VPI法制备温度对Al_2O_3/水泥基材料组织和力学性能的影响

以Al_2O_3颗粒来实现对水泥基材料的增强效果,通过真空压力浸渗法制得具有连续结构的Al_2O_3/Ce基材料,分析预热温度对材料显微组织及力学性能的影响。研究结果表明:随着处理温度的升高,Al_2O_3/Ce基材料达到了更大的致密度。随着预热温度的增加,试样孔洞数量减少,孔隙率减低。当预热温度600℃时,Al_2O_3/Ce基组织内形成了具有均匀粒径的颗粒,获得最优的浸渗效果。Al_2O_3颗粒具有良好耐热性以及耐蚀性能,经拉伸测试发现当预热温度上升后颗粒拉伸强度发生了减小。随着预热温度的增加,试样断口部位颗粒拔出长度减少,颗粒与界面间的结合能力增加。经过600℃预热试样形成了整齐的拉伸断口,裂纹在颗粒径向上发生了快速扩展,对承载面形成了贯穿,发生脆性断裂。     

纤维预热温度对连续Al2O3f/Al复合材料力学性能的影响

选用Nextel610型Al₂O₃纤维为增强体、ZL210A连续氧化铝合金为基体,采用真空压力浸渗法制备纤维增强铝基复合材料(Al₂O_3f/Al),纤维的体积分数为40%,预热温度分别为500、530、560和600℃,研究了纤维预热温度对Al₂O_3f/Al复合材料的微观组织、纤维损伤和力学性能的影响。结果表明：随着纤维预热温度的提高复合材料的致密度随之提高,最大达到99.2%,材料的组织缺陷最少,纤维的分布均匀;随着纤维预热温度的提高从复合材料中萃取出来的Al₂O₃纤维的拉伸强度不断降低,纤维预热温度为600℃的复合材料中Al₂O₃纤维的拉伸强度仅为1150 MPa,纤维表面粗糙,有大尺寸附着物。纤维的预热温度对Al₂O_3f/Al复合材料的拉伸强度有显著的影响。预热温度为500、530、560和600℃的复合材料其拉伸强度分别对应于298、465、498和452 MPa。组织缺陷、纤维损伤和界面结合强度,是影响连续Al₂O_3f/Al复合材料强度的主要因素。     

碳化硅颗粒增强铝基复合材料的无压浸透反应机理探讨

为探讨SiCp/Al基复合材料无压浸渗反应机理,利用XPS鉴定了SiC预制体浸渗前沿界面上的反应产物结构.采用HRTEM研究了SiCp/Al基复合材料的界面结构.结果表明,浸渗与未浸渗部分之间的界面上存在MgO.Al2O3和ZnO诸化合物,没有发现氮的化合物.在SiC相与铝相的界面上仅存在MgAl2O4相,MgAl2O4相几乎连续地包敷在SiC颗粒上.这表明,高温下SiC与熔Al合金接触后,SiC颗粒表面上的SiO2与Al,Mg,Zn诸元素发生了放热反应,从而降低了表面张力,提高了湿润性.促进了自发浸渗.     

Al_2O_3弥散强化Cu基复合材料高温拉伸行为研究

Al2O3颗粒弥散强化铜基复合材料因具有高强度和高导电性而在电子行业和电阻焊行业有着广阔的应用前景,本文利用扫描电子显微镜和透射电子显微镜对内氧化法制备的Al2O3/Cu复合材料的显微组织进行了分析,并用高温电子拉伸试验机测试了其高温拉伸力学性能。结果表明,Cu 0.6%Al2O3复合材料的室温拉伸屈服强度为442MPa,600℃时屈服强度为154MPa;试验温度低于300℃,其断面收缩率为22.2%～62.0%,温度高于400℃,其断面收缩率为4.5%～9.1%,呈现出明显的高温脆性。对其拉伸断口形貌和断裂机理进行了初步分析。     

