SiC颗粒增强纯铝基复合材料的研究

探讨了用粉末冶金法,采用常规的冶金加工设备和工艺,制造SiC颗粒增强纯铝基复合材料的可行性;研究了不同SiC含量铝基复合材料的显微组织和力学性能.结果表明:SiC颗粒与纯铝粉混合、加压、烧结制备的复合材料,组织致密,增强颗粒分布均匀;随SiC体积百分含量增加,复合材料的强度、硬度明显升高;SiC体积面分含量小于20×10~(-2)时,塑性不降低;复合材料的拉伸断口为解理与韧窝混合断裂.     

不同质量分数的SiCp-Al复合材料制备及性能测定

为了分析SiC颗粒增强Al基复合材料中SiC质量分数对材料性能的影响,用粉末冶金法制备了SiC颗粒质量分数分别为10％,15％,20％,25％的铝基复合材料,测定了复合材料的抗拉强度、压缩强度、显微维氏硬度以及线膨胀系数．结果表明,随着SiC质量分数的增加,SiCp-Al复合材料的压缩强度、抗拉强度和显微维氏硬度都得到大幅度提高,而线膨胀系数随着SiC质量分数的增加而降低．说明复合材料的力学性能不符合简单的混合定律．     

石墨烯增强铝基复合材料制备及力学性能研究

针对石墨烯在铝基体中分散不均匀的问题,采用电荷吸引的方法,将用Hummers法制备的带负电荷氧化石墨烯加入到表面处理后带有正电荷的铝粉中,得到氧化石墨烯/铝复合粉末,最后采用粉末冶金制备出石墨烯增强铝基复合材料.使用扫描电子显微镜,X射线衍射仪和傅里叶变换红外光谱仪等对石墨烯增强铝基复合材料的显微组织和力学性能进行研究.实验结果表明:石墨烯均匀的分散在复合材料中,相比于纯铝,石墨烯的质量分数仅为0.5%时,石墨烯增强铝基复合材料的维氏硬度和抗拉强度分别提高了19.7%和20%.     

石墨烯增强铝基复合材料的制备及其性能

采用球磨混粉及放电等离子烧结技术制备不同含量(石墨烯质量分数为0,0.2%,0.5%,0.8%,1.0%)的石墨烯铝基复合材料,利用扫描电子显微镜、能量色散谱仪、X射线衍射、拉曼光谱仪和X射线光电子能谱表征铝基复合材料的微观组成、缺陷及烧结样品表面元素的化学价态,研究石墨烯含量对铝基复合材料导热性能和显微硬度的影响。结果表明:添加石墨烯后铝基复合材料的显微硬度和导热系数均有提高,导热系数提高更为显著;当石墨烯质量分数为0.2%时,铝基复合材料的显微硬度和导热系数达到最大值,与铝基体材料相比其硬度提高24%,导热系数提高204%;但当石墨烯质量分数继续增加到0.5%,0.8%,1.0%时,铝基复合材料的显微硬度及导热系数并未明显提升,主要原因为随着石墨烯含量的增加,石墨烯片层间的团聚现象加重,从而导致铝基复合材料的显微硬度与导热系数无法再进一步有效提高。     

碳化硅颗粒增强铝基复合材料的制备及半固态挤压成形技术的研究

研究了半固态挤压对SiC颗粒增强铝基复合材料组织和性能的影响。结果表明，复合材料能在较低压力下一步成形，SiC颗粒在挤压后仍分布均匀，且可消除坯料内部的孔隙，改善颗粒与基体结合状况。     

碳纳米管增强铝基复合材料制备及性能研究

采用真空热压烧结法制备碳纳米管与 SiO2多相增强铝基复合材料,测量复合材料的体积密度,根据其理论密度计算其致密度;再对制得的复合材料进行硬度、抗压强度、抗剪强度等力学性能测试,并观察样品的剪切断口微观形貌,研究 CNTs 对复合材料力学性能的影响。低含量的碳纳米管由于其在铝基体中的分散性及弥散度较好,作为第二相增强相,所制备的铝基复合材料的致密度、硬度、抗压强度与剪切强度均优于高含量碳纳米管增强铝基复合材料。 CNTs 的含量、以及其在铝基体中的弥散度是影响铝基复合材料力学性能的关键因素。     

氢氧化铜/石墨烯复合材料的制备与表征

为了减弱石墨烯纳米片的聚集并得到高性能的石墨烯基复合材料,先利用微波将氧化石墨烯还原为石墨烯,再与氢氧化铜进行复合得到氢氧化铜/石墨烯复合材料.用X射线衍射和扫描电子显微镜表征了复合材料的结构与微观形貌.结果表明氢氧化铜纳米颗粒均匀地分布在石墨烯表面,有效减弱了石墨烯纳米片的堆积聚集.并对氢氧化铜/石墨烯复合材料进行了染料吸附测试,复合材料对于甲基橙的去除率达到了91.77%.与单独的氢氧化铜相比,复合材料中石墨烯与氢氧化铜之间的相互作用使得复合材料具有高的吸附能力;与单独的石墨烯相比,复合材料中高密度的氢氧化铜使得复合材料容易从废水体系中分离回收,再次利用.这些特征使得氢氧化铜/石墨烯复合材料能被有效用于废水处理领域.     

