铝基复合材料耐磨特性的研究

采用粉末冶金方法制备4种不同增强体组分的铝基复合材料,这4种复合材料分别为:10%Al2O3/Al复合材料、1%MWCNT+9%Al2O3/Al复合材料、5%MWCNT+5%Al2O3/Al复合材料、10%MWCNT/Al复合材料。通过对上述4种组分的铝基复合材料在载荷为0.98 N,滑动速度为0.5 m/s时的耐磨实验表明:5%MWCNT+5%Al2O3/Al复合材料磨损量最小,磨损形式为磨粒磨损。     

纤维增强复合材料的超声扫描成像检测

通过对超声波声场和纤维增强树脂基复合材料声学特性的深入研究,采用基于时域、频域的信号处理方法,对深度方向的成像显示、纤维增强树脂基复合材料的成像特性等方面进行了有益的探讨,并且结合超声信号数字化技术设计了扫描检测系统,实现了材料中微小缺陷的成像检测。     

溶胶-凝胶自生粉末冶金法制备Al2O3/W-Cr复合材料

以Al(NO3)3·9H2O、NH3·H2O、W、Cr等为原料,采用溶胶-凝胶自生粉末冶金法制备氧化铝颗粒增强钨铬双金属基复合材料,对烧结过程中增强颗粒Al2O3生成机制及对Al2O3/W-Cr复合材料的结合界面进行研究。结果表明:Al2O3体积分数为10%时洛氏硬度达到最高值,为58.7,致密度随Al2O3体积分数的增加呈下降趋势;复合材料的增强颗粒氧化铝是由溶胶-凝胶过程中生成的Al(OH)3烧结分解而得,该Al(OH)3经过1 200℃保温1 h烧结可得到增强效果最佳的α-Al2O3;该复合材料的结合方式并非简单的机械包裹,而是冶金结合。     

防护建筑用钢基复合材料摩擦学性能研究

以WC颗粒增强高铬钢基表面复合材料、钛颗粒增强Al2O3p/45钢基复合材料为例,在不同滑动速度、载荷下,用型号为MMU-5G屏显型端面高温摩擦磨损测试机测试材料的摩擦学性能(主要通过摩擦因数与磨损率体现).结果表明:不同滑动速度下,WC颗粒增强高铬钢基表面复合材料的摩擦因数小于高铬钢,Ti-Al2O3p/45钢复合材料的摩擦因数小于Al2O3p/45钢复合材料;不同载荷下,WC颗粒增强高铬钢基表面复合材料的磨损率均小于高铬钢,Ti-Al2O3p/45钢复合材料的磨损率小于Al2O3p/45钢复合材料.对比之下,WC颗粒增强高铬钢基表面复合材料、Ti-Al2O3p/45钢复合材料的耐磨性更好.     

活塞镶圈结合质量的快速超声检测方法

针对活塞毛坯在机加工后存在内部镶圈松动、结合层开裂的实际问题,设计并研制了一套镶圈结合质量快速超声检测系统。检测原理是:设计专门叶片式探头,采用超声穿透检测方式对活塞镶圈上、下结合质量进行扫描,采集透射超声波能量特征值,结合实验和理论推导建立结合质量与声衰减关系模型,实现结合质量的表征,并同步采集检测位置信号进行结合质量图形化重构。结果表明,该系统具有更高的检测精度,适用于直径≤220 mm的各种活塞成品检测。     

耐磨镶圈活塞铝-铁结合区的研究

奥氏体铸铁耐磨镶圈在较高温度的Al-Si合金中渗铝后铸入铝活塞,这种活塞经超声波探伤检验与解剖分析,耐磨镶圈与活塞铝基体之间实现了冶金结合,其结合区由0.02～0.04mm厚的扩散层和0.1～0.3mm厚的浸渍层组成。扩散层的主要成分是含镍、硅、碳等合金元素的铁铝化合物,其导热性良好;耐磨镶圈与活塞铝基体的粘结面积达85%以上,其粘结剪切强度达39.0～49.5MPa。     

