颗粒粒径对Diamond/Cu-Cr复合材料组织与热物性能的影响

采用压力融渗的方法制备了高金刚石体积分数的Diamond/ Cu-Cr复合材料.研究了金刚石粒径对复合材料热导率的影响,并依据理论模型计算了界面热阻值.实验结果显示,金刚石颗粒平均粒径分别为40μm,100μm,200μm的Diamond/Cu-Cr复合材料的热导率依次增高,与理论模型计算结果一致.其中,颗粒粒径为200μm的Diamond/Cu-Cr复合材料的热导率达到736.15W/mK.当金刚石的颗粒粒径增大时,其比表面积降低,由于金刚石与基体合金接触的表面热阻高,减少金刚石表面积有助于提高复合材料的热导率.但是,当金刚石的颗粒粒径增大到一定程度时,复合材料二次加工的难度增大,表面质量降低,对工业应用造成困难.     

炭/炭复合材料人工髋关节磨损颗粒研究

分离提取了炭/炭复合材料在髋关节模拟试验机中形成的磨损颗粒.采用激光粒度仪考察了磨损颗粒的尺寸分布,借助扫描电镜分析了磨损颗粒的形貌特征,采用三维轮廓仪检测了磨损颗粒的厚度规律.结果表明,炭/炭复合材料磨损颗粒的尺寸分布在0.3~93.9μm之间,其形貌和厚度依据颗粒尺寸呈现规律性的分布,大尺寸(30μm)颗粒基本是破损的碳纤维,厚度稳定;中尺寸(3~30μm)颗粒的外形不规则,边界轮廓复杂,厚度分布范围广泛;小尺寸(3μm)颗粒呈现圆片形或球形,厚度分布在亚微米级别.同时根据实验结果,揭示了炭/炭复合材料磨损颗粒在磨擦过程中的演变过程.     

颗粒粒度分布对树脂基磁致伸缩复合材料性能的影响

已有研究在Terfenol-D颗粒粒径及粒度分布对树脂基磁致伸缩复合材料性能的影响规律上存在分歧。本文中以Terfenol-D为磁致伸缩颗粒,以不饱和聚酯树脂为基体,采用5 种窄分布颗粒(30～53μm、53～150μm、150～300μm、300～450μm、450～500μm)和1种宽分布颗粒(30～500μm)制备颗粒体积分数为20 %的磁致伸缩复合材料,并测试其动静态磁致伸缩系数、磁机械耦合系数、弹性模量及抗压强度等性能参数。在窄分布颗粒制备的试样中,以53～150μm制备的复合材料的磁致伸缩性能最佳;而采用宽分布颗粒制备的试样其性能优于窄分布颗粒制备的试样。该结果表明,增大颗粒粒径同时具有积极作用与消极作用, 其对复合材料磁致伸缩性能的影响取决于哪一个居主导地位。      

不同粒度SiCP增强铜基复合材料拉伸性能及断裂机制的研究

以不同粒度SiCP和电解铜粉为原料,采用粉末冶金工艺制备了SiCP增强Cu基复合材料.研究了SiCP和基体铜粉粒度的变化对材料拉伸性能和断裂机制的影响.结果表明,在基体铜粉粒度为44μm时,10μm的SiCP增强复合材料的抗拉强度达到最大值,为265.7MPa,其断裂机制是以Cu-SiC界面处基体撕裂为主,而当SiCP粒度为2μm时,由于分散不均匀、团聚等原因使得材料强度降低.大粒度SiCP(＞10μm)增强复合材料由于界面面积有限和增强颗粒间距过大,使得增强效果有限,其断裂机制是以Cu-SiC界面脱粘和SiCP解理开裂为主.实验证实了在SiCP增强铜基复合材料中基体和增强颗粒粒度存在着最佳配比关系可使复合材料达到最佳增强效果.     

原位反应近液相线铸造TiCp／7075铝基复合材料的制备

采用原位反应近液相线铸造方法制备含有少量原位TiC颗粒的7075铝基复合材料,通过透射电镜观察合金中的原位TiC颗粒的分布与形貌,并利用平均截线法测量晶粒尺寸,研究原位颗粒对近液相线铸造7075铝合金铸态组织形成机制的影响.结果发现,原位TiC颗粒比较均匀地分布于基体合金中,尺寸分布于0.3～0.9μm范围内,形貌呈多边形.随着原位TiC颗粒含量的增加,复合材料的铸态组织由蔷薇状组织逐渐转变为等轴晶组织,当原位TiC颗粒的体积分数达到2.5%时,复合材料的平均晶粒尺寸为35.6μm.     

