变质细化和热处理对挤压铸造成形A356铝合金构件性能的影响

用Al-10Sr变质剂和Al-5Ti-B细化剂处理A356铝合金熔体,并结合挤压铸造和T6热处理工艺,研究变质细化与热处理对A356铝合金挤压铸造件的组织和性能的影响规律。结果表明,随着Al-10Sr变质剂加入量的增加,共晶Si的形貌由片状和长杆状变为颗粒状和蠕虫状,α-Al的晶粒尺寸先减少后增大。当Al-10Sr的加入量(质量分数)为0.3%时,挤压铸造成形件的最优抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为221.3 MPa、104.5 MPa和10.3%。Al-10Sr变质能提高形核率、细化α-Al晶粒尺寸和改变共晶硅形貌,使铸造件的力学性能提高。随着A-5Ti-B的增加,晶粒尺寸先降后增,力学性能先增后降。Al-5Ti-B的加入量为0.6%时,最优抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为215.6 MPa、106.6 MPa和9.0%。T6热处理(固溶540℃/4 h+时效190℃/4 h)使屈服强度和抗拉强度显著提高和延伸率降低。经过0.6% 的Al-5Ti-B细化处理,T6处理挤压铸造件的最优的抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为297.5 MPa、239.3 MPa和8.0%。共晶硅的球化和细化、成形件成分的均匀化以及Mg₂Si强化相在基体中弥散析出,是热处理后构件力学性能提高的主要原因。     

Y对Mg-14Al-5Si合金性能的影响

使用扫描电子显微镜(SEM)、能量色散光谱仪(EDS)、光学显微镜(OM)及X射线衍射仪(XRD)等手段分析了Mg-14Al-5Si合金的组织和成分,用布洛维硬度计和电子万能试验机测试了这种合金的力学性能,研究了在Mg-14Al-5Si合金中添加不同量的Y元素对其组织和力学性能的影响。结果表明：在Mg-14Al-5Si合金中分别添加0.5%、0.8%、1.0%和1.5%(质量分数,下同)的Y元素,使合金中的Mg₂Si相由粗大的树枝状变为多边形和圆形,共晶β-Mg₁₇Al₁₂相由粗大的连续网格状变为细小的网格状和孤岛状。Y的添加量为1.0%时改性效果最佳,Mg₂Si相的平均尺寸由42.21 µm减小到8.15 µm,此时合金的力学性能最佳,硬度为135 HB,抗拉强度为147 MPa,屈服强度为76 MPa,伸长率为5.04％。在Y的添加量为1.5%的合金中发现白色块状的Mg-Si-Y化合物。Y元素能促进Mg₂Si相形核、抑制其各向异性生长,并在β-Mg₁₇Al₁₂相的生长前沿偏析形成过冷结构,抑制其生长。     

氧化石墨烯纳米片/环氧树脂复合材料的制备与性能

氧化石墨烯(GO)是石墨烯重要的衍生物之一,通过氧化和超声波分散制备了GO纳米片/环氧树脂复合材料。采用XRD、拉曼光谱、FTIR和TEM表征了GO纳米片的结构与形貌,研究了GO纳米片用量对GO纳米片/环氧树脂复合材料热稳定性、力学性能及介电性能的影响。结果表明:GO纳米片的加入提高了GO纳米片/环氧树脂复合材料失热稳定性;随着GO纳米片填充量的增加,GO纳米片/环氧树脂复合材料的冲击强度和抗弯性能先提高后降低,其介电常数和介电损耗则先减小后增加。GO纳米片填充量为0.3wt%的GO纳米片/环氧树脂复合材料的失重5%时的热分解温度由纯环氧树脂的400.2℃提高到424.5℃,而冲击强度和弯曲强度分别在GO纳米片填充量为0.2wt%和0.3wt%时达到最大,冲击强度由纯环氧树脂的10.5kJ/m2提高到19.7kJ/m2,弯曲强度由80.5 MPa提高到104.0 MPa。     

放电等离子烧结对TiB_2/AlCoCrFeNi复合材料组织与性能的影响

采用放电等离子烧结方法(SPS),制备体积分数5%TiB_2的等摩尔AlCoCrFeNi高熵合金基复合材料。通过密度测试、X射线衍射、扫描电镜及力学性能测试等方法,研究SPS烧结温度及烧结压力对复合材料的微结构演变与力学性能影响。结果表明:随着SPS烧结温度及烧结压力的增加,复合材料的硬度及抗压强度得到明显提高。在1200℃/30MPa进行SPS烧结后,复合材料的致密度达99.6%,抗压强度达2416MPa,屈服强度达1474MPa,硬度超过470HB。烧结过程中,复合材料的基体高熵合金发生相变,1200℃及30~45MPa烧结时,复合材料由BCC,B_2,FCC,σ及TiB_2相组成。     

