Fabrication of PyC/SiC Compound Coating on Carbon Fiber Preform and Its Effect on the Properties of Cf/Al Composite

为改善碳纤维与熔融铝合金间的润湿性、减小界面反应程度,采用化学气相沉积（CVD）法在碳纤维预制体表面沉积制备了PyC/SiC复合涂层,利用真空吸渗挤压浸渗工艺制备了Cf/Al复合材料。研究了沉积参数对碳纤维表面涂层的影响,并通过复合材料微观组织分析及材料机械性能测试来反映涂层对Cf/Al复合材料的浸渗质量和性能的影响规律。结果表明：沉积温度对涂层沉积速率影响较大,通过选择合适的沉积温度或者沉积时间,可在碳纤维表面得到厚度均匀的PyC/SiC复合涂层。碳纤维预制体表面涂层的存在可使其与基体合金润湿性良好、界面结合强度适中,形成合适的界面结合状态,有效提高浸渗质量和复合材料性能;并且当PyC涂层、SiC涂层厚度分别为0.068、0.257 μm时,复合材料性能改善效果最佳     

短碳纤维增强铝基复合材料的挤压浸渗工艺

采用挤压浸渗法制备了短碳纤维增强铝基复合材料 ,研究了浸渗压力、铝液浇注温度、纤维预热温度等对复合材料组织的影响。结果表明 :合适的工艺参数为铝液浇注温度 740～ 80 0℃ ,预制块预热温度 35 0～ 40 0℃ ,浸渗压力 2～ 5MPa;在氩气保护下 ,无须对碳纤维表面进行涂层处理 ,可获得组织均匀的铝基复合材料。加入Al2 O3 颗粒可以改善纤维分布的均匀性     

碳纤维表面改性对Cf/Mg复合材料微观组织和界面的影响

研究在碳纤维表面分别用化学法镀Ni和溶胶-凝胶法涂SiO2两种涂层,用真空压力浸渗法制备Cf/Mg复合材料.用SEM、EDS和TEM对Cf/Mg复合材料微观组织和界面特征进行分析.结果表明:无涂层的碳纤维与Mg基体浸润性较差,碳纤维在Cf/Mg复合材料微观组织巾分布不均匀,界面结合强度较弱.碳纤维表面包覆Ni或SiO2涂层改善了碳纤维与Mg基体的润湿性;包覆Ni涂层的碳纤维在Mg基体中分布均匀,并在其界面处生成金属间化合物Mg2Ni,界面为强结合;碳纤维表面的SiO2涂层与Mg进行少量的反应生成MgO和Si,界面结合好.能很好地传递载荷.     

含Cu界面层碳纤维增强铝基复合材料制备工艺及其力学性能研究

为了改善碳纤维与Al基体的润湿性和抑制Al基体对碳纤维的反应腐蚀,采用电镀工艺结合超声辅助振荡分散法,在碳纤维表面制备了均匀、光滑、连续的Cu界面层。通过真空压力浸渗法制备了碳纤维增强铝基复合材料。微观组织结构分析表明,Cu界面层的引入,使得所制备的复合材料中碳纤维分散好、基体致密度高、Al熔体能很好地浸渗到碳纤维束丝中形成结合良好的碳纤维-基体界面;同时,Cu界面层的引入可以避免Al熔体对碳纤维的腐蚀。力学性能测试表明,与工业纯Al相比,当碳纤维的体积分数为8%时,材料的拉伸强度可以提高143%。断口分析表明,在拉应力作用下,碳纤维-基体复合区域的碳纤维在Al基体中发生了滑移或拔出,因此在碳纤维的滑移和拔出过程中裂纹扩展被抑制,从而大大提高铝基复合材料的强度。     

