激光熔铸多壁纳米碳管增强铝基复合材料

利用激光熔铸技术制备多壁纳米碳管增强铝基复合材料,并使用SEM、XRD对其熔铸成形性以及纳米碳管与基体金属界面结合行为进行观察和分析.结果表明,在单位面积激光能量为800×105J/m2时,纳米碳管增强铝基复合材料能够熔合而不破坏纳米碳管结构;在该复合材料中适量添加表面张力较低的金属Mg,可降低基体铝的表面张力,进而降低铝-纳米碳管的液固界面能,改善铝合金和纳米碳管的润湿性;当纳米碳管含量为5%(质量分数)时,并添加3%(质量分数)合金化元素Mg,激光熔铸的复合材料熔合性较好,铸块致密,在复合铸块的断口上能观察到增强体纳米碳管.     

铸造法制备纳米碳管增强镁基复合材料

采用正交试验方法研究了纳米碳管加入量、复合温度、搅拌时间等关键工艺参数对用铸造方法制备纳米碳管增强镁基复合材料过程的影响，并探讨了这些工艺参数对复合材料力学性能和显微组织的作用。试验结果表明，纳米碳管(CNTs)加入能明显细化复合材料的晶粒组织，提高了复合材料的抗拉强度和伸长率，且在所探讨的3个工艺参数中，CNTs对材料的力学性能影响最大，其含量约为1．0％时力学性能最好；其次是温度取较低(680℃)为好；搅拌时间在3min时，其综合性能较好。另外，给出了材料拉伸强度较好和伸长率较好的3个影响因素的最优组合。     

纳米碳管增强镁基复合材料应力传递有限元分析

结合有限元的分析方法,建立了一个简化模型来模拟纳米碳管增强镁基复合材料在拉伸试验过程中的变形,研究了基体、增强体的应变和应力分布,以及界面对复合材料力学行为的影响,探讨了纳米碳管增强体与基体间的应力传递机制和断裂机理。模拟结果表明,纳米碳管整体上受力比较均匀,在轴向上的界面处出现应力集中;基体与纳米碳管在两端面的接触部位出现明显的应力集中,应力分布呈火焰状,中心大,逐渐向外围减小,在基体的其余部位应力大小则是相对均匀的,这说明复合材料的破坏是从界面处开始的,其破坏机制是界面脱开。     

粉末冶金法制备纳米碳管／铝复合材料的力学性能

采用粉末冶金法制备纳米碳管/铝基复合材料,研究不同质量分数纳米碳管对复合材料力学性能的影响.通过X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)对复合材料及其断口进行分析.结果表明,纳米碳管能细化复合材料的晶粒组织,明显提高复合材料的硬度和抗拉强度.含质量2%纳米碳管复合材料的硬度和抗拉强度达到54HV和121.5MPa,分别比铝基体提高了约80%和28%.复合材料的断口形貌显示,纯铝的断裂方式为微孔聚集型韧性断裂,而2%CNT/Al复合材料具有微孔聚集型和解理型脆性断裂的混合特征.     

热压法制备20％Grp／6061Al复合材料及其摩擦磨损特性研究

采用快速升温热压法制备了20%Grp/6061Al(质量分数,下同)复合材料并研究其摩擦磨损特性,通过光学显微镜和SEM分别观察了样品的组织结构及磨痕形貌,采用XRD分析了复合材料的相组成.研究表明快速升温热压能避免有害的界面反应,得到石墨颗粒分布均匀、界面干净且结合良好的Grp/6061Al复合材料,复合材料具有良好的摩擦磨损性能,T6处理能显著降低复合材料的摩擦系数和磨损率.在60 r/m转速、1 N～7 N载荷下,复合材料的摩擦系数随载荷的增大而减少,磨损量增大.T6热处理强化了界面结合,有利于石墨膜形成,降低了复合材料的摩擦系数,也显著减少了磨损率.热处理后,复合材料摩擦系数可达到0.16,磨损量平均减幅达50%,采用的最大载荷7 N下磨损率可减少到4.7×10-4 mm3/m.     

