反应烧结SiC制备SiC/B4C复合材料的研究

基于反应烧结SiC制备出相对密度较高的SiC/B4C复合材料,并探讨原料中C含量对SiC/B4C复合材料物相、显微结构、体积密度、力学性能的影响。结果表明,SiC/B4C复合材料的相组成为B4C、SiC、Si、B13C2和B12.97Si0.03C2。SiC/B4C复合材料的显微组织为:SiC相和B4C相均匀分布,游离Si填充在B4C相和SiC相的空隙处,且形成了连续相。随着原料中C含量的增加,复合材料的力学性能整体呈现先增加后降低的趋势。原料中C最佳添加量为10%(质量分数),对应SiC/B4C复合材料的维氏硬度、抗弯强度和断裂韧性分别为24.4GPa、361.3MPa和4.41MPa·m1/2,复合材料开口气孔率和体积密度分别为0.19%和2.58g/cm3。     

高性能SiC增强Al基复合材料的显微组织和热性能

采用模压成型和无压浸渗工艺制备了高体积分数SiC增强Al基复合材料(AlSiC),对其物相和显微结构进行研究。结果表明:用上述方法制备的AlSiC复合材料组织致密,两种粒径的SiC颗粒均匀分布于Al基质中,界面结合强度高;SiC增强颗粒与Al基质界面反应控制良好,未出现Al4C3等脆性相。分析指出:Al合金中Si元素的存在有利于防止脆性相Al4C3的形成,Mg元素的加入提高了Al基体和SiC增强体之间的润湿性。所获得复合材料的平均热膨胀系数为9.31×10 6K 1,热导率为238 W/(m.K),密度为2.97 g/cm3,表现出了良好的性能,完全满足高性能电子封装材料的要求。     

反应熔渗法制备Mo(Si,Al)2-SiC复合材料的研究

通过尝试对MoSi2+C坯体中熔融渗Al制备了Mo(Si,Al)2-SiC复合材料,并对其组织及性能进行了研究.反应熔渗Al法制备Mo(Si,Al)2-SiC复合材料中,反应生成物主要为Mo(Si1-x,Alx)2和SiC相,还有少量Mo5Si3C和Al相.随着x值的增加,Mo5Si3C相和Al相逐渐减少,并消失.其组织为片状Mo(Si,Al)2组织间隙中分布着针尖状SiC颗粒;从断口形貌看,SiC颗粒非常细小,团聚在大的Mo(Si,Al)2颗粒周围.根据断口形貌,部分形成的SiC为晶须状,当x=0.4时,形成的SiC多为晶须状,并且形成的晶须状的SiC和Mo(Si,Al)2连成片.反应熔渗Al法制备复合材料抗弯强度是随着x值先增加后降低,在设计值x=0.237时取得最高值.     

反应熔渗法制备Mo(Si,Al)2-SiC复合材料的研究

通过尝试对MoSi2+C坯体中熔融渗Al制备了Mo(Si,Al)2-SiC复合材料,并对其组织及性能进行了研究.反应熔渗Al法制备Mo(Si,Al)2-SiC复合材料中,反应生成物主要为Mo(Si1-x,Alx)2和SiC相,还有少量Mo5Si3C和Al相.随着x值的增加,Mo5Si3C相和Al相逐渐减少,并消失.其组织为片状Mo(Si,Al)2组织间隙中分布着针尖状SiC颗粒;从断口形貌看,SiC颗粒非常细小,团聚在大的Mo(Si,Al)2颗粒周围.根据断口形貌,部分形成的SiC为晶须状,当x=0.4时,形成的SiC多为晶须状,并且形成的晶须状的SiC和Mo(Si,Al)2连成片.反应熔渗Al法制备复合材料抗弯强度是随着x值先增加后降低,在设计值x=0.237时取得最高值.     

