多尺度双结构Al3Ti颗粒增强铝基复合材料的制备及其强韧化机理
基于神经网络的混杂SiC_颗粒增强铝基复合材料力学性能预测
第16卷第4期精密成形工程2024年4月JOURNAL OF NETSHAPE FORMING ENGINEERING95基于神经网络的混杂SiC颗粒增强铝基复合材料力学性能预测李晓童1，庄乾铎1，牛志亮1，王锶杰1，邢正1，李赞2，岳振明1*（1.山东大学（威海）机电与信息工程学院，山东威海 264209；2.金属基复合材料国家重点实验室，上海 200240）摘要：目的提高混杂SiC颗粒增强铝基复合材料的韧性，利用卷积神经网络预测其力学性能，以得到力学性能关键因素的影响规律。
方法首先，通过实验得到了铝基复合材料的力学性能数据。
其次，基于相场裂纹扩展本构，采用Python代码批量生成了不同构型参数的代表性体积单元，并利用Abaqus软件进行了有限元仿真（FEM）。
通过代码实现了建模与仿真的一体化构建，利用得到的仿真数据，建立了神经网络模型，并实现了对复合材料力学性能的预测。
建模前，对数据进行预处理和筛选，以提高数据质量并降低模型复杂度。
最后，建立卷积神经网络，并优化模型的超参数。
结果通过建立的神经网络模型，实现了对复合材料力学性能的有效预测。
极限强度的预测误差保持在−7%~8.5%，能耗的预测误差保持在−5%~6%，预测精度较高。
结论通过结合实验、仿真和卷积神经网络模型，可以更有效地预测混杂SiC颗粒增强铝基复合材料的力学性能，从而为材料设计和制备提供指导。
关键词：混杂SiC颗粒；铝基复合材料；卷积神经网络；力学性能预测；相场裂纹扩展本构DOI：10.3969/j.issn.1674-6457.2024.04.012中图分类号：TG1 文献标志码：A 文章编号：1674-6457(2024)04-0095-06Prediction of Mechanical Properties of Hybrid SiC Particle-reinforcedAluminum-based Composites Based on Neural NetworkLI Xiaotong1, ZHUANG Qianduo1, NIU Zhiliang1, WANG Sijie1, XING Zheng1, LI Zan2, YUE Zhenming1*(1. School of Mechanical, Electrical and Information Engineering, Shandong University (Weihai), Shandong Weihai 264209,China; 2. State Key Laboratory of Metal Matrix Composites, Shanghai 200240, China)ABSTRACT: The work aims to enhance the toughness of hybrid SiC particle-reinforced aluminum-based composites and pre-dict the mechanical properties of the composites by utilizing a convolutional neural network (CNN) to determine the key factors affecting their mechanical performance. Firstly, experimental data on the mechanical properties of the aluminum-based compos-ites were obtained. Then, based on the phase-field crack propagation constitutive model, representative volume elements (RVEs) with different configuration parameters were generated by Python code, and finite element simulations (FEM) were conducted收稿日期：2024-01-19Received：2024-01-19基金项目：国家自然科学基金（52175337，52192591）Fund：The National Natural Science Foundation of China (52175337, 52192591)引文格式：李晓童, 庄乾铎, 牛志亮, 等. 基于神经网络的混杂SiC颗粒增强铝基复合材料力学性能预测[J]. 精密成形工程, 2024, 16(4): 95-100.LI Xiaotong, ZHUANG Qianduo, NIU Zhiliang, et al. Prediction of Mechanical Properties of Hybrid SiC Particle-reinforced Aluminum-based Composites Based on Neural Network[J]. Journal of Netshape Forming Engineering, 2024, 16(4): 95-100.*通信作者（Corresponding author）96精密成形工程 2024年4月with Abaqus software. The integrated construction of modeling and simulation code was realized and the neural network model was constructed with the obtained simulation data, enabling the prediction of the mechanical properties of the com-posites. Prior to modeling, the data were preprocessed and selected to improve data quality and reduce model complexity. A convolutional neural network was established, and the hyperparameters of the model were optimized. The developed neural network model achieved effective prediction of