无压浸渗工艺制备铝基复合材料的研究现状和机理探讨

无压浸渗法是一类先进的金属基复合材料制备方法.总结了无压浸渗方法制备陶瓷增强金属基复合材料的工艺特点及国内外的研究现状,分析了影响无压漫渗工艺的主要因素及存在的问题,探讨了该工艺的可能机理,并指出了该工艺存在的问题和今后的研究重点.     

金属基复合材料的调压浸渗成形工艺

本文通过理论分析提出了一种新的金属基复合材料成形工艺——液相调压浸渗成形法,考察了可调工艺参数对浸渗过程的影响规律。实验表明,升压速度在很大程度上决定着材料的浸渗和凝固过程。采用调压浸渗成形工艺可以在较低的压力及模温下获得复合良好的金属基复合材料。     

纤维增强金属基复合材料液相浸渗充填过程

液相浸渗法是制造纤维增强金属基复合材料的先进工艺,其浸渗充填过程是复合材料的组织和性能的主要决定因素之一。本文通过纤维增强金属基复合材料液相浸渗填充过程阻力及充填形式的研究,发现纤维分布状态及纤维与基体的润湿性决定着浸渗充填形式。探讨了通过控制纤维分布状态、改善纤维与基体的润湿性和优化工艺参数等方法,以控制浸渗充填过程,获得高性能复合材料的途径。     

挤压浸渗金属基短纤维复合材料浸渗压的理论分析及应用

本文根据Laplace方程及流体力学的基本原理建立了挤压浸渗法制备金属基复合材料的浸渗压模型,应用该模型对ZA22/Al₂O₃复合材料的浸渗过程进行了理论分析.以此为指导制出了性能优良的ZA22/Al₂O₃复合材料.      

Cf/Mg 复合材料异形件成形装置设计与实验研究

为实现Cf/Mg复合材料异形件的近净成形,在分析金属基复合材料液态浸渗制备技术的基础上,提出了真空压力浸渗-液固挤压制备Cf/Mg复合材料新工艺,并设计了相应的成形装置.利用设计的装置开展2D碳毡增强镁基复合材料异形件的制备研究.在熔炼温度为760~820℃,预制体预热温度为570~610℃,浸渗气压0.5 MPa和挤压载荷10~30 MPa等工艺参数下,成功制备出Cf/Mg复合材料异形制件.对复合材料制件进行宏观尺寸测量及扫描电镜(SEM)观察发现,制件外形完整,与设计一致;制件内部组织致密、纤维分布均匀;预制体在制备过程中没有发生明显的变形和破坏.     

金属基复合材料的自发浸渗制备工艺

综述了金属基复合材料的熔体自发浸渗制备工艺，概述了其基本原理与应用状况，讨论了工艺存在的相关问题。     

碳纤维增强铝基复合材料的低压铸造

本文分析了液态金属浸渗静力学和动力学.通过实验测定渗透系数.分四种情况讨论了C/Al浸渗复合过程和复合质量.指出,润湿并不是低压力下制备复合材料的必要条件.通过控制纤维分布状态,使纤维成束分布,在不润湿的情况下,也可以在低压力下制造高质量复合材料.最后用非均匀浸渗技术制出高强度C/Al复合材料.     

镁基复合材料力学性能与微观组织研究

采用了液态浸渗法制备了Al2O3短纤维和SiC颗粒混杂增强镁合金复合材料.研究了浸渗压力对镁基复合材料力学性能和微观组织的影响.研究表明,当浸渗压力从0.4 MPa增加到60 MPa的过程中,由于组织的密实使得力学性能上升;随着浸渗压力的增加,将导致预制体受到压缩变形,纤维折断,从而导致综合力学性能下降.     

金属基纤维增强复合材料液态浸渗充填质量的研究

通过研究纤维预制体空隙的特生及金属液浸渗填主过程，获得了影响纤维增强金属基复合材料浸渗充填质量的主要因素，并提出了是高性能复合材料的途径。     

颗粒增强Al/Si复合材料的制备工艺研究

研究用浸渗法制备颗粒增强铝硅复合材料的工艺。采用加压渗流将铝液压入到硅颗粒间隙中制备复合材料,分析了不同粒度颗粒增强相对复合材料浸渗长度及Si含量的影响。结果表明：利用浸渗法制得的Al—Si复合材料硅的体积分数可高达60％以上,随颗粒度的减小而增加。     

压力铸造金属基复合材料的浸渗过程

应用具有宽调速特性的低压铸造法制备了碳纤维增强铝基复合材料,着重探讨了其液相浸渗过程。结果表明:金属流体的浸渗充型随着纤维体积分数的增大,从非均衡浸渗向均衡浸渗变化。纤维与基体的润湿是获得良好浸渗的前提。浸渗速度与加压速度的平方根成正比,浸渗系数只在较高的纤维体积分数时才与多孔介质流体力学的计算值相符。通过适当的工艺控制,可制得浸渗良好的复合材料。     

铝熔体在多孔介质中的渗流过程

在流体流动相似原理的基础上，提出了铝熔体在多孔介质间隙（简称多孔介质）中渗流模拟的原理和方法．设计建造了用于铝液和模拟液在外加压力下进行单向渗流的两套试验装置模拟试验揭示渗流时铝液在多孔介质中渗流的若干规律实践表明理论模型与试验吻合良好．     