Ti_2SiC_2/Cu纳米复合材料的制备与微观组织

研究了用微米级Ti2SiC2陶瓷与Cu制备纳米复合材料的工艺过程。分别选用钢球和玛瑙球进行球磨,对Ti2SiC2颗粒的细化和在Cu中分散性的影响进行了研究。结果表明,在其它实验参数相同的情况下,用两种不同材质的磨球所获得的混合粉形态有很大差异,用玛瑙磨球可以更好地使Ti2SiC2颗粒细化并均匀分散在Cu基体中,而用钢球则易产生混合粉的团聚。另外,随着球磨时间的延长,Ti2SiC2先后经历了颗粒细化、均匀镶嵌在基体中两个阶段。对球磨后的混合粉在850℃及20MPa的压力下成功地制备了组织成分均匀的大块纳米复合材料,其力学性能与同成分的普通复合材料相比有明显提高。     

化学包覆Cu基纳米Al_2O_3复合材料的摩擦磨损行为研究

选用纳米级Al2O3陶瓷颗粒作为增强相,采用超声波增强化学镀的方法完成对纳米Al2O3陶瓷颗粒金属铜的包覆,热压烧结成块材,并在特定的磨损条件下,对两种纳米Al2O3含量(10wt%Al2O3和30wt%Al2O3)的铜基复合材料进行摩擦磨损实验,探索纳米颗粒在陶瓷增强铜基复合材料中的增强和磨损机制。结果表明:复合材料在磨损过程中的磨损失重并不是单调增加的,而是存在两个阶段。Al2O3增强相颗粒的含量及分散性对复合材料的硬度及耐磨性有重要影响。     

Ti2SiC2/Cu纳米复合材料的制备与微观组织

研究了用微米级Ti2SiC2陶瓷与Cu制备纳米复合材料的工艺过程。分别选用钢球和玛瑙球进行球磨，对Ti2SiC2颗粒的细化和在Cu中分散性的影响进行了研究。结果表明，在其它实验参数相同的情况下，用两种不同材质的磨球所获得的混合粉形态有很大差异，用玛瑙磨球可以更好地使Ti2SiC2颗粒细化并均匀分散在Cu基体中，而用钢球则易产生混合粉的团聚。另外，随着球磨时间的延长，Ti2SiC2先后经历了颗粒细化、均匀镶嵌在基体中两个阶段。对球磨后的混合粉在850℃及20MPa的压力下成功地制备了组织成分均匀的大块纳米复合材料，其力学性能与同成分的普通复合材料相比有明显提高。     

碳管对Ni-P镀层摩擦磨损特性的影响

用电刷镀工艺制备了碳管加入量分别为0、0.5、1、2g/L的Ni-P/CNT复合镀层,取其一半进行400℃×1h热处理,从而获得晶态Ni-P/CNT复合镀层.然后对以上二种复合镀层的摩擦磨损特性进行研究.结果表明:碳管的加入减小了镀层的摩擦系数和磨损质量损失,而且碳管加入量越大,摩擦系数和磨损质量损失越小;即使在重摩擦条件下(高的载荷×滑动速度),摩擦系数和磨损质量损失增加幅度不大或基本保持不变.非晶镀层在低载低速磨损中以犁削磨损机制为主,而高载高速时以粘着机制为主;晶态Ni-P镀层主要是脆性剥落,而晶态碳管复合镀层主要是表层塑性变形和微犁削.     

SiC颗粒增强铝基复合材料的摩擦磨损性能研究

采用干摩擦磨损试验机研究了速度和载荷对SiC颗粒增强铝基复合材料的摩擦磨损性能的影响,并对比了SiC颗粒增强铝基复合材料与HT250的耐磨性能。结果表明,在试验条件下,随着载荷的增加,磨损率增加,滑动摩擦系数先下降至最低值(载荷为10MPa)后缓慢增加。滑动摩擦速度对滑动摩擦系数和磨损率有着直接影响,随着速度的升高,材料的磨损率增加。在载荷为20MPa,速度为400r/min的高速高载下,材料容易发生严重的粘着磨损。     

结构类似的炭材料和C/C复合材料的滑动摩擦磨损行为

制备粗糙层热解炭(RL)和光滑层热解炭(SL)基体的C/C复合材料,测试该C/C复合材料与40Cr钢配副时的摩擦磨损行为,并对磨损表面进行SEM观察.对比研究高强石墨和光滑层结构的块状热解炭在相同条件下的滑动摩擦磨损行为.结果表明:PAN炭纤维改善C/C复合材料的摩擦磨损行为;在实验载荷范围内,与高强度石墨材料相比,含RL炭C/C复合材料的摩擦因数降低0.08～0.12;体积磨损量增幅降低;与热解炭试样相比,具有SL炭C/C复合材料的摩擦因数降低0.02～0.05,体积磨损量低0.2 mm~3左右;随着时间的延长,大部分C/C复合材料的摩擦因数基本相对稳定或呈小幅下降,而石墨、热解炭块的摩擦因数均呈不同幅度的上升;具有RL炭的C/C复合材料摩擦表面膜厚度随载荷增加而降低,具有SL炭的C/C复合材料摩擦表面较粗糙;高强石墨能形成较完整致密的摩擦膜,但磨粒磨损严重,磨屑易在摩擦膜边缘形成层状堆积;热解炭块摩擦表面磨屑堆积松散,有较多的孔洞以及热解炭层整体剥落的形貌.     