Al2O3含量对Ti3SiC2/Al2O3复合材料抗氧化性能的影响

以Ti、Si、炭黑为原料,通过引入Al2O3,采用热压法制备了Ti3SiC2/Al2O3复合材料。通过X-射线衍射仪、扫描电子显微镜和能谱分析研究了Ti3SiC2/Al2O3复合材料的氧化行为。结果表明:添加Al2O3的试样抗氧化性优于纯Ti3SiC2试样,这是因为在1 300℃之前,形成α-Al2O3、TiO2和SiO2的混合层,且α-Al2O3集中到氧化层表面呈连续分布,形成致密氧化层。而在1 300℃之后试样表面则生成Al2TiO5抗氧化层。     

反应烧结制备FeAl/Al2O3复合材料的研究

对不同成分配比的Fe2O3粉和Al粉末生坯分别进行900,1 000,1 100℃烧结,利用自蔓延反应放热和加热炉加热的综合作用制备FeAl/Al2O3复合材料。用扫描电镜、维氏硬度计、M-200型磨损试验机对烧结合金的金相组织、硬度以及磨损性能进行测试。结果表明:Fe2O3-Al在适当配比和烧结温度下,可以合成以FeAl为基体、Al2O3和铝铁金属间化合物为增强相的复合材料;试样烧结前后相对密度受Al含量和烧结温度的影响,Al含量越高,烧结温度越高,相对密度越大;Al的质量分数为40.3%,1 100℃烧结后的样品具有最高硬度和最佳耐磨性能。     

纤维含量对C_f/SiC复合材料力学性能和断裂机理的影响

为实现碳化硅复合材料减重和增韧的双重目的,以Al2O3和Y2O3为烧结助剂,利用真空热压烧结工艺制备了短切碳纤维增强碳化硅复合材料。结果表明:烧结过程中,烧结助剂Al2O3、Y2O3之间发生化学反应,促进液相烧结,形成晶界间的次晶相YAG(3 Y2O3.5Al2O3),有利于提高复合材料的断裂韧性;在较高烧结温度下,碳纤维、烧结助剂与基体间发生反应,形成较强结合界面;纤维拔出、裂纹偏转和晶粒桥联是碳化硅陶瓷的主要增韧机制。     

反应生成Al2O3p/Al复合材料的动力学研究

采用熔体反应法,通过铝液与SiO2粉末之间的化学反应制备了Al2O3颗粒增强Al基复合材料。研究表明,生成的颗粒尺寸为0.2￣0.5μm,在Al-Si基体上分布比较均匀。利用微粒反应模型,对Al与SiO2颗粒之间的化学反应进行了动力学分析。     

涂层Ti纤维增强TiAl基复合材料

研究了涂覆Ａｌ_２Ｏ_３的Ｔｉ纤维增强γ－ＴｉＡｌ基复合材料，分析了界面结构和力学性能特征。结果表明，采用物理气相沉积法在Ｔｉ纤维表面涂覆Ａｌ_２Ｏ_３增强ＴｉＡｌ基复合材料，使ＴｉＡｌ合金的弯曲强度从４４９ＭＰａ提高到５７３ＭＰａ，即提高了２８％；弯曲挠度变化不明显；Ｔｉ纤维与ＴｉＡｌ基体间的界面反应层厚度由原来的３０μｍ减小到２０μｍ。     

电子束焊焊缝超声C扫描检测技术研究

采用超声C扫描技术检测结构件的电子束焊焊缝。设计制作电子束焊焊缝模拟对比试样,利用模拟对比试样研究超声C扫描检测工艺。结果表明,超声C扫描技术可实现对结构件的电子束焊焊缝缺陷的定性、定位、定量检测。     