含高体积分数SiC_p的Al复合材料微观组织及弯曲性能

利用无压浸渗法制备高体积分数SiC的SiC_p/Al复合材料.采用XRD和SEM对复合材料的相组成、微观组织及断口形貌进行分析,研究颗粒粒径分布和基体合金成分对复合材料抗弯性能的影响.结果表明:以Al-10Si-8Mg(质量分数,%)合金为基体制备的复合材料组织均匀,致密度好,无明显气孔缺陷;界面反应产物为Mg2Si、MgAl_2O_4和Fe,其弯曲强度高于以Al-10Si合金为基体制备的复合材料的弯曲强度;SiC_p/Al复合材料的弯曲强度随着SiC颗粒粒径的增大而减小;复合材料整体上表现出脆性断裂的特征.     

无压浸渗制备Al/SiCp陶瓷基复合材料研究

采用无压浸渗法,研究Mg、Si、浸渗时间时Al/SiCp陶瓷基复合材料制备及组织的影响.增加铝合金液的流动性,提高铝液同SiC之间的浸润性,防止有害ALC3界面形成,是保证复合材料科学制备的重要因素.研究结果表明,2h保温时间、10%Mg和15%Si铝合金液的实验参数制备的Al/SiCp复合材料浸渗充分,组织致密化程度高,是无压浸渗制备复合材料较好的参数.     

碳化钛/硅原位反应烧结研究

采用3TiC/2Si/0.2Al粉体为原料,通过原位反应烧结技术制备致密的纳米SiC增强Ti3SiC2材料,同时研究不同烧结方式(热压烧结和放电等离子烧结)对反应产物的影响.采用XRD、SEM和EDS对试样的物相组成、微观形貌和微区成分进行分析.结果表明,采用两种烧结技术都可制备致密的SiC增强Ti3SiC2细晶材料;采用热压烧结技术可制备纳米SiC-Ti3SiC2复合材料;采用放电等离子烧结技术得到的复合材料中SiC晶粒略粗,为500 nm.     

喷涂Al/SiC复合材料的制备与组织分析

采用等离子喷涂技术和亚音速火焰喷涂技术制备了高性能Al/SiC复合材料.利用OM,SEM,TEM,XRD等仪器详细分析了上述两种技术制备的Al/SiC复合材料微观组织.结果显示,亚音速火焰喷涂技术和等离子喷涂技术均可制备出SiC体积分数大于50%的Al/SiC复合材料,所制备的Al/SiC复合材料组织致密、颗粒均匀分布、SiC颗粒和Al之间的界面结合良好.XRD研究表明,等离子喷涂Al/SiC复合材料中存在着Al,SiC,晶体Si等相.亚音速火焰喷涂Al/SiC复合材料中的相是由Al,SiC和少量的Al2O3组成.与等离子喷涂相比,亚音速火焰喷涂Al/SiC复合材料的孔隙率较高,氧化程度较高.此外等离子喷涂Al/SiC复合材料中有一定量纳米尺度的晶粒和颗粒.     

SPS技术原位制备Ti3SiC2相增强陶瓷材料

Ti3SiC2具有优良的性能,作为复合材料增强相可以进一步提高材料性能.提出制备Ti3SiC2增强复合材料的一种新思路,即利用放电等离子体烧结(Spark Plasma Sintering,简称SPS)原位反应烧结制备Ti3SiC2增强纳米复合材料.利用SPS技术已经成功制备了Ti5Si3/TiC/Ti3SiC2,TiSi2/SiC/Ti3SiC2,SiC/Ti3SiC2等纳米复合材料,并且考察了材料的显微结构和力学性能.     

凝胶注模与真空压力浸渗法近净成形制备Al/SiC_P复合材料（英文）

针对Al/SiC_P复合材料机加工困难的问题,首先采用凝胶注模法得到具有复杂形状的SiC_P预制块,再通过真空压力浸渗近净成形制备具有高SiC_P体积分数的Al/SiC_P复合材料。复合材料基体采用三种合金,分别为纯Al、Al4Mg和Al4Mg2Si。结果表明:适用于凝胶注模的SiC_P浆料最佳参数为pH 10,TMAH含量0.5%(质量分数)和固相体积分数52%。在Al基体中添加Mg能改善基体与SiC_P颗粒界面的润湿性,从而提高复合材料的相对密度;在Al基体中添加Si有助于抑制有害界面相Al_4C_3的生成。制备的Al4Mg2Si/SiC_P复合材料具有较高的相对密度(99.2%)、良好的热导率(150 W·m~(-1)·K~(-1))、较低的线膨胀系数(10.1×10~(-6) K~(-1))以及优异的弯曲强度(489 MPa)。     

