颗粒增强Al基复合材料的制备工艺及凝固过程

着重研究了颗粒增强Al基复合材料的搅拌法制备工艺及凝固过程。 通过对熔体搅拌法制备颗粒增强金属基复合材料的工艺优化进行探讨,最终用最简单的工艺过程制备出组织致密、颗粒分布均匀、界面结合良好的SiC、Al_2O_3、SiO_2颗粒增强Al-4％Mg复合材料。 SiC、Al_2O_3、SiO_2颗粒增强Al-4％Mg复合材料在等轴晶凝固条件下,颗粒被等轴晶排斥,出现颗粒推移,晶粒直径越大,颗粒分布越不均匀。在试验分析基础上,提出了颗粒推移的强烈程度由晶粒与颗粒的质量比决定的观点:同种颗粒,其直径越大,颗粒推移越不强烈;同样直径不同种类的颗粒,其密度越大,颗粒推移越不强烈。 AlO_3颗粒增强 Al-4％Mg复合材料的凝固组织中的显微缩孔是由颗粒加入导致熔体粘度增加、颗粒堵塞枝晶间的补缩流动通道以及颗粒与基体合金的热膨胀系数的差异三种因素引起的。由于气孔易在SiC颗粒表面形核,或者SiC颗粒与基体结合较弱,使得SiC颗粒增强Al-4％Mg复合材料比Al_2O_3颗粒增强Al-4％Mg复合材料易形成显微缩孔。对SiO_2颗粒增强Al-4％Mg复合材料来说,SiO_2颗粒与基体间发生了界面反应,一定量的Si溶入了基体,增大了基体的凝固潜热,从而提高了基体合金凝固时的补缩流动能力,所以SiO_2(P)/Al-4％Mg复合材料的凝固组织比同样条件下Al_2O_3(P)     

粉煤灰泡沫陶瓷铝基复合材料的制备及界面结合研究

以粉煤灰泡沫陶瓷作为增强相,以铝硅合金作为基体材料,采用挤压铸造工艺制备出粉煤灰泡沫陶瓷铝硅合金复合材料。研究了相同浇注温度不同基体材料以及同种基体材料不同浇注温度因素下复合材料界面结合的情况。结果表明,以亚共晶铝硅合金(ZL101)、共晶铝硅合金(ZL102)和过共晶铝硅合金(Al-23Si)作为基体材料均能制备出界面结合良好的复合材料,并且界面之间形成了一组织紧密的硅相过渡带;粉煤灰泡沫陶瓷铝硅合金复合材料的界面结合机构是机械联锁结合、存在扩散层和界面反应的混合机构;铝硅合金与粉煤灰泡沫陶瓷的界面结合能力随着温度的升高而提高,在温度低于780℃的情况下,界面易出现分离现象,780~810℃为较佳浇注温度。     

残余形变对莫来石短纤维/Al-4.5Cu复合材料及其基体合金时效析出行为的影响

用挤压铸造法制备莫来石(mullite)短纤维/Al-4.5Cu复合材料及其基体合金。用硬度测试(HB)、差示扫描量热仪(DSC)和透射电镜(TEM),研究固溶淬火后残余形变(0 %,12.5 %,25 %,34.4%)和纤维对复合材料及其基体合金时效析出行为的影响。结果表明:形变对Al-4.5Cu合金的时效析出过程具有十分明显的加速作用,随着形变度增加,时效加速作用进一步加强;莫来石短纤维对Al-4.5Cu合金的时效析出过程具有加速作用;纤维和形变同时存在时,复合材料的时效析出过程还会进一步加快。但是,形变或/和纤维抑制了Al-4.5Cu合金中GP区的形成。     

原位自生Ti3 Al金属间化合物基复合材料的微观结构

采用原位自生（XD）法制备Ti3Al金属间化合物基复合材料,对复合材料的XRD,OM和SEM的分析结果表明,Ti-17Al-0.5C复合材料的基体为Ti3Al,增强相为Ti3AlC,且增强相在基体中按一定的方位排列,Ti-17Al-1.5(2.0)C复合材料的基体为Ti3Al,增强相由心部TiC矣包覆层Ti3AlC双层组成,随着含C量的增加,增强相由不发达的树脂晶变为等轴晶,对合金进行微力学探针测试表明,增强相TiC和Ti3AlC的显微硬度和弹性模量均大于基体Ti3Al,随着C含量的增加,合金中增强相和基体的显微硬度和弹性模量无明显变化。     