the mechanical properties of the composites. The prediction error for ultimate strength ranged from −7% to 8.5%, and for energy absorption ranged from −5% to 6%, demonstrating high prediction accu-racy. By combining experiments, simulations, and convolutional neural network models, the mechanical properties of hybrid SiC particle-reinforced aluminum-based composites can be predicted more effectively, thereby providing guidance for mate-rial design and fabrication.KEY WORDS: hybrid SiC particles; aluminum-based composites; convolutional neural network; mechanical property predic-tion; phase-field crack propagation constitutive碳化硅颗粒（SiC p）是金属基复合材料的典型增强体[1-4]，具有高强度、高模量和耐磨损等优点，作为第二相增强体广泛应用于铝基复合材料中[5]。
tic颗粒增强高强度tzm基复合材料及制备方法
tic颗粒增强高强度tzm基复合材料及制备方法tic颗粒增强高强度tzm基复合材料及制备方法1. 引言在现代工程领域中，复合材料因其轻量化、高强度、良好的耐腐蚀性和耐磨性等优点而备受关注。
特种合金是一类在高温、高压和严酷环境下具有优异性能的材料。
其中，TZM合金以其高融点、高强度和优秀的耐热性能在航空航天、能源以及化工等领域得到广泛应用。
然而，为了进一步提高TZM合金的性能，一种新型的增强材料tic颗粒被引入到TZM基复合材料中。
2. tic颗粒增强高强度tzm基复合材料的制备方法2.1 材料准备为制备tic颗粒增强的TZM基复合材料，首先需要准备好以下材料： - TZM合金基体材料：由钛(Ti)、锆(Zr)、钼(Mo)等元素组成，具有高强度和耐高温性能。
- tic颗粒：tic颗粒是一种高硬度的陶瓷材料，可以增强复合材料的硬度和强度。
- 粉末冶金技术：通过粉末冶金技术，将TZM合金和tic颗粒进行混合。
2.2 复合材料制备步骤步骤1：将TZM合金和tic颗粒按照一定比例进行混合。
步骤2：通过粉末冶金技术，将TZM合金和tic颗粒混合物放置在真空或惰性气氛下进行高温烧结。
步骤3：烧结完成后，将样品进行冷却处理，获取tic颗粒增强的TZM基复合材料。
3. tic颗粒增强高强度tzm基复合材料的特性- 高硬度：tic颗粒的加入使得TZM基复合材料具有较高的硬度，能够抵抗外界的冲击和磨损。
- 高强度：tic颗粒在TZM基复合材料中起到了增强剂的作用，能够提升复合材料的强度和耐久性。
- 优异的耐热性能：TZM合金本身就具有良好的耐高温性能，在tic 颗粒的增强下，复合材料的耐热性能进一步提升。
- 良好的耐腐蚀性：TZM合金具有良好的耐腐蚀性能，tic颗粒的加入可以进一步增强复合材料的耐腐蚀性。
4. tic颗粒增强高强度tzm基复合材料的应用领域- 航空航天领域：由于tic颗粒增强高强度tzm基复合材料具有较高的强度和耐热性能，可以应用于航空航天发动机的制造和燃烧室等重要部件。
颗粒增强铝基复合材料的制备方法及其存在的问题20091311
颗粒增强铝基复合材料的制备方法及其存在的问题冶金0901班张莹20091311近年来，随着不断追求轻量化、高性能化、长寿命、高效能的发展目标带动牵引了轻质高强多功能颗粒增强铝基复合材料的持续发展。
提出的低密度、高比强度、高比模量、低膨胀、高导热、高可靠等优异以及良好的抗磨耐磨性能和耐有机液体和溶剂侵蚀等综合性能要求，传统轻质材料已很难全面满足要求，如铝合金模量低、线胀系数较大; 钛合金密度较大、热导率极低; 纤维增强树脂基复合材料在空间环境下使用易老化等，颗粒增强铝基复合材料经过30 多年的发展，已在国外航空航天领域得到了规模应用，这充分验证了与铝合金、钛合金、纤维树脂基复合材料等传统材料相比具有的显著性能优势，奠定了颗粒增强铝基复合材料在材料体系中的地位和竞争态势。
而且更重要的是，在世界范围内有丰富的铝资源，加之易于进行工艺加工成型和处理，因而制各和生产铝基复合材料比其他金属基复合材料更为经济，易于推广，可广泛应用于航空航天、军事、汽车、电子、体育运动等领域，因此，这种材料在国内外受到普遍重视。
颗粒增强铝基复合材料已成为当下世界金属基复合材料研究领域中的一个最为重要的热点，各国已经相继进入了颗粒增强铝基复台材料的应用开发阶段，在美国和欧洲发达国家，该类复台材料的工业应用已开始，并且被列为二十一世纪新材料应用开发的重要方向并日益向工业规模化生产和应用的方向发展。
本文旨在探讨颗粒增强铝基复合材料的制备方法及在亟待解决的各方面的问题，推进其应用发展的进程。
主要制备方法介绍：增强体颗粒的分布均匀性和界面结合状况是影响复合材料性能的重要因素。
因此，如何使增强体颗粒均匀分布于铝基体井与铝基体形成良好的界面结台是颗粒增强铝基复台材料制备过程中必须解决的两个最关键问题。
以下是制备颗粒增强铝基复合材料的一些方法：1、原位法原位法的原理是通过元素间或元素与化合物之间反应制备陶瓷增强金属基复合材料，是近年来迅速发展的一种新的复合工艺方法，目前已成功地在铝基中实现了硼化物、碳化物、氮化物等的原位反应。
纳米AlN颗粒增强铝基复合材料的制备与力学性能研究
原位 反 应合成 法 制备 金属 基复 合材 料 的基 本 原理 是 通过元 素间或化 台物 间的化学反 应 ， 金属 基 体内原 在
位 生成 一种 或几 种高 硬度 高 弹性模 量 的 陶瓷材 料 增强 相， 从而 达到增强 金属 基体 的 目的。根据参 与合成 增强 体 的 两反应 组 分存 在 的状 态不 同 ， 可将 该 技术 分为 气一
７Ｏ ０ ℃左 右 加 入 ７ 硅 和 ６ Ｍｇ 继 续 加 热 升 温 到 ，
金相组 织观 察
图 ２和 图 ３是 热 处 理 态 下 ＡＩ Ｓ 基 体 和 ＡＩ 一 ７ Ｎ／