放电等离子烧结制备SiC/MoSi_2复合材料的显微组织、烧结行为及力学性能（英文）

以Mo、Si和SiC粉末为原料,利用放电等离子烧结技术在不同温度下制备SiC/MoSi_2复合材料,研究SiC/MoSi_2复合材料的物相组成、显微组织和力学性能,并探讨其烧结行为。结果表明:SiC/MoSi_2复合材料由MoSi_2、SiC和少量的Mo_(4.8)Si_3C_(0.6)组成,呈现细晶组织。在Si C/MoSi_2复合材料的烧结过程中,存在固相烧结至液相烧结的演变。1600°C烧结的Si C/MoSi_2复合材料表现出最好的力学性能,其维氏硬度、抗弯强度、断裂韧性分别为13.4 GPa、674 MPa和5.1 MPa·m~(1/2),比纯MoSi_2分别提高了44%、171%和82%。第二相SiC作为硬质相可以承受外加应力,并阻碍裂纹的快速扩展,有助于复合材料力学性能的提高。     

La对原位自生Mg_2Si/Al复合材料组织及性能的影响

采用重力铸造法制备了原位自生Mg2Si/Al复合材料,研究了稀土La处理的Mg2Si/Al基复合材料的组织形貌和力学性能。结果表明,稀土La对Mg2Si/Al复合材料的凝固组织有影响;添加稀土处理的Mg2Si/Al基复合材料中的Mg2Si颗粒变得更加细小,La与Al相互作用形成Al11La3相可阻止Mg2Si相长大;添加La之后,铸态Mg2Si/Al基复合材料的力学性能得到改善,其抗拉强度和伸长率分别为108 MPa和2.56%。     

液相烧结法制备铝基复合材料及其相组成研究

采用液相烧结法制备了Al4FeSi/Al铝基复合材料,采用的工艺分别为1200℃×12h及1100℃×2h.用扫描镜(SEM)、X射线衍射(XRD)研究了该复合材料的相组织和成分.结果表明:对于采用1100℃×2h工艺处理的结果,XRD结构分析与SEM背散射相成分的分析结果相一致,样品所含有的相分别为Al4.5FeSi、Al3Fe2Si和Al,以及少量Fe和Si;对于采用1200℃×14h工艺的处理结果,XRD结构分析与SEM背散射相成分分析结果相一致,样品所含有的相分别为Al4.5FeSi和Al,以及少量的Fe和Si,这说明高温、长时间保温是制备增强相较单一的Al4.5FeSi/Al复合材料的必要条件.     

SiC/MoSi_2纳米复合材料的显微结构与力学性能

以Mo、Si和聚碳硅烷为原料,采用先驱体转化-反应热压制备SiC/MoSi_2纳米复合材料,并研究纳米SiC体积分数对材料显微结构和力学性能的影响.结果表明,所制备的纳米复合材料中含有MoSi_2、SiC和极少量的Mo_5Si_3及SiO_2.纳米SiC的引入显著地改善了材料的力学性能,15%SiC/MoSi_2纳米复合材料的综合力学性能最好,其室温抗弯强度和断裂韧性分别为610 MPa和4.90 MPa/m~(1/2),比纯MoSi_2试样的分别增加了141.1%和58.0%;其高温抗弯强度在1 200和1 300 ℃时分别为720和516 MPa.     