真空搅拌TiCp/7075复合材料的组织、力学与耐磨性能

采用真空辅助搅拌铸造法制备了TiCp/7075复合材料,利用XRD和SEM对复合材料进行物相分析和微观组织观察,研究了复合材料的力学性能和耐磨性能.结果表明,TiC增强体颗粒均匀分布在7075铝合金基体中,并且显著细化了基体合金的晶粒尺寸.TiC颗粒使基体合金的晶粒由200μm的树枝晶转变为约100μm的等轴晶.TiCp/7075复合材料的布氏硬度和抗拉强度分别为163HBW和362 MPa,较基体合金分别提高了20.7％和20.3％,这是细晶强化和颗粒承载机制共同作用的结果.TiC颗粒的加入有效改善了7075基体的耐磨性,在10 N载荷下,复合材料的磨损量为2.9 mg,较基体减少54.7％.复合材料在磨损过程中裸露的TiC硬质颗粒优先与对磨材料接触,减小了复合材料与对磨材料的有效接触面积,提高了复合材料的耐磨性.     

碳化硼粒度对无压浸渗高体分铝基复合材料微观组织和力学性能的影响

选用平均粒度为2μm和38μm的碳化硼颗粒,分别制备100%(质量分数) 38μm、20%(质量分数) 2. 0μm+80%(质量分数) 38μm和100%(质量分数) 2. 0μm的碳化硼预制体,以无压浸渗法制备三种高体分B_4C/Al复合材料,研究碳化硼颗粒对复合材料的物相组成、微观组织和力学性能的影响。结果表明,三种复合材料均由Al、B_4C、Al_3BC、AlB_2和富Fe-Mn相组成。当增强相完全为大颗粒碳化硼时,复合材料内部碳化硼均匀分布于铝基体,此时界面反应程度较弱,界面产物AlB_2和Al_3BC呈随机分布的特征,且复合材料的硬度和抗弯强度分别为23. 2HRC和406 MPa。由于小颗粒碳化硼具有较高的比表面积,其与熔融状态的铝合金(以下简称"熔铝")实际接触面积较大,使得两者之间发生剧烈的界面反应。因此,当增强相中引入20%(质量分数)小颗粒碳化硼时,复合材料内铝基体消耗量增加,大颗粒碳化硼仍近乎均匀分布,颗粒间组织表现为剩余的细颗粒B_4C和铝均匀分布于界面产物内。由于初始增强相体积分数和陶瓷相界面产物含量均增加,复合材料的硬度提升至40. 02HRC,抗弯强度略有提升(425 MPa),但应变量有所降低。当增强相完全为小颗粒碳化硼时,剧烈的界面反应大量消耗铝合金基体,使得Al_3BC和AlB_2成为B_4C/Al复合材料的主要物相,微观组织呈现为剩余的小颗粒B_4C和铝均匀分布于陶瓷相基体内,复合材料硬度提升至56. 8HRC。然而,由于小颗粒碳化硼在高温烧结过程中存在封闭微孔缺陷且这些缺陷将保留于复合材料内,使得复合材料的弯曲强度降低至248 MPa。     

陶瓷粒径对PMN/EP复合材料结构与性能的影响

以压电陶瓷铌镁锆钛酸铅(PMN)为功能相、环氧树脂(EP)为基体,采用树脂浇注成型方法制备了PMN/EP复合材料,研究了陶瓷粒径大小对复合材料结构与性能的影响。扫描电镜(SEM)分析表明,用大颗粒的粉料B(74μm～100μm)制备的复合材料中PMN颗粒之间出现"头碰头"或"肩并肩"的连接方式;而用粒径较小的粉料E(7μm～35μm)制备的复合材料,大部分以0-3型结构均匀分散在环氧树脂基体中。力学分析表明,随粒径的减小,PMN/EP复合材料的弯曲强度增大。随陶瓷颗粒粒径减小,复合材料的损耗因子最大值tanδmax增大;粉料E制备的复合材料具有较高的损耗因子,其tanδmax最大为0.724;随陶瓷颗粒继续减小,tanδmax有所降低,但阻尼温域拓宽,损耗面积TA相应增大。     

挤压铸造制备高体积含量SiCp/2024Al复合材料

采用干压成形将200μm与10μm的SiC颗粒按不同配比混合制得多孔陶瓷预制体,当粗、细颗粒质量比为8∶2时,预制体相对密度达到最大值75%。采用挤压铸造工艺制得陶瓷含量为75%的SiC/2024Al复合材料,研究了预制体氧化处理对复合材料力学性能的影响。未氧化处理的预制体经挤压铸造所得的复合材料抗弯强度达到288MPa,断裂韧性达到8.7MPa.m1/2;预制体经氧化处理后所得的复合材料的相对密度、抗弯强度和断裂韧性较未氧化处理的有所降低,但硬度变化不大,HRA约为70。复合材料失效破坏的主要机制是SiC大颗粒解理断裂和小颗粒与金属基体界面解离。     

原位合成(Ti,V)C颗粒增强铁基复合材料

采用原位合成的方法制备了(Ti,V)C颗粒增强钢铁基复合材料,用XRD,SEM和电子探针研究了该复合材料的物相结构和显微组织,并用MM200型磨损试验机研究了该复合材料的耐磨性能.结果表明:原位合成的(Ti,V)C增强相颗粒细小,尺寸为1～2μm,呈球状,在α-Fe基体中均匀分布.在重载干摩擦磨损条件下,该复合材料显示了良好的耐磨性能.