β-锂霞石/Al复合材料中β-锂霞石亚稳相和热膨胀行为(英文)

采用放电等离子体烧结工艺制备体积分数分别为15%、35%、55%和75%的β-锂霞石/Al复合材料(Euc/Al)。为防止Euc颗粒和Al基体之间的界面反应,将Euc颗粒表面进行ZnO涂覆处理。采用光学显微镜、透射电镜、X射线衍射和热膨胀仪对Euc/Al复合材料的微观组织、相成分和热膨胀性能进行测试和分析。在复合材料中,由于大的各向异性残余应力的作用,形成Euc颗粒的亚稳相。对复合材料进行去应力退火处理后,复合材料中的Euc亚稳相发生逆转变,其对复合材料的热膨胀行为产生显著影响。     

中间层对高体积分数SiCp/Al复合材料真空钎焊的影响

采用铜箔、Al-Si-Mg及Al-Si-Mg/Cu/Al-Si-Mg(简称ACA)3种不同中间层对高体积分数45%SiC_p/Al复合材料进行真空钎焊连接研究.通过SEM,EDS及XRD等方法对钎缝的微观结构及界面组织进行了分析,研究了中间层种类对钎焊接头微观结构、界面组织以及连接强度的影响,阐明了不同中间层钎焊连接45%SiC_p/Al复合材料的界面形成过程及接头断裂机制.结果表明,ACA中间层兼具了铜和Al-Si-Mg钎料的优点,可降低钎料的液相线,增加其流动性,通过Cu原子优先在铝合金基体与其氧化膜的界面处扩散发生共晶反应,增强钎料的去膜作用,从而实现高体积分数45%SiC_p/Al复合材料的高质量连接.     

SiC/Si-Mo-Cr涂层SiCf/SiC复合材料辐照行为

通过浆料涂刷法(Slurry painting,SP)结合化学气相沉积(Chemical vapor deposition,CVD)，在SiC_f/SiC复合材料表面制备了致密的SiC/Si-Mo-Cr复合涂层。采用拉曼光谱、XRD和SEM研究了Si²⁺离子辐照前后涂层的相组成、结构和形貌，并通过三点弯曲试验评估了辐照前后涂层样品的力学性能。结果表明：SiC_f/SiC复合材料在Si²⁺离子辐照后发生结构损伤，如SiC纤维变得更粗糙，PyC界面膨胀以及SiC基体非晶化；而制备好的涂层可以极大地保护SiC_f/SiC复合材料；因此，内部的纤维、界面和SiC基体在Si²⁺离子辐照中都没有出现损伤。辐照后，SiC_f/SiC复合材料在辐照损伤区的界面脱黏和纤维拔出减少，弯曲断口变平，力学性能下降，弯曲强度保持率为80.49%；与之相比，涂层样品在辐照后的弯曲强度保持率更高，达到84.15%。     

Al2O3颗粒直径对1 vol%的Al2O3/Cu基复合材料组织和性能的影响

采用粉末冶金法+热压工艺制备了不同Al₂O₃颗粒直径的1 vol%Al₂O₃/Cu基复合材料，使用光学显微镜和扫描电镜(SEM)观察了复合材料的显微组织，利用电子拉伸试验机测试了复合材料的力学性能。基于弹/塑性理论推导出了复合材料中颗粒周边的弹性区宽度的表达式。结果表明：Al₂O₃颗粒直径对Al₂O₃/Cu基复合材料强度及基体晶粒尺寸有着较大的影响；Al₂O₃颗粒直径越大，Al₂O₃/Cu基复合材料的抗拉强度、屈服强度越小；当Al₂O₃颗粒直径为5μm时，Al₂O₃/Cu基复合材料的抗拉强度和屈服强度分别为207和90 MPa,是铜试样的95.8%和95.7%。     

SiCp/Al复合材料与Fe36Ni合金超声波钎焊

利用超声波钎焊方法使用ZnAlSi钎料实现了Fe36Ni合金与45%SiC_p/2024Al和55%SiC_p/A356两种复合材料的连接,并得到由SiC颗粒增强的复合焊缝.通过扫描电镜、能谱等方法对焊缝的微观结构以及断口形貌进行了观察,对接头的压剪强度进行了测试,分析了Fe36Ni与两种复合材料钎焊接头微观组织和接头强度的差异.结果表明,在Fe36Ni与两种复合材料的钎缝中,钎料与两侧母材界面均形成良好的冶金结合,SiC颗粒均匀分布于焊缝中.Fe36Ni与45%SiC_p/2024Al的接头抗剪强度为110~145 MPa,Fe36Ni与55%SiC_p/A356的接头抗剪强度为75~85 MPa.Fe36Ni与45%SiC_p/2024Al的接头断裂位置为钎缝中,而Fe36Ni与55%SiC_p/A356的接头断裂位置位于Fe36Ni与钎料的界面上.     