SiC颗粒增强Al-Fe-V-Si复合材料的SiC/Al界面形貌

采用喷射沉积工艺制备SiCp/Al-Fe-V-Si复合材料,并通过热压和热轧工艺对沉积坯进行致密化;通过高分辨电镜观察其SiC/Al界面形貌,并对比热暴露后的界面形貌。结果表明:复合材料主要存在两种SiC/Al界面,一种是厚度为3nm左右的晶态Si界面层,且在界面附近的基体中生成细小的Al4C3相;另一种是厚度为5nm的非晶态SiO2界面层,部分溶解的SiC颗粒向附近Al基体中注入游离态的Si,在界面附近形成Si的浓度梯度;两种界面都具有良好的润湿性,界面结合强度高;经640℃热暴露10h后,SiC/Al界面处生成的粗大Al4C3脆性相降低界面结合强度,从而降低复合材料的力学性能。     

比较研究Si C和MoS_2对铝基复合材料磨损行为影响（英文）

为了提高纯铝对钢的干滑动摩擦耐磨性,通过压制烧结混合粉末的方法制备不同SiC、MoS_2和SiC/MoS_2颗粒含量的铝基复合材料。显微结构分析表明,该合金结构致密,这与密度和硬度测试结果相吻合。在恒定载荷和滑动速度下进行复合材料与对偶为AISI 52100钢的销-盘式磨损试验。结果显示,当Al/SiC和Al/MoS_2复合材料中增强相的最佳含量分别为10vol%和2vol%时,材料的磨损率最低;而Al/10SiC/_2MoS_2复合材料的磨损率和摩擦因数最低。扫描电镜观察表明,在纯铝中加入MoS_2颗粒后,材料的主要磨损机理由粘着磨损转变为以磨粒磨损为主。对于Al/SiC和Al/SiC/MoS_2复合材料,其主要的磨损机理为轻微的剥层磨损。Al/SiC/MoS_2复合材料与Al/SiC复合材料的摩痕和磨损表面接近,表明SiC颗粒在这两种复合材料摩擦学行为中起主导作用。     

SiC颗粒级配对SiC_p/Al复合材料微观结构和性能的影响

采用放电等离子烧结技术制备高体积分数SiC_p/Al复合材料,研究SiC颗粒级配对复合材料微观结构、热和力学性能的影响。结果表明:放电等离子烧结制备的SiC_p/Al复合材料由SiC和Al两相组成,SiC颗粒基本呈均匀随机分布、层次明显,SiC颗粒与Al基体界面结合强度高且无Al_4C_3等脆性相生成。在双粒径级配的SiC_p/Al复合材料中,SiC体积分数从50%增加到65%时,其相对密度从99.93%下降到96.40%;其中,当SiC体积分数为60%时,复合材料的相对密度、热导率、平均热膨胀系数(50～400℃)和抗弯强度分别为99.19%、227.5W/(m·K)、9.77×10~(-6) K~(-1)和364.7MPa。     

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。     

Process and Performance of β-SiCp/Al Prepared by Bottom-Vacuum Pressureless Infiltration

采用底部真空无压浸渗新工艺制备了β-SiCp/Al复合材料。SiC预制体在1373 K高温氧化及被熔融铝浸渗时加入Si、Mg合金元素。通过金相显微镜及SEM表征了复合材料的表面和断口形貌。结果表明,SiC颗粒在基体铝中分布均匀,SiC预制体浸渗完全。XRD分析表明,复合材料中的主晶相为SiC和Al,存在Mg2Si,MgAl2O4界面产物,没有出现Al4C3脆性相。复合材料的力学性能研究表明,复合材料的磨损机制为磨粒磨损和黏着磨损;随着SiC体积分数的增加,复合材料的磨损率下降,硬度上升。     

底部真空无压浸渗制备SiC_p/Al工艺与性能（英文）

采用底部真空无压浸渗新工艺制备了β-SiCp/Al复合材料。SiC预制体在1373 K高温氧化及被熔融铝浸渗时加入Si、Mg合金元素。通过金相显微镜及SEM表征了复合材料的表面和断口形貌。结果表明,SiC颗粒在基体铝中分布均匀,SiC预制体浸渗完全。XRD分析表明,复合材料中的主晶相为SiC和Al,存在Mg2Si,MgAl2O4界面产物,没有出现Al4C3脆性相。复合材料的力学性能研究表明,复合材料的磨损机制为磨粒磨损和黏着磨损;随着SiC体积分数的增加,复合材料的磨损率下降,硬度上升。