碳纤维复合Si3N4陶瓷材料的制备及性能研究（英文）

为研究碳纤维(Cf)加入量对复合材料性能的影响,本研究以Y2O3为烧结助剂,采用热压烧结技术制备了Cf/Si3N4复合材料,其中碳纤维加入量为0、2wt%和5wt%。选用乙醇作分散介质,通过球磨工艺可有效分散短切碳纤维。研究结果表明:碳纤维在复合材料中分散均匀,且材料中的晶粒在垂直于热压压力的方向呈现一定取向排列。高温烧结过程中,碳纤维与Si3N4或其表面的SiO2层发生反应,生成SiC中间层。适量碳纤维加入有助于提高复合材料的热导性能。当Cf加入量为2wt%时,Cf/Si3N4的热导率较高,为45.8 W/(m K);而不添加Cf的样品,其热导率为37.1 W/(m K)。加入Cf后,Cf/Si3N4的断裂韧性有小幅提高,维氏硬度在16.6~16.8 GPa范围内变化。     

碳纤维复合Si_3N_4陶瓷材料的制备及性能研究(英文)

为研究碳纤维(Cf)加入量对复合材料性能的影响,本研究以Y2O3为烧结助剂,采用热压烧结技术制备了Cf/Si3N4复合材料,其中碳纤维加入量为0、2wt%和5wt%。选用乙醇作分散介质,通过球磨工艺可有效分散短切碳纤维。研究结果表明:碳纤维在复合材料中分散均匀,且材料中的晶粒在垂直于热压压力的方向呈现一定取向排列。高温烧结过程中,碳纤维与Si3N4或其表面的SiO2层发生反应,生成SiC中间层。适量碳纤维加入有助于提高复合材料的热导性能。当Cf加入量为2wt%时,Cf/Si3N4的热导率较高,为45.8 W/(m K);而不添加Cf的样品,其热导率为37.1 W/(m K)。加入Cf后,Cf/Si3N4的断裂韧性有小幅提高,维氏硬度在16.6~16.8 GPa范围内变化。     

Mg含量对Al-Si-Mg铸造合金微观组织与力学性能的影响

本文研究了Mg含量分别为0.00wt%、0.35wt%和0.70wt%的Al-7wt%Si-Mg铸造合金的微观组织和力学性能.通过变质处理和改变凝固速率,可观察到不同的微观组织.DSC试验分析了不同Mg含量合金中相的变化.结果表明,在较高Mg含量的合金中,未变质的共晶Si粗化,变质的共晶Si变质不完全.在Al-7wt%Si-0.70wt%Mg合金中,富Fe相是粗大的π相(Al9FeMg3Si5)和少量的针状β相(Al5FeSi).相反,在Al-7wt%Si-0.35wt%Mg合金中,富Fe相是针状的β相(Al5FeSi).随着合金中Mg含量的增加,合金的抗拉强度增大,延伸率却降低.     

Y对Zn-25Al-5Mg-2.5Si合金铸态组织及力学性能的影响

以Zn-25Al-5Mg-2.5Si合金为基体材料,通过常规铸造方法制备了加入不同含量稀土Y的锌铝合金.采用扫描电镜、拉伸试验机、硬度计等分析研究了稀土Y对合金显微组织和力学性能的影响.实验结果表明,添加稀土Y后,在锌铝合金中,其与Al、Zn等元素形成硬度高、热硬性好的复杂成分化合物,分散于晶界和枝晶中,细化了组织,有效地阻碍了高温时基体的变形和晶界移动.随着Y含量的增加,在室温、100℃和180℃时合金的抗拉强度基本呈先升后降的趋势.当Y含量为0.4%(质量分数)时合金的综合性能最好,高温强度和硬度显著提高.180℃时合金的抗拉强度比不加Y时提高了26.4%,硬度提高了47.8%.     