原位铝基复合材料重熔稀释的研究

将反应烧结所获得的Ａｌ２Ｏ３－Ａｌ３Ｔｉ／Ａｌ和Ａｌ２Ｏ３－ＴｉＣ／Ａｌ原位复合材料初坯进一步用于重熔稀释，获得了致密的、颗粒弥散分布且颗粒含量适中的铝基复合材料铸坯，并对影响该铸坯组织的因素进行了分析讨论。结果表明：原位铝基复合材料的重熔稀释是可行的；Ａｌ２Ｏ３－ＴｉＣ／Ａｌ原位复合材料的重熔稀释性能优于Ａｌ２Ｏ３－Ａｌ３Ｔｉ／Ａｌ原位复合材料     

外加20%SiO2原位生成陶瓷相增强铝基复合材料显微组织及相组成的研究

外加质量分数为20%的SiO2采用粉末冶金法成功制备了原位生成陶瓷相增强Al基复合材料,研究了复合材料烧结后的油磨性能、物相组成和组织形貌.油磨条件下,在98～1764N载荷内,复合材料的体积磨损量始终小于基体合金196N时的体积磨损量1.67mm3,在1764N时的最大磨损量小于0.8mm3.复合材料的最终物相为MgAl2O4、MgO、Mg2Si、Si和Al.在颗粒SiO2与Al-Mg反应过程中,约有复合材料中质量分数为2.8%Mg和7.0%Al及0.26%Cu扩散入颗粒内,颗粒内约有质量分数为9.74%Si, 0.23%O被置换到颗粒外,颗粒主要由MgAl2O4组成.     

Al/Al_2O_(3P)金属基复合材料的静动态压缩性能及损伤分析

用气压浸渗工艺制备了体积分数 4 0 %～ 5 0 %Al2 O3 颗粒增强铝基复合材料 ,使用了四种不同尺寸的Al2 O3颗粒 ,其平均粒径分别为 5、10、30和 6 0 μm。测定了这些复合材料的静、动态压缩性能 ,并通过材料压缩前后密度变化的测量 ,定量表征了材料的累计损伤。结果表明 ,与基体材料相似 ,这些复合材料表现了明显的应变率敏感性 ;当增强颗粒平均粒径小于 6 0 μm时 ,材料的累计损伤基本与应变率无关 ,主要取决于材料的应变。材料中颗粒的破裂主要是由颗粒间的作用引起的。较小尺寸颗粒增强的复合材料具有较高的流动应力和较小的累计损伤 ,并随着颗粒体积分数的增加 ,材料的流动应力和损伤率都相应增加。     

晶须及颗粒增韧氧化铝基陶瓷复合材料的阻力行为

采用压痕 -弯曲强度法获得了Al2 O3 -SiCw和Al2 O3 -TiCp两种复合材料的阻力曲线 ,结果表明 ,与基体材料相比 ,两种材料均呈现出明显的上升阻力曲线行为。其中Al2 O3 -SiCw复合材料显示出更为优越的抗裂纹扩展能力。通过SEM观察及理论分析可知 :材料的增韧机理及显微组织是产生这一现象的主要原因。     

纤维增强复合材料抗弹吸能特性研究

为研究树脂基纤维增强复合材料的抗弹吸能特性和机制,采用4.5 g球形碎片模拟弹,对不同基体的玻璃纤维和芳纶纤维增强复合材料板进行了弹道极限V50和抗冲击贯穿试验,分析了不同冲击状态下各复合材料靶板的吸能特性和破坏特点.研究发现,增强纤维的应变率效应会显著地反映到复合材料板的抗弹吸能特性中,破坏模式决定复合材料板的抗弹吸能能力;弹体冲击入射速度、纤维与基体的界面特性是影响复合材料板抗弹吸能的重要因素.结果表明,在一定速度下的贯穿比吸能试验方法,可有效地评价和比较各树脂基纤维增强复合材料板的抗弹性能,该试验方法是对V50试验方法的有效补充.