时间: 2024-02-19 01:33:01 | 作者: 华体汇平台app下载
导读：本研讨提出了一种经过液态金属脱合金( LMD )和后续合金化相结合的办法制备具有3D双接连结构的金属-金属间化合物复合资料的新工艺。首要，选用LMD工艺制备多孔Ti结构，然后将其浸入熔融Mg - 3Al ( wt % )金属中。因为Al与Ti的热力学混溶度高于Mg，跟着浸泡时刻的添加，Al在Ti基体中的浓度添加。这导致Ti基体内部产生次序相变：α-Ti→Ti3Al→TiAl。相变明显影响复合资料的硬度和强度，其间Mg - Ti3Al - TiAl复合资料的硬度最高，约为传统Mg - Ti复合资料的2倍。这一立异工艺为开发各种双接连金属-金属间化合物复合资料供给了或许。
去合金化，或挑选性浸出，是一种广泛研讨的进程，其间运用化学办法挑选性地去除或溶解前驱合金的特定成分。运用酸溶液进行化学脱合金已被广泛探究用于制备3D互连多孔资料。在这样的一个进程中，较低的贵金属元素因为其电负性相关于其他合金成分较低而被挑选性电离。这导致了纳米多孔贵金属资料的构成，其韧带尺度在几十纳米的数量级上。但是，化学脱合金仅限于贵金属元素，因为氧化问题而无法运用于非贵金属元素。2011年，Wada等人提出了一种新的去合金化工艺，称为液态金属去合金化( LMD )。与化学脱合金不同，LMD运用金属熔体而不是水溶液来避免非贵金属元素的氧化。经过考虑前驱体合金元素和纯金属熔体之间的混合焓，经过LMD进程开发了各种3D互连的非贵金属-金属复合资料。这些复合资料表现出优异的物理功用，包含高强度和杰出的延展性，这归因于它们共同的机械互锁结构。它们的功用超过了预期，并优于粉末冶金和复合铸造等传统制作办法制备的其他复合资料。
最近关于LMD的研讨大多散布在在LMD进程中的微观结构表征和相变行为。但是，关于前驱体合金中元素与金属熔体之间杂乱的LMD反响的研讨依然有限。Joo等最近报导了( FeCo )xNi100 - x前驱体与Mg - 10Ca ( at % )熔体之间的杂乱脱合金反响。Ni和Co均与Mg - Ca熔体互溶，但Ni因为具有负的混合焓( -4 k J / mol )而先产生反响。Co具有正的混合焓(约为3 k J / mol)，反响活性较低，其溶解受相邻熔体通道中Ni的浓度操控。这一依据成果得出，混合焓是LMD进程中决议化学反响的重要的条件，具有错综杂乱的相溶联系。但是，与韧带和熔体均互溶的合金元素在熔体中的影响没有得到遍及研讨。合金化在调整金属和复合资料的组成以完成特定功用方面起着至关重要的效果。此外，根据合金规划战略，原位复合资料的开发触及直接在基体中组成增强相。因而，有必要对LMD进程中的合金化进行突破性研讨，以开发各种先进的3D互连资料。
一般来说，增强相的形状决议了复合资料的分类为颗粒增强、纤维增强、层合或晶须增强。复合资料的多相特性为增强基体资料的功用供给了时机，但上述孤立的增强结构并不能克服基体与增强体之间的弱界面问题。金属间化合物增强铝基和镁基复合资料被归类为轻质金属间化合物复合资料，它们具有完成各种功用的潜力，如热交换，减振和弹道维护。但是，大多数已报导的轻质金属-金属间化合物复合资料已被开发为层合或颗粒增强，而且它们也存在分层问题。开发一类新式的轻质金属-金属间化合物复合资料将增强其功用性和实用性，并拓展其潜在的运用。
图1 . LMD组合工艺(进程1 )和后续合金化(进程2 )示意图及元素间的互溶联系。
图2 .经过LMD制备的( a ) Mg - Ti复合资料和多孔Ti的X射线 s制备的( b )复合资料的X射线衍射图谱。
图4 .复合资料的显微安排和硬度随Mg - 3Al熔体中浸泡时刻的改变：( a ) Ti和Mg基体中的Al浓度，( b ) Ti和Mg基体的宽度，( c ) Mg基体的面积分数，( d )复合资料中心区域的维氏硬度。
图5 .经过几种根据LMD的办法制备Mg - Ti ( Al )复合资料及其外表和中心区域的SEM相片：( a )运用Mg - 3Al熔体的典型一步LMD制备的复合资料；( b )运用纯Mg和Mg - 3Al熔体的接连两步LMD制备的复合资料；( c ) LMD后的后续合金化进程制备的复合资料(提出的办法)。
图7 .随后合金化60 s和3600 s制备的复合资料的紧缩应力-应变曲线和SEM断口描摹。
Φp，60s和Φp，3600s别离表明60s和3600s复合资料的塑性应变直至开裂。
本研讨提出了一种运用LMD和后续合金化技能制作金属-金属间复合资料的新办法。LMD进程产生三维互连的多孔Ti结构，然后将其浸入二元Mg - 3Al熔体中以促进Al合金化。熔体中3 wt % Al的搀杂导致快速进入和均匀合金化进程。Al原子挑选性地与Ti基体产生反响，导致接连的相改变(α-Ti→Ti3Al→TiAl )。令人惊奇的是，浸泡时刻直接影响Ti基体面积分数的添加- -这是LMD进程中的一个非常规调查。有必要留意一下的是，LMD和随后的合金化进程产生了三相复合资料( Mg-Ti3Al-Ti Al)，其硬度和紧缩强度别离是运用传统LMD办法制备的初始Mg - Ti复合资料的1.8倍和1.3倍。此外，虽然存在脆性相，该复合资料仍表现出明显的抗开裂功用。因而，所提出的后续合金化工艺可为三维互连结构(如LMDed或3D打印资料)中的额定合金化供给有价值的辅导，然后促进具有高体积分数增强体的耐性复合资料的开展。
