熔覆Cu/Mo/Cu复合材料界面组织特征和结合特性

采用熔覆法制备Cu/Mo/Cu复合材料,利用金相显微镜对Cu/Mo/Cu复合材料的界面结构、显微组织进行研究,并通过扫描电镜分析了熔覆+轧制材料的断裂特点和界面结合特性。结果表明：熔覆复合界面平直且结合紧密;熔覆后钼层靠近界面的晶粒发生静态回复和再结晶,分布均匀呈等轴状,钼层中间位置的晶粒沿水平方向保持了原有的扁平状,铜层晶粒为粗大晶粒,大小不一且分布不均匀;铜层为韧性断裂,钼层发生分层断裂现象;剥离过程中材料沿着界面附近分层严重的钼层开裂,复合界面结合紧密。     

熔渗法制备CrW/Cu复合材料的组织与性能研究

采用熔渗法制备了CrW/Cu复合材料,即首先把铬粉和钨粉的混合粉末烧结成骨架,然后把铜液渗入CrW骨架的孔隙中制备CrW/Cu复合材料;研究了气氛、熔渗温度、溶渗时间对CrW/Cu复合材料的显微组织和性能的影响.研究结果表明:真空环境下溶渗法制备的CrW/Cu复合材料组织最致密;当熔渗温度大于1 350℃时,尽管没有达到铬的熔点温度,但W-Cr骨架中的Cr颗粒开始逐步消失,随着熔渗温度的提高或熔渗时间的延长,Cu取代其位置;Cr通过Cu合金液迁移到W骨架的孔隙中,与W形成Cr-W固溶体;材料组织的变化导致材料的硬度明显升高,导电率明显降低.     

W/ZrC复合材料的反应熔渗法制备

采用W/WC多孔预制体中低温熔渗Zr2Cu合金的方法成功制备了W/ZrC复合材料.结果表明:与传统粉末冶金方法相比,制备温度降低了500℃左右.复合材料的组织均匀,致密度较高;抗弯强度和弹性模量分别可达600MPa和360 Gpa:断裂韧性达11.0 Mpa·m1/2,比纯ZrC的断裂韧性提高了4倍.     

气压熔渗法制备高导热金刚石/Cu–B合金复合材料

以硼质量分数为0.5%的Cu–B合金为金属基体以及平均粒径为500 μm的金刚石颗粒为增强体,采用气压熔渗法制备金刚石/Cu–B合金复合材料,研究气压参数对其组织结构和热物理性能的影响规律。结果表明:随着气压升高,金刚石与Cu–B合金之间的界面结合效果、导热性能均增强,热膨胀系数减小;当气压为10 MPa时,其界面结合效果最优,界面处生成的碳化物层将金刚石完全覆盖,且100 ℃时的样品热导率为680.3 W/(m·K),热膨胀系数为5.038×10?6 K?1,满足电子封装材料的热膨胀系数要求。      

活性元素对C/NiAl复合材料界面润湿及浸渗组织的影响

采用座滴法研究了真空、1800℃下NiAl在碳、TiC、SiC和ZrC上的润湿性,并通过铺展实验和熔渗实验优化了NiAl改性C/C复合材料的活性添加元素及添加量。采用真空熔渗法制备NiAl改性C/C复合材料,采用X射线衍射仪和扫描电镜分析了复合材料的微观结构和渗透机制。结果表明,NiAl与C或SiC的润湿性较差,与TiC或ZrC的润湿性很好;添加Ti能改善NiAl和C的润湿性,Ti粉含量为15%(质量分数)时,C/C复合材料熔渗NiAl的效果最佳,NiAl渗透层的厚度为0.8~0.9 mm;添加Ti利于C/C复合材料渗NiAl的主要原因是Ti与C反应形成TiC,改善了NiAl在C/C复合材料中的化学吸附和物理吸附特性,NiAl通过毛细管力作用渗入到C/C复合材料坯体中。     