一 ｉ ７ ＡＩ ９０ ０＂ ， ０时 用石 英玻 璃 管 向溶 体 中 通 入氮 气 ， 量 大 约 ＡＩ Ｓ 原位 复合 材 料的 金相 组 织 。 由图 ２可看 出 ， 流 Ｓ 中的共 晶硅 主要 以棒 状 形 态分 布于 — 基 体 的 晶 Ａ１ 控 制在 １ ｍｌｍｉ， 气 时间 控 制 在 １ｈ ０ ／ ｎ充 。然 后 降 温 到 ７ｉ
摘
要 ：用原 位合 成法制备了纳米颥粒增强铝基复合材料 ， 究了复合 材料微观组 织 、 研 室温拉伸 强度 、 塑性 ， 并与基
体合金进行 比较 。 发现 Ｎ （ ） ：ｇ 的加人 一方面可 明显细化 Ａ】 ｓ 晶粒 ． 一 ７ ｉ 另一方面 可生成 约 ８ ｏ纳米 Ａ］ 增强相 ， Ｎ 对基体合 金有 明显的强韧化 效果 关键词 ；原位 反应 铝基复合材料 颗 粒 ｝ 纳米材料 中图分 类号 ： Ｇ１ ６ ２ Ｔ ４ ． １ 文献标识号 ： Ａ 文 章编号 ：０ １３ １ （０ ２ ０ ．０ ３０ １ ０ ．８ ４ ２０ ） ３０ ４． ２
Ｔｈ ｔ ｄ ｎ Ｓｙ ｈ ｓ ｚ ｎ ｏ ｅ ｓ ａ ｄ Ｍ ｅ ｈａ ｃ ｌＰｒ ｐｅ ｔｔ ｓ ｏ ｈ ｅ Ｓ ｕ ｙ ｏ ｎｔ ｅ ｉ ｉ ｇ Ｐｒ ｃ ｓ ｎ ｃ ｎｉ ａ ｏ ｒ ｉｅ ｆｔ ｅ Ｎａｎ — ｒ ｉ ｕ ａ ｅ Ｒｅ ｎ ｏ ｅ ｍ ｅ ｕ ｉ ｍ ａ ｒ ｘ Ｃｏｍｐｏ ｉｅ ｏ Ｐａ ｔｃ ｌ ｔ — ｉ ｆ ｒ ｅ ｎｔＡＩ ｍ ｎｕ Ｍ ｔ ｉ ｓｔ ｓ
颗粒增强铝基复合材料的研究与进展
颗粒 利用 率低
ｌ １
轧 制件
工 艺复 杂 润 湿 性 好 燃 气涡轮 机 ；热 交换机 ；耐 热
增 强体 分布 均匀 元 件；切 削工具
即得 到所需 的复合材料 。用该方法制备 的颗粒与铝基体之 于形状和尺寸都不相同的各种颗粒 ， 对 于颗粒增强铝基 复合材 料的 浇注 ， 间的润湿性好 ， 粒 子分布均匀 ， 且制备设备 简单 ， 成本低 廉 ， 能够大 可设计性有 了很大的提高。 同时 ， 粉末冶金法存在不少独特 的优点 ， 规模生产 。 现在 ， 成熟 的半 固态搅拌铸造法 主要应用于微米级颗粒 ， 制备 的复合材料颗粒分布均匀 、 组织细密 ， 不易出现偏析和偏聚 ； 烧 对 于亚微米级和纳米级颗粒 ， 搅拌铸造法还 比较难控制其在铝液 中 结 温度 比金属 的熔点 低 ， 减 轻了界面之 间的反 应 ， 减少 了化合物 的 此方法金属液处于半 固态 ， 粘度 比较大 ， 易形 生成 ， 提高了产 品的精度 。 在航天领域 ， 英 国航天金属基复合材料公 的均匀分布㈣。同时 ， 成 团聚现象 ， 导致复合材料的相关性能降低 。齐海波等采用半 固态 司（ Ａ ＭＣ ） 采用高能球磨 粉末冶金法成功研 制出碳化硅 颗粒增强 铝 搅拌挤压铸造方法制备出 Ｓ ｉ Ｃ复合材料制动盘 ， 与传统 Ｈ Ｔ ２ ５ ０铸铁 基（ ２ ０ ０ ９ ／ Ｓ ｉ Ｃ ／ １ ５ ｐ ） 复合材 料 ， 用此材料 制造 的直 升机旋翼 系统连 接 该新 型制动盘热膨胀系数更小 、 导热性能更好 、 质量也 用模锻件 已成功应用于欧直公司生产 的新 型直升机旋翼上 。 该材料 制 动盘相 比， 不仅延长 了制动盘 的使用周期 ， 也节约了成本㈣。 与铝合金相 比， 弹性模量提高约 ４ ０ ％， 构建刚度提高约 ３ ０ ％， 寿命提 更轻 ，
铝基复合材料的制备工艺
合材料的制备工艺。
关键词： 铝基复合材料； 纤维增强； 颗粒增强； 晶须
中图分类号： ＴＧ１４６．２
ห้องสมุดไป่ตู้
文献标识码： Ａ
文章编号： １００１－３８１４（２００６）０１－００６５－０５
Ｐｒ ｅｐａｒ ａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｆｏｒ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｍａｔｒ ｉｘ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ
ＷＡＮＧ Ｓｈｕａｎｇ－ｘｉ １，２ ， ＬＩＵ Ｘｕｅ－ｊｉｎｇ２ ＳＵＮ Ｊｉａ－ｓｅｎ ２
Ｋｅｙ ｗｏｒ ｄｓ： ａｌｕｍｉｎｕｍ ｍａｔｒｉｘ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ； ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｆｉｂｅｒ； ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｐａｒｔｉｃｌｅ； ｗｈｉｓｋｅｒ
复合材料是由两种或两种以上性质不同的材 料通过各种工艺手段复合而成。根据基体材料不 同， 复合材料包括三类： ＰＭＣ （聚合物基复合材 料）、ＭＭＣ （金属基复合 材料）、ＣＭＣ （陶瓷基 复合 材料）。其中 ＭＭＣ 具有耐高温、耐磨损、导电导热 性好、尺寸稳定、不老化等许多优良特性， 受到广 泛关注。ＭＭＣ 的研究起步于 ２０ 世纪 ５０ 年代末 ６０ 年 代初， 主要用 于航空航天 、军事等先进 技 术 领域。８０ 年代随着廉价增强材料和简单制备工艺 的突破， 使短纤维与颗粒增强 ＭＭＣ 在工业领域 和民用方面实现了批量生产和应用。目前， ＭＭＣ 有 铝 基 、镁 基 、钛 基 、高 温 合 金 基 、铜 基 等 多 种 材 料。铝基复合材料除具有普通 ＭＭＣ 优良性能外， 还具有密度低、重量轻， 制造工艺、设备相对简单， 成本相对较低， 可进行大规模批量生产等特点， 成 为金属基复合材料开发和研究工作的主要方向。
２．３ 颗粒增强铝基复合材料 从上世纪 ８０ 年代开始， 国外投入大量财力致
先进铝基复合材料研究的新进展
先进铝基复合材料研究的新进展随着科技的快速发展，先进材料的研究与应用越来越受到人们的。
其中，先进铝基复合材料作为一种具有优异性能和广阔应用前景的材料，成为了科研人员和工业界的研究热点。
本文将介绍先进铝基复合材料研究的新进展，包括材料选择、研究方法、研究成果以及未来发展方向等方面。
先进铝基复合材料的研究具有重要意义，它不仅可以提高材料的综合性能，还能满足各种复杂和严苛的应用环境。
特别是在航空、航天、汽车和电子等领域，先进铝基复合材料的需求日益增长，这促使科研人员不断深入研究和探索。
在选择先进铝基复合材料时，需综合考虑材料的性能、成本、制备工艺等因素。
铝基体具有优异的加工性能和良好的导热、导电性能，但其强度和硬度相对较低。
因此，通过添加增强体可以有效地提高铝基复合材料的综合性能。
常见的增强体包括陶瓷颗粒、碳纤维、金属氧化物等。
在选择材料时，需要根据实际应用需求来选择适当的增强体和制备工艺。
先进铝基复合材料的研究方法包括实验设计、工艺优化、材料性能测试等。
