石墨烯/Al复合材料的微观结构及力学性能

采用乙醇溶液分散和球磨两步法将石墨烯和铝粉混合,然后采用冷压和真空热压烧结相结合工艺制备了石墨烯/Al复合材料。利用扫描电镜、X射线衍射、电子万能实验机和显微维氏硬度计等分析了复合粉体混合前后形貌,研究了石墨烯添加量对复合材料微观结构和力学性能的影响。结果表明:采用乙醇溶液分散和球磨两步法,石墨烯均匀分散在铝颗粒基体中,得到混合均匀的复合粉体。冷压-真空热压烧结制备的复合材料组织致密,界面结合良好,石墨烯呈片状均匀地分布在铝基体中。随着石墨烯含量的增加(0.5%~2%,体积分数),复合材料强度和硬度均逐渐升高;当石墨烯的含量为1%时,复合材料的综合力学性能较好,强度和硬度分别达到199 MPa和82.95 HV,相对纯铝基体的分别增加了99%和113%。     

CNTs/SiC/Cu复合材料制备及性能

以碳纳米管(CNTs)、碳化硅(SiC)粉体、锌(Zn)粉和CuSO_4·5H_2O为主要原料,用化学镀的方法制备CNTs /Cu复合粉体,再采用非均相沉淀法制备CNTs/SiC/Cu复合粉体.在750 ℃、100 MPa的制度下进行真空热压烧结后制得CNTs/SiC/Cu复合材料,其中Cu的含量(体积分数,下同)为70%,CNTs的含量(体积分数, 下同)分别为0,3%,5%,8%,12%.利用XRD、SEM分析样品的物相组成和显微结构;利用阿基米德排水法、显微硬度计、三点弯曲法测试了复合材料的密度、显微硬度和抗弯强度.结果表明,随着碳纳米管含量的增加,CNTs/SiC/Cu复合材料的密度、显微硬度和抗弯强度等性能发生相应变化,其中,抗弯强度呈现逐渐升高趋势.与未添加碳纳米管的30SiC/70Cu复合材料相比,添加12%CNTs的12CNTs/18SiC/70Cu 样品,抗弯强度提高了21.45 MPa.     

烧结工艺对纳米AgSnO2复合材料致密度的影响

对化学镀法制备的纳米AgSnO2粉末分别采用常压、热压和真空烧结的方法制成AgSnO2复合材料，研究了烧结方法及工艺对致密度的影响。结果表明，采用常压烧结，虽然成型压力、烧结温度和时间对致密度有一定的影响，但复压、复烧后，材料的致密度十分接近。热压能在短时间内获得96％以上的致密度，但复烧时膨胀严重，甚至出现鼓泡。真空烧结对去除吸附物有利，但仍会有少量残留并导致复烧时出现膨胀。在较低的压力下成型并采用分段保温烧结，不但能消除吸附物的影响，复烧后还可以得到94％的致密度。研究表明，纳米粉末表面大量的吸附物以及由此造成的封闭在压坯中的气体是阻碍烧结致密化的根本原因。     

石墨烯增强铝基复合材料制备工艺对比与分析

以石墨烯为增强体,分别采用冷压-真空热压烧结(工艺1)和真空热压烧结-热挤压(工艺2)工艺制备了纯铝及石墨烯/纯铝基复合材料.对比了两种不同制备工艺对纯铝及石墨烯/纯铝基复合材料力学性能和微观组织的影响.结果表明:采用工艺2制备的复合材料,其抗拉强度比采用工艺1制备的复合材料抗拉强度高11.35％,且采用工艺2制备的复...     

真空等离子体喷涂ZrC-SiC复合涂层及性能研究

用真空等离子体喷涂法制备ZrC-SiC复合涂层,采用机械球磨法和烧结破碎法(机械球磨后在真空炉中热处理再破碎到合适粒径)对ZrC-SiC复合粉体进行喷涂前处理。利用X射线衍射仪、扫描电镜及X射线光电子能谱等分析手段,研究了涂层的形貌结构和基本性能。结果表明,真空等离子体喷涂是一种有效制备ZrC-SiC复合涂层的手段。喷涂前粉体经过烧结破碎法制备得到的涂层较机械球磨法更致密,涂层氧含量、气孔率、表面粗糙度低,同时结合强度、显微硬度较高。     

短碳纤维增强羟基磷灰石生物材料的制备与性能

以短碳纤维(Cf)为增强体,采用湿法搅拌均化和自组装合成工艺使短碳纤维均匀分散于反应生成的羟基磷灰石(HA)粉体中,30 MPa下将复合粉体压制成型,并于1250℃氮气保护气氛常压烧结制备了短碳纤维增强羟基磷灰石生物复合材料(Cf/HA).为提高复合材料的界面结合,低温氧化法对碳纤维进行表面处理.采用IR,SEM技术研究短碳纤维处理前后的表面状态;SEM观察复合粉体的分散效果及复合陶瓷的断口形貌;三点弯曲法测其抗弯强度;单边切口梁法测其断裂韧性.实验结果表明碳纤维的表面处理对力学性能有很大影响,可大大提高复合材料界面结合强度,Cf添加量为0.5%(质量分数)时,增强效果最为理想,最大抗弯强度为67.70 MPa,断裂韧性达1.18 MPa.m1/2,比Cf未氧化处理的复合材料分别提高近20%和18%.研究表明湿法搅拌均化和自组装合成工艺是一种行之有效的均化技术,具有最小的纤维损伤度、高的碳纤维体积分数以及操作便利等优点,常压下烧结制备的短Cf/HA复合材料是一种很有发展前途的骨替代植入材料.     