合金上置熔渗法制备Al2O3/Al复合材料

采用合金上置熔渗法制备Al2O3/Al复合材料，观测组织结构和相组成，分析助渗工艺及气氛的作用。结果发现，破坏铝合金液表面氧化膜是浸渗进行的关键因素，在合金底面添加Al2（SO4）3粉末，高温下分解放出大量气体，可以冲破底面Al2O3膜，使浸渗得以进行。采用氮气气氛保护有利于获得组织致密、相间界面结合良好的复合材料。     

添加钛对炭/炭复合材料渗铜的影响

通过铺展实验和渗透实验考查添加钛对铜与C/C复合材料润湿性能的影响。采用真空熔渗的方法成功地将铜合金液渗入到C/C复合材料坯体中。对渗铜后形成的C/C-Cu复合材料进行X射线衍射、金相和扫描电镜分析。结果表明,加入12%~16%(质量分数)的钛元素粉末使铜在C/C复合材料表面有好的铺展性能;含钛铜合金渗入到C/C复合材料中有TiC形成。添加钛元素能改善C/C复合材料渗铜性能的主要原因是改善铜在C/C复合材料中的化学吸附和物理吸附特性;通过毛细管力作用,合金液渗入到C/C复合材料坯体中。     

熔渗法制备C/C-Cu复合材料的力学性能

以炭纤维(Cf)针刺整体毡为预制体,分别采用化学气相渗透(Chemical vapor deposition,CVI)和浸渍炭化(Impregnation and carbonization,I/C)制备不同密度和基体炭的C/C坯体;通过添加Ti元素改善熔融Cu与C/C坯体的润湿性.采用真空熔渗法制备C/C-Cu复合材料.对复合材料的力学性能及其与坯体之间的关系进行研究,并与常用滑板材料的力学性能进行比较.结果表明:随着坯体密度的增加,复合材料的抗弯强度下降,而坯体密度为1.4 g/cm3的复合材料的冲击韧性达到最大值.与用I/C坯体制备的复合材料相比,用CVI坯体制备的复合材料具有更高的强度和韧性,其弯曲曲线呈“假塑性”断裂特征,断裂时纤维从热解炭层或熔渗金属相中拔出,熔渗金属相呈“韧窝状”的塑性断裂形貌.冲击断裂时,复合材料倾向于沿TiC/熔渗金属界面断裂.C/C-Cu复合材料的抗弯强度为180～300 MPa、冲击韧性高于3.5 J/cm2,优于常用滑动电接触材料的性能,是一种极具潜力的新型滑动电接触材料.     

低温反应熔渗工艺制备C_f/ZrC复合材料

采用反应熔渗工艺,在1200℃、真空环境下将熔融态Zr2Cu合金渗入多孔Cf/C基材制得Cf/ZrC复合材料。结果表明,材料中ZrC含量为(43.8±1.3)%(体积分数,下同),材料弯曲强度为(105.7±5.3)MPa,弹性模量为(64.3±2.8)GPa;ZrC生长机制为"溶解-析出"机制:C基体逐步溶解在Zr-Cu熔液中并形成C-Zr-Cu固溶体,C浓度饱和后逐步析出ZrC纳米晶核,随即通过晶粒融合和元素扩散使晶粒迅速长大;Cf/ZrC复合材料具有优异的抗烧蚀性能,其质量烧蚀率和线烧蚀率分别为(0.0039±0.0008)g/s和(0.0023±0.0012)mm/s。     

合金化Ti对浸金属碳/铜复合材料热导率的影响

在基体中添加少量活性Ti,采用无压浸渗工艺制备碳纤维细编穿刺织物/铜复合材料(C/Cu),并利用XRD、SEM和EDS等检测手段对复合材料的微观组织和界面特性进行研究,并对复合材料的热导率进行测定。结果表明,在铜基体中加入有助于强碳化物形成的Ti,可有效提高铜及铜合金与碳的自发润湿性,实现了采用无压浸渗工艺制备C/Cu复合材料;随温度的升高复合材料热导率增加;当Ti含量在3%～5%时,复合材料热导率随Ti含量的增加而增大;当Ti含量超过5%时,复合材料热导率随Ti含量的增加而降低,说明Ti含量对复合材料热导率有显著影响。     

