无压浸渗制备Al/SiCp陶瓷基复合材料研究

采用无压浸渗法,研究Mg、Si、浸渗时间时Al/SiCp陶瓷基复合材料制备及组织的影响.增加铝合金液的流动性,提高铝液同SiC之间的浸润性,防止有害ALC3界面形成,是保证复合材料科学制备的重要因素.研究结果表明,2h保温时间、10%Mg和15%Si铝合金液的实验参数制备的Al/SiCp复合材料浸渗充分,组织致密化程度高,是无压浸渗制备复合材料较好的参数.     

无压浸渗法制备Al2O3颗粒增强铝基复合材料

采用无压浸渗法制备了Al2O3/Al复合材料,研究了材料的微观组织与力学性能。复合材料组织致密,颗粒分布均匀,无偏聚现象。铸造态复合材料的Al2O3颗粒表面存在界面反应物,经过透射电镜观察和XRD分析确认该反应物为MgAl2O4。T6处理后界面反应程度加剧,但弯曲强度达到439.4MPa,断口中撕裂棱和韧窝的数量较少,以颗粒的脆性断裂为主。Al2O3/Al复合材料中界面反应的存在提高了润湿性,促进了无压自发浸渗。     

无压浸渗制备Si3N4/Al复合材料的反应浸渗机理

采用"中断浸渗"方法获得保留了"浸渗前沿"的样品,应用扫描电子显微镜和X射线能谱分析了浸渗界面上的形貌和成分变化,深入讨论了浸渗界面推进过程中的物理、化学反应过程.采用扫描电镜等微观分析手段观察了复合材料显微形貌,探讨了界面反应机理.研究结果表明:浸渗界面推进过程中熔体中的Mg富集在浸渗前沿的预制体上,并与预制体发生反应;Al/Si3N4界面反应产物AlN相形成"楔形"向Si3N4单元心部推进,细观上呈现含毛细通道的胞状辐射形貌,大量毛细通道确保了Al和Si3N4之间的置换反应持续进行;Al与Si3N4的置换反应产物Si绝大部分溶解在铝镁合金熔体中.     

无压浸渗制备Si3N4／Al复合材料的反应浸渗机理

采用“中断浸渗”方法获得保留了“浸渗前沿”的样品，应用扫描电子显微镜和X射线能谱分析了浸渗界面上的形貌和成分变化，深入讨论了浸渗界面推进过程中的物理、化学反应过程。采用扫描电镜等微观分析手段观察了复合材料显微形貌，探讨了界面反应机理。研究结果表明：浸渗界面推进过程中熔体中的Mg富集在浸渗前沿的预制体上，并与预制体发生反应；Al／Si3N4界面反应产物AlN相形成“楔形”向Si3N4单元心部推进，细观上呈现含毛细通道的胞状辐射形貌，大量毛细通道确保了Al和Si3N4之间的置换反应持续进行：Al与Si3N4的置换反应产物Si绝大部分溶解在铝镁合金熔体中。     

无压浸渗高含量Si/Al复合材料的凝固组织特征

对用无压浸渗法制备的高含量Si/Al复合材料的浸渗及凝固组织进行了研究,对Si骨架间的凝固组织和浸渗过程中的水淬组织进行了详细的分析,并对2种组织进行了比较.结果表明,Si骨架间的过共晶Al-Si合金液的水淬组织为伪共晶组织,高速率的凝固阻碍了Si的析出和扩散.而在缓慢冷却凝固时,随着初晶Si的析出,形成呈网络状连续的Si相骨架,Si骨架间隙进一步减小,剩余的过共晶成分的液相被分隔局限其间,液相比例减少.在被Si相骨架分隔的微区内产生了类似于离异共晶的析出现象――初晶Si和共晶Si只能沿原预制体Si多孔体骨架上附着析出,凝固后的Al基体为α相,而不是典型的Al-Si共晶组织.另外,Si相的体积分数决定于浸渗温度.     

无压浸渗法制备SiC/Al复合材料的抗弯强度研究

通过无压浸渗法制备了SiC/Al复合材料,分析了颗粒大小、颗粒级配、淀粉含量等因素对复合材料抗弯强度的影响.结果表明:随着淀粉含量增加和SiC颗粒尺寸的减小,浸渗后形成的复合材料抗弯强度增大.通过颗粒级配方法制备的SiC/Al复合材料的抗弯强度比大颗粒的强度高,比小颗粒的低.     