碳纤维预制体表面PyC/SiC复合涂层制备及其对C_f/Al复合材料性能的影响（英文）

为改善碳纤维与熔融铝合金间的润湿性、减小界面反应程度,采用化学气相沉积(CVD)法在碳纤维预制体表面沉积制备了Py C/Si C复合涂层,利用真空吸渗挤压浸渗工艺制备了Cf/Al复合材料。研究了沉积参数对碳纤维表面涂层的影响,并通过复合材料微观组织分析及材料机械性能测试来反映涂层对Cf/Al复合材料的浸渗质量和性能的影响规律。结果表明:沉积温度对涂层沉积速率影响较大,通过选择合适的沉积温度或者沉积时间,可在碳纤维表面得到厚度均匀的Py C/Si C复合涂层。碳纤维预制体表面涂层的存在可使其与基体合金润湿性良好、界面结合强度适中,形成合适的界面结合状态,有效提高浸渗质量和复合材料性能;并且当Py C涂层、Si C涂层厚度分别为0.068、0.257μm时,复合材料性能改善效果最佳。     

连续C_f/Al复合材料碳纤维SiC涂层研究进展

连续Cf/Al复合材料日渐成为最具发展潜力的先进复合材料之一,近净成形技术是决定其能否大规模工程化应用所亟待解决的关键技术难题,而连续Cf/Al复合材料的低压浸渗制备是最可能的工艺方法之一。但Cf与Al之间润湿性差、碳纤维的高温氧化以及Cf与Al的界面反应都影响浸渗和材料的性能,采用碳纤维表面涂覆SiC涂层是解决上述问题的重要途径。分析了连续碳纤维SiC涂层不同制备技术的优缺点,探讨了制备技术的发展方向;分析了涂层对连续Cf/Al复合材料浸渗及性能的影响,并指出SiC涂层用于制备连续Cf/Al复合材料存在的问题及其发展前景。     

SnO2包覆硼酸铝晶须增强铝复合材料高温拉伸性能研究

利用挤压铸造方法制备了SnO2涂覆硼酸铝晶须增强纯铝复合材料(晶须体积分数为20%),研究了涂层和复合材料的微观组织结构、界面反应,并对复合材料的高温拉伸力学性能进行了测试和分析。结果表明,SnO2涂层的引入改善了晶须增强铝基复合材料的界面状态,使得复合材料的拉伸强度随着温度的升高和涂层含量的增加先增加然后降低,当SnO2包覆涂层与晶须的质量比为1∶20时,晶须增强纯铝基复合材料的拉伸温度在300℃得到了最好的拉伸塑性。     

低浸渗压力制备纤维增强铝基复合材料

利用液态浸渗技术制备了氧化铝纤维增强铝基复合材料。研究结果表明,在低压下使液态合金浸渗纤维预制件制备铝基复合材料是可行的。在浸渗过程中,液态合金的温度对浸渗压力有较大影响。所制备的复合材料具有均匀的显微组织,基体中的共晶组织可依附在纤维表面形核生长。     

Mo2C+Mo涂层对C/Cu复合材料界面及浸渗的影响

分析了C/Cu复合材料的界面润湿特性及多种润湿涂层的性质. 选择Mo2C+Mo作为C/Cu复合材料的润湿涂层, 研究了该涂层对真空液相浸渗C/Cu复合材料界面润湿特性的影响. 结果表明, 传统金属Cu涂层在浸渗温度下失效, 而Mo2C+Mo涂层在液相浸渗温度下较稳定, 能显著提高C/Cu界面润湿性, 有效改善界面结合, 并促进液相浸渗复合过程的进行.     

电子封装用金刚石/铝复合材料的显微组织与热膨胀性能

在金刚石表面镀钛改善金刚石与铝合金之间的界面结合,并用气压浸渗工艺制备镀钛金刚石颗粒增强铝基复合材料。对复合材料的显微组织进行了研究,测试了复合材料的热膨胀系数。结果表明,镀钛金刚石颗粒与铝合金基体之间界面结合良好,材料的断裂以基体断裂为主,同时存在一定量的界面断裂;选用形貌规则的金刚石有利于提高复合材料中金刚石的体积分数,从而降低复合材料的热膨胀系数。     

