铸造混杂增强金属基复合材料研究进展

对混杂增强金属基复合材料的铸造方法，常见的4种增强体混杂类型，连续纤维／颗粒（晶须），短纤维（晶须）／短纤维，短纤维（晶须）／颗粒，颗粒／颗粒混杂增强金属基复合材料的基础研究现状进行了综述，分析和讨论，指出开发预制体制备方法，制备出增强体混杂均匀的参制体，以及研究增强体的行为交互作用和机理是混杂增强金属基复合材料领域的进一步研究方向。     

热残余应变对金属基复合材料拉,压性能的影响

利用作者改进的等效夹杂理论定量了研究了热残余应变对晶须增强金属基复合材料拉、压性能的影响，解释了非铸态复合材料拉、压性能存在差别的原因，对２０％ＳｉＣ２／Ａｌ材料的拉、压性能和断口的ＳＥＭ观察表明，本文理论合理反映了晶须增强金属基复合材料的塑性强化规律，说明热残余应变是影响晶须增强金属基属复合材料的重要因素，为该为材料的性能预报和优化设计提供了理论方法。     

热残余应变对金属基复合材料拉、压性能的影响

利用作者改进的等效夹杂理论定量研究了热残余应变对晶须增强金属基复合材料拉、压性能的影响，解释了非铸态复合材料拉、压性能存在差别的原因。对２０％ＳｉＣＷ／Ａｌ材料的拉、压性能和断口的ＳＥＭ观察表明，本文理论合理反映了晶须增强金属基复合材料的塑性强化规律，说明热残余应变是影响晶须增强金属基复合材料的重要因素，为该类材料的性能预报和优化设计提供了理论方法．     

颗粒增强金属基复合材料的屈服行为

运用空间轴对称弹塑性有限元方法和混合律模型，给出了应力应变分配系数与复合材料的弹性模量，屈服强度以及切线模量之间的定量关系式，并由此提出了一种新的定义颗粒增强金属基复合材料比例极限和屈服行为的方法，进而研究了颗粒形状（球体，正圆柱体以及椭球体）和材料结构参数（颗粒体积分数和颗粒根间距）对颗粒增强金属基复合材料拉伸变形行为的影响。研究表明，通过研究应力应变分析系数及其二阶导数来确定复合材料屈服行为的方法不仅适用于短纤维增强金属基复合材料，而且也适用于颗粒增强金属基复合材料。该方法可以较好地反映出颗粒形状和材料结构参数对复合材料屈服行为的影响，预测的比例极限与已发表的实验结果吻合较好。     

液态浸渗后直接挤压铝基复合材料的力学性能

实验研究了采用液态浸渗后直接挤压工艺制备的氧化铝短纤维增强铝基复合材料（Al2O3Sf／Al）的力学性能。发现该方法制备的复合材料不仅具有很高的弹性模量和强度性能、材料中增强纤维的增强承载作用得到了充分发挥,而且延伸率能保持在相对较高水平。结果表明,该工艺是一条非常有效的制备金属基复合材料的新途径。     

金属基复合材料的发展

复合材料之中最受关注的莫过于纤维增强复合材料。通过纤维强化有可能设计出高温强度优越的材料。早在1948年美国贝尔研究所就已开始研究晶须，确认了锡晶须具有接近于理论值的高强度。1965年GE公司研究了品须作增强材料的可能性，并开发了Al2O3晶须增强的银。1980年日本开发了廉价的SiC晶须，1982年丰田汽车公司发明成功短纤维强化材料。此后相继开发了一系列晶须材料，如SisN4、钛酸钙、硼酸铝、氧化镁等。肾982年至1989年间开发了纤维强化的铝和纤维强化的钛基复合材料。1989年后开发了金属间化合物基和C／C复合材料。近年来，铝基复…     

镁基复合材料的分类与研究进展

综述了镁基复合材料基体的分类、快速凝固制备以及应变诱导晶粒细化,并概述了颗粒增强、晶须增强、短纤维增强、碳纳米管增强、非连续纤维增强以及连续纤维增强镁基复合材料的研究进展以及发展趋势。     

