAIE A Role of intensive milling in mechano-thermal processing of TiAl/Al2O3 nano-composite[J]. Advanced Powder Technology, 2012, 23 (3): 343- 348.
16 WANG Z, LIU X In-situ synthesis of Al(TiC+α-Al2O3) and Al(TiAl3+TiC+α-Al2O3) alloys by reactions between Al, TiO2 and C in liquid aluminum[J]. Journal of Materials Science, 2005, 40 (4): 1047- 1050.
17 FAN R H, LIU B, ZHANG J D, et al Kinetic evaluation of combustion synthesis 3TiO2+7Al→3TiAl +2Al2O3 using non-isothermal DSC method[J]. Materials Chemistry and Physics, 2005, 91 (1): 140- 145.
18 AIGNER K, LENGAUER W, ETTMAYER P Interactions in iron-based cermet systems[J]. Journal of Alloys and Compounds, 1997, 262-263, 486- 491.
19 UMANSKII A P Titanium carbonitride composite with iron-chromium binder[J]. Powder Metallurgy and Metal Ceramics, 2001, 40 (11-12): 637- 640.
[1] 常海, 赵聪铭, 王翠菊. 挤压复合AZ91-(SiCP/AZ91)复合板材显微组织和力学性能[J]. 材料工程, 2023, 51(1): 16-25.
[2] 李淑波, 侯江涛, 孟繁婧, 刘轲, 王朝辉, 杜文博. CNTs/Mg-9Al复合材料微观组织、力学及导热性能[J]. 材料工程, 2023, 51(1): 26-35.
[3] 吴立清, 冯柳, 毛晓璇, 穆洪亮, 刘志超, 牛金叶, 高蔷. 量子点/碳复合材料在碱金属离子电池的应用进展[J]. 材料工程, 2023, 51(1): 36-51.
[4] 陈刚, 武凯, 孙宇, 贾贺鹏, 朱志雄, 胡峰峰. 搅拌摩擦沉积增材技术研究进展[J]. 材料工程, 2023, 51(1): 52-63.
[5] 王恩茂, 米振莉, 卫志超, 侯晓英, 钟勇. Q&P980镀锌高强钢电阻点焊工艺及液态金属脆化裂纹分布[J]. 材料工程, 2023, 51(1): 85-94.
[6] 张苑琳, 阔洋, 杨雨森, 房大然, 代鹏林, 靳康帅, 林小娉. 固溶体Mg-5Al-xGd合金的制备及其压缩性能[J]. 材料工程, 2023, 51(1): 95-103.
[7] 赵晋斌, 王潘俊, 陈云翔, 程学群, 李晓刚. 新型Cu-Cr-Ni系耐海水腐蚀钢耐蚀性能及机理[J]. 材料工程, 2023, 51(1): 104-112.
[8] 程昊, 周炼刚, 刘健, 王宇宁, 仝凌云, 都东. 热输入对Inconel 617镍基高温合金激光焊接接头显微组织与力学性能的影响[J]. 材料工程, 2023, 51(1): 113-121.
[9] 岑耀东, 郭曜珲, 马潇, 陈林, 包喜荣. U75V重轨钢弯曲疲劳裂纹扩展行为[J]. 材料工程, 2023, 51(1): 122-129.
[10] 曾宏伟, 李红, 姚彧敏, 杨敏, 陶银萍, 任慕苏, 孙晋良. 热解碳含量对碳/碳-聚酰亚胺复合材料性能的影响[J]. 材料工程, 2023, 51(1): 148-154.
[11] 杨建国, 沈伟健, 李华鑫, 贺艳明, 闾川阳, 郑文健, 马英鹤, 魏连峰. 氮掺杂导电碳化硅陶瓷研究进展[J]. 材料工程, 2022, 50(9): 18-31.
[12] 陈小龙, 李文生, 娄明, 徐凯, 陈雷雷, 常可可. Fe-Ni基合金设计中前过渡族元素对结构与性能的影响[J]. 材料工程, 2022, 50(9): 32-42.
[13] 唐婧缘, 龙依婷, 黄旭, 蒲琳钰. 核-双壳BT@TiO2@PDA纳米粒子的制备及其复合薄膜的介电性能[J]. 材料工程, 2022, 50(9): 59-69.
[14] 许家豪, 汪选国, 姚振华. 粉末冶金制备工艺对TiC增强高铬铸铁基复合材料性能的影响[J]. 材料工程, 2022, 50(9): 105-112.
[15] 米玉洁, 宋明明, 张存瑞, 张贵恩, 王月祥, 常志敏. 羰基铁室温硫化硅橡胶复合材料的吸波性能[J]. 材料工程, 2022, 50(9): 120-126.
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