Ti3SiC2/HAp陶瓷复合材料力学性能研究

以Ti3SiC2(10%～50%,体积分数)和HAp粉为原料,采用等离子体放电烧结(SPS)方法,在外加应力60 MPa,烧结温度1200℃条件下,制备了Ti3SiC2/HAp陶瓷复合材料.研究了Ti3SiC2含量对复合材料的硬度、抗弯强度、断裂韧性等力学性能的影响.实验结果表明,随Ti3SiC2含量的变化,复合材料的强度和韧性均得到了提高和改善.分析认为,Ti3SiC2材料的微观结构特征和增韧机制起到了重要作用.     

电化学方法制备HAp/金属生物复合材料研究进展

着重介绍了4种制备HAp(羟基磷灰石)／金属生物复合材料的电化学方法，即电结晶、电泳沉积、电镀共沉积和阳极氧化；详细叙述了4种方法相关的研究进展，并对利用电化学方法在金属或合金上制备HAp生物涂层的发展趋势作了概述。     

Fabrication of CTP/HAp novel gradient composite bioceramics

Calcium-titanium-phosphate（CaTi4（PO4）6, CTP）/hydroxyapatite（HAp） is a kind of novel gradient composite bioceramics, which has excellent biocompatibility and bioactivity. CTP ceramic film was synthesized one-step on the surface of titanium using micro-arc oxidation（MAO）. The CTP/HAp composite bioceramics were prepared by soaking CTP film in HAp inducing solution for several days. XRD, SEM and EDX were used to characterize the bio-ceramic films phase and composition, morphology and component. The influence of electrolyte molar ratio of Ca to P and the current density to the synthesis of film was studied, and the optimized value of parameters above were 1/6 and 15A/dm^2. The parameters of HAp inducing solution, such as component and pH value were also studied and the best pH value which is adjusted by NaOH is 6.4.     

粉末冶金法制备SiC颗粒增强镁基复合材料工艺及性能的研究

研究了粉末冶金法制备SiC颗粒增强镁基复合材料过程中几个非常重要的工艺问题。研究了对比了基体Mg粉的形状和新旧程度、粉末冶金时混料方式和热压工序对镁基复合材料性能的影响。结果表明,采用合适的烘粉处理后,Mg粉的新旧程度对复合材料的无明显影响;与粒状Mg粉相比,片状Mg粉对应的屈服强度有所提高;和普通混粉方式相比,球磨混粉的伸长率略低;热压工序可以使镁基复合材料的性能更趋稳定。     

碳/碳复合材料表面羟基磷灰石生物涂层的研究进展

综述了C/C复合材料表面HAp涂层的制备工艺研究进展,指出涂层与基体的结合是目前该材料存在的主要问题.在总结前人解决问题的基础上,提出了采用水热电沉积解决此问题的新方案.最后,展望了C/C复合材料表面HAp生物涂层的研究重点和发展趋势.     

HA/Mg生物复合材料的制备及其腐蚀特性

以纯镁为基体,以化学沉淀法制备的针状羟基磷灰石（HA）粉体为增强体,采用粉末冶金工艺制备了不同HA含量的HAp／Mg复合材料。对所制备复合材料的组织、物相以及在模拟体液（simulated body fluid,简称SBF）中的腐蚀行为进行了研究。结果表明：HA在烧结过程中与镁基体没有发生明显反应：HA对HA／Mg复合材料的密度、硬度及强度产生了不同程度的影响;同时HA加入可以提高复合材料在模拟体液中的抗腐蚀能力和抑制模拟体液的pH值增加,通过调整HA的体积分数可以调控复合材料的力学性能和腐蚀速率。     

骨微量元素掺杂对磷酸钙骨水泥水化性能的影响

在磷酸钙骨水泥中分别掺杂骨微量元素镁(Mg)、铁(Fe)、锌(Zn)、锶(Sr),考察掺杂离子种类、含量对骨水泥固化时间、羟基磷灰石(HAp)结构、晶形以及骨水泥的抗压强度和孔隙率的影响。结果表明:掺杂不同离子将使骨水泥的固化时间有不同程度的延长;同时,影响水化产物羟基磷灰石的晶体形态。Mg2+掺杂使水化产物HAp晶粒细化,呈板状形态;Sr2+掺杂可获得纳米级晶须,且晶须相互缠绕,二者均有利于材料力学性能的提高。而掺杂Fe3+和Zn2+的骨水泥,其孔隙率明显提高,有利于体液循环和提高材料的生物降解性能。     

热挤压对15％Mg2Si/Al-Si-Cu复合材料组织及性能的影响

采用熔炼法制备了15％Mg2Si/Al-3％Cu-3％Si复合材料,并研究了热挤压对复合材料的组织及性能的影响.结果 表明,铸态15％Mg2Si/Al-Cu-Si复合材料中初生Mg2Si相(记为Mg2Sip)呈多边形状,且大都具有尖锐的棱角,其尺寸(DMg2siP)约为31.24μm,菊花状的共晶Mg2Si相(记为Mg...     

