轻微界面反应对SiCP/6061Al复合材料弹性模量的影响

本文首次提出控制压铸SiC_P/6061Al 复合材料中轻微界面反应的方法, 并就反应的机理及其对材料弹性模量的影响规律和机制进行了研究。结果表明: 界面反应物为离散分布的小颗粒状MgAl₂O₄, 反应中氧的主要来源为原始态SiC 颗粒表面残留的SiO₂薄层; 该种反应物的存在有利于材料弹性模量的提高。      

挤压铸造法制备可变形SiCP/Al复合材料的组织与性能

通过在SiC颗粒预制块中加入铝粉的方法制备了颗粒含量可控的SiC颗粒预制块,并用挤压铸造法制备了可变形SiC_P/Al复合材料。通过对颗粒体积含量为25%的SiC_P/Al复合材料进行热挤压变形,研究了挤压变形的可行性及其对复合材料组织与性能的影响规律。实验结果表明,用本文中提出的新工艺制备的25vol%SiC_P/Al复合材料可以成功地进行挤压比为25∶1的热挤压变形,并且热挤压变形可以明显提高复合材料的强度、刚度和塑性。     

稀释中间复合材料法制备SiCP/356Al的研究

本文探索了一种制备SiC_P/Al的新工艺方法,即稀释中间复合材料法,以避免通常用来制备SiC_P/Al的复合铸造法中存在的浸润性差、气孔率高、存在氧化夹杂及颗粒偏聚等问题。结果表明,用该法能成功地制备10vol%和15vol%SiC_P/Al复合材料,其拉伸性能比用复合铸造法制备的同样材料高10%,且气孔率显着降低,X-rays衍射和TEM分析结果表明,该工艺过程中没有发生明显的界面反应,工艺参数的选择是合理的。     

C/SiC复合材料的常压制备与性能研究

采用聚碳硅烷作为碳化硅先驱体, 以二维0°/90°正交编织碳布叠层后作为增强体, 采用真空压力浸渍的方法制备了C/SiC复合材料, 研究了裂解温度和浆料浓度对复合材料性能的影响. 结果表明: 复合材料的弯曲强度随着裂解温度的升高以及浆料浓度的增加都呈增加趋势; 基体在纤维束内部分布均匀, 但依然有一些小气孔存在; 在1100℃时, 基体中开始生成一定量的β-SiC相, 复合材料的三点弯曲强度达到232MPa, 断裂韧性达到10.50MPa·m^1/2. 在断裂过程中表现出明显的韧性断裂, 断口有较长的纤维拔出.     

铸造SiCP/6061 Al 复合材料的冲击拉伸性能

在两种环境温度和三种冲击加载速率下, 对搅拌铸造法制备的碳化硅颗粒增强(w t 8% )6061 A l 基复合材料的冲击拉伸性能进行了试验研究。实验结果表明, 该材料的断裂应变随加载率和环境温度的升高而下降, 模量随加载率和环境温度的升高而上升。材料的应力-应变曲线呈现脆性。     

铸造高强度C/Al复合材料

本文介绍用铸造法制造抗拉强度超过750MPa的高强度C/Al复合材料。将国产高强度碳纤维经MSC涂层处理后以束状排布于精密铸造模壳内,在4000Pa的真空度和0.75MPa的空气压力下将356合金液浸渗入预热模壳内,凝固后获得C/Al复合材料零件或试样。试样的抗拉强度当纤维体积分数为0.35时达764MPa。论文讨论了纤维束状排布对浸渗过程和材料韧性的有利影响。     

增强体SiCP对SiCP/Al复合材料腐蚀行为的影响

通过周期浸润腐蚀实验研究了不同SiC颗粒尺寸(70、90、140、220μm)和不同SiC颗粒体积分数(42%、49%、55%)的SiC_P/Al复合材料在酸性环境中的腐蚀行为。采用失重法、金相显微镜、X射线衍射仪以及扫描电镜分别计算腐蚀速率、观测微观组织、分析腐蚀产物的物相组成以及观察表面形貌。结果表明：腐蚀前期,SiC_P/Al复合材料的耐腐蚀性能随着颗粒尺寸的减小而降低,腐蚀中后期,耐蚀性能随着颗粒尺寸的减小反而有一定程度的提高;SiC颗粒的存在一方面促进了点蚀的成核,另一方面又打断了基体的连续性,改变了点蚀的生长方式,抑制了点蚀的进一步扩展;SiC_P/Al复合材料的耐腐蚀性能随着颗粒体积分数的提高而降低,其腐蚀产物主要为氧化铝和非晶态硫酸铝化合物。     

颗粒类型对颗粒增强铝基复合材料性能的影响

本文对粉末冶金法制备的ＳｉＣ和ＴｉＣ颗粒增强铝基复合材料进行了研究。试验表明，在颗粒含量相同、尺寸相当的条件下，ＴｉＣ增强Ａｌ基复合材料的强度和模量均低于ＳｉＣ增强Ａｌ基复合材料，但其屈强比却明显高于ＳｉＣ增强Ａｌ基复合材料。高温长时间等温处理对ＴｉＣ颗粒增强纯Ａｌ复合材料的强度没有明显的影响。     

SiCP/Al复合材料的拉伸性能

对高体积分数碳化硅颗粒增强铝基(SiC_P/Al)复合材料的拉伸强度进行了试验研究。发现在较高应力水平下经过2次卸载的试件与未做卸载的试件相比,拉伸强度变化很小,说明加载-卸载过程对材料的拉伸强度影响不大。在试验研究的基础上,使用ANSYS软件建立了有限元模型,对SiC_P/Al复合材料的拉伸特性进行了仿真模拟。研究结果表明,低体积分数SiC_P/Al复合材料的力学性能更接近塑性材料;而高体积分数SiC_P/Al复合材料的力学性能则接近于脆性材料。拉伸强度模拟计算误差非常小,基体破坏是导致高体积分数SiC_P/Al复合材料破坏的主要因素。     