纤维编织结构对3D-Cf/Al复合材料弯曲性能的影响

为研究纤维编织结构对三维编织C_f/Al复合材料弯曲性能的影响，选用TZ700S碳纤维作为增强纤维，通过加入轴纱改变编织结构，制备了三维四向和三维五向、全五向3种编织结构的纤维预制体。通过压力浸渗法制备了基体合金为7075铝合金的3D-C_f/Al复合材料，测试了弯曲力学性能并观察了断口的形貌。结果表明，3D-C_f/Al复合材料的弯曲性能高于基体弯曲性能，其中三维四向C_f/Al复合材料的弯曲强度为346.7 MPa。加入轴纱后的三维五向、全五向C_f/Al复合材料的弯曲性能和断裂应变均高于三维四向C_f/Al复合材料，而加入更多轴纱的全五向复合材料的结构性能更好，弯曲强度为399.7 MPa。     

TiB、TiC和Y2O3增强钛基复合材料的蠕变行为和组织演变(英文)

采用感应熔炼法制备(TiB+TiC)和(TiB+TiC+Y₂O₃)增强钛基复合材料。蠕变试验在650℃和120～160 MPa下进行，通过XRD、SEM和TEM对铸态试样和蠕变试样的显微组织演变进行详细表征。结果表明，两种复合材料的铸态组织均为网篮组织。在相同的蠕变条件下，添加Y₂O₃的复合材料具有更低的稳态蠕变速率。蠕变后，在α/β界面、溶解的β相和增强体周围有硅化物析出，这些硅化物对位错有很强的钉扎作用。因为存在贯穿TiB晶须的层错结构，所以TiB周围的硅化物尺寸明显大于TiC和Y₂O₃周围的硅化物尺寸。蠕变变形主要受溶质阻力控制，位错运动还受到α/β界面、增强相和硅化物的影响。     

原位纳米(TiB2+ZrB2)颗粒与Sb协同增强A356铝合金微观组织与力学性能

在A356铝合金中同时引入原位纳米颗粒(TiB₂+ZrB₂)和元素Sb,通过纳米颗粒对基体的强化和Sb提高颗粒分散性所产生的协同作用来提高材料的力学性能。结果表明,单独引入(TiB₂+ZrB₂)颗粒会细化α-Al基体,减小二次枝晶臂间距,但复合材料内部存在严重团聚现象,不利于性能的提高。在此基础上引入Sb,降低纳米颗粒与Al基体间的界面能,纳米颗粒的团聚现象得到显著改善。原位纳米(TiB₂+ZrB₂)颗粒和Sb的协同引入使复合材料的强度和塑性较A356基体大幅提高,当(TiB₂+ZrB₂)和Sb的引入量分别为3%和0.6%(质量分数)时,铸态复合材料的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别达到216.4 MPa、119.7 MPa和7.2%,相较A356基体的性能分别提高29.7%、23.5%、84.6%。     

时效处理对中高体积分数SiCp/2024Al复合材料力学性能的影响

采用热等静压工艺分别制备了SiC_p体积分数为35%、45%和55%的SiC_p/2024Al复合材料,研究了固溶时效处理对3种复合材料硬度、弯曲强度和冲击性能的影响。结果表明,3种SiC_p体积分数的复合材料均由Al、SiC和Al₂Cu相组成,致密度均较高,基体与SiC_p增强体之间结合紧密。固溶时效处理(T6)可以显著提升复合材料的硬度。SiC_p体积分数为35%、45%和55%的复合材料的时效硬化曲线变化规律基本一致,均在时效2 h时达到峰时效状态,硬度分别比制备态复合材料提升了51.56%,41.51%和18.78%。SiC_p体积分数为35%的时效态复合材料弯曲强度提升幅度最显著,由622.48 MPa提升至838.11 MPa。随着SiC_p体积分数的增加,制备态复合材料的冲击吸收能量由3.43 J逐渐降低至1.00 J,T6处理会进一步降低复合材料的冲击性能。     

轧制及T6处理对SiCp/6061Al复合材料拉伸力学性能的影响

对铸态SiC_p/6061Al复合材料分别实施了热轧及热轧+T6处理两种后处理工艺，采用扫描电镜、X射线衍射仪及拉伸试验设备，研究了热轧及T6处理对复合材料显微组织及抗拉强度的影响。结果表明，热轧可以有效地细化铸态SiC_p/6061Al复合材料内的增强颗粒，并消除材料内部孔洞，从而提高材料的抗拉强度。试样在拉伸外力作用下，在增强颗粒与基材间的界面处首先出现裂纹，裂纹扩展后使试样整体断开，热轧后对试样进行T6处理可以有效地消除轧制引起的增强颗粒与铝基材界面处的残余应力，提高增强颗粒与基材间的浸润性，从而提高材料的抗拉强度。在拉伸外力作用下试样中的增强颗粒首先开裂，裂纹扩展后使试样整体断裂。SiC_p/6061Al复合材料随着轧制压缩率的增大，材料的抗拉强度先增大后减小，轧制压缩率为60%的热轧+T6处理的试样在室温和200℃下的抗拉强度均达到最大，分别为350和290 MPa。     