真空电弧炉制备Cr3C2／Cu复合材料的组织和性能

提出了一种在真空电弧炉中用石墨坩埚隔离铜坩埚制备Cr3C2/Cu复合材料的新工艺,并对该复合材料的显微组织及性能进行了分析.研究结果表明.在熔炼过程中,Cr与石墨坩埚中的C反应,生成Cr3C2微粒均匀分布于铜熔液中,形成Cr3C2颗粒增强Cu基复合材料,该材料经适当时效处理后,可获得良好的力学和电学综合性能,显微硬度(HV)为184.8,电导率达45.76 MS/m,软化温度为540℃.     

内氧化制备Al2O3/Cu复合材料组织性能研究

采用内氧化工艺,用Cu2O粉作氧化剂,在900℃下使Cu-Al合金薄平板内氧化,获得Al2O3/Cu复合材料,研究Al2O3/Cu复合材料的组织特征及性能。结果表明,复合层中Al2O3颗粒呈弥散状分布;复合层表层和内部的晶粒大小明显不同,表层处晶粒比内部的细小,固溶在Cu基体内部的Al内氧化时以Al2O3形态从基体析出,弥散分布的Al2O3颗粒强化了铜基体,表面显微硬度提高。与固溶在Cu基体中的Al原子相比,Al2O3对电子的散射要小得多,因而内氧化析出Al2O3后电导率升高。Al2O3/Cu复合材料薄板随着冷加工变形量的增加,氧化颗粒与位错的缠结越严重。     

Thermal Shock Properties of a 2D-C/SiC Composite Prepared by Chemical Vapor Infiltration

The thermal shock properties of a two-dimensional carbon fiber-reinforced silicon carbide composite with a multilayered self-healing coating (2D-C/SiC) were investigated in air. The composite was prepared by low-pressure chemical vapor infiltration. 2D-C/SiC specimens were thermally shocked for different cycles between 900 and 300 °C. The thermal shock resistance was characterized by residual tensile properties and mass variation. The change of the surface morphology and microstructural evolution of the composite were examined by a scanning electron microscope. In addition, the phase evolution on the surfaces was identified using an X-ray diffractometer. It is found that the composite retains its tensile strength within 20 thermal shock cycles. However, the modulus of 2D-C/SiC decreases gradually with increasing thermal shock cycles. Extensive pullout of fibers on the fractured surface and peeling off of the coating suggest that the damage caused by the thermal shock involves weakening of the bonding strength of coating/composite and fiber/matrix. In addition, the carbon fibers in the near-surface zone were oxidized through the matrix cracks, and the fiber/matrix interfaces delaminated when the composite was subjected to a larger number of thermal shock cycles.     

无压浸渗制备Si3N4/AlN-Al复合材料的力学性能

采用优化的无压浸渗制备工艺(氮气气氛,950℃下浸渗4h)制备具有不同陶瓷含量的Si3N4AlN-Al复合材料,分析了复合材料力学性能随陶瓷含量变化的规律以及复合材料的断裂特征.结果表明,随着Si3N4多孔预制体陶瓷体积分数从30.2%增加到60.6%,无压浸渗制得的复合材料单轴压缩强度从620MPa增加到1728MPa,抗弯强度从429.8MPa增加到672.4MPa,硬度(HRA)从55增加到83,而断裂韧度则从10.55MPa·m1/2下降到2.26MPa·m1/2; Si3N4/AlN-Al复合材料内的裂纹主要在"残留的粗大Si3N4颗粒"、"疏松区"和"粗大的Mg2Si相"3种区域萌生.     