原位Al2O3/Al-Cu复合材料的制备与组织研究

采用原位反应近液相线铸造方法制备含有3.6%(质量分数)原位Al2O3颗粒的Al-6.8Cu基复合材料,在基体合金的固液两相区选择580,590,600℃和610℃进行二次加热保温实验,淬火固定其半固态组织。通过光学显微镜及透射电镜观察合金的组织结构,研究Al2O3原位颗粒对材料组织的影响。结果表明:原位Al2O3颗粒对Al-6.8Cu合金的铸态组织具有一定的细化作用,但没有明显的球化作用。在半固态二次加热过程中原位Al2O3颗粒对晶粒长大行为具有抑制作用和球化作用,与基体合金相比,在相同的二次加热条件下晶粒尺寸减小20~40μm。     

高体积分数SiC_p/Al-Si复合材料的微观组织与导热性能

通过对SiC颗粒进行表面改性处理,并向Al基体中添加Si元素合金化采用热压烧结方法制备了Al-10Si-50%(质量分数)SiC复合材料,研究了复合材料的微观组织和导热性能。结果表明,复合材料中SiC颗粒在基体中分布均匀,复合材料组织致密;SiC-Al界面清晰、平直,无过渡层和其它附加物,复合材料界面结合良好;复合材料导热性能优异,其热导率可达189W/(m·K),能够满足电子封装材料的日常使用要求。     

原位ZrB2p/Al复合材料的制备及其力学性能研究

以Al-10%(质量分数)Zr和Al-3%(质量分数)B合金为原料,在高能超声作用下采用熔体直接反应法成功地制备了ZrB2p/Al复合材料。利用X射线衍射仪、扫描电镜等分析了复合材料的物相和显微组织,并测试了其力学性能。结果表明,经过高能超声处理后,复合材料中的ZrB2颗粒尺寸更小,分布也更均匀。复合材料的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别达到94、81MPa和14.5%,较未施加高能超声场的复合材料分别提高了10.6%、15.7%和16.0%。     

含纳米SiC颗粒的铝基复合材料半固态浆料的表观粘度研究

目的研究纳米颗粒增强铝基复合材料熔体表观粘度的变化规律。方法利用同轴旋转圆筒法试验研究了Si Cp含量变化及熔体温度变化对纳米Si Cp/Al-5Cu和纳米Si Cp/A356两种复合材料表观粘度的影响,并回归分析得出数学模型。结果随着纳米Si Cp的添加量在0～2%(质量分数)范围内增加,复合材料的表观粘度相比于基体合金会迅速增加,添加量达到2%时,复合材料表观粘度最高,并且提升幅度最大。基体合金(添加量为0)与添加量为2%时的纳米Si Cp/Al-5Cu复合材料,在720℃的表观粘度分别为0.46Pa·s和1.73 Pa·s,相比基体合金,复合材料的表观粘度提升了279%。结论随着温度的降低,同一复合材料熔体浆料的表观粘度会迅速上升。基体合金和复合材料处于半固态时的表观粘度差异相比液态时变小。     

高体分SiC颗粒增强镁基复合材料的显微组织与力学性能EI北大核心

预先对SiC颗粒增强体进行表面氧化处理,然后采用压铸浸渗法制备了体积分数为51.5%的SiCp/Mg-6Al-0.5Mn复合材料。通过压缩性能测试、扫描电镜、透射电镜等方法,研究了复合材料的显微与力学性能。结果表明,在基体Mg-6Al-0.5Mn合金掺入51.5%体积分数的SiC颗粒预制块后,复合材料的组织致密,分布均匀,其断裂方式包括界面脱开、基体韧断和增强体开裂。SiC颗粒与基体之间发生了界面反应,生成了纳米级的Mg2Si化合物。同时,适度的预氧化可以提高基体与颗粒之间的界面结合强度,从而使复合材料抗拉强度得到提高。     