多粒径颗粒对石墨烯/铝基复合材料组织及性能的影响

采用球磨和真空热压烧结结合的工艺制备石墨烯增强铝基(Gr/Al)复合材料，研究不同粒径铝粉混合对复合材料微观组织和力学性能的影响。结果表明，利用球体最密堆积原理设计的多粒径铝粉混合，M₁(1μm∶10μm按1∶1.5混合)和M₂(10μm与100μm按1∶1.5混合)的致密度均高于单一粒径的试样(S),M₂致密度达到96.2%。M₁试样抗拉强度和伸长率相较于S试样有所降低，M₂试样抗拉强度和伸长率均提高，其中伸长率提升31.8%。多粒径混合可促进分散小粒径铝粉和石墨烯，有效降低孔隙率，在减少原始颗粒界面的同时增加裂纹扩展路径，大尺寸粒径颗粒的加入使得复合材料的塑性大幅提升。     

Si3N4颗粒体积分数对Si3N4/Al复合材料微观组织和力学性能的影响（英文）

采用压力浸渗法制备Si3N4体积分数分别为45%、50%和55%的颗粒增强铝基复合材料(Si3N4/Al)。研究Si3N4体积分数和T6热处理对Si3N4/Al复合材料微观组织和力学性能的影响。结果表明:Si3N4颗粒分散均匀,Si3N4/Al复合材料浸渗良好,没有明显的孔洞和铸造缺陷;在Si3N4颗粒附近的铝基体中,可以观察到高密度位错;Si3N4/Al复合材料的弯曲强度随着Si3N4体积分数的增大而降低;T6热处理能提高复合材料的强度;复合材料的弹性模量随着Si3N4体积分数的增加而线性增加;在低Si3N4体积分数时,可以观察到更多的撕裂棱和韧窝;T6热处理对断口形貌的影响较小。     

界面改性对SiCf/Cu基复合材料热膨胀性能的影响

研究了SiCf/Cu基复合材料分别在有无Ti6Al4V界面改性涂层两种情况下的纵向热膨胀行为,并采用扫描电镜对热循环后的试样进行显微形貌观察。结果表明,界面结合强度对纤维增强金属基复合材料的纵向热膨胀行为有很大影响。对于没有Ti6Al4V涂层的复合材料,其热膨胀行为不稳定,在经历连续两次热循环后,其纵向均表现为正的残余应变,原因是基体发生了严重的界面脱粘、滑移和膨胀;而对于有Ti6Al4V涂层的复合材料,其纵向热膨胀系数明显减小,两次热循环后其尺寸保持稳定,纤维/基体界面结合也保持稳定。     

(SiC_P+Gr_P)/Cu复合材料的制备与性能研究

采用粉末冶金工艺制备了(SiCp+Grp)/Cu复合材料,用光学金相显微镜、扫描电镜、热膨胀分析仪和导热率测试仪研究了该复合材料的显微组织、热膨胀性能和导热性能。结果表明,增强颗粒在基体中分布较均匀,组织较致密。由于SiC颗粒和石墨的共同作用而使(SiCp+Grp)/Cu复合材料的热膨胀性能和导热性能介于相同体积分数石墨或SiC单一增强Cu基复合材料之间。     

粉末冶金15%SiC_p/2009Al复合材料的高周疲劳性能

采用粉末冶金法制备15%SiCp/2009Al(体积分数)复合材料,并测试其旋转弯曲疲劳和轴向疲劳性能,采用扫描电镜观察其疲劳断口。结果表明:15%SiCp/2009Al复合材料具有良好的高周疲劳性能,疲劳裂纹萌生于试样表面中较大的SiC颗粒、金属间化合物颗粒以及一些"无特殊微观组织特征"区域;疲劳裂纹扩展以形成微孔与韧窝、形成撕裂脊、增强颗粒SiC开裂、增强颗粒-基体界面脱粘为主要形式;控制SiC颗粒粒度、优化SiC颗粒均匀分布于2009Al基体、保证SiC颗粒与基体具有良好的界面结合,这样的微观组织对15%SiCp/2009Al复合材料的疲劳性能至关重要。     