抗Si"中毒"AlTiC-B晶种合金对ZL114铝合金组织和力学性能的影响

针对亚共晶Al-Si合金中粗大α-Al枝晶和Si致细化"中毒"难题,研制出一种抗Si"中毒"的AlTiC-B晶种合金.本工作研究了该晶种合金对ZL114铝合金微观组织和力学性能的影响,通过X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜、布氏硬度计和万能试验机对ZL114铝合金进行了微观组织分析和力学性能测试.结果表明,加入质量分数为0. 3% 、0. 6%和1. 0%的AlTiC-B晶种合金后,ZL114合金粗大的α-Al枝晶得到了显著细化,晶粒尺寸由1 224 μm分别细化至186 μm、122 μm和116 μm;室温屈服强度从250 MPa分别提升至295 MPa、340 MPa和345 MPa,分别提高了18. 0% 、36. 0%和38. 0% .力学性能的提高主要归因于α-Al枝晶的细化,以及细化后共晶Si分布的均匀化.     

抗Zr“中毒”Al-Ti-B-C中间合金对7050铝合金力学性能的影响

通过场发射扫描电子显微镜(FESEM),X射线衍射仪(XRD),能量色谱仪(EDS)分析Al-5Ti-1B,Al-4Ti-1C和Al-5Ti-0.8B-0.2C中间合金的微观组织与物相组成,比较研究3种中间合金对7050铝合金晶粒尺寸与力学性能的影响。结果表明:Zr的存在削弱了Al-5Ti-1B和Al-4Ti-1C中间合金的细化效果,而对Al-5Ti-0.8B-0.2C中间合金细化效果影响较小。含掺杂型TiC粒子的Al-5Ti-0.8B-0.2C中间合金具有较好的抗Zr"中毒"能力,加入量为0.2%(质量分数,下同)时,含Zr7050铝合金平均晶粒尺寸由200μm细化至(60±5)μm,室温极限抗拉强度由405MPa提高到515MPa,提高了27.2%,伸长率由2.1%提高到4.1%。而加入0.2%的Al-5Ti-1B或Al-4Ti-1C中间合金时晶粒尺寸较粗大且分布不均匀,表现出明显的细化"中毒"。     

含硫偶联剂对木粉/橡胶-塑料三元复合材料力学性能及耐热性能的影响

以再生高密度聚乙烯（HDPE）、沙柳木粉和废轮胎胶粉为原材料,含硫偶联剂Si69为界面相容剂,采用模压法制备木粉/橡胶-塑料三元复合材料。考察Si69对木粉/橡胶-塑料三元复合材料力学性能及耐热性能的影响,并采用FTIR和SEM分析Si69改性前后废轮胎胶粉的表面特性及木粉/橡胶-塑料三元复合材料的微观断面形貌。结果表明:Si69与废轮胎胶粉发生了化学反应。当Si69添加量为5wt%时,木粉/橡胶-塑料三元复合材料的界面结合较佳,力学性能及耐热性能较优,其中弯曲强度、弯曲模量、拉伸强度较未添加Si69的木粉/橡胶-塑料三元复合材料分别提高了13.85%、7.24%和6.63%;维卡软化温度和热变形温度较未添加Si69的木粉/橡胶-塑料三元复合材料分别提高了6.95℃和8.70℃,Si69可在一定程度上提高木粉/橡胶-塑料三元材料的耐热性能。Si69添加量为7wt%时,木粉/橡胶-塑料三元复合材料的缺口冲击强度可达到3.99 k·Jm-2。      

碳纳米管/ABS树脂基复合材料的力学性能和雷达波吸收性能的研究

采用竖式炉流动法制备的碳纳米管经液相阳极氧化表面处理后增强ABS热塑性工程塑料。复合材料的力学性能研究显示:碳纳米管的加入有效提高了复合材料的拉伸性能,但材料的耐冲击性能下降。当碳纳米管含量为12 wt%时,复合材料的拉伸强度由45.00 MPa提高到69.96 MPa,杨氏模量由0.75 GPa提高到1.93 GPa。对碳纳米管/ABS复合材料的反射系数测定表明:复合材料在一定频率范围内有雷达波吸收性能。     