连续Cf/Al复合材料板双辊铸轧制备及力学性能研究

本文利用电镀工艺制备了表面镀镍碳纤维,通过双辊铸轧短流程成型工艺成功制备了连续碳纤维增强铝基（Cf/Al）复合材料板,研究了浇注温度对铸轧复合材料板的微观组织、界面特征、断口形貌和力学性能的影响。结果表明,浇注温度为963～983K,轧制速度为2.7m/min,辊缝为2.0mm的条件下可制备出表面平整、无明显表面缺陷的Cf/Al铸轧复合材料板;其中,浇注温度为973K时,碳纤维与铝基体之间界面结合良好;纤维表面金属镍层明显改善了碳纤维与铝基体之间的浸润性,镍镀层还有效抑制了Al4C3脆性相的产生,使Cf/Al复合材料板力学性能大幅提升,其中浇注温度973K铸轧的Cf/Al复合材料板抗拉强度比初始的38.2MPa提高了87.4%。     

低压浸渗法制备Gr（C）／Mg复合材料

对用低压浸渗法制备石墨（碳）长纤维镁基复合材料进行了研究。结果表明，制备工艺条件对复合状况、界面反应及复合材料性能均有明显影响。通过纤维表面ＳｉＯ２涂层处理和优化浸渗工艺，可成功地制备出高性能的复合材料，拉伸断裂强度可达５０９ＭＰａ，模量亦可达１４２ＧＰａ。     

SiC纤维表面去碳处理对PIP-SiCf/SiC复合材料力学性能以及界面影响

采用强度测试、SEM、HRTEM等分析测试手段对纤维表面去碳前后SiC纤维强度、复合材料力学性能、纤维表面形貌、复合材料断口形貌以及复合材料界面特征进行分析表征.结果表明,去碳处理后,纤维表面的固有缺陷暴露出来,纤维强度下降约15%,但由其制备的复合材料强度下降只有原纤维制备复合材料的1/6;复合材料断口非常平整,纤维...     

PIP工艺制备2D C/SiC复合材料Z-向穿刺工艺

针对2D C/SiC复合材料存在碳布层间缺乏纤维增强,层间结合较差的问题,提出通过Z-向穿刺工艺提高碳布层间结合,克服材料使用时可靠性不高的问题,并比较了穿刺工艺对复合材料微观结构和力学性能的影响.结果表明,通过Z-向穿刺工艺制得试样2D C/SiC-Z_(pin)的弯曲强度、弯曲模量和剪切强度分别为247.8 MPa、37.8 GPa和32.1 MPa,而未穿刺试样2D C/SiC的弯曲强度、弯曲模量和剪切强度分别只有219.3 MPa、34.4 GPa和23.3 MPa,由此可见,采用Z-向穿刺工艺能明显提高复合材料的力学性能.微观结构分析认为,试样力学性能提高的根本原因在于采用Z-向穿刺纤维加强了碳布层间结合,使材料具有较好的整体性,克服了复合材料层间结合较弱对力学性能带来的不利影响.     

A new composite material produced by semi-continuous casting

A new composite material consisting of 1xxx aluminum alloy and 7xxx aluminum alloy was produced by semi-continuous casting. Macrostructure, microstructure, composition distribution and hardness distribution of composite interface were analyzed. Macrostructure shows that composite interface is planar and clean with little evidence of porosity; microstructure shows that composite interface is a kind of metallurgical bonding; composition and hardness distributions have a good corresponding relationship. At the same time, the mechanical property of composite interface was measured, the tensile strength is 71 MPa, the shearing strength is 62 MPa and the bending strength is 142.5 MPa, which can also show that composite interface is a kind of metallurgical bonding. Temperature distribution of composite interface was obtained by measuring temperatures near composite interface in 1xxx aluminum alloy.     

Comparative study on the interface and mechanical properties of T700/Al and M40/Al composites

T700/Al and M40/Al composites were fabricated by squeeze casting technology, and their interface and mechanical properties were investi-gated comparatively. The results showed that both of the composites were dense, and the fibers were distributed uniformly in aluminum ma-trix. Aluminum carbide (Al_4C_3) was observed on the interface of the two carbon fiber-reinforced aluminum (Cf/Al) composites. There was little Al_4C_3 with a length of 300-500 nm and a width of 30-60 nm in the M40/Al composite, whereas there was a great deal of Al_4C_3 with a length of 200-400 nm and a width of 100-200 nm in the T700/Al composite, due to a higher graphitization of M40Cf than T700Cf. The M40/Al composite showed a much higher tensile strength than the T700/Al composite, and it was related to inteffacial bonding between carbon fibers and aluminum matrices.     