预置法对V-EPC铸渗制备复合材料组织和质量的影响

通过涂覆预制块法和压制预制块法两种预置体的预置方法,利用V-EPC铸渗工艺制备了WC增强铁基表面复合材料,着重研究了两种预置法对复合材料的表面质量和组织的影响。结果表明,压制法制备的复合材料表面质量较涂覆法好,复合层厚度均为3 mm左右,表面较平整,复合位置对铸渗件表面质量影响不大,且随着WC颗粒体积分数的增加,复合材料铸件的铸渗层表面质量呈下降趋势。对显微组织的研究表明,两种方法制备的复合材料过渡层都较平缓,在压制法制备的复合材料靠近复合层处的过渡层组织中没有石墨出现。压制法制备的复合材料复合层中WC的分布较涂覆法均匀,WC颗粒体积分数较高,WC的大小不一,一些WC颗粒产生裂纹、破碎和搭接现象,随着WC颗粒体积分数的增加,WC颗粒将变均匀。     

Al_2O_3-SiO_2/AZ91D镁基复合材料的挤压浸渗制备工艺及微观组织和界面的研究

采用挤压浸渗法制备Al_2Or_3-SiO_2/AZ91D复合材料.改进制备工艺,利用价格低廉且来源广泛的硅酸铝短纤维作增强体,用磷酸铝作黏结剂制得预制体.在预制体温度660℃、模具温度560℃、浇注温度760℃和压力30～50MPa下,通过挤压浸渗工艺制备AZ91D镁基复合材料.采用光学显微分析、XRD衍射分析、SEM扫描分析等方法研究该复合材料.结果表明,镁与磷酸铝黏结剂反应后在界面上生成一定数量的Mgo颗粒和少量的MgAl_2O_4颗粒,致使硅酸铝增强纤维和镁合金基体之间形成较强界面结合.复合材料组织致密、无明显孔洞及夹杂等铸造缺陷.其界面上的反应产物主要有MgO、MgP_4、MgAl_2O_4和Mg_2Si     

低压等离子喷涂NiCoCrAlYTa涂层微观结构及抗氧化性能

采用低压等离子喷涂技术在镍基单晶高温合金上制备了NiCoCrAlYTa涂层,利用OM、SEM和EDS研究了涂层的微观结构和涂层中各元素的分布,用XRD对涂层物相进行分析,测定了涂层的显微硬度和断裂韧性,并比较了涂层和合金的抗高温氧化性能.结果表明,涂层中Al、Cr、Co和Ni元素分布均匀,主要由γ-Ni、β-NiAl、γ'-Ni3Al和少量CrCoTa相组成,涂层/合金界面处形成Al、Cr、Co和Ni元素浓度台阶.涂层的显微硬度和断裂韧性分别为350.8 HV0.3和2.73 MPa·m1/2.涂层比镍基单晶高温合金的高温抗氧化性能好.     

内氧化法制备Al2O3/Cu点焊电极的装机试验

采用内氧化法制备了0．6Al2O3／Cu复合材料，以该复合材料棒材为原料制备了点焊电极，并进行了装机试验和微观组织结构分析。研究结果表明：采用内氧化法制备的0．6Al2O3／Cu复合材料在铜基体中弥散分布着纳米级细小Al2O3颗粒。由于Al2O3颗粒硬度高，热稳定性和化学稳定性好，使该复合材料制备的点焊电极抗塑性变形能力强、抗坑蚀能力优良、再结晶温度高，并具有优越的抗粘接能力，使用寿命是铬锆铜电极的3倍多。     

无压熔渗法制备TiC/Ni3Al复合材料及其微观组织和性能

采用无压熔渗法制备了TiC／Ni3Al复合材料,研究丁渗透时间及温度对TiC／Ni3Al复合材料的微观组织、硬度、断裂韧性以及其力学性能的影响,采用XRD、SEM／DES分析了复合材料的相组成、微观结构。结果表明：无压熔渗法是制备敛密的TiC／Ni3Al复合材料的有效方法,适当提高渗透温度,可大大缩短渗透时间。在完成渗透获得致密组织的前提下,渗透温度和渗透时间对TiC／Ni3Al复合材料的硬度及断裂韧性无显著影响。Ni3Al相和TiC颗粒结合良好,是渗透后复合物的仅有组成相。