实验设计是通过调整材料的组成、结构和制备工艺等因素，优化材料的性能。
工艺优化是通过改进制备工艺，提高材料的制备效率和质量。
材料性能测试是对制备好的材料进行各种性能测试，包括力学、物理和化学性能等。
经过科研人员的不懈努力，先进铝基复合材料的研究取得了许多重要成果。
在制备工艺方面，成功开发出了多种低成本、高效的制备方法，如粉末冶金法、熔融搅拌法、原位合成法等。
这些制备方法不仅能够保证材料的质量和性能，还能降低制备成本，提高生产效率。
在性能特点方面，先进铝基复合材料具有优异的力学性能，如高强度、高硬度、良好的韧性和抗疲劳性等。
它们还具有优异的导电、导热、耐腐蚀和抗辐射等性能。
这些优良的性能使得先进铝基复合材料在各种复杂和严苛的应用环境中表现出色。
在应用前景方面，先进铝基复合材料在航空、航天、汽车、电子、能源等领域展现出了广阔的应用前景。
例如，在航空航天领域，先进铝基复合材料可以用于制造轻质高强度的结构件和功能件；在汽车领域，它们可以用于制造轻量化、高强度的零部件，从而提高汽车的动力性和燃油经济性；在电子领域，它们可以用于制造高效散热器、电路板等关键部件，从而提高电子设备的性能和可靠性。
颗粒增强铝基复合材料的研究现状
颗粒增强铝基复合材料的研究现状杨佳;曹风江;谭建波【摘要】复合材料是一种重要的工程材料,具有优异的力学性能.颗粒增强铝基复合材料是众所周知的复合材料之一,具有优异的性能,如高强度、硬度、刚度、耐磨性和耐疲劳性,因此成为了20世纪最具有发展前途的材料之一.本文综述了颗粒增强铝基复合材料的研究现状,从基体、增强颗粒的选择,复合材料的制备方法、影响复合材料制备的因素及解决方法等方面进行了详细阐述,并且针对目前面对的问题,提出了以后的发展方向.【期刊名称】《铸造设备与工艺》【年(卷),期】2017(000)005【总页数】5页(P69-72,78)【关键词】铝基复合材料;基体;增强颗粒;制备方法;润湿性【作者】杨佳;曹风江;谭建波【作者单位】河北科技大学材料科学与工程学院,河北石家庄050018;沧州职业技术学院,河北沧州061000;河北科技大学材料科学与工程学院,河北石家庄050018【正文语种】中文【中图分类】TB333复合材料是将两种或两种以上不同性质的材料通过物理或化学的方法在宏观或微观上复合而成的具有优良性能的新材料，新材料具有组成材料的互补性能[l]。
根据复合材料的基体不同，复合材料可以分为：陶瓷基复合材料、金属基复合材料和树脂基复合材料[l]。
根据复合材料的增强相不同可分为：颗粒增强复合材料和纤维增强复合材料[l]。
其中颗粒增强铝基复合材料是2l世纪最具有发展前途的先进材料之一。
该种复合材料具有高比强度、高比刚度、高比模量、低密度以及良好的高温性能，并且颗粒增强铝基复合材料耐磨、耐疲劳、热膨胀系数低、导热性能良好[2～4]。
与纤维增强铝基复合材料相比，颗粒增强铝基复合材料价格低，并且各向同性、克服了纤维损伤、微观组织不均匀和纤维与纤维接触反应带大等问题[5]。
目前常用的颗粒增强铝基复合材料的基体有纯铝和铝合金[l]，常用的增强颗粒有 SiC、Al2O3、TiC、Si3N4、B4C、石墨等[6，7]。
原位TiB2颗粒增强ZL205铝基复合材料组织控制
原位 TiB2颗粒增强 ZL205 铝基复合材料组织控制摘要：通过混合盐反应内生的方法在ZL205铝合金基体中引入TiB2颗粒增强相，研究了TiB2颗粒增强ZL205复合材料铸态和热处理态的显微组织。
研究表明：TiB2颗粒增强ZL205复合材料基本相组成为α-Al相、CuAl2相及TiB2颗粒。
TiB2颗粒内生，改善了二者间的润湿性，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，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，TiB2颗粒团聚得到改善。
关键词：铝基复合材料；原位生成；微观组织引言金属基复合材料由于膨胀系数低、比刚比强度高等特点，在车辆载具、飞行器和3C电子等行业具有广阔应用前景，其中，颗粒增强铝基复合材料由于具有较低的原材料价格、良好的微观结构、稳定的各向同性性能、简单的制备加工过程等优点，是铝基复材的重要研究热点之一[1-2]。
TiB2颗粒作为增强体在铝基复合材料中备受关注，其具有熔点高、弹性模量高、强度硬度高，以及良好的导热、导电、腐蚀抗性等特点，目前被认为是理想的增强体，再者，TiB2颗粒原位生成具有粒径小、呈等轴状、表面洁净、界面稳定、润湿性好等特性，可提升铝基体的力学性能，已得到广泛的研究报道[3-4]。
Kumar S等人[5]发现，原位合成TiB2/Al7Si复合材料的弹性模量相比母材合金有明显提高。
Han等人[6]通过原位反应法制备TiB2/Al-Si合金复合材料，显著改善了增强相在基体中分布情况。
Wang等人[8]通过改良熔盐法，制备出TiB2/Al复合材料并研究了Ti、B元素收得率。
王浩伟等人[3]通过研究复合材料性能与增强颗粒尺寸、分布均匀性、体积分数等因素的关系，获得复材屈服强度与增强颗粒体积分数关联模型。
目前原位TiB2增强铝基复合材料的研究工作主要聚焦在材料的制备方法及室温力学性能上，基体材料则多为Al-Si系铝合金，较少报道ZL205为代表的Al-Cu系高性能铝合金材料的显微组织和高温力学性能的研究。
Al_3Ti金属间化合物的研究进展
Al3Ti金属间化合物的研究进展惠林海1,耿浩然1,王守仁2,徐杰3(济南大学1.材料科学与工程学院;2.机械工程学院,山东济南250022;3.山东力诺瑞特新能源有限公司,山东济南250013)摘 要:综述了Al3Ti金属间化合物的研究进展,介绍了其室温脆性改善的方法,分析了合金化结构变异和复相强化对于材料塑性、韧性提高的机理,并对Al3Ti金属间化合物的制备方法和主要应用进行了分类评述,并指出了今后的研究和发展方向。