退火温度对HA/Ti-24Nb-4Zr复合材料组织与性能的影响

利用放电等离子烧结(SPS)技术制备了HA/Ti-24Nb-4Zr生物复合材料,研究了不同退火温度对复合材料显微组织和力学性能(抗压强度、屈服强度、屈强比、压缩弹性模量)的影响。结果表明,烧结态复合材料主要由β-Ti相、少量初生α-Ti相及HA相组成;随着退火温度的升高,复合材料基体中β-Ti相含量增多且晶粒逐渐长大,针状次生α-Ti相在晶界处和晶内不断析出,HA相结构和含量变化不大;与烧结态相比,不同退火温度处理后的复合材料强度和弹性模量先略微上升后下降,而塑韧性呈不断提高趋势;复合材料在850 ℃退火处理后,抗压强度、屈服强度、屈强比和压缩弹性模量值分别为1507 MPa、1270 MPa、0.84和42 GPa,塑韧性得到明显改善,作为生物医用植入材料具有潜在的应用前景。     

中间相沥青基炭/炭复合材料的微观结构与力学性能

借助偏光显微镜、扫描电镜、透射电镜以及力学性能测试研究了微观结构对中间相沥青基炭/炭复合材料力学性能的影响.结果表明基体炭在偏光显微镜下呈现出光学各向异性,在SEM和TEM下呈片层条带状结构.基体炭与纤维之间的界面不连续,为"裂纹型"界面.材料受载破坏时裂纹通过改变扩展路径而延缓其扩展速度,在纤维-基体界面处以及基体炭层片之间引起滑移,在断口形貌上体现出断裂台阶适中且与纤维拔出交替进行,表现出韧性破坏的断裂特征.材料具有较高的力学性能,抗弯强度达到257MPa.     

Al_(0.25)Cu_(0.75)FeNiCo颗粒增强铝合金的组织与性能

高熵合金是一种新型的结构与功能材料,源于金属-金属间天然的界面结合特性,高熵合金与铝合金基体间的界面润湿性极好。采用Al_(0.25)Cu_(0.75)FeNiCo高熵合金(HEA)颗粒作为增强相来增强铝合金,研究高熵合金含量变化对复合材料显微组织和力学性能的影响。结果表明:高熵合金增强相在基体中分布均匀,随着高熵合金体积分数的增大,局部会出现少量颗粒团聚现象。复合材料的弹性模量和硬度随着高熵合金含量的增加而增大,但复合材料的抗拉强度和延伸率呈现出先增大后减小的趋势。当高熵合金的体积分数为5%时,复合材料的极限抗拉强度和伸长率达到最大值(σb:437.6 MPa,ε:11.42%),比铝合金基体分别提高了20.1%和36.6%。TEM分析表明,高熵合金颗粒和铝合金良好的界面结合状态,使得复合材料具有较高的综合力学性能。     

Effect of C/SiC Volume Ratios on Mechanical and Oxidation Behaviors of Cf/C-SiC Composites Fabricated by Chemical Vapor Infiltration Technique

C/SiC volume ratios in carbon fiber-reinforced carbon-silicon carbide (C_f/C-SiC) composites may influence greatly mechanical and oxidation properties of the composites, but have not been well investigated yet. Herein, C_f/C-SiC composites with different C/SiC volume ratios were fabricated by chemical vapor infiltration (CVI) technique through alternating the thickness of a pyrocarbon (PyC) interlayer. The composites with C/SiC volume ratios of 0.37 and 0.84 exhibited the better comprehensive mechanical properties. The CS0.37 showed the highest flexural strength of 340.6 MPa, and CS0.84 had the maximum tensile strength of 139.1 MPa. The excellent mechanical properties were closely related to the relatively low C/SiC volume ratios and porosities, optimum interfacial bonding and reduced matrix micro-cracks. The composite with a low C/SiC volume ratio of 0.10 showed the best anti-oxidation performance due to its high SiC content. The oxidation mechanisms at 1100 °C and 1400 °C were discussed by considering the effect of the C/SiC volume ratios, pores and matrix micro-cracks, oxidation of carbon phase and SiC.