原始Mg粉形状对Mg-B体系成相行为的影响

采用球形Mg粉(Q-Mg)、屑状Mg粉(X-Mg)和无定形B粉,按照MgB2的化学计量比充分混合后,在10 MPa的压力下压制成块材,分别在650,750和800℃下进行烧结.X射线衍射(XRD)结果表明,Q-Mg样品的成相速率远低于X-Mg样品.扫描电镜(SEM)观察显示,样品中的孔洞形状和尺寸依赖于初始Mg粉的形状和尺寸.差示扫描量热法(DSC)研究结果显示,两类样品在升温过程中,均先后发生了固-固反应、Mg熔化以及液-固反应.但是,由于球形粉末表面积较小,表面能较大,且表面原子活性较差,导致了Q-Mg样品的固-固反应起始温度比X-Mg样品高出53.7℃.基于DSC,XRD和SEM研究结果可知,球形Mg粉提高了固-固反应温度并延缓了低温下的Mg-B反应速率,但不改变MgB2晶体的形成和生长机制.     

石墨烯纳米片增强镁基复合材料力学性能及增强机制

采用分子动力学方法(MD)对单层石墨烯纳米片(GNPs)与单面及双面Ni包覆单层GNP (Ni-GNP、NiGNP-Ni)增强镁基复合材料(GNP/Mg、Ni-GNP/Mg、Ni-GNP-Ni/Mg)在单轴拉伸作用下的力学性能进行了研究,并与含有空位缺陷的双面Ni包覆单层GNP (Ni-defected GNP-Ni)及双面Ni包覆多层GNPs (Ni-n GNPs-Ni)增强镁基复合材料(Ni-defected GNP-Ni/Mg、Ni-n GNPs-Ni/Mg (n为GPNs层数))拉伸性能进行了对比。研究结果表明:GNPs的加入可以显著增强镁基复合材料的力学性能,与单晶Mg相比,GNP/Mg纳米复合材料在300 K及应变速率为1×10~9 s~(-1)时的拉伸强度和弹性模量分别提高了32.60%和37.91%,而Ni-GNP-Ni/Mg的拉伸强度和弹性模量分别提高了46.79%和54.53%;此外,Ni-defected GNP-Ni/Mg复合材料的弹性模量和拉伸强度较GNP/Mg有较大的提高,但其断裂应变提高的幅度较小;而Ni-GNP/Mg复合材料的拉伸强度和断裂应变较GNP/Mg有较大的提高,但其弹性模量提高的幅度较小。Ni-GNP-Ni/Mg基复合材料的弹性模量、拉伸强度和断裂应变随着温度的升高而降低,表现出了温度软化效应,但复合材料弹性模量的变化对温度不敏感。随着Ni-n GNPsNi中n的增加,即增强体体积分数增大时,复合材料弹性模量、拉伸强度及断裂应变均随之增大,复合材料表现出良好的综合力学性能。最后通过对原子结构演化的分析,发现Ni-GNP-Ni/Mg纳米复合材料的强化机制主要是界面强化、载荷的有效传递及位错强化。     

不连续增强铝复合材料

美国佛罗里达州的一个材料公司最近开发成功一种新型非连续增强的高强度、高耐热性铝合金基复合材料 ,该合金基复合材料是以Al Mg Sc Gd Zr成分合金为基体 ,具有优异的常温强化和低温强化能力。该合金的强度为 6 30MPa并且具有中等的室温延展性 (7% ) ,高温强度也很好。这种不连续增强的铝合金基复合材料是由粉末冶金法制造的 ,所用原料铝合金粉末为 - 32 5目 (小于 4 5 μm )的球状粉和平均粒径为 5 μm的碳化硅粉和碳化硼粉 ,这种作为增强剂用的碳化物粉末掺入量为 15 % (体积 )。所制得的复合材料强度超过 70 0MPa ,具有优异的刚性、…     

Nd对Mg2Si/Al复合材料干滑动摩擦磨损行为的影响

考察了Nd对原位自生Mg2Si/Al复合材料显微组织和干滑动摩擦磨损行为的影响.结果表明,在Mg2Si增强的Al基复合材料中添加适量的稀土元素Nd,对初生和共晶Mg2Si能够同时起到良好的变质作用,初生Mg2Si的形貌由粗大的树枝状或多角形块状转变为细小的块状,而共晶Mg2Si则由粗大的片状转变为细小的片状、纤维状或点状.并且初生和共晶Mg2Si尺寸大大减小.添加Nd后复合材料的磨损率和摩擦因数均比未添加Nd的复合材料低;添加0.5％的Nd(质量分数)使复合材料的磨损机理由磨粒、粘着及疲劳的综合磨损转变为单一的轻微磨粒磨损.     