两种粒径颗粒混合增强铝基复合材料的导热性能

选用粒径为20μm 和60μm 的SiC 颗粒, 采用挤压铸造方法制备了基体分别为工业纯铝L2 、LD11(Al-12 %Si) 和AlSi20 (Al-(18～21) %Si) 的复合材料, 研究了材料的导热性能。在等比表面积的基础上, 提出了等效颗粒直径的概念, 解决了两种粒径颗粒混合增强铝基复合材料导热率的预测问题。结果表明, SiC_P/ Al 复合材料具有较为优异的导热率, 且LD11 基与AlSi20 基复合材料的导热率大于基体合金的导热率, 这与颗粒的等效直径大于临界粒径且颗粒导热率大于基体导热率有关;但复合材料的导热率随着基体中Si 含量的增加而降低。     

SiCp/MoSi2原位反应高温热压复合工艺的研究

运用乙醇湿法混合和氩气保护原位反应高温热压方法制备了不同配比的SiCp/MoSi2复合材料,研究了原位生成的SiC颗粒对MoSi2基体材料显微结构和室温力学性能的影响.结果表明:原位反应高温热压制备SiCp/MoSi2的工艺是可行的,反应生成的适量SiC颗粒细化了基体晶粒,改善了其力学性能;与该工艺下制备的纯MoSi2相比,含40vol%SiCp的SiCp/MoSi2复合材料室温抗弯强度提高了260%,含50vol%SiCp的SiCp/MoSi2复合材料室温断裂韧性提高了50%;该种工艺的强化机制为细晶强化和弥散强化,韧化机制为细晶韧化.     

Microstructures and Mechanical Properties of Al/Mg Alloy Multilayered Composites Produced by Accumulative Roll Bonding

Al/Mg alloy multilayered composites were produced successfully at the lower temperature(280 C) by accumulative roll bonding(ARB) processing technique.The microstructures of Al and Mg alloy layers were characterized by scanning electron microscopy and transmission electron microscopy.Vickers hardness and three-point bending tests were conducted to investigate mechanical properties of the composites.It is found that Vickers hardness,bending strength and stiffness modulus of the Al/Mg alloy multilayered composite increase with increasing the ARB pass.Delamination and crack propagation along the interface are the two main failure modes of the multilayered composite subjected to bending load.Strengthening and fracture mechanisms of the composite are analyzed.     

BSTO/Mg2SiO4/MgO复合材料的介电性能研究

采用传统的电子陶瓷制备工艺制备了BSTO／Mg2SiO4／MgO复合材料，并对样品的结构及其介电性能进行了表征与分析，讨论了Mg2SiO4／MgO掺杂对BSTO／Mg2SiO4／MgO复合材料结构和性能的影响．结果表明，与前其他掺杂改性的BSTO复合材料相比，BSTO／Mg2SiO4／MgO复合材料不仅可以在较低的温度烧结致密，而且在介电常数降低的同时，仍能保持较高的可调性，如BSTO／39wt％Mg2SiO4／17wt％MgO的介电常数εr为-80．21，在2kV／mm的直流偏置电场下，其可调性达到-12％，介电损耗为-0．003．     

增强体SiCP对SiCP/Al复合材料腐蚀行为的影响

通过周期浸润腐蚀实验研究了不同SiC颗粒尺寸(70、90、140、220μm)和不同SiC颗粒体积分数(42%、49%、55%)的SiC_P/Al复合材料在酸性环境中的腐蚀行为。采用失重法、金相显微镜、X射线衍射仪以及扫描电镜分别计算腐蚀速率、观测微观组织、分析腐蚀产物的物相组成以及观察表面形貌。结果表明：腐蚀前期,SiC_P/Al复合材料的耐腐蚀性能随着颗粒尺寸的减小而降低,腐蚀中后期,耐蚀性能随着颗粒尺寸的减小反而有一定程度的提高;SiC颗粒的存在一方面促进了点蚀的成核,另一方面又打断了基体的连续性,改变了点蚀的生长方式,抑制了点蚀的进一步扩展;SiC_P/Al复合材料的耐腐蚀性能随着颗粒体积分数的提高而降低,其腐蚀产物主要为氧化铝和非晶态硫酸铝化合物。     

稀释中间复合材料法制备SiCP/356Al的研究

本文探索了一种制备SiC_P/Al的新工艺方法,即稀释中间复合材料法,以避免通常用来制备SiC_P/Al的复合铸造法中存在的浸润性差、气孔率高、存在氧化夹杂及颗粒偏聚等问题。结果表明,用该法能成功地制备10vol%和15vol%SiC_P/Al复合材料,其拉伸性能比用复合铸造法制备的同样材料高10%,且气孔率显着降低,X-rays衍射和TEM分析结果表明,该工艺过程中没有发生明显的界面反应,工艺参数的选择是合理的。     