Friction and wear properties of copper matrix composites reinforced by tungsten-coated carbon nanotubes

Carbon nanotubes (CNTs) were coated by tungsten layer using metal organic chemical vapor deposition process with tungsten hexacarbonyl as a precursor. The W-coated CNTs (W-CNTs) were dispersed into Cu powders by magnetic stirring process and then the mixed powders were consolidated by spark plasma sintering to fabricate W-CNTs/Cu composites. The CNTs/Cu composites were fabricated using the simi-lar processes. The friction coefficient and mass wear loss of W-CNTs/Cu and CNTs/Cu composites were studied. The results showed that the W-CNT content, interfacial bonding situation, and applied load could influence the friction coefficient and wear loss of W-CNTs/Cu com-posites. When the W-CNT content was 1.0 wt.%, the W-CNTs/Cu composites got the minimum friction coefficient and wear loss, which were decreased by 72.1% and 47.6%, respectively, compared with pure Cu specimen. The friction coefficient and wear loss of W-CNTs/Cu composites were lower than those of CNTs/Cu composites, which was due to that the interfacial bonding at (W-CNTs)-Cu interface was bet-ter than that at CNTs-Cu interface. The friction coefficient of composites did not vary obviously with increasing applied load, while the wear loss of composites increased significantly with the increase of applied load.     

不同基体炭C/C复合材料的摩擦磨损性能

以炭纤维针刺毡为预制体,采用化学气相沉积法(CVI)和结合液相浸渍树脂或沥青法制备了热解炭为粗糙层与光滑层结构的准三维C/C复合材料,并研究了这些材料在0.6 MPa的模拟刹车压力下的摩擦磨损性能与磨损机理.研究表明:基体炭为粗糙层热解炭与树脂炭的C/C复合材料摩擦表面能形成较厚且连续的自润滑摩擦膜,摩擦稳定性最好,摩擦因数适中,氧化磨损小,磨损机理主要为膜的部分脱落、氧化磨损与相对较小的磨粒磨损;基体炭为光滑层热解炭与树脂炭或沥青炭的C/C复合材料摩擦表面形成的摩擦膜较薄且不连续,摩擦稳定性差,摩擦磨损较大,磨损机制主要为膜的部分脱落、磨粒磨损与更严重的氧化磨损;随着密度的升高,C/C复合材料摩擦稳定性增加,摩擦因数增加,磨损降低;基体炭为单一沥青炭的C/C复合材料,由于没有热解炭对纤维的保护,纤维断裂多,线性磨损尤其大,磨损机理主要为大量的磨粒磨损与氧化磨损.     

Tribological behavior of self lubricating Cu/MoS2 composites fabricated by powder metallurgy

The effects of MoS₂ content on microstructure, density, hardness and wear resistance of pure copper were studied. Copper-based composites containing 0–10% (mass fraction) MoS₂ particles were fabricated by mechanical milling and hot pressing from pure copper and MoS₂ powders. Wear resistance was evaluated in dry sliding condition using a pin on disk configuration at a constant sliding speed of 0.2 m/s. Hardness measurements showed a critical MoS₂ content of 2.5% at which a hardness peak was attained. Regardless of the applied normal load, the lowest coefficient of friction and wear loss were attained for Cu/2.5MoS₂ composite. While coefficient of friction decreased when the applied normal load was raised from 1 to 4 N at any reinforcement content, the wear volume increased with increasing normal load. SEM micrographs from the worn surfaces and debris revealed that the wear mechanism was changed from mainly adhesion in pure copper to a combination of abrasion and delamination in Cu/MoS₂ composites.     

Fabrication and wear behavior of CNT/Al composites

Aluminum matrix composites reinforced with carbon nanotube were fabricated by a powder metallurgy method. The effects of carbon nanotube content on the relative density, the hardness, and the friction and wear behavior of the composites under dry sliding condition were investigated using the ball （pin）-on-block tester. By scanning electron microscopy （SEM）, the worn surfaces and worn chips were observed, and the wear mechanism of composites was analyzed and discussed. The results indicate that the addition to the aluminum matrix of 2.0%（mass fraction） carbon nanotube causes the increase in the Vickers hardness of about 80%. Within the range of carbon nanotubes content from 1.0% to 2.0%, both the friction coefficient and wear rate of composites decrease with the increase of carbon nanotube content. The delamination wear is the main wear mechanism for the composites.     