粉末冶金结合多向锻造制备TiC_p/Mg复合材料的组织和性能研究

以TiC粉末和Mg粉为原料,经粉末冶金和多向锻造工艺制备TiC_p/Mg基复合材料。探讨了多向锻造、退火温度对TiC_p/Mg基复合材料组织的影响。采用室温拉伸试验分析多向锻造、退火温度和加入不同质量分数的TiC颗粒对TiC_p/Mg基复合材料力学性能的影响。结果表明,锻前材料组织相对疏松,TiC颗粒分布不均匀、出现团聚现象,而锻后材料组织致密,TiC颗粒团聚现象明显改善,退火后的复合材料中孔隙进一步愈合。多向锻造和退火对复合材料抗拉强度都有不同程度提高;随着TiC质量分数的增加,TiC_p/Mg基复合材料的抗拉强度增加。     

明胶对纳米羟基磷灰石晶体生长的影响

采用湿化学共沉淀法合成羟基磷灰石(HAp),以明胶作为表面包覆改性剂,在反应温度为90℃,溶液pH值为8的条件下获得了纳米HAp颗粒,分析了HAp形核、生长机理以及工艺参数对产物粒度、颗粒形貌及结晶度的影响,制备出了高长径比的纳米棒状HAp,解决了合成温度高导致的HAp尺寸偏大,长径比小的问题.结果表明,明胶分子不但对HAp晶体的生长有明显的控制作用,而且对HAp纳米晶体的微观分布也产生影响,可使HAp形成高度取向的簇状分布.     

Si对原位自生镁基复合材料摩擦磨损性能的影响

采用原位法制备Mg2Si/AM60复合材料,研究了不同质量分数的Si粉对Mg2Si/AM60复合材料摩擦磨损性能的影响。结果表明,Si质量分数增加,复合材料硬度增加,其磨损量随之减小,磨损性能得到显著加强。外加载荷增大,复合材料磨损量持续增加。与基体AM60相比,Mg2Si/AM60复合材料有效推迟微量磨损向严重磨损转变的时间。     

原位生成Mg2Si/AM60复合材料的热力学与动力学分析

以Si作为反应添加物,原位生成了Mg2Si增强镁基复合材料.借助光学显微镜(OM)及X射线衍射分析(XRD),发现复合材料组织由初生α-Mg、β-Mg17Al\{12\}相以及增强相Mg\-2Si组成.从热力学和动力学两方面,探讨了原位生成Mg\-2Si的机制,建立了体系原位生成Mg\-2Si的动力学模型.结果表明,影响反应速度的主要因素为体系温度、Si颗粒大小以及扩散中间层的厚度.     

碳／碳复合材料表面羟基磷灰石生物涂层的研究进展

综述了C／C复合材料表面HAp涂层的制备工艺研究进展，指出涂层与基体的结合是目前该材料存在的主要问题。在总结前人解决问题的基础上，提出了采用水热电沉积解决此问题的新方案。最后，展望了C／C复合材料表面HAp生物涂层的研究重点和发展趋势。     

轻质金属基复合材料

Mg2 Si弥散强化的镁基复合材料〔1〕　镁合金如果在强度、硬度、抗磨性和耐蚀性方面得到提高 ,作为一种特殊的轻质高强度材料 ,将会在节能降耗方面带来重大的经济效益。因此 ,在镁粉 硅粉混合压块中利用就地合成Mg2 Si弥散颗粒的途径制取镁基复合材料 ,研究了这种弥散颗粒的强化效果及其分布的均匀性对其力学性能的影响。研究时采用了平均粒度分别为 2 2 3μm和 10 9 9μm的细硅粉和粗硅粉 ,并采用粒度为 111 5 μm的纯镁粉为原料。纯镁粉与 5 %、10 %、15 %和 2 0 % (质量 )硅粉的混合物共 4批 ,每批混合物均以 6 0 0MPa的压力冷压固…     

冷却速度对2D-C_f/Mg复合材料性能的影响

采用真空吸渗挤压工艺制备二维连续碳纤维增强镁基(2D-C_f/Mg)复合材料,研究了不同冷却速度下C_f/Mg复合材料中的碳纤维表面形貌、复合材料的硬度和拉伸强度。试验结果表明,较高的冷却速度可降低C_f/Mg复合材料的界面反应程度,减少碳纤维的表面损伤,有助于复合材料的硬度和强度提高。制备的T700碳纤维增强2D-C_f/Mg复合材料的抗拉强度可达450 MPa。     

机械搅拌制备SiC_p/AlSi7Mg2复合材料性能研究

采用机械搅拌制备SiC_p/Al Si7Mg2复合材料,对比不同体积分数(3.5vol.%、10vol.%、20vol.%和25vol.%)的Si C颗粒对复合材料力学性能的影响,当α-Si C颗粒的粒径为20μm时,20vol.%SiC_p/Al Si7Mg2复合材料铸态力学性能较高,其硬度达到HB 76.3。将20vol.%SiC_p/Al Si7Mg2复合材料做538℃/10 h+160℃/6 h热处理以后进行拉伸试验,复合材料抗拉强度311 MPa,屈服强度290 MPa,硬度HB 142,弹性模量90 GPa。进一步研究复合材料可重熔性,20vol.%SiC_p/Al Si7Mg2复合材料经过一次重熔后相比原铸态复合材料屈服强度提高了14.6%,硬度提高了8.8%,继续对熔体进行不同时间的静置和二次重熔,复合材料力学性能下降。