SiC颗粒增强Al基复合材料的热膨胀性能

采用气压浸渗方法制备了SiCp/Al(SiC颗粒增强铝基复合材料),由于浸渗程度的不同导致了复合材料密度的不同,研究了复合材料的工程CTE和物理CTE随密度的变化关系.实验结果表明,对于给定的SiC颗粒增强Al基复合材料,随着密度的增加工程CTE会出现3个不同斜率近似线性的增长,同时密度的增加会导致工程CTE下降,物理CTE突变点的温度升高,但是物理CTE突变点的值却不受密度的影响.     

粉末冶金法制备Al—12％CuO系原位铝基复合材料的组织和性能

为了制备组织均匀、压缩性能良好的原位纳米颗粒增强铝基复合材料,本文以微米级纯铝粉和氧化铜粉为原料,用改进的高能球磨＋粉末冶金技术制备了原位增强铝基复合材料,研究了所制备的铝基复合材料的显微组织和密度、压缩强度等性能与制备工艺的关系．研究发现：高能球磨480r／min,16h＋单向模压热压烧结620℃,100MPa,1h,获得纳米级CuAlO2原位增强的铝基复合材料,在铝基体中均匀分布大量尺寸约1μm的CuAl2相．热压工艺对所制备的铝基复合材料的压缩强度有显著影响,620℃,100MPa单向模压复合材料的压缩强度为843．6MPa,而双向加压材料的压缩强度提高到950MPa;当单向压力提高到150MPa时,原位铝基复合材料的压缩强度进一步提高到1090MPa．     

铸造颗粒增强铝基复合材料的研究

利用机械搅拌方法,制备了SiC/ZL101;Al2O3/ZL101;SiC,Al2O3/ZL101复合材料,研究了SiC/ZL101,Al2O3/ZL101复合材料组织.结果表明,制备工艺对SiC/ZL101,SiC-Al2O3/ZL101组织及硬度有重要的影响.该研究为颗粒增强铝基复合材料的制备提供了理论与实验基础.     

超显微硬度法研究SiCp／6066铝基复合材料微区硬度变化

对喷射共沉积后经挤压的SiCp/6066铝基复合材料,通过采用超微硬度法测量其微区的硬度变化,观察其显微组织。结果表明：在SiC颗粒分布密集处,基体超显微硬度值HV为143．2,而在SiC颗粒分布稀疏处,硬度值HV为107．2,二者之间有明显差距。这是由于分布密集的增强体SiCp周围局部基体应力场应力集中更剧烈而使超显微硬度值提高,此外还测量了由于热收缩应力引起SiCp周围应力场的变化而导致的微区硬度的变化。在SiC颗粒附近基体硬度值较高,HV达105．8而离SiC子距离大于其颗粒半径的基体中,硬度较低,HV约变81．7,SiCp造成基体中应力场的叠加可使基体中出现张应力区。此外,通过测量复合材料超显微硬度值的变化,分析了残余应力对喷射共沉积复合材料微区一些力学性能的影响。     

超声振动高速铣削SiCp/Al复合材料的切削力及刀具磨损特性

颗粒增强铝基复合材料由于其优异的性能,在航空、航天及军事等领域得到广泛应用,但材料的难加工特性限制其进一步应用.采用超声高速铣削对高体分SiC颗粒增强铝基复合材料进行了实验研究,研究了超声切削参数对铣削力的影响,分析了超声加工时的刀具磨损情况和机理.研究发现采用超声铣削可以有效地减小切削力,得出了超声加工SiC颗粒增强铝基复合材料的合理切削用量.同时,超声铣削很大程度上降低了磨料磨损和粘结磨损,提高了刀具的使用寿命.     

TiC纳米颗粒对TiC/AA2219纳米复合材料摩擦磨损性能的影响及其强化机理

采用超声辅助铸造技术成功制造了TiC纳米颗粒增强2219铝基复合材料,并对其进行锻造和T6热处理.本文研究了TiC/AA2219纳米复合材料在5、10、20和30 N下的摩擦磨损性能.研究发现,引入大量的TiC颗粒(1.3 wt.％和1.7 wt.％)后,复合材料的硬度明显增加.在相同载荷下,纳米复合材料的摩擦系数随着...     