碳化硅颗粒增强铝基复合材料的无压浸渗反应机理探讨

为探讨SiCp/Al复合材料无压浸渗反应机理,利用XPS鉴定了SiC预制体浸渗前沿界面上的反应产物结构,采用HRTEM研究了SiCp/Al基复合材料的界面结构。结果表明,浸渗与未浸渗部分之间的界面上存在MgO,Al2O3和ZnO诸化合物,没有发现氮的化合物,在SiC相与铝相的界面上仅存在MgAl2O4相,MgAl2O4相几乎连续地包敷在SiC颗粒上,这表明,高温下SiC与熔Al合金接触后,SiC颗粒表面上的SiO2与Al,Mg,Zn诸元素发生了放热反应,从而降低了表面张力,提高了湿润性,促进了自发浸渗。     

镁基复合材料力学性能与微观组织研究

采用了液态浸渗法制备了Al2O3短纤维和SiC颗粒混杂增强镁合金复合材料.研究了浸渗压力对镁基复合材料力学性能和微观组织的影响.研究表明,当浸渗压力从0.4 MPa增加到60 MPa的过程中,由于组织的密实使得力学性能上升;随着浸渗压力的增加,将导致预制体受到压缩变形,纤维折断,从而导致综合力学性能下降.     

高导热金属基复合材料的热物理性能

分别采用无压浸渗、气压浸渗、内氧化技术制备了高导热Al/SiC、Al/C、Cu/Al2O3复合材料.研究了增强相和界面对这三种复合材料的热导率和热膨胀系数的影响,并对这些性能进行了理论分析和数值模拟.当颗粒尺寸与界面层厚度之比固定时,颗粒尺寸对Al/SiC复合材料热导率影响很小,但界面热导率对其影响很大;Al/SiC复合材料的CTE随温度的升高而增加,随SiO2层厚度的增加而减小;碳纤维中混杂3%SiC颗粒有利于改善纤维的分布,降低Al/C复合材料的缺陷,并提高其热导率;压力加工增加了Cu/Al2O3的致密度,也提高了其热导率;可用Schapery和Kerner模型计算复合材料的热膨胀系数,用Hasselman-Johnson模型计算热导率.     

熔体浸渗法制备镁/氧化铝复合材料

采用熔体浸渗法制备了Mg/Al2O3复合材料,利用X射线衍射、扫描电镜、金相显微镜等测试手段对其微观组织结构和力学性能进行了表征,并对试样断裂韧性和耐磨性进行了研究.结果表明:熔体浸渗法制备的Mg/Al2O3复合材料具有双连续相网络结构,且界面结合良好;随着Mg含量的减少,复合材料断裂韧性降低、耐磨性大幅度提高.     

(Al 2O3)P/6061Al的变形断裂特征和塑性

为了更清楚地认识颗粒增强铝塑性差的细微观机制,进行了(A12O3)p/6061Al的拉伸和三点弯曲变形实验,并用扫描电镜观察了变形与断裂的细微观特征.发现:(1)在加载过程中,总是基体先发生变形局部化,形成变形带;变形带内较大的A12O3颗粒优先开裂,形成颗粒尺度的微裂纹;变形带内的集中变形和Al2O3颗粒的继续开裂交互作用,导致微裂纹沿着变形带连接与扩展进而发生宏观低塑性断裂;(2)加载方式、材料状态和变形温度对上述过程没有本质影响.根据以上观察结果和颗粒增强铝的强化机理,讨论了塑性差的细微观机制以及材料状态和变形温度对(Al2O3)p/6061Al塑性的影响.     

点焊电极用Al2O3/Cu 复合材料性能研究

为提高传统点焊电极材料的抗软化温度,研究开发了具有高抗软化性能的Al2O3颗粒增强Cu基复合材料,对其微观组织和软化温度、导电率进行了测试,结果表明该Al2O3/Cu复合材料的软化温度高达930℃,导电率达86.49%IACS,适宜制作点焊电极材料。     

增强颗粒与基体适配性对颗粒增强铝基复合材料强化机理的影响

用粉末冶金法制备了分别用Al2O3、SiC颗粒增强的颗粒体积分数为25%的6061Al基复合材料,在不同温度对其进行固溶-时效热处理,通过拉伸曲线分析和断口SEM分析研究了增强颗粒与基体适配性对颗粒增强铝基复合材料拉伸性能的影响。结果表明,低强度Al2O3颗粒不适合用于增强高强度的6061Al基体;研究了增强颗粒与基体适配性对颗粒增强铝基复合材料强化机制的影响,发现主要通过影响应力传递机制来影响复合材料性能;揭示了适配性与增强颗粒开裂、复合材料屈服之间的关系,得出增强颗粒相对于基体强度越高,颗粒开裂越少,并总结了一种表示增强颗粒与基体适配性关系的方法。     