高含量Sip/Al复合材料的无压浸渗机制

采用无压浸渗工艺, 制备出高含量Sip/Al复合材料. 对无压浸渗过程进行了静力学分析, 对无压浸渗机制进行了研究, 并采用电阻法对Al液无压浸渗Si松装多孔体的动力学过程进行了实时测量. 结果表明: Al液浸渗Si多孔预制体符合浸渗静力学条件, 其实际浸渗过程符合抛物线关系. 组织观察结果表明, Si相呈网络状连续分布, 其形成机制主要为浸渗时Si颗粒的溶解-析出机制和凝固过程中Si的附着析出机制. 组织中存在少量的孔隙. 复合材料的界面清洁平整, 未发现有反应物存在.     

无压浸渗法制备SiCp/Al复合材料的性能

采用无压浸渗法制备了SiCp/Al复合材料,自氧化法处理的预制型的抗压强度大幅提高,同时降低了该复合材料的残余孔隙率;基体合金中的Mg含量对复合材料的残余孔隙率有较大影响,进而影响了其抗压强度.实验结果表明,采用不同粒径的SiC颗粒配比及自氧化法处理的孔隙率为40％的SiC预制型,无压浸渗Al-11 wt％Si-6wt％Mg所制备的SiCp/Al复合材料的抗压强度为367 MPa、热膨胀系数为9.2×10-6/℃.     

Si对无压自浸渗法制备SiCP/Al复合材料的影响

采用无压自浸渗法制备SiC颗粒增强Al基复合材料,研究了Si对SiC颗粒与Al液之间浸润性的影响。结果表明,在熔融铝液中添加Si可以降低金属溶液的粘度,改善其流动性,促进SiC颗粒与金属溶液之间的浸润性;Si的添加还可以抑制复合材料中AL4C3脆性相的产生,从而改善了SiC颗粒增强铝基复合材料的组织与性能。     

Mg对无压自浸渗制备SiCp/Al复合材料组织与性能的影响

采用无压自浸渗法制备SiCp/Al复合材料。研究了Mg含量对SiCp 与Al之间浸润性的影响 ;探讨了Mg含量对SiCp/Al复合材料的组织与性能的影响及其作用机理。结果表明 ,加入的Mg与SiCp 表面的氧化物薄膜和铝基体发生反应 ,生成物会阻止SiCp 与Al基体反应生成Al4 C3 脆性相 ,同时SiCp 表面的微反应也增加了基体与SiCp 的结合强度 ,改善了基体与SiCp 之间的浸润性 ,从而使复合材料的耐磨性提高了 3～ 4倍。     

无压浸渗法制备SiC/Cu-Al复合材料的工艺研究

以Cu包裹SiC颗粒形成的SiC/Cu复合粉体为增强体,采用无压浸渗工艺制备含SiC为70%体积分数的SiC/Cu-Al复合材料。通过正交试验研究了制坯压力、浸渗温度和浸渗时间对浸渗深度的影响。采用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)分析了复合材料的形貌和相结构。结果表明,在制坯压力10 MPa、浸渍温度850℃、浸渍时间3 h条件下,SiC/Cu-Al复合材料的组织均匀、致密度好、无明显气孔缺陷,其膨胀系数为6.932 3×10-6/℃。     

无压熔渗法制备TiC/Ni3Al复合材料的渗入工艺研究

以化学纯镍粉、钛粉、铝粉、石墨粉为原料,采用燃烧合成方法制备了TiC/Ni3Al含孔预制件,用无压熔渗法制备了Ni3Al熔渗TiC/Ni3Al复合材料,研究了渗透温度和时间对TiC/Ni3Al复合材料的微观组织、硬度的影响,对无压渗透动力学进行了探讨.采用XRD和SEM分析了复合材料的相组成和微观结构.试验结果表明,无压熔渗法是制备致密的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复合材料的硬度无显著影响.渗透后复合材料的组成相为Ni3Al和TiC,颗粒结合良好.制备的Ni3Al/TiC复合材料的维氏硬度随TiC体积分数的增加而提高.     