多孔金属通孔度的控制

依据多孔金属的渗流制备原理,建立了控制通孔度的理论计算模型,研究了压差△Ｐ,球状填料半径Ｒ、金属液的表面张力σ以及金属液／颗粒间澜有θ对通孔度Ｉ的影响规律,实验证实该模型与实验结果良好吻合,可用于渗流法制备多孔金属时通孔度的定量控制。     

熔融渗透工艺制备SiC-TiSi2复相陶瓷的反应机理

熔融Si渗透过程伴随着复杂的化学反应及多组分扩散,对该过程进行研究有助于更好地理解熔渗反应机理。本工作采用熔融渗透工艺制备SiC-TiSi2复相陶瓷,在生成SiC基体的同时原位生成TiSi2。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱分析(EDS)和微区X射线衍射(micro-beam XRD)分别对熔融硅区域、Si/SiC界面以及SiC基体的微观结构和相组成进行表征和分析,研究了熔渗工艺制备SiC-TiSi2的反应机理。结果表明:高温下液Si渗入C-TiC预制体,发生化学反应生成SiC、TiSi2以及少量副产物Ti5Si3,其中Ti5Si3主要集中于Si/SiC界面处。随着反应进行,液Si与TiSi2形成液态Ti-Si共晶。该液态共晶通过流动扩散在Si区域中析出TiSi2。而预制体中的少量固态C在液Si中溶解、扩散,并在Si区域生成均匀分布的孤立SiC颗粒。     

Mg对无压渗透制备Al/SiCp陶瓷基复合材料的影响

本文采用无压浸渗法,研究了Mg对Al/SiC.(SiC体积分数为40%-70%)陶瓷基复合材料制备及组织影响.结果表明,Al浸渗液中添加Mg可以显著提高铝液的浸润性,因为Mg扩散并富集于Al/SiCp界面,通过界面反应促使Al2O3膜的破裂降低界面张力,增加了铝合金液的流动性,而且Mg与骨架孔隙内的气氛反应形成负压,促...     

熔融渗硅法制备C/C-SiC复合材料的研究进展

综述了熔融渗硅法制备C/C-SiC复合材料的国内外研究和应用现状,重点分析了碳纤维预制体和C/C多孔体的制备,以及熔融渗硅过程对C/C-SiC复合材料性能和结构的影响,介绍了C/C-SiC复合材料作为热结构和摩擦材料在航空航天和先进摩擦制动系统中的应用,提出了C/C-SiC复合材料制备过程中存在的问题和今后研究的重点.     

铝合金熔体在多孔介质中的二维微管渗流模型

在对填料颗粒堆积简化的基础上，建立了由渗流单元组成的二维微管模型．使用该模型对渗流过程进行模拟计算，渗流时间的计算值与实验值符合良好，并获得渗流过程的如下新规律：铝熔体在流过填料颗粒时，在填料颗粒的背压区封闭一定质量的气体，封闭的气体使附加孔隙率和通孔度增大．在渗流过程中静压力的变化分两个阶段：渗流开始时，静压力先缓慢增加，在渗流结束时瞬间，压力增加到最大值；后者对高孔隙率多孔铝的制备有重要意义．这些渗流规律为控制渗流过程和孔结构提供了依据．     

CVI热解炭微观结构的参数控制研究

化学气相渗透(CVI)制备炭/炭复合材料涉及气体扩散和气相沉积2个过程,其工艺控制决定炭纤维坯体的增密速度、热解炭的结构和炭/炭材料的性能.工艺过程的控制主要有4类参数:第一参数包括沉积温度、系统压力、碳源浓度、碳源分压等,第二参数包括均相反应、异相反应和滞留时间等,第三参数为A_s/V_R,也就是沉积基体的表面面积与炉内气体的自由体积之比,以及目前以计算机模拟为主要手段的"第四参数"的研究.在固体表面沉积热解炭的科学研究已经持续了几十年,但至今为止还没有形成一种完善的表面沉积机理,分析了CVI工艺参数发展的趋势,说明了对热解炭微观结构形成机理的认识是一个不断深入的过程.     

铸渗法制备颗粒增强钢基复合材料的研究

通过对负压铸渗理论的分析, 得出了影响负压铸渗深度的因素及其影响规律(见式(9) ) ;用碳化钨、镍包氧化铝及不同粒度氧化铝为陶瓷颗粒、耐热钢为基体进行了负压铸渗实验, 得到了颗粒分布均匀的复合材料, 揭示和证实了颗粒与金属液间的湿润特性及颗粒粒度对铸渗的影响规律。      

碳纤维增强铝复合材料的界面微观结构

利用透射电镜（TEM）对超声浸渗制备的碳纤维（T300及M40J）增强铝复合丝及液矸渗法制备的碳纤维增强铝复合板材的界面微观结构进行了分析,结果表明,超声浸渗法制备的复合丝有明显的界面反应产物,T300／Al的反应程度比M40J／A1高。液相压渗法制备的复合材料界面反应不明显,表明该工艺可避免不利的界面反应发生。