径棒法编织C/C复合材料高温拉伸性能研究

采用化学气相沉积、沥青浸渍-高压碳化混合致密工艺向径棒法编织的预制体内引入基体碳,实现高密度(≥1.94g/cm3)炭/炭复合材料制备。利用快速通电加热测试技术,模拟C/C复合材料的高温工作环境,研究不同温度下材料的环向拉伸性能。结果表明:在2 300℃时,材料拉伸强度最大(80.3 MPa),断裂应变随着温度的升高而增加。采用扫描电镜对试样及断口形貌进行观察,发现测试温度、机加损伤及试样过渡区应力集中影响材料断裂特征。温度为1 800℃、2 300℃时材料在过渡区断裂;温度为2 800℃时,材料在标距区发生破坏,纤维与基体界面结合强度低,纤维拔出多,表现出假塑性断裂特征。     

超声化学原位合成纳米Al_2O_3/6063Al复合材料组织及高温蠕变性能

为研究纳米颗粒增强铝基复合材料的高温蠕变特性,基于6063Al-Al2(SO4)3体系,采用超声化学原位合成技术,制备出不同Al2O3体积分数(5%、7%)的纳米Al2O3/6063Al复合材料,通过高温蠕变拉伸试验测试其高温蠕变性能,利用XRD、OM、SEM及TEM分析其微观形貌。结果表明:施加高能超声可显著细化增强体颗粒并提高其分布的均匀性,所生成的Al2O3增强颗粒以圆形或近六边形为主,尺寸为20~100nm;纳米Al2O3/6063Al复合材料的名义应力指数、表观激活能和门槛应力值与基体相比大幅提高,均随着增强体体积分数的增加而提高,表明纳米Al2O3/6063Al复合材料的抗蠕变性能提高;纳米Al2O3/6063Al复合材料的真应力指数为8,说明复合材料蠕变机制符合微结构不变模型,即受基体晶格扩散的控制;纳米Al2O3/6063Al复合材料的高温蠕变断口特征以脆性断裂为主,高应力下形成穿晶断裂,低应力下形成沿晶断裂和晶界孔洞;纳米Al2O3/6063Al复合材料的主要强化机制为位错强化与弥散强化。     

Mg对无压渗透制备Al/SiCp陶瓷基复合材料的影响

本文采用无压浸渗法,研究了Mg对Al/SiC.(SiC体积分数为40%-70%)陶瓷基复合材料制备及组织影响.结果表明,Al浸渗液中添加Mg可以显著提高铝液的浸润性,因为Mg扩散并富集于Al/SiCp界面,通过界面反应促使Al2O3膜的破裂降低界面张力,增加了铝合金液的流动性,而且Mg与骨架孔隙内的气氛反应形成负压,促...     

网状结构Si3N4陶瓷增强金属基复合材料的研究

利用有机前驱体浸渍法制备了Si3N4网络陶瓷预制体,利用液态金属浸渗法制备出Al基、Mg基复合材料：分析了在浸渗过程中浸渗温度、润湿角、浸渗时间、浸渗高度的相互关系。在压力下金属液克服浸渗阻力．使浸渗得以完成。网络陶瓷骨架孔筋表面覆盖一层氧化膜有利于自发娄渗的进行。合金中适量镁元素的存在使平面上发生轻微化学放热反应．对浸渗有利。指出压力浸渗制备铝基复合材料与无压浸渗制备镁基合材料的特点。探计了这种复合材料抗压强度和摩擦磨损性能特点。指出Si3N4／Al复合材料，Si3N4/Mg复合材料抗磨擦性能明显优于基休．抗拉强度大大高于基体。     