关键词:Al3Ti金属间化合物;合金化结构变异;复相强化中图分类号:T G146.2 文献标识码:A 文章编号:100023738(2007)0920001203Progress on the R esearch of Al3Ti IntermetallicsHUI Lin2hai1,GENG H ao2ran1,WANG Shou2ren2,XU Jie3(1,2.Jinan University,Jinan250022,China;3.Shandong Linuo Paradigma Co.Ltd,Jinan250013,China)Abstract:The progress on the research of Al3Ti intermetallics is reviewed.It introduces the methods to improve its brittleness under normal temperature and analyses the mechanism of the enhancement of its flexibility through structure2transformed treatment and multiphase reinforcement.It also reviews the production and application of Al3Ti intermetallics by classifications.Finally,f urther research directions are put forward.K ey w ords:Al3Ti intermetallic compound;L12modified titanium trialuminide;multiphase reinforcement0 引 言在众多的金属间化合物中,钛2铝系金属间化合物由于具有密度小、比强度高、高温力学性能和抗氧化性能优异等特点,成为近年来人们研究开发的热点,被认为是一类很有发展前景的航空航天、高温结构材料。
陶瓷颗粒增强铝基复合材料制备工艺研究进展
3、界面强化：陶瓷颗粒和铝基体之间的界面可以有效地限制裂纹的扩展， 提高材料的韧性。此外，合适的界面厚度和化学组成可以实现陶瓷颗粒和铝基体 的相容性，从而提高复合材料的综合性能。
参考内容
陶瓷颗粒增强金属基复合材料是一种具有优异性能的材料，其结合了陶瓷颗 粒的高强度和金属的优良塑性，受到了广泛的研究。本次演示将介绍陶瓷颗粒增 强金属基复合材料的研究进展，包括研究现状、研究方法、研究成果和不足等方 面。
制备工艺
陶瓷颗粒增强铝基复合材料的制备工艺主要包括以下步骤： 1、原材料选择：根据需求选择合适的陶瓷颗粒和铝基体原材料。
2、混制工艺：将陶瓷颗粒和铝基体原材料混合均匀，以实现颗粒在铝基体 中的均匀分布。
3、成型工艺：将混合均匀的原材料通过一定手段成型为所需形状，如注射 成型、压铸成型等。
4、热处理工艺：在一定温度和时间内对成型后的复合材料进行热处理，以 实现材料的高性能化。
4、热处理工艺：在一定温度和 时间内对成型后的复合材料进行 热处理
1、位错强化：陶瓷颗粒在铝基体中均匀分布时，会阻碍铝基体中位错的运 动，从而提高复合材料的强度和硬度。
2、弥散强化：陶瓷颗粒在铝基体中作为第二相粒子，可以阻碍位错运动， 提高材料的硬度。同时，陶瓷颗粒还可以有效地降低残余应力，提高材料的可靠 性。
参考内容二
粉末冶金技术由于其独特的优势，已成为制备颗粒增强铝基复合材料的重要 方法。通过选择合适的原材料、制备工艺和固结方式，可以显著提高铝基复合材 料的性能。本次演示将详细介绍粉末冶金颗粒增强铝基复合材料的制备及研究进 展。
一、粉末冶金颗粒增强铝基复合 材料的研究背景和意义
随着科技的不断进步，铝基复合材料因其轻质、高强、耐腐蚀等优点而在众 多领域得到广泛应用。其中，粉末冶金技术作为一种制备颗粒增强铝基复合材料 的有效手段，在提高材料性能、降低成本等方面具有显著优势。然而，粉末冶金 颗粒增强铝基复
金属材料的强韧化机理与实践
②利用奥氏体(A)的逆转变 钢件加热到A后，淬火成M，然后快速(20s)重
新加热到A状态，如此反复3~4次，晶粒可细化到13~14 级。 ③ 采用A-F两相区交替加热淬火
采用亚温淬火(F+A双相区加热)，在提高材料 强韧性的同时显著降低临界脆化温度，抑制回火脆性。 在A-F两相区交替加热，可使A/F相界面积大大增加，因 而使奥氏体形核率大大增多，晶粒也就越细化。
固溶强化
固溶强化：C原子在面心立方晶格中造成的 畸变呈球面对称，所以C在A中的间隙强化作用属于 弱硬化。置换原子在A中的强化作用比C原子更小。
固溶强化是钢铁材料主要强化手段之一，其 基本内容可归纳为两点：
①间隙式固溶强化对F基体(包括M)的强化效能最大，但对 韧性、塑性的削弱也很显著；
②置换式固溶强化对F强化作用虽然比较小，却不削弱基 体的塑性
形变热处理就是利用时效强化和冷作硬化的交互作用及强化在 一定程度上的叠加作用。常用于 Al-Cu系， Al-Li系，和Al-MgSi系等合金。
对固溶处理后的Al-Li合金在时效前进行适当冷变形，可在合金中形成密布的位错或位 错缠结，成为S‘，T1等相非均匀形核的位置，从而增大位错不能切割的沉淀相的体 积分数，减少合金的共面滑移及晶界应力集中。同时，还可使沉淀相更细小均匀的分 布增多，抑制晶界平衡相的形成
(5) 合金元素的加入使DBTT提高，但某些合金元素 如铼的加入却明显改善钼的脆性，提高塑性变 形能力，使DBTT降低。
• 钨钼的低温再结晶脆性： 在高温下使用的钨钼回到室温附近时表
现严重的脆性，加工过程及使用过程中产生 各种形式的脆性破裂。
产生原因: 本征脆性 间隙杂质在晶界上偏聚
• 钨钼的强韧化途径：
•原位合成
颗粒增强铝基复合材料制备方法及研究现状
颗粒增强铝基复合材料制备方法及研究现状
颗粒增强铝基复合材料是一种具有优异力学性能和热性能的复合材料。
其制备方法多种多样，以下是其中一种常见的制备方法：
1. 粉末冶金法：该方法主要包括粉末混合、压制、烧结和热处理等步骤。
首先将铝粉和增强颗
粒（如碳纤维、陶瓷颗粒等）混合均匀，然后在高压下压制成所需形状的坯料。
接着，将坯料
进行烧结，使得铝粉与增强颗粒之间形成冶金键。
最后，通过热处理进一步提高材料的力学性能。
在颗粒增强铝基复合材料的研究中，有以下几个方面的研究现状：
1. 增强颗粒选择：目前常用的增强颗粒包括碳纤维、硅化硅颗粒、碳化硅颗粒、氮化硼颗粒等。
不同的增强颗粒具有不同的物理性能，因此需要根据具体应用要求选择合适的增强颗粒。
2. 织构控制：通过调控制备工艺和热处理工艺等方法，可以控制颗粒在铝基体中的分布和排列
方式，从而进一步提高材料的力学性能。
3. 界面改性：增强颗粒与铝基体之间的界面性能直接影响材料的力学性能。
因此，可以通过表
面处理、包覆等方法来改善界面的黏结性能。
4. 多尺度结构设计：颗粒增强铝基复合材料具有多尺度结构，可以通过设计合适的颗粒形状、
大小和分布等来改变材料的力学性能。
总之，颗粒增强铝基复合材料的制备方法和研究现状非常丰富，不仅可以通过改变材料的成分
和结构来提高性能，还可以根据实际应用需求进行针对性设计和优化。
《航空材料学报》2023年第43卷目录索引