溶剂热浸渍时间对C/C复合材料抗氧化性能的影响

采用溶胶-凝胶结合溶剂热浸渍法,利用硼溶胶和B2O3微粉对炭/炭(C/C)复合材料进行基体和表面改性。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等测试手段对改性后C/C复合材料的物相组成和显微结构进行表征。重点研究了溶剂热处理时间对改性后C/C复合材料的物相组成、显微结构及抗氧化性能的影响。结果表明经过溶剂热改性处理后,C/C复合材料的表面缺陷被B2O3保护层所覆盖,同时基体内部缺陷也被B2O3所填充。延长溶剂热改性时间,B2O3覆盖层的平滑度和致密度不断上升,C/C复合材料的抗氧化性能不断提高。经48h溶剂热改性后的C/C复合材料在静态空气中600℃恒温氧化17h后的质量损失仅为2.13%。     

C/Al复合材料电性能研究

本文主要研究了碳纤维增强铝复合材料中纤维含量、纤维排布方式和温度对材料导电性能的影响,实验结果表明,复合材料的电阻率随着纤维含量的增加,纤维排布角度的增大和测试温度的增高而增大。     

C/Al复合材料电性能研究

本文主要研究了碳纤维增强铝复合材料中纤维含量、纤维排布方式和温度对材料导电性能的影响,实验结果表明,复合材料的电阻率随着纤维含量的增加,纤维排布角度的增大和测试温度的增高而增大。      

C/Al复合材料中镍涂层的界面行为

为改善纤维与基体的润湿性,在碳纤维表面涂覆Ni、SiC-Ni。经铝液浸渗实验表明Ni涂层可以使纤维很好地分布于基体中。但Ni单涂层导致碳纤维损伤,Ni、SiC-Ni两状态下界面与基体中均产生大量脆性相,急剧降低复合材料的强度。     

C/Al复合材料中镍涂层的界面行为

为改善纤维与基体的润湿性,在碳纤维表面涂覆Ni、SiC-Ni。经铝液浸渗实验表明Ni涂层可以使纤维很好地分布于基体中。但Ni单涂层导致碳纤维损伤,Ni、SiC-Ni两状态下界面与基体中均产生大量脆性相,急剧降低复合材料的强度。      

C/Al复合材料界面反应动力学

本文通过对扩散控制C/Al界面反应的理论分析和试验测量,建立了模拟复合材料界面反应的动力学方程.理论分析求解的是一组反应扩散方程;实验测量界面反应层厚度用的是扫描俄歇微探针深度剖面分析方法.实验测量的结果很好地验证了理论分析所建立的界面反应动力学方程,并给出了所用样品界面反应的激活能.     

合金元素对C/Cu复合材料界面结合特性及性能影响的研究

作者采用连续电沉积法,在碳纤维表面沉积单层或复层金属,如Cu、Ni、Cr、Sn等,并通过真空热压扩散制备复合材料.本文研究了合金元素对C/Cu复合材料界面结合特性和组织性能的影响,并定量地研究了复合材料的界面结合强度.     

环氧树脂/二氧化硅杂化材料的制备与性能

采用溶胶-凝胶技术,以硅酸钠为原料制备聚硅酸/四氢呋喃溶胶,再与环氧树脂（EP）及少量偶联剂3-氨基丙烷乙氧基硅烷（APTES）混合,制备EP/SiO2杂化材料.通过红外光谱、X射线衍射、DSC、TG及扫描电镜（SEM）等测试手段对材料的结构与性能进行了表征.     

压铸法制造SiCw/Al复合材料的渗透过程分析

本文深入分析了用压铸法制造SiCw/Al复合材料过程中液态铝渗入SiC晶须预制块中的渗透过程。通过理论计算得到液态铝渗入晶须预制块的临界渗透压不超过2MPa。对不同晶须含量的预制块所进行的模拟渗透过程的压缩试验结果表明,随外力的增加,预制块被压缩的程度增大,从而使预制块的晶须相对含量增大。通过对渗透过程的分析,认为液态铝渗透晶须预制块需要一定时间,因此当外力以较大的速度达到最大值时,液态铝不能完全渗入预制块中,这时预制块将被压缩,导致所得复合材料晶须相对含量提高。研究结果表明,复合材料晶须体积分数主要取决于预制块晶须体积分数和复合压力。      

溶胶-凝胶法制备有机/二氧化钛杂化材料

采用溶胶-凝胶法同时对钛酸四丁酯(TBT)乙烯基三乙氧基硅烷(ETES)进行水解剥备出能长时间稳定存在的纳米TiO2杂化材料的溶胶体系。探讨了反应体系的pH值、溶剂类型、反应温度以及正丁醇与TBT的体积比对产物稳定性的影响。红外光谱表明该溶胶体系是TBT与ETES反应的产物。透射电镜分析表明：该体系颗粒大小为60nm～80nm左右。此种含TiO2的杂化材料广泛应用于纳米复合材料的增强、耐磨等领域。     

C/Al复合材料界面反应动力学

本文通过对扩散控制C/Al界面反应的理论分析和试验测量,建立了模拟复合材料界面反应的动力学方程.理论分析求解的是一组反应扩散方程;实验测量界面反应层厚度用的是扫描俄歇微探针深度剖面分析方法.实验测量的结果很好地验证了理论分析所建立的界面反应动力学方程,并给出了所用样品界面反应的激活能.