TiB_2颗粒增强钛基复合材料抗氧化性能

采用粉末冶金法制备了TiB2/Ti颗粒增强钛基复合材料,研究了不同烧结温度(800、900、1000和1100℃)TiB2/Ti复合材料在600、700、800和900℃空气中的恒温氧化行为,分析了TiB2对钛基复合材料氧化动力学行为的影响,并对氧化层表面的相组成、形貌以及氧化层剖面的显微结构进行了分析。结果表明:该复合材料的氧化层表面的氧化产物主要为金红石型TiO2,此外还有Fe2O3、Al2O3和B2O3,未发现其它类型钛的氧化物;TiB2/Ti复合材料800℃恒温空气中氧化的氧化动力学曲线初始阶段氧化速度较快,随着氧化时间的延长,形成的氧化膜减慢了氧化的速度;随着增强体TiB2体积分数的增加和烧结温度的提高,复合材料的抗氧化性能提高,这主要是由于提高烧结温度和提高增强体TiB2的体积分数均有利于氧化层的致密度提高,从而提高了材料的抗氧化性能。     

硅基HA/Al2O3复合生物涂层的制备与表征

通过磁控溅射沉积、阳极氧化与溶胶-凝胶结合的多步技术在Si(100)表面制备了HA/Al2O3复合生物涂层材料.采用TG-DSC测定了复合涂层中HA外层的烧成温度,采用XRD、FT-IR以及EDS分析了Si(100)基HA/Al2O3复合生物涂层的组成,并借助SEM研究了复合涂层的表面与截面的微观形貌.研究表明,凝胶完全转变为HA外层的最低温度约为550℃,凝胶经600℃处理30min后可在Si(100)-Al2O3基上形成具有一定数量纳米细孔且含有少量CO3的HA外层;A外层嵌入Si(100)基阳极氧化Al2O3多孔层的孔洞中构成HA/Al2O3复合生物涂层.     

直接氮化法制备MgAlON材料的工艺研究

为了制备出单相的Mg Al ON材料,采用直接氮化法,以活性氧化铝微粉(α-Al2O3)、金属铝粉(Al)和高纯氧化镁微粉(Mg O)为原料,研究了反应温度和原料配比对产物物相组成及微观晶体形貌的影响。结果表明:在本实验条件下,试样中Al含量的增加有助于Al2O3相的消失和Mg Al ON相的生成,但加入量过多会产生多余的Al N相;当原料配比不变时,随着温度的升高,MgAl ON相也会增加。因此,在1 600℃、原料中Al含量为12%、Mg O的量为12%~15%的条件下,可以获得晶型发育良好的单相MgAl ON材料。     

涂层组分对磁控溅射制备Ti600合金表面Ti-Al-N涂层组织微观结构的影响

以电弧复合磁控溅射沉积工艺在Ti600合金基体上沉积得到Ti-Al-N涂层,通过控制公转速度的方式来获得不同涂层组分,实验研究涂层组分对涂层组织微观结构的影响。研究结果表明:随着公转速度的增加,涂层内Ti/Al比表现出减小的变化。在涂层表面上形成了许多尺寸较大的颗粒与一些凹坑结构,较小Ti/Al比试样形成了少量的表面大颗粒,并得到致密组织结构。退火态和沉积态涂层形成了相近的表面形貌。涂层厚度发生了先升高后降低,2#试样达到了最大的沉积速率。随着深度的增加,Al,O元素的含量表现出先增加后降低的变化规律,在涂层6μm之后Ti和N元素含量得到明显的增加。当涂层内Ti/Al比例减小后,形成的Ti_2AlN特征峰发生了先增大后降低的变化现象。为了提高Ti_2AlN涂层的纯度与结晶度,应选择2#试样的制备工艺。     

槽形Cf/Al复合材料构件真空液相成型工艺控制

为制备性能较高的Cf/Al复合材料构件,选用M40J为增强体,AlMg5为基体,采用真空液相浸渗工艺,研究了复合过程中温度、涂层等工艺参数对槽形复合材料构件性能的影响.结果表明,预制件的预热温度对复合材料的性能有显著影响,预热温度由680℃降到620℃时,复合材料的抗拉强度提高了94 MPa;C-Al2O3涂层对复合材料的性能有较大影响,经涂层处理后的预制件制备的复合材料的最高强度比未经涂层处理的最高强度提高了50 MPa,构件的密度小于2.5g/cm3.