Preparation of High-Strength Al–Mg–Si/Al_2O_3 Composites with Lamellar Structures Using Freeze Casting and Pressureless Infiltration Techniques

Lamellar porous alumina scaffolds with the initial solid loadings of 20, 25, and 30 vol% were prepared by freeze casting using 5 lm alumina powders. With the addition of 3 wt% Mg O–Al2O3–Si O2 nanopowders in a eutectic composition as sintering aid, the maximum compressive strength of the sintered scaffolds reached(64 ± 2) MPa after sintering at 1,773 K for 2 h. The lamellar porous scaffolds were then filled with a molten Al–12Si–10 Mg alloy(in wt%)by pressureless infiltration at 1,223 K in a N2 atmosphere, yielding the shell-like structure of the composites. The compressive strength of the upper part composite with the initial 30 vol% solid loading reached(1,190 ± 50) MPa, which was about 3.5 times as large as that of the matrix alloy.     

无压浸渗法制备SiC-Al复合材料的断口分析

采用SEM、EDX等分析技术对无压浸渗法制备SiC／Al复合材料的断口形貌进行了分析。结果表明，该类材料的断裂包括基体韧断、界面脱开和增强体颗粒断裂三种方式，该类复合材料的强化效果取决于基体与界面结合的关系；对该复合材料的断裂机理进行了分析讨论，SiC颗粒断裂和SiC颗粒相互搭接处与基体界面脱粘是微裂纹萌生的主要原因。     

无压熔渗法制备Ni3Al/TiC陶瓷基复合材料工艺研究

研究了采用自蔓延高温反应合成的预制件TiC-Ni3Al与金属间化合物Ni3Al的浸润性、渗透性和渗透动力学.采用SEM、EDS、XRD和金相显微镜等测试分析手段,对复合材料的组织进行分析,探讨了预制型成型无压熔渗浸渗工艺参数对Ni3Al/TiC复合材料成型的影响.结果表明,金属间化合物Ni3Al与预制件TiC-Ni3Al具有很好的浸润性,在一定温度条件下可形成致密无缺陷的组织;Ni3Al与预制件TiC-Ni3Al在熔渗过程中保持各自的化学稳定性,在渗透过程中无新相产生;Ni3Al在预制件TiC-Ni3Al中的渗透深度与渗透时间呈抛物线关系,渗透速度随渗透时间延长而降低,且随预制件相对密度增大而降低.     

CeF3对无压熔渗法制备TiC／Ni3Al复合材料的渗入工艺影响

以化学纯镍粉、钛粉、铝粉、石墨粉为原料,采用燃烧合成方法置备了TiC/Ni3Al含孔预制件,用无压熔渗法制备了Ni3Al熔渗TiC/Ni3Al复合材料,研究了CeF3对无压渗透工艺、渗透动力学及TiC/Ni3Al复合材料的微观组织、硬度的影响.采用XRD和SEM分析了复合材料的相组成、微观结构.试验结果表明,无压熔渗法是制备致密的TiC/Ni3Al复合材料的有效方法,添加适量稀土CeF3,可大大缩短渗透时间;在完成渗透获得致密组织的前提下,添加CeF3对TiC/Ni3Al复合材料的硬度无显著影响;渗透后复合材料的组成相为Ni3Al和TiC两相,Ni3Al相和TiC颗粒结合良好;制备的TiC/Ni3Al复合材料的维氏硬度随TiC体积分数的增加而增加,w(CeF3)为0.6%,w(TiC)分别为70%和80%时,复合材料的维氏硬度平均值分别为HV561和HV653.     

Preparation of Aluminum Matrix Composite by Pressureless Infiltration Process

ＰｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆＡｌｕｍｉｎｕｍＭａｔｒｉｘＣｏｍｐｏｓｉｔｅｂｙＰｒｅｓｕｒｅｌｅｓＩｎｆｉｌｔｒａｔｉｏｎＰｒｏｃｅｓＬｉＣｈｏｎｇｊｕｎ,ＭａＢｏｘｉｎａｎｄＷａｎｇＫａｎｇｌｉ（李崇俊）（马伯信）（王抗利）Ｔｈｅ４３ｒｄＲｅｓｅａｒ...     

区域式无压熔渗制备复合材料的研究

提出一种区域式无压熔渗制备碳化钨颗粒增强钢基复合材料的工艺.利用感应加热,将基体金属快速区域熔化,熔体依靠自重渗透到碳化钨颗粒之间.通过从砂型模底部的强行冷却和改变砂型模的移动速度,得到不同的试样,并对其进行SEM、EDS、显微硬度以及销盘磨损分析.结果表明:复合层厚度大约为4 mm.随移动速度的提高,颗粒之间基体的渗透量逐渐减少;且每个试样均有一个最高的显微硬度值;与高铬铸铁标样相比较,当砂型模移动速度为3 cm/min时,复合材料的耐磨性较好.