基于数字图像相关技术的木纤维/高密度聚乙烯复合材料界面力学行为

以木纤维/高密度聚乙烯(WF/HDPE)复合材料界面应变为研究对象,采用数字图像相关技术(DIC)探究WF(质量分数为10wt%~40wt%)及改性聚磷酸铵(mAPP)阻燃剂(质量分数为10wt%~25wt%)对WF/HDPE复合材料应变分布及传递的演变规律,并结合力学性能测试和SEM对其拉伸性能、冲击性能、界面结合进行分析。结果表明:随着WF添加量从10wt%增至30wt%,WF/HDPE复合材料应变传递较为平稳,由受力两端向复合材料轴中心均匀传递,当WF添加量为30wt%时,高应变在复合材料上约1/2区域得到了有效传递,此时,复合材料的拉伸强度和冲击强度分别达21.5 MPa和10.22 kJ/m2。但当WF添加量增加至40wt%时,WF/HDPE复合材料的拉伸承载端部出现应力集中,阻碍了其内部应变的均匀传递。mAPP阻燃剂加剧了WF与HDPE界面间的脱粘行为,削弱了WF与HDPE之间的机械啮合作用力。当mAPP阻燃剂添加量从10wt%增加至25wt%时,WF/HDPE复合材料开始出现多个分散的高应变区域,全场应变传递出现不规则分布。当mAPP阻燃剂添加量达25wt%时,WF/HDPE复合材料应变分布呈两极化趋势,导致复合材料的拉伸强度和冲击强度分别降低为15.5 MPa和5.49 kJ/m2。      

石墨烯/炭纤维/聚醚醚酮复合材料的制备及性能北大核心CSCD

使用层间喷涂法制备了石墨烯/炭纤维/聚醚醚酮(GR/CF/PEEK)复合材料,对材料微观形态、力学性能、热学以及电学性能进行了分析。结果表明,0.1 wt%的石墨烯的加入即可使复合材料的层间剪切强度(ILSS)从57.3 MPa增加到77.6 MPa,弯曲强度和弯曲模量分别从1 226.2 MPa、64.5 GPa增加到1 512.3 MPa、73.6 GPa。差示扫描量热结果证明少量石墨烯的加入能够提高复合材料基体的结晶度。同时复合材料的热导率和电导率也随着石墨烯含量的增加而增加,加入0.5 w t%的石墨烯,复合材料的热导率和电导率与未加入石墨烯相比分别增加了15.5%和73.1%。GR/CF/PEEK复合材料与CF/PEEK相比具有更优良的综合性能。     

六硼化硅(SiB6)添加剂对B4C陶瓷致密化与力学性能的影响

采用热压烧结(2000℃保温1h)制备了添加2wt%和5wt%SiB6的B4C陶瓷,研究了SiB6不同添加量对B4C陶瓷致密化和力学性能的影响.结果表明: SiB6能有效地促进B4C的烧结,并有助于提高材料的力学性能. SiB6的添加量为2wt%时,B4C陶瓷的块体密度为2.515g/cm3,是理论密度的99.5%,抗折强度和硬度分别达到426.6MPa和31.2GPa. SiB6添加量增加为5wt%时,材料的密度为2.500g/cm3,强度和硬度分别下降为387MPa和29.7GPa.不同添加量对B4C陶瓷的断裂韧性的影响不明显,添加2wt%和5wt%SiB6的B4C陶瓷的K1C分别为3.20和3.28MPa·m1/2.文中还对烧结样品的物相和影响力学性能的原因进行了讨论.     

Ti_2AlC-TiB_2对TiAl基复合材料组织及力学性能的影响

以Ti、Al和B4C为原料,采用真空电弧熔炼的方法制备了含Ti_2AlC-TiB_2增强相的TiAl基复合材料;分析了添加不同含量的Ti_2AlC-TiB_2对复合材料的物相组成、组织结构及力学性能的影响,并探讨了微观组织结构的形成机制。结果表明:Ti_2AlC-TiB_2/TiAl复合材料主要由TiAl、Ti3Al、TiB_2和Ti_2AlC等物相组成,TiB_2和Ti_2AlC分布在层片状的TiAl+Ti3Al基体中;随着原料中B4C含量的增多,复合材料组织中Ti_2AlC-TiB_2含量增多,且TiAl基体的晶粒被明显细化,TiB_2和Ti_2AlC分布于基体晶界或晶内。Ti_2AlC主要为层片状和板条状,尺寸5~15μm,而TiB_2颗粒形态与其含量有关,当Ti_2AlC-TiB_2含量小于20wt%时,TiB_2颗粒呈针棒状,尺寸为0.5~5μm,当Ti_2AlC-TiB_2含量增加到30wt%时,TiB_2颗粒主要呈块状,尺寸为5~20μm。Ti_2AlC由TiC与Ti-Al熔体发生包晶反应生成,Ti_2AlC和TiB_2的形成提高了Ti_2AlC-TiB_2/TiAl复合材料的硬度、塑性和抗压强度。当4Ti+Al+B4C的加入量为10wt%时,复合材料的变形量比纯TiAl提高14%,而抗压强度达到最高值1 591 MPa。Ti_2AlC和TiB_2通过裂纹偏转、颗粒钉扎、拔出等机制对Ti_2AlC-TiB_2/TiAl复合材料起到增强增塑的作用。     