不同制备方法对SiC_p/Fe金属陶瓷性能的影响

采用非均相沉淀法制得Cu包裹SiC_p复合粉体,利用干混、球磨的方法获得混合均匀的Fe-SiC_p(Cu)粉体.分别采用常压气氛烧结和电导直热真空热压烧结两种方式制备出SiCp/Fe金属陶瓷.利用XRD、SEM等手段对包裹粉体和烧结样品的组成及形貌等进行了表征,分别采用阿基米德原理及显微硬度仪测量了烧结样品的密度和显微硬度.结果表明,SiC_p表面包裹一层Cu有利于改善SiC_p和Fe的分散性和化学相容性.热压条件下样品的结构均匀,致密度和显微硬度均高于常压下制品.热压950 ℃保压4 min的样品密度和维氏硬度分别为7.12 g/cm~3和4200 MPa.     

CNTs/Cu复合超细粉末及其复合材料的制备

以硝酸铜和预处理碳纳米管(CNTs)为原料,采用喷雾干燥-煅烧-还原工艺获得超细CNTs/Cu复合粉体。将复合粉体分别利用模压成形(MP)和冷等静压成形(CIP)两种工艺分别制备出CNTs/Cu复合材料。比较两种工艺下得到的复合材料的致密度、硬度、导电率和导热性能。结果表明:喷雾干燥法制备的复合粉体纯度高,CNTs分散均匀。冷等静压成形优于模压工艺,冷等静压工艺制备的复合材料中CNTs含量为0.5%(质量分数)时,硬度和热导率分别达到105.24 HV和407.84W/(m·K)。     

Al2O3基多元纳米复相陶瓷的制备及其超塑性

采用溶胶-凝胶法制备了Al2O3-ZrO2（3Y）-Spinel纳米复合粉体，其颗粒大小为20-30nm，粒度分布均匀，无硬团聚。采用真空热压烧结工艺制备了纳米复相陶瓷，结果表明：由于纳米复合粉体中的第二相阻止了基体Al2O3的致密化，纳米复合粉体的烧结温度较普通微米粉体相比并没有大幅度降低，其合适的烧结温度为1450～1500℃。烧结体的超塑性压缩试验表明：在1500℃材料表现出良好的超塑变形能力，变形抗力小于30MPa。在整个压缩变形过程中，材料没有出现明显的应变软化，显示出与超塑性拉伸变形截然不同的特性。     

制坯工艺对热轧不锈钢/碳钢复合板复合效果的影响

采用真空电子束焊接、界面四周焊合抽真空和界面四周焊合3种工艺制备不锈钢/碳钢复合板坯并热轧,研究了不同制坯工艺下复合板复合界面的组织结构及其性能。结果表明,利用真空电子束焊接和界面四周焊合抽真空两种方式制备的复合板坯经热轧后能100%复合,而通过界面四周焊合方式制备的复合板坯在热轧后界面结合率较低。对3种工艺下成功复合的部位,其复合界面形貌相似,即界面都较平直,且都存在不锈钢、碳钢和复合层3个区域以及近复合层碳钢内的脱碳区,靠近不锈钢侧也都间断分布着Si-Mn等的氧化物。真空电子束焊接和界面四周焊合抽真空两种方式制备的坯料在热轧后碳钢与不锈钢之间都实现了较高强度的复合,并且真空电子束焊接坯料热轧复合板的强度值都略高于界面四周焊合抽真空复合板的。     

多壁碳纳米管增强银基复合材料的组织与性能

采用化学镀方法将银沉积在碳纳米管上,获得体积分数为8%的多壁碳纳米管/银(CNTs/Ag)复合粉末,通过高能球磨、压制烧结、热挤压粉末冶金手段制备了CNTs/Ag复合材料,并研究了复合材料的微观组织、导电率、抗拉强度及硬度。结果表明,化学沉积工艺能够显著改善CNTs和Ag之间的界面结合,进而提高CNTs/Ag复合材料的加工性能。与纯银比较,CNTs/Ag复合材料的抗拉强度增加了65%,硬度增加了近2倍,表明CNTs对银具有较好的强化作用。     