SiC微粉含量对先驱体转化制备碳纤维布增强碳化硅复合材料性能的影响

以聚碳硅烷(PCS)、二乙烯基苯(DVB)和SiC微粉为原料制备了碳纤维布增强碳化硅复合材料，考察了SiC微粉含量对材料结构与性能的影响。实验表明，SiC微粉含量过低，材料内部存在大的孔洞，容易造成应力集中，导致材料的力学性能较差；而当SiC微粉含量较高时，在制备过程中微粉对碳纤维机械损伤加大，同样导致材料力学性能下降。当SiC微粉含量为30％(质量分数)时，所制备的材料的力学性能较好，其弯曲强度和拉伸强度分别为246．4MPa和72．5MPa。     

Fabrication and corrosion behavior of HA/Mg-Zn biocomposites

The thermal-treated hydroxyapatite (HA) particles, Mg and Zn powders were used to prepare the HA/Mg-Zn composites with different HA contents by means of powder metallurgy technology. The microstructures, formation phases, and corrosion behaviors in simulated body fluid (SBF) were studied in comparison with pure magnesium and HA/Mg composites fabricated by the same preparation technology. As a result, no evident reaction happened between HA particles and Mg matrix during sintering process, and Zn atoms diffused into Mg matrix to form a single phase Mg-Zn alloy matrix. The addition of HA particles changed the corrosion mechanism of Mg matrix. During the corrosion process, HA particles would adsorb and Ca²⁺ ions efficiently and induce the deposition of Ca-P compounds on the surface of composites. HA could improve the corrosion resistance of magnesium matrix composites in SBF and restrain the increase of pH of SBF. Furthermore, the addition of Zn was favorable to improve the corrosion resistance of HA/Mg composites due to the densification of composites and the formation of Mg-Zn alloy matrix.     

2D C/C复合材料微观结构与力学性能的研究

采用等温化学气相渗透方法,通过调整沉积工艺,制备了具有不同微观组织结构的2D C/C复合材料.利用偏光显微镜(PLM)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)结合选区电子衍射(SAED),研究了热解炭基体微观组织结构,借助万能试验机测试了材料的三点弯曲性能.结果表明:层状高织构(HT)热解炭基体占优时C/C复合材料表现为假塑性断裂;扁平片状中织构(MT)热解炭与颗粒状各向同性层热解炭(ISO)有利于提高材料的弯曲强度;HT基体与炭纤维界面结合良好,界面处不存在非HT织构,但取向角(OA)略有增大.     

Preparation and properties of W-SiC/Cu composites by tape casting and hot-pressing sintering

In this study, W-SiC/Cu composites were prepared by tape casting and vacuum hot-pressing sintering. The microstructures and properties of the composites were studied by means of X-ray diffraction, X-ray photoelectron spectroscopy, field emission scanning electron microscopy, Vickers hardness test, bending strength test and coefficient of thermal expansion (CTE) test. The results showed that W₂C, WC and WSi₂ formed in the composites. The effects of SiC particle size on the relative densities, Vickers hardness, bending strength and CTE of composites were investigated. Vickers hardness, bending strength and CTE of the composite with SiC particle size of 6?µm reached the optimal values, which were 445.2?HV, 726.1?MPa, 9.24?ppm?K^?1.     

镁/聚乳酸复合材料的制备与表征

为有效中和聚乳酸降解过程后的酸性,提出镁颗粒与聚乳酸的复合材料新体系。采用造粒-注塑工艺制备了3%Mg/聚乳酸(PLA)复合材料,通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等手段表征了产物的微观形貌与物相组成;测试了力学性能;采用模拟体液浸泡手段研究了复合材料的降解行为。结果表明,采用造粒、注塑工艺可以制备这类复合材料,少量镁颗粒的加入对聚乳酸的力学性能影响不明显,其中拉伸强度和延伸率分别下降了6%和12.5%,但弯曲强度有所增加。聚乳酸降解后的酸性得到了有效的中和,聚乳酸浸泡30 d后的pH值为6.28,而3%Mg/PLA复合材料浸泡30 d后的pH值仅为6.85。