内生枝晶增韧非晶基复合材料的摩擦磨损性能

采用电弧熔炼、铜模吸铸法分别制备Ti42Zr22V14Cu5Be17、Ti46Zr20V12Cu5Be17、Ti48Zr18V12Cu5Be17的Ti基内生枝晶增韧非晶基复合材料,利用球-盘式摩擦磨损试验机进行干摩擦磨损试验,研究了枝晶的体积分数对其耐磨性的影响,利用X射线衍射仪分析了样品的结构,利用扫描电子显微镜观察合金的显微组织和磨损表面形貌,分析了不同成分Ti基内生枝晶增韧非晶基复合材料的磨损机理。结果表明：在相同的试验条件下,不同体积分数晶体相的非晶复合材料的磨损机理不同。枝晶相体积分数较低时,磨损机理主要体现为轻微的磨粒磨损,随枝晶相体积分数的增加,粘着磨损成为主要的磨损机理,同时伴随有硬质颗粒压入软化相构成三体摩擦。材料耐磨性随着晶体相体积分数的增加而逐渐降低。     

原位化学气相沉积法制备碳纳米管增强金属基复合材料

介绍了目前制备碳纳米管增强金属基复合材料的主要方法,讨论了传统制备工艺所存在的问题,重点介绍了原位化学气相沉积法,通过对其工艺特点、材料性能以及目前的应用现状等几方面的讨论,展示了该制备方法在实际应用中的优势和潜力.     

碳纳米管增强铜基复合材料的制备、力学性能及电导率

以CNTs、电解Cu粉、Cu(CH_3COO)_2·H_2O为原料,采用混酸处理、分子水平法结合行星球磨两步混合工艺制备含0.5%～2%(质量分数)CNTs的Cu基复合粉末,然后通过放电等离子烧结技术制备了Cu-CNTs复合材料,探讨了制备工艺及CNTs含量对Cu-CNTs复合材料的组织、电导率和力学性能的影响规律。结果表明:当CNTs含量小于1.0%时,采用两步混粉工艺制备的Cu-CNTs复合粉体均匀性、分散性良好,经烧结后可获得致密度高、CNTs分布均匀的Cu-CNTs复合材料;当CNTs含量大于1.0%时,复合材料的致密度及CNTs分布均匀性明显降低;随CNTs含量的提高,复合材料的强度先升高后降低,塑性和电导率趋于降低;相对高能球磨、分子水平法等单一混粉工艺而言,两步法制备的Cu-1.0%CNTs复合材料综合性能更优,其电导率为51.7 MS/m(89.1%IACS),维氏硬度为1130 MPa,抗拉强度为279 MPa,断后伸长率为9.8%。     

短炭纤维增强C/C-SiC制动材料的摩擦磨损性能

采用温压？原位反应法制备C/C-SiC复合材料,利用QDM150型摩擦试验机研究短炭纤维（SCF）长度和纤维体积分数对C/C-SiC制动材料摩擦磨损性能的影响。结果表明：C/C-SiC制动材料能够保持较高且稳定的摩擦因数;SCF的体积分数将影响C/C-SiC制动材料的摩擦磨损性能,纤维体积分数为10%时,材料具有适中的摩擦因数和较低的磨损率;SCF长度对C/C-SiC制动材料的摩擦磨损性能有显著影响,炭纤维长度为12 mm时,材料具有最佳的摩擦磨损性能。     

Friction and wear behavior of TiC particle reinforced ZA43 matrix composites

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＺｉｎｃ ａｌｕｍｉｎｕｍ (Ｚｎ Ａｌ)ｂａｓｅｄａｌｌｏｙｓｆｏｕｎｄｃｏｎ ｓｉｄｅｒａｂｌｅｉｎｄｕｓｔｒｙｕｓｅｄｕｒｉｎｇｔｈｅｐａｓｔｆｅｗｙｅａｒｓ.Ｔｈｉｓｉｓｐｒｉｍａｒｉｌｙｄｕｅｔｏｔｈｅｉｒｅｘｃｅｌｌｅｎｔｃａｓｔａｂｉｌｉｔｙ ,ｗｅａｒｒｅ ｓｉｓｔａｎｃｅ ,ａｎｄｇｏｏｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ.Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ ,ｔｈｅｙｃａｎｃｏｍｐｅｔｅｓａｔｉｓｆａｃｔｏｒｉｌｙｗｉｔｈｏｔｈｅｒｆｏｕｎｄｒｙａｌ ｌｏｙｓｓｕｃｈａｓｃ…