Cu含量对CNTs/Al-Cu复合材料显微组织和压缩力学性能的影响（英文）

通过热压烧结和热轧制备碳纳米管(CNTs)增强的Al-Cu基复合材料,系统研究Cu含量对Al与CNTs的界面反应、含Cu沉淀物的析出行为及相应复合材料力学性能的影响。研究表明,提高Cu含量不仅能使复合材料制备过程中含Cu析出相的数量和尺寸增加,而且能促进CNTs与Al基体之间的界面反应,加剧CNTs转化为Al₄C₃。由于含有1%Cu(质量分数)的复合材料保持CNTs的原始结构,因此,它在所有复合材料中具有最高的强度、弹性模量和硬度。此外,增加Cu含量还能改变影响复合材料强度的主要强化机制。     

电流对碳纳米管增强铜基复合材料载流摩擦学性能的影响

采用粉末冶金方法在相同的工艺条件下制备纯铜和碳纳米管含量为10%（体积分数）的铜基复合材料。在一种销盘式载流摩擦磨损试验机上考察了不同电流条件下2种材料的载流摩擦磨损性能。结果表明：纯铜和铜基复合材料的摩擦系数和磨损率均随电流的增大而增大,但是电流对纯铜材料的影响更加显著;纯铜材料的主导磨损机制是电弧烧蚀磨损,而铜基复合材料的主导磨损机制是塑性流动变形;碳纳米管可以改善铜基复合材料的载流摩擦磨损性能。     

Properties of copper/graphite/carbon nanotubes composite reinforced by carbon nanotubes

Electroless Cu plating was used for flake G powder and CNTs, Cu-G-CNTs (copper/graphite/carbon nanotubes) composites were manufactured by means of powder metallurgical method. The influences of CNTs on the mechanical properties, conductivity properties, friction, and wear performance of the composite were examined. The results indicate that adding a small amount of CNTs can improve comprehensive property of the composites, especially mechanical property. However, excessive CNT, which is easily winding reunion and grain boundary segregation, results in performances degradation.     

Effect of Spark-Plasma-Sintering Conditions on Tensile Properties of Aluminum Matrix Composites Reinforced with Multiwalled Carbon Nanotubes (MWCNTs)

In this study, aluminum (Al) matrix composites containing 2 wt.% multiwalled carbon nanotubes (CNTs) were fabricated by powder metallurgy using high-energy ball milling (HEBM), spark plasma sintering (SPS), and subsequent hot extrusion. The effect of SPS conditions on the tensile properties of CNT/Al composites was investigated. The results showed that composites with well-dispersed CNTs and nearly full-density CNT/Al can be obtained. During HEBM, CNTs were shortened, inserted into welded Al powder particles, bonded to Al, and still stable without CNT-Al reaction. After consolidation, Al₄C₃ phases formed in composites under different sintering conditions. With the increase of sintering temperature and holding time, the strength decreased. Conversely, the ductility and toughness noticeably increased. As a result, a good balance between strength (367 MPa in ultimate tensile strength) and ductility (13% in elongation) was achieved in the as-extruded CNT/Al composite sintered at 630°C with a holding time of 300 min.     

颗粒增强金属基复合材料制备加工中几个概念的探讨

针对颗粒增强金属基复合材料的制备与加工中几个问题进行了初步的分析探讨,主要是提出了固态复合的概念,并给出了球磨、热压、热挤压和烧结等几种固态复合的例子,解释了粉末预制块重熔稀释法可以改善润湿性的机理,归纳了复合工艺与成形工艺的关系。     

Preparation and properties of Cu matrix composite reinforced by carbon nanotubes

Cu matrix composites reinforced by carbon nanotubes(CNTs) were prepared. The effect of carbon nanotubes on mechanical and tribological properties of the Cu matrix composites were investigated. The chemical method for coating CNTs was reported. The morphology of the fracture surfaces and worn surface were examined by SEM.The results show that Cu/coated-CNTs composites have higher hardness, much better wear resistance and antifriction properties than those of the reference Cu alloy (Cu-10Sn) and Cu/uncoated-CNTs composite sintered under the same conditions. The optimal mechanical properties of the composites occurred at 2. 25%(mass fraction) of CNTs. The excellent wear resistance and anti-friction properties are attributed to the fiber strengthening effect of CNTs and the effect of the spherical wear debris containing carbon nanotubes on the tribo-surface.     

用粉末冶金法制备Cf-Al复合材料研究

以镀铜碳纤维和铝粉作原料,采用粉末冶金法制备了碳纤维增强铝基复合材料,并研究了压制力、烧结温度和碳纤维含量对复合材料性能的影响。结果表明,碳纤维含量为5％（质量分数）、压制力小于150MPa时,坯体的密度随着压制力的增大而快速增大;若压制力超过150MPa,则坯体密度随着压制力增大而缓慢上升;低温下,随着烧结温度的上升,复合材料的密度缓慢增大,强度也上升;但高温下,随着烧结温度的上升,材料密度上升速度加快,强度略降。复合材料烧结前后的密度均随着碳纤维含量的增加而降低。