铸态Mg-4Al-4Si-0.75Sb合金的显微组织与力学性能

采用重力铸造法制备Mg-4Al-4Si-0.75Sb(AS44-0.75Sb)(质量分数/%,下同)镁合金,研究铸态合金的显微组织和室温力学性能。结果表明:铸态AS44-0.75Sb合金主要由α-Mg基体、β-Mg17Al12相、Mg2Si相和Mg3Sb2相组成;加入0.75Sb后形成高熔点的Mg3Sb2相,显著改善了Mg2Si相的形貌,使粗大的骨骼状Mg2Si转变为相对细小的汉字状Mg2Si。铸态合金的硬度HV为65.9,屈服强度为136.4MPa,抗拉强度为172.3MPa,伸长率为3.3%;拉伸断裂形式为准解理脆性断裂。     

Al3Ti/A356铝基复合材料的显微组织及拉伸力学性能

在A356铝合金熔体中加入K₂TiF₆盐,通过熔体搅拌原位反应法制备了Al₃Ti/A356铝基复合材料,研究了Al₃Ti含量对铝基复合材料显微组织及室温和高温拉伸力学性能的影响。结果表明,Al₃Ti/A356复合材料的铸态组织由α-Al、共晶Si和(Al, Si)₃Ti相组成。随着K₂TiF₆盐添加量的增加,(Al, Si)₃Ti相也逐渐增多,其形状由大块状和棒状转变为小块状,同时,基体中的共晶Si细化效果也越显著。在生成不同Al₃Ti含量的复合材料中,2wt%Al₃Ti/A356复合材料的常温拉伸抗拉强度和屈服强度均为最高,分别为179.7 MPa和74.1 MPa。350℃高温拉伸时,6wt%Al₃Ti/A356复合材料的抗拉强度和屈服强度分别比基体提高22.1%和12.6%,分别达到66.3 MPa和57.9 MPa,最高抗拉强度达到或超过了一些现役汽车活塞用的铝硅合金,表明Al₃Ti/A356复合材料具有作为新型耐热铝合金应用于汽车发动机耐热部件的潜力。      

石墨烯/炭纤维/聚醚醚酮复合材料的制备及性能

使用层间喷涂法制备了石墨烯/炭纤维/聚醚醚酮(GR/CF/PEEK)复合材料,对材料微观形态、力学性能、热学以及电学性能进行了分析。结果表明,0.1 wt%的石墨烯的加入即可使复合材料的层间剪切强度(ILSS)从57.3 MPa增加到77.6 MPa,弯曲强度和弯曲模量分别从1 226.2 MPa、64.5 GPa增加到1 512.3 MPa、73.6 GPa。差示扫描量热结果证明少量石墨烯的加入能够提高复合材料基体的结晶度。同时复合材料的热导率和电导率也随着石墨烯含量的增加而增加,加入0.5 w t%的石墨烯,复合材料的热导率和电导率与未加入石墨烯相比分别增加了15.5%和73.1%。GR/CF/PEEK复合材料与CF/PEEK相比具有更优良的综合性能。     

超微竹炭增强聚丙烯复合材料的制备与性能

为提高聚丙烯(PP)基复合材料的力学性能和热学性能,将不同质量分数的超微竹炭(UFBC)作为增强体引入聚丙烯,通过熔融挤出及注塑成型工艺制备UFBC/PP复合材料。利用SEM和DSC分析、力学强度和吸湿性测试等手段综合表征复合材料性能。结果表明:UFBC与PP基体间界面结合紧密;UFBC的添加对PP复合材料的力学强度有较好的增强效果:UFBC质量分数为30wt%时,UFBC/PP复合材料的拉伸强度和弯曲强度达到较大值,分别为26MPa和54MPa,较纯PP分别提高了9%和18%,UFBC/PP复合材料的耐湿性仍保持较佳水平,吸湿率均小于0.1%;UFBC质量分数为40wt%时,熔融温度提高了3.1℃;UFBC质量分数为50wt%时,UFBC/PP复合材料的结晶温度提高了10.8℃。UFBC的添加有效促进了UFBC/PP复合材料的结晶,改善了其加工性。