BNi2+TiH2复合钎料钎焊C/C复合材料与GH99镍基高温合金

采用BNi2+TiH₂复合粉末钎料成功实现C/C复合材料与GH99镍基高温合金的钎焊,对焊后接头界面组织及力学性能进行了分析.结果表明,焊后接头典型界面结构为C/C复合材料/Cr₃C₂+MC+Ni(s,s)/MC+Ni(s,s)/Ni₃Si+Ni(s,s)/Cr₃C₂+MC+Ni(s,s)/GH99高温合金.钎料中加入TiH₂,可促进C/C复合材料母材的溶解,并在钎缝中部形成MC碳化物颗粒.随着TiH₂含量的增加,钎缝中部MC形态由细小弥散向大片状转变.当TiH₂含量为3%时,接头室温及800,1000℃高温抗剪强度最高,分别可达40,19及10 MPa,接头强度高于BNi2钎料钎焊接头强度,并可有效保证接头高温使用性能.     

Ag-Cu-Sn-Ti活性钎焊Gr/2024Al复合材料与TC4钛合金

采用自制的AgCuSnTi钎料对发汗材料Gr/2024Al复合材料和TC4钛合金进行钎焊,对焊后接头界面组织及力学性能进行了分析.结果表明,接头典型界面组织为Gr/2024Al/Ti₃AlC₂/Ag₂Al+Ag₃Sn+Al₂Cu+Al₅CuTi₂/Al₅CuTi₂+Ag₃Sn/TC4.钎焊时,活性元素Ti与Gr/2024Al复合材料的石墨基体发生活性反应,实现了TC4与Gr/2024Al复合材料的低温连接,保证了复合材料的力学性能及发汗功能.随钎焊温度升高及保温时间延长,钎缝组织中弥散分布的Al₅CuTi₂化合物聚集长大成块状,使接头性能下降.当钎焊温度为680℃,保温时间为10min时接头抗剪强度达到最大值17MPa,其为Gr/2024Al复合材料母材强度的70%.     

热变形温度和预变形对(TiB+Y2O3)/近α钛基复合材料硅化物析出行为的影响(英文)

基于热压缩试验，研究变形温度和预变形对(TiB+Y₂O₃)双增强相近α钛基复合材料显微组织演变的影响。结果表明：热变形时析出的硅化物的尺寸随变形温度的升高而增大，但其析出数量呈先增加后减少的趋势。预变形使硅化物的析出位置由α/β界面或β块扩散到整个基体组织。动态再结晶是复合材料晶粒细化的主要原因，由预变形引入的位错加速连续动态再结晶的进程。在变形时，位错在断裂的TiB_w和富集的Y₂O₃增强相周围大量增殖和聚集，推动局部晶粒的细化。不同于TiB_w和Y₂O₃对晶粒细化的影响，根据其分布位置的不同，纳米硅化物分别通过钉扎晶界和阻碍位错运动促进α晶粒的动态再结晶。     

1060Al/Al-Al2O3/1060Al层状铝基复合材料热变形模型对比分析

采用Gleeble-3500热模拟试验机在变形温度为25～400℃、应变速率为0.01～10s^-1和真应变为0.85的条件下,对1060Al/Al-Al₂O₃/1060Al层状铝基复合材料进行了热压缩试验,研究其热变形行为,建立了应变补偿的Arrhenius (SCA)、修正的Johnson-Cook (MJC)和修正的Zerilli-Armstrong (MZA) 3种本构模型,并对流变应力的预测值与实验值进行对比。结果表明,层状复合材料流变应力呈加工硬化型,并随温度升高或应变速率降低而降低;在100℃/0.5s^-1、200℃/0.1s^-1和300℃/0.1s^-1条件下,层状复合材料组元层间变形较为协调;3种本构模型中,MZA模型的相关系数最高,R为0.99085、平均绝对相对误差最低,e_AARE为0.046966,更适合描述1060Al/Al-Al₂O₃/1060Al层状铝基复合材料的热...     

SiCf/SiC与MX246A钎焊接头界面组织及性能分析

利用Ti,Hf的反应活性配制的高温活性钎料,对SiC_f/SiC复合材料与MX246A高温合金进行了高温钎焊,并实现两者高强度钎焊连接,分析了接头界面微观组织、物相组成与力学性能. 结果表明,(SiC_f/SiC)/MX246A钎焊接头界面中有Ni₂Si,NiTi,TiC,NiAl,Ni₃₁Si₁₂等产物生成,其结构可以表示为:(SiC_f/SiC)/TiC + NiTi + Ni₂Si + Ni₃₁Si₁₂ + (Ni, Cr) + (Cr, W) + (W, Mo)/MX246A. 在室温及1 000℃下,钎焊接头抗剪强度均达到70 MPa以上,接头断裂于复合材料侧. 在1 270 ℃保温15 min条件下,(SiC_f/SiC)/MX246A钎焊接头1 000 ℃的平均抗剪强度可达到90 MPa.