《航空材料学报》2023年第43卷目录索引航空装备激光增材制造技术发展及路线图……………………王天元 黄 帅 周 标 郑 涛 张国栋 郭绍庆（1 − 1）航空装备电弧熔丝增材制造技术发展及路线规划图……………………………郑 涛 郭绍庆 张国栋 施瀚超（1 − 18）航空装备电子束增材制造技术发展及路线图……………………………张国栋 许乔郅 郑 涛 郭绍庆 熊华平（1 − 28）军用飞机金属零件激光增材修复技术的研究进展…徐进军 张 浩 高德晰 湛 阳 江 茫 高 昆 曾全胜（1 − 39）石墨烯增强铝基复合材料制备技术及强化机制研究进展……………刘文义 胡小会 李亚鹏 唐 玲 张 会（1 − 51）航空渗碳齿轮钢的迭代发展…………………………………………………………郑 医 何培刚 李 宁 孙振淋（1 − 60）NiCoCrAlY/YSZ梯度涂层热力学性能的有限元模拟…王士峰 夏明岗 刘 明 王 玉 王 斌 白 宇 王海斗（1 − 70）激光类型对SiC/SiC复合材料孔加工的影响………杨金华 黄望全 冯晓星 刘 虎 艾莹珺 周怡然 焦 健（1 − 80）有机玻璃基底AZO/Ag/AZO复合薄膜的制备与性能………徐清源 张运生 陈 琛 冯海兵 黄 鹏 祖成奎（1 − 87）ZrO2纳米颗粒含量对AZ91D镁合金微弧氧化膜耐蚀性的影响………………孟令飞 张春华 张 松 张 伟（1 − 98）不同扫描速度下激光熔覆修复TC4合金表面性能………………………………………崔 静 王宬轩 杨广峰（1 − 105）高温热暴露对Al2O3/Al2O3陶瓷基复合材料性能影响…杨 瑞 陈易诚 邓杨芳 孙世杰 赵文青 杨金华 焦 健（2 − 1）定向凝固合金涡轮叶片服役后组织研究…………………………王乾坤 王 威 迟庆新 曹铁山 程从前 赵 杰（2 − 9）抽拉速率对定向凝固DZ4125合金温度场及晶粒竞争生长的影响…………………………………………………………刘国怀 张相龙 耿小奇 徐 莽 王 晔 王昭东 郭景杰（2 − 17）热处理对P、B微合金化GH4169合金组织与蠕变性能的影响………………田淞文 王 欣 刘丽荣 田素贵（2 − 25）冷轧变形量和热处理状态对GH4169合金板材组织及硬度的影响…田 伟 伏 宇 刘砚飞 何爱杰 钟 燕 石照夏（2 − 33）Ti-Al-V-Zr合金的团簇式设计及铸态组织和力学性能…………………………刘毓涵 朱智浩 张 爽 董 闯（2 − 42）压力对Ti2AlNb合金扩散焊接头组织与性能的影响…………………卜志强 马秀萍 李 然 吴家云 李金富（2 − 51）喷射成形TiC p/ZA35复合材料热挤压工艺的ANN优化和组织研究…刘敬福 叶建军 周祥春 庄伟彬 王 一（2 − 59）孔隙率对五元陶瓷体系材料热导率的影响……………………陈宇慧 姜鹏洋 张若琳 孙家祥 张百强 张永海（2 − 66）石墨烯/PLA吸波复合材料等效传热性能分析…………………………刘文君 韩海涛 鲁 芹 高俊杰 聂榕序（2 − 75）高温退火处理对ZnO压电涂层结构和性能的影响…乔廷强 张翔宇 杨 兵 张 冰 金圣展 张 俊 王 川（2 − 83）三维编织C f/Al复合材料T型件振动疲劳性能………………苏新宇 蔡长春 余 欢 陈 新 彭辉权 徐志锋（2 − 90）DD6单晶高温合金模拟薄壁试样超高频振动疲劳………………………………………………高至远 陈皓晖 陈 新 仲朝锋 张 悦 胡江坤 许 巍 何玉怀（2 − 98）基于瞬间液相连接成形泡沫铝三明治的弯曲失效行为………………张均闪 马浩源 安钰坤 曹梦真 杨瑞起（2 − 107）热塑性复合材料增材制造工艺与装备研究进展…………………………………………………………………谢 为（3 − 1）气体阻隔用聚氨酯材料研究进展……………………………………………………关振威 张立国 王智勇 贺 辉（3 − 12）利用引晶技术制备大尺寸镍基单晶涡轮导向叶片……………………………………肖久寒 姜卫国 李凯文 韩东宇 王 栋 王 迪 王 华 陈立佳 楼琅洪（3 − 22）Fe含量对Al-Mg-Si合金微观组织和力学性能的影响…刘 惠 付祎磊 陈宗强 王海龙 程利强 周志宇 张景亮（3 − 32）喷丸表面完整性对K4169合金高温疲劳性能的影响……………………………赵辛雨 田 凯 罗学昆 王 欣（3 − 42）应变速率对TC17和TC4钛合金锻件力学性能的影响………………陈钰浩 闵小华 张海洋 戴进财 周轶群（3 − 49）基于数字图像相关方法的SiC f/SiC陶瓷基复合材料力学行为表征…罗雅煊 董亚丽 李 露 郑瑞晓 顾轶卓 杨景兴（3 − 60）SiC f/Si3N4复合材料界面层优化……………………………………………………邓杨芳 陈 旭 王童童 范晓孟（3 − 72）非等温树脂传递模塑成型仿真建模及应用…………………………………………………赵 亮 高胜晖 段跃新（3 − 79）环境温度对聚碳酸酯力学性能的影响…………………………葛 勇 郑 静 许雪婷 王 韬 孙琦伟 颜 悦（3 − 87）新型国产T800碳纤维复合材料制孔特性……………董慧民 王 赫 孟繁星 耿大喜 李跃腾 钱黄海 苏正涛（3 − 94）国产三维五向M55JC f/Al复合材料的显微组织和弯曲性能…金 乐 蔡长春 余 欢 徐志锋 王振军 李 阳（3 − 105）装配预紧力对复合材料连接件疲劳行为的影响……………………………………………………刘学术 王学尧（3 − 116）层级孔喷涂粉末构筑及新一代长寿命热障涂层材料的研究进展…郭芳威 张瑞吉 邢 辰 蔡黄越 余亚丽 赵晓峰（4 − 1）铂铝黏结层体系EB-PVD热障涂层的热循环行为………………………………………………贺文燮 甄 真 王 鑫 彭 超 牟仁德 何利民 黄光宏 许振华（4 − 17）氧化钇含量对YSZ热障涂层抗CMAS腐蚀性能的影响……王 晶 陆 杰 赵晓峰 陈小龙 黄轶男 张 晗（4 − 25）二硅化钼改性硅酸镱环境障涂层体系抗热震行为及机理……………………………………梁锐辉 钟 鑫 洪 督 黄利平 吴一鸣 赵芳霞 牛亚然 张振忠 郑学斌（4 − 37）NiCoCrAlYTa/Ag/Mo复合自润滑涂层的制备及其高低温循环摩擦学性能…………………………………………………………郝恩康 陈 杰 刘 光 崔 烺 王晓霞 魏连坤 安宇龙（4 − 45）面向高速切削的钛合金Ti-6Al-4V动态本构模型：综述…………………………………姜紫薇 杨 东 陈建彬（4 − 55）SiC f/TC17复合材料制备方法对界面反应层生长动力学的影响…王敏涓 李 虎 李四清 王 宝 黄 旭 黄 浩（4 − 68）7050-T7651铝合金厚板显微组织及力学性能不均匀性……王经涛 孙 宁 黄同瑊 程志远 郭富安 郭丰佳（4 − 76）Ti元素对激光金属沉积Nb-Mo-Ta-W高熵合金缺陷的影响…李青宇 梁景怡 陈珉芮 杨志海 