Al18B4O33w/AZ91D复合材料高温变形力学本构方程研究

利用Gleeble-1500D对硼酸铝晶须增强镁合金AZ91D复合材料（Al18B4O33w／AZ91D）在温度为300℃－400℃、应变速率为0.001s^-1—0.1s^-1、最大应变量为0.5的条件下进行高温压缩实验研究,根据真应力-应变曲线,计算出复合材料的Arrhenius型双皓正弦本构方程及应变速率敏感指数m、变形激活能Q。研究表明,晶须的偏转与折断使复合材料应变软化较合金明显,进入稳态变形后流变应力持续下降;峰值应力与变形温度、应变速率之间的关系在低应力区、高应力区分别符合指数关系、幂指数关系,而在全应力区符合双曲正弦关系;晶须的加入使复合材料的m、Q值均高于基体镁合金。     

短纤维增强金属基复合材料拉伸变形的屈服行为的理论研究

运用空间轴对称弹塑性有限元方法的混合律模型,推导出应力应变分配系数的解析表达式。并由此提出了一种新的定义复合材料比例极限和屈服强度的方法,进而研究了材料参数（纤维长径比、纤维体积分数、纤维根间距和基体应变硬化指数）对短纤维金属基复合材料拉伸变形行为的影响。     

硅酸铝短纤维增强AZ91复合材料的制备

以晶化的硅酸铝短纤维为增强体，以偏磷酸铝为粘结剂，把干法和湿法结合起来制做预制块，采用挤压浸渗工艺制备AZ91镁基复合材料，结合光学显微镜和扫描电镜进行铸造缺陷和显微组织分析。结果表明，中性的磷酸铝溶液是制备硅酸铝短纤维增强镁基复合材料（Al2O3-SiO2/AZ91）的最合适的预制块用粘结剂之一；采用复合挤压工艺可以有效防止或减轻金属基复合材料的组织缩松。     

铝基复合材料的制备工艺

介绍了连续纤维、晶须（或短纤维）及颗粒作为增强体的铝基复合材料的性能和应用，总结了国内外铝基复合材料的制备工艺。     

纤维增强金属基复合材料耐磨机制的研究

根据纤维增强金属基复合材料的结构特点，研究了界面在复合材料磨损过程中的作用，磨损时，复合材料的界面可消耗纹扩展能量，阻滞裂纹扩展，氧化铝短纤维增强硅合金合材料具有优异的耐磨性；基体中的合金元素有利于形成良好的界面，改善复合材料的耐磨性。     

碳纤维含量对Al2O3+C/ZL109混杂复合材料摩擦磨损性能的影响

利用挤压铸造法制备了A1203 C／ZLl09短纤维混杂金属基复合材料，并探讨了A1203纤维体积分数为12％时，C纤维含量对该混杂复合材料摩擦磨损性能的影响。结果表明：随着C纤维体积分数的增加，复合材料的摩擦因数和磨损率逐渐降低。12％A1203和4％C短纤维的协同作用使复合材料从轻微磨损到急剧磨损的临界转变载荷比基体合金提高了1倍。当载荷低于临界载荷时，复合材料的主要磨损机制为犁沟磨损和层离，C纤维的加入有利于磨损表面裂纹尺寸的减小。但随着载荷的逐渐增加并发生严重磨损时，基体和复合材料的磨损机制均为严重的粘着磨损甚至局部熔化磨损。     

Effect of applied pressure on mechanical properties of squeeze cast mg matrix composites