以机械搅拌法制备AlFeCrCoNi/Al的组织与力学性能研究

为了研究AlFeCrCoNi增强铝基复合材料的微观组织与退火状态下的力学性能,文中以机械搅拌法制备了AlFeCrCoNi/Al,利用光学显微镜和场发射扫描电镜对其宏观及微观形貌进行了观测;采用X射线衍射仪对其物相进行了表征与分析;利用布氏硬度机、阿基米德排水法和电子万能试验机对其力学性能进行了测量与分析。研究结果表明:在颗粒增强金属基复合材料的搅拌铸造制备过程中,实现颗粒均匀分布的一个关键因素是选择适当的增强颗粒含量,而增强颗粒的质量分数控制在10%以下时最为理想;随着高熵合金质量分数的增加,复合材料的致密度明显减小,而布氏硬度明显增加;质量分数为5%的AlFeCrCoNi增强铝基复合材料随着退火时间增加,抗拉强度逐渐增加;AlFeCrCoNi为增强相制备的Al基复合材料的断裂类型为韧性断裂,断裂机理为微孔聚集型断裂。     

界面对纳米SiC/LAS陶瓷复合材料微波介电性能的影响

利用激光诱导法制各的纳米SiC和LAS玻璃粉米，采用热压法制各纳米SiC／LAS陶瓷复合材料，研究了纳米SiC／LAS陶瓷复合材料微波介电性能与纳米SiC含量、烧结温度以及碳界面层的关系。结果表明，在1080℃以下烧结温度对陶瓷致密度的影响较大而对陶瓷复介电常数的影响较小；但在1080℃以上烧结温度对烧结致密度的影响较小，而对陶瓷复介电常数的影响较大，复合材料复介电常数的实测值与计算值之间存在很大的差异。通过计算和分析认为，复合材料制各过程中纳米尺度的SiC促进了碳界面层形成，使得烧结温度对复合材料复介电常数有很大影响。     

Cu-Ti3SiC2复合材料真空热压法制备及性能研究

Ti3SiC2是一种具有MAX层状结构的先进材料,兼具金属与陶瓷的双重性能。将Ti3SiC2作为弥散强化相与Cu复合制备金属基复合材料,综合力学性能较好,有望在电接触材料中有较好的应用前景。采用热压烧结法制备Cu-Ti3SiC2复合材料,试验证明Cu-Ti3SiC2复合材料的最佳烧结工艺为:烧结温度750℃,压力30 MPa,保温30min,制得复合材料的组织均匀,团聚较少。其次研究了Ti3SiC2含量对复合材料硬度、电阻率等性能的影响,随着Ti3SiC2的体积分数的增加,硬度先增加后降低,相对密度和抗弯强度呈减小趋势,电阻率增加;通过微观显微分析,Cu-Ti3SiC2致密度随Ti3SiC2含量增加而下降。     

颗粒增强金属基复合材料的无压浸渗新工艺

介绍了目前采用的颗粒增强金属基复合材料的制备工艺,重点阐述了碳化硅颗粒增强铝基复合材料的颗粒增强金属基复合材料新工艺,尤其是高体分SiC/Al复合材料的无压浸渗制备新工艺仍属新领域。     

石墨烯镀铜对铝基复合材料结构与性能的影响

采用球磨和真空热压方法制备石墨烯增强的铝基复合材料,研究石墨烯含量及其镀铜前后对复合材料微观结构、力学性能和磨损性能的影响。结果表明:石墨烯主要分布在基体合金晶界处,其质量分数增加到1%时,团聚严重,力学性能急剧降低,硬度和抗拉强度均有所降低;石墨烯镀铜后改善基体与增强相间的界面结合,使复合材料的硬度、抗拉强度和耐磨性较镀铜前均有一定程度提高。     

石墨烯/碳黑复合材料的制备及其超电容性能

采用水热法将氧化石墨烯和氧化碳黑均匀分散体系还原,制得石墨烯/碳黑复合材料。用X射线衍射、场发射扫描电镜、循环伏安法、恒流充放电和电化学阻抗谱等技术,对该复合材料的结构及其电化学性能进行表征。结果表明:纳米碳黑颗粒成功插入到石墨烯片层之间,且有效抑制了石墨烯的团聚,增大了石墨烯片层间距,形成具有开放纳米通道的三维结构;该复合材料的比电容和倍率性能明显优于单一的石墨烯。     

包覆法制备Gp/SiC复合材料的显微结构和性能

以不同粒径的石墨颗粒和SiC粉体为原料,采用SiC粉体包覆石墨颗粒的方法,于2000℃热压制备了石墨/碳化硅（Gp/SiC）复合材料.利用扫描电子显微镜（SEM,EDS）分析了材料的金相和断口显微结构.研究表明,石墨粒径较小且质量分数较少的复合材料比石墨粒径较大且质量分数较多的复合材料在热压工艺中更致密.石墨颗粒呈岛状紧密地镶嵌在SiC基体中,石墨与SiC界面处C和Si的扩散不明显.复合材料的相对密度、抗折强度,断裂韧性和硬度随石墨粒径和质量分数的减少而增加.断口形貌表明SiC陶瓷基体为脆性,石墨为韧性断裂.当石墨粒径为125μm、SiC与石墨的质量比为3.5时,复合材料的综合性能最佳,开口气孔率为0.3%,相对密度为97.9%,抗折强度为75±15 MPa,断裂韧性为5.4±0.5 MPa.m1/2,硬度为26.8±3GPa.