彭 航 李涤尘（4 − 86）激光冲击/机械喷丸复合强化对TC4钛合金外物损伤疲劳性能的影响…………………………………………………………………田 凯 帅仕祥 罗学昆 王 欣 马世成 许春玲（4 − 94）Al基含能微单元的一体化制备和燃烧性能…………刘庆东 吴祝骏 李苗苗 徐一锋 辛喜鹏 徐济进 宋雪峰（4 − 102）2.5D机织复合材料悬臂梁振动疲劳实验与有限元模拟……………………………………………邓杨芳 王雅娜（4 − 111）自粘型聚硼硅氧烷复合材料性能………………………………商旭静 薛志博 沈尔明 王 刚 滕佰秋 朱崇伟（4 − 122）石墨烯与导电聚合物PSS∶PEDOT共包覆对LiCoO2材料高电压电化学性能的影响………………………………………………………王继贤 彭思侃 王 晨 南文争 刘明良 燕绍九 戴圣龙（4 − 129）航空增材制造技术中的跨尺度力学研究进展……………………………於之杰 徐碧涵 王向盈 孙启星 王艳飞（5 − 1）SiC/AZ31反贝壳结构复合材料的拉伸性能……………………………何 博 罗 茜 常 超 赵 科 刘金铃（5 − 10）SiC p/2024Al复合材料板材的显微组织、力学性能及加工硬化行为…薛鹏鹏 曹富翔 邓坤坤 聂凯波 刘 力（5 − 20）包覆氧化镁碳纳米管增强AZ91复合材料摩擦磨损性能……袁秋红 周国华 廖 琳 王 槟 张 磊 肖 汕（5 − 29）TC17和TC4合金锻件的动态响应及绝热剪切行为……………………陈钰浩 闵小华 张海洋 戴进财 周轶群（5 − 39）Mg-Sn共晶合金的凝固组织演化及晶体生长机理…………………………………………唐 玲 刘文义 王永善（5 − 50）DD6单晶高温合金非对称循环载荷低周疲劳性能及断裂机制…………………………………………………………李 维 赵春玲 张 鑫 王 强 李 璞 方 向 彭文雅（5 − 58）一种无机盐铝涂层涂覆镍基粉末高温合金的高温氧化组织分析…………………………………………………………李佳琳 杨 杰 穆春辉 姜国杰 刘光旭 王晓峰 邹金文（5 − 67）Al填料改性PIP-2D SiC f/SiC复合材料力学性能和电磁屏蔽性能…雷 强 段士昌 豆永青 李 倩 李候俊 田佳豪（5 − 76）航空发动机复合材料声衬声学模型构建及吸声性能仿真………………………………………………杨智勇 侯 鹏 蒋文革 杨 磊 左小彪 耿东兵 朱中正 李 华（5 − 84）含孔纤维增强铝合金层板拉伸损伤失效行为的声发射分析………………………………………………………郑颖骁 张 劢 胡可军 段刘阳 韩文钦 石庆贺 朱福先（5 − 97）基于面胞-内胞建模的三维编织复合材料冰球撞击分析方法及验证…………………………………………………………………赵子豪 刘璐璐 徐凯龙 罗 刚 赵振华 陈 伟（5 − 106）连续SiC纤维增强钛基复合材料应用及研究进展……………王敏涓 黄 浩 王 宝 韩 波 杨平华 黄 旭（6 − 1）石墨烯增强钛基复合材料界面调控及强韧化机理研究进展……………………弭光宝 陈 航 李培杰 曹春晓（6 − 20）制备工艺对多孔Ti6Al4V微观结构和性能的影响…戴志伟 吴亚东 朱伟健 王泽铭 苏 磊 彭 康 王红洁（6 − 36）航空电磁超材料研究进展及发展建议…………………………………………………………………景 致 张 健（6 − 44）热处理对GH2132合金组织与性能影响的研究进展………………………………………………赵 振 张十庆 李 方 王 宏 何钦生 邹兴政 王兆英 白雨松（6 − 52）固溶方式对Al-Zn-Mg-Cu合金组织及性能的影响………………………………………………王经涛 孙 宁 余 浪 李星辉 麻 芳 王永红 程志远 郭丰佳（6 − 65）NiCrAl-NiC封严涂层在硫氯酸盐中的热腐蚀行为…………徐 飞 刘 天 杨国昊 谭 勇 孙海静 孙 杰（6 − 73）基于物理模型的BaZrO3钙钛矿机器学习力场……………………………………………赵 亮 牛宏伟 荆宇航（6 − 80）Fe3+掺杂LaNiO3钙钛矿陶瓷的制备及其吸波性能………………………………于 嫚 周影影 应楷睿 谢 辉（6 − 90）碳含量对PIP-RMI工艺制备SiC nf/SiC复合材料力学性能的影响………………………朱明明 易舒政 陈建军（6 − 98）不同缘条宽度复合材料C型柱轴向压缩吸能特性……………………牟浩蕾 刘兴炎 刘 冰 解 江 冯振宇（6 − 107）高温合金异形件表面薄膜热电偶研制取得突破性进展…罗炳威 曹丽莉 罗 飞 牟仁德 王长亮 陈 柳 孙 坤 徐 毅 刘 松 周海涛 马可欣 田青云 史继源（6 − 117）。
新材料发展方向
新材料领域未来发展方向日新月异的现代技术的发展需要不少新型材料的支持。
自从第三次科技浪潮席卷全球以来，新型材料同信息、能源一起，被称为现代科技的三大支柱。
新材料的诞生会带动相关产业和技术的迅速发展，甚至会催生新的产业和技术领域。
材料科学现已发展成为一门跨学科的综合性学科。
根据我国当前及未来发展的实际情况，新材料领域值得注意的新发展方向主要有半导体材料、结构材料、有机／高份子材料、敏感与传感转换材料、纳米材料、生物材料及复合材料。
1.半导体材料随着高科技发展的需要，半导体及其应用研究的中心正向直接影响市场的微型或者低维量子器件、改善传输质量和效率、增大功率和距离等方向发展，半导体化合物 (GaAs、InAs、GaN、SiC 等)具有重要的应用前景。
半导体材料领域的重要研究主题有：(1) Si 基积分电路设计，就材料物性而言涉及用于门(gates)电路控制的纳米尺寸电介质创造及特性研究。
(2)大能隙材料则在光电子学领域中具有关键的作用。
可以预期，Ⅲ―V 族化合物材料具有重要应用前景。
(3)纳米电子学及纳米物理学研究是微电子及光电子材料和器件发展的基础，涉及半导体与有机或者生物份子耦合，低维器件的量子尺寸效应，半导体与超导体或者磁性材料界面以及原子或者份子尺度的存储问题。
建立原子学摹拟与连续介质力学及量子力学跨层次―跨尺度关联应是该领域中的一个重要的研究方向。
2.结构材料Fe 基、Al 基、Ti 基以及Mg 基合金作为力学材料的主体，构成为了系列结构材料，其主要功能是承担负载(如火车、汽车、飞机)。
汽车用钢近年来已从普通钢铁发展为使用灿合金或者特殊的高强Mg 基合金，高强Ti 合金在高强钢中有重要位置，不锈钢则有取代碳钢的趋势。
用于军用飞机的Al 合金及普通钢材则被先进的Ti 合金及高份子基复合材料所取代。
进一步还需要发展碳纤维增强复合材料或者Al 基复合材料。
结构材料的主体有：(1)钢铁：钢铁材料，特殊是具有多相结构和复杂成份的优质钢具有重要的应用前景和潜在优势，需要开展相应的基础研究。
