SiCp/Al复合材料近净成形制备及性能

采用SiCp预制坯成形及铝液无压浸渗法相结合的工艺,实现了SiCp /Al复合材料的近净成形制备.研究了造孔剂含量对SiCp预制坯的孔隙率、尺寸变化及其复合材料相对密度的影响.测试了SiCp /Al复合材料的热物理性能.结果表明,当造孔剂含量大于12%时,随造孔剂含量增加,SiCp预制坯的孔隙率增加,SiCp /Al复合材料的热导率和热膨胀系数增大明显.造孔剂的挥发气体的膨胀力导致SiCp预制坯尺寸变化.当造孔剂含量为18%时,SiCp /Al复合材料相对密度最大.     

复杂形状SiCp/Al复合材料零件的制备与性能

采用粉末注射成形制备SiC预成形坯和铝合金无压熔渗相结合的技术,成功制备出高体积分数且形状复杂的SiCp/Al复合材料零件.研究了烧结工艺对SiC预成形坯开孔率和强度的影响规律,并对所制备的复合材料的热物理性能进行了评价.结果表明:经1 100℃真空烧结8 h的SiC预成形坯开孔率可以达到99.6%,抗压强度为0.57 MPa所制备的57%SiCp/Al复合材料相对密度为98.7%,热膨胀系数为7.5×10-6℃-1,与GaAs、BeO的接近,热导率为1.65×105W/K,与传统Cu(15%)/W相当,是柯伐合金的10倍,在密度上接近Al,不到Cu/W的1/5.由综合比较可以看出,采用注射成形与无压熔渗相结合的制备工艺,可以低成本制备综合性能优异的高体积分数SiCp/Al复合材料.     

A356-5SiCp和A356吸铸温度变化的对比分析

对体积分数为5％的SiC颗粒增强的A356复合材料和A356合金分别进行吸铸试验,测量熔体充型与凝固过程中铸件和铸型的温度,讨论了SiCp/A356复合材料与A356合金的铸件和铸型的温度变化规律.结果表明,SiCp的加入使SiCp/A356复合材料凝固前温度下降速度增大,凝固后的温度下降速度减小;同时由于潜热不同,SiCp/A356复合材料结晶温度低于A356合金.     

SiC_p/Al电子封装材料与陶瓷元件浸渗连接机理研究

分别将陶瓷元件嵌入凝胶注模成型后的SiC预制型中,再采用气压浸渗T艺制备高体积分数SiCp/Al复合材料的同时,实现了复合材料与元件的原位连接.采用SEM、EDS和XRD等分析了连接界面的显微组织及界面反应,结果表明:SiCp/AI与元件间的界面反应产物由MgAl204和Mg3Al2(SiO4)3等组成,界面反应层厚度约2～3μm,产物生成量主要由Al合金中的Mg、元件中SiO2含量等因素决定;SiCp/Al复合材料与Al2O3元件通过气压浸渗可以实现有效的反应连接.     

Al/SiCp电子封装材料嵌入金属元件的组织与性能研究

采用气压浸渗技术完成了Al/SiCp 电子封装材料嵌入金属元件的制备,应用能谱分析、XRD观察了界面层微观组织,并对界面连接强度进行了抗弯强度性能测试.结果表明,在制备Al/SiCp电子封装材料的同时,可以实现复合材料与固态金属(FeNi50、Ti)的可靠连接.Al/SiCp/FeNi50界面层生成Al3Ni、FeAl3、AINi金属间化合物,厚度约40 μm.预制型预热温度低于730℃时,AI/SiCp/Ti界面没有Al/Ti金属间化合物生成,界面抗弯强度可达AI/SiCp的59%～80%.     

不同烧结方法及二次热压对SiCp／Al复合材料组织的影响

采用普通空气加热炉烧结和铝液浸渗保护烧结两种方法制备了不同体积分数的粉末冶金SiCp/Al复合材料,并在400℃对其进行二次热压变形。研究了不同烧结方法及二次热压对SiCp/Al复合材料组织的影响。结果表明,二次热压变形能改善SiCp/Al复合材料的组织,使基体晶粒细,致密度提高,SiC颗粒分布均匀;铝液浸渗保护烧结法可直接制备组织均匀、性能较好的复合材料。     

造孔剂对SiC多孔预制块性能的影响

采用无压浸渗法制备了SiCp/Al复合材料,研究造孔剂Fe(NO3)3·9H2O或Ni(NO3)2·6H2O对SiC预制块的微观形貌、气孔率和尺寸变化的影响,并对预制块的成分进行了分析.结果表明:以Fe(NO3)3·9H2O或Ni(NO3)2·6H2O作为造孔剂,均能制备SiC多孔预制块,但硝酸铁比硝酸镍使得预制块具有更好的微观组织,并成功制得了较致密的SiCp/Al复合材料;造孔剂分解生成的Fe2O3或NiO在SiC骨架内分布均匀,起到连接SiC粉体和减少SiC颗粒被氧化的作用;因SiC氧化导致陶瓷骨架约有5%左右的线膨胀,但坯体形状不发生改变,通过调整造孔剂硝酸镍、硝酸铁的含量,能获得孔隙率从0.42～0.49和0.38～0