The present study aims at investigating the correlation of microstructure and fracture properties of two AZ91 Mg matrix composites fabricated by squeeze casting technique with a variation of the applied pressure. The composites were reinforced with Kaowool alumino-silicate short fibers and Saffil alumina short fibers, respectively. Microstructural observation, fractographic observation, andin situ fracture tests were conducted on these composites to identify the microfracture process. From thein situ fracture observation of the Kaowool reinforced composites, microcracks were initiated at the short fiber/matrix interfaces for the composite processed with the lower applied pressure, whereas microcracks were initiated easily at short fibers already cracked during squeeze casting at the very low stress intensity level for the composite processed with the higher applied pressure. Thus in this case. the effect of the applied pressure on mechanical properties could be explained using a competing mechanism; the detrimental effect of fiber breakage might override the beneficial effect of the grain refinement and the densification as the applied pressure was increased. On the other hand, for the composites reinforced with Saffil short fibers, microcracks were initiated mainly at the fiber/matrix interfaces at the considerably high stress intensity factor level while the degradation of fibers was hardly observed even in the case of the highest applied pressure. This finding indicated that the higher applied pressure yielded the better mechanical properties on the basis of the reinforcing effect of Saffil short fibers having excellent resistance to cracking.     

硅酸铝/铝硅合金梯度复合材料的研究

采用挤压铸造技术制备硅酸铝短纤维增强铝硅合金梯度复合材料，研究了这类材料的凝固组织和基本热物理性能。结果表明，在复合材料中，基体组织细小，纤维与基体结合良好，并呈梯度状无序分布；梯度复合材料的热物理性能优异。     

The first matrix cracking behavior of fiber-reinforced ceramic matrix composites

First matrix cracking stress in fiber reinforced ceramic composites is an important design parameter as it signifies the onset of mechanical damage and subsequent degradation of fiber and interface properties due to oxidation and corrosion. In this study, the influence of variation in the matrix crack length and fiber volume fraction on the first matrix cracking stress of ceramic matrix composites is investigated. To this end, zircon matrix composites uniaxially reinforced with silicon carbide fibers and monolithic zircon were fabricated. The monolithic and composite samples were microindented to create flaws of controlled size on the surface, and were then tested in 3-point flexure to obtain the matrix cracking stress. The results obtained from this study clearly indicated the non-steady state (short crack) and steady state (long crack) matrix cracking behaviors in ceramic matrix composites. The experimental results are compared with the theoretical results based on the fracture mechanics analyses published previously.     

冷却速度和纤维体积分数对复合材料力学性能的影响

采用液态浸渗后直接挤压的方法制取了Al2O3/Al基复合材料,探讨了不同纤维体积分数和冷却速度对复合材料力学性能的影响.结果表明:随着纤维体积分数增大,材料强度提高;冷却速度降低,材料强度降低;Si、Cu、Mg元素可以强化Al基复合材料.     

钢纤维增强有色金属基复合材料综述

有色金属基复合材料相对于传统有色金属材料而言,具有更好的抗氧化性、高耐热性、高比强度、高比模量、耐磨损和高使用寿命。在有色金属基复合材料的众多的增强体中,非金属纤维(C/C、SiC)与金属基质结合界面的相容性是制约金属基复合材料性能的关键问题,而金属纤维与金属基质之间良好的相容性能够有效改善金属材料的性能。金属纤维增强有色金属基复合材料的制备工艺主要有扩散粘结法、液态渗透法、压力铸造法、涂层热压法、双辊轧制法。 本文主要总结了钢纤维增强有色金属基(Al、Mg、Cu、Zn和Zr)复合材料的制备方法、微观组织、界面特征和机械性能,指出了钢纤维增强有色金属基复合材料进一步研究发展所需要解决的问题。     

液态浸渗后直接挤压铝基复合材料的组织特征

实验研究了液态浸渗后直接挤压工艺制备的氧化铝短纤维增强铝基复合材料（Ａｌ２Ｏ３ｓｆ／Ａｌ）的组织。发现其主要组织特征为：基体致密，为均匀细小的变形再结晶组织；纤维分布均匀，不存在相互搭桥、缠结和成束聚集现象；纤维保留了较大的长径比，其平均长径比大于临界长径比，能起到较好的增强承载作用。表明液态浸渗后直接挤压工艺具有消除缺陷、强化基体、改善纤维分布并避免纤维在成形过程中的破断与损伤等诸多优点。