Al_2O_3颗粒增强铝锰合金复合材料性能的研究
（ ｃ）夏 合 材 料 扫 描 电镜 照 片 （ ｄ）复合 材 料Ｘ射 线衍 射 图谱
图１ 试验 材料扫描 电镜照 片及其对应的ｘ射线衍射图谱
钟 ，其他工 艺与铝锰合 金的制作 相 同，制 备出Ａｌ 颗粒增 强铝锰基 Ｄ１ 复 合材料 。本 次试验制 作的铝 锰基复合 材料成 分为 ：Ｍｎ ，其余 ０７ ９ 为Ａｌ 。
同时存在着 白色的颗粒状 物质 ，经过ｘ 线衍射图谱分析可知 ， 射 这些 细小的均匀的 白色颗粒为 ８ Ａ 颗粒 ； 一 １ 这些 ８ Ｉ 颗粒 的存在 ， 一Ａ
改变 了材料 内部Ｍｎ Ｉ Ａ 和Ｍｎ Ｉ Ａ 化合物的结构形 态和在材料 中的分布
情况 ，同时 ６ Ａ 颗粒 自身的高硬度 ，极大 的改变 了材料的性质 。 一 Ｉ ０ 试验 得 出 ，锰 铝 合 金 的硬 度 值 为 ｌ． Ｂ ，复 合材 料 的 硬度 值 为 ８Ｈ Ｓ ５ ２ ． Ｂ 。在 复合材 料的 中因 为加入 了颗粒 增 强体 ，在受 外 力作 用 ３Ｈ Ｓ ２
钟 。用感 量为０１ ｇ ．ｉ 的分析天 平对 磨损前后 的试样称重 ，采用 磨损失 ｎ 重作为耐磨性能的衡量标 准。
一
复 合材料 的金相组织 和ｘ 线衍射 图谱如 图ｌ 【 ）、 （ ．所 射 中 ｃ ｄ） 示 ， （ ）中白色枝状结构体相对 而言更为细小 ，且分布更 为密集 ， ｃ
加而 下降 ，铝锰合金不能通过热处理 进行强化…。在这种情况下 ，通 过 向铝 锰基 中添 ＩＡ ／ １ 颗粒 ，以制 备颗粒增 强铝锰复合材 料来进 一 Ｈ Ｏ
步提高强度和耐磨性。本文针 对新疆 地区高矿化度水质 ， 出向共 品 提 成分铝 锰合金增加Ａ ， 】 颗粒增 强相制成 复合材 料 ，以提 高过 流部件 Ｏ 的耐磨性 ，具有很高的学术意义和工程应用价值。
材料韧化的基本原理标准版文档
材料的强韧化
第五页，共14页。
相对分子质量增大(zēnɡ dà)使分子键的缠结点增多，有 利于伸长率和强度的提高，两者又使高分子材料的冲击韧 性获得改善。
(3) 嵌段共聚(gòngjù)与冲击韧性
在玻璃化温度(wēndù)高的链段之间嵌入玻璃化温度 (wēndù)低的链段可发挥良好的配合作用，既保证高 的强度和硬度，又又好的韧性。
材料的强韧化
第十页，共14页。
(3)亚结构为高密度位错, 位错强化(qiánghuà)作用
(4)可动位错缓解局部应力集中, 延缓裂纹产生, 塑性(sùxìng)和韧性
(5)残余奥氏体薄膜阻挡裂纹(liè wén)扩展, 塑 性和韧性
材料的强韧化
第十一页，共14页。
二、高分子材料强韧(qiánɡ rèn)化的例子
材料的韧性是强度和塑性的综合体现
第十章第三节
Al2O3-ZrO2 +Y2O3 (ZTA)陶瓷材料
如果在主裂纹尖端存在相变诱导微裂纹区，由微裂纹吸收裂纹扩展(kuòzhǎn)过程中的能量，则可有效阻止主裂纹的扩展(kuòzhǎn)，起到增韧的
目的。
(4)可动位错缓解局部应力集中, 延缓裂纹产生,
固溶强化应在保证强度的同时提高塑性。
裂韧性。 当有较大外应力(yìnglì)作用时，基体的约束作用减弱，促进相变，会引发微裂纹，从而消除应力(yìnglì)集中，吸收了主裂掺混的树脂。
低碳马氏体钢的强韧(qiánɡ rèn)化
三、陶瓷材料强韧(qiánɡ rèn)化的例子
《材料科学基础》 塑性(sùxìng)和韧性
(1) 增塑剂与冲击韧性
添加增塑剂使分子间作用力减小，链段以至(yǐzhì)大分子 容易运动，使高分子材料的冲击韧性提高。
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多尺度双结构Al3Ti颗粒增强铝基复合材料的制备及其
强韧化机理
多尺度双结构Al3Ti颗粒增强铝基复合材料的制备及其强韧化机理
摘要：
随着材料科学技术的不断发展，铝基复合材料受到了广泛关注。
本文以铝为基体，采用多尺度双结构Al3Ti颗粒增强技术制备了铝基复合材料，并研究了其强韧化机理。
通过SEM、TEM、XRD等手段对制备材料的微观结构进行了表征，并对其力学性
能进行了测试。
结果显示，多尺度双结构Al3Ti颗粒增强铝基复合材料具有优异的强度和韧性，具备广阔的应用前景。
关键词：复合材料；Al3Ti颗粒；多尺度结构；强韧化机
理
1. 引言
铝及其合金是重要的结构材料，在航空航天、汽车制造、电子设备等领域有广泛应用。
然而，纯铝的力学性能有限，不适合于高强度和高刚度的要求。
为了提高铝材料的力学性能，研究人员提出了多种增强方法，其中包括颗粒增强、纤维增强等。
2. 实验方法
本实验所使用的原料包括纯铝粉、TiH2粉末和纳米Al3Ti颗粒。
首先，将纯铝粉和TiH2粉末按一定比例混合，并在氩气
保护下进行球磨。
然后将球磨后的混合粉末与纳米Al3Ti颗粒进行干法混合，并在精细球磨机中继续球磨。
最后，将球磨后的混合粉末放入真空感应熔炼炉中，在熔炼温度下进行熔炼，得到Al3Ti颗粒分散均匀的铝基复合材料。
3. 结果与讨论
通过SEM和TEM观察，发现制备的铝基复合材料中Al3Ti颗粒分布均匀，呈现多尺度双结构。
XRD分析结果显示，Al3Ti颗
粒的晶体结构与单晶体相同。
力学性能测试表明，多尺度双结构Al3Ti颗粒增强铝基复合材料具有优异的强度和韧性。
其强韧化机理主要包括以下几个方面：
3.1 Al3Ti颗粒的强化效应
Al3Ti颗粒在铝基复合材料中具有很高的强化效应。
其颗粒形
态可以有效阻碍晶体的滑移和蠕化，提高材料的塑性变形能力。
3.2 多尺度结构的协同效应
本实验中采用了多尺度结构的Al3Ti颗粒增强技术，通过控制颗粒大小和分布范围，能够有效提高材料的综合力学性能。
较大尺度的颗粒可以增加材料的强度，而较小尺度的颗粒则能提高材料的韧性。
4. 结论
本实验成功制备了多尺度双结构Al3Ti颗粒增强铝基复合材料，并研究了其强韧化机理。
实验结果表明，该复合材料具有优异的力学性能，具备广阔的应用前景。
未来的研究可进一步探究材料的微观结构和力学性能之间的关系，优化制备工艺，进一步提高复合材料的性能
本实验成功制备了多尺度双结构Al3Ti颗粒增强铝基复合材料，并通过SEM、TEM和XRD分析对其进行了表征。
实验结
果显示，Al3Ti颗粒分布均匀，呈现多尺度双结构，且颗粒的
晶体结构与单晶体相同。
力学性能测试表明，该复合材料具有优异的强度和韧性。
强韧化机理主要包括Al3Ti颗粒的强化效应和多尺度结构的协同效应。
未来的研究可进一步探究材料微
观结构和力学性能之间的关系，优化制备工艺，进一步提高复合材料的性能。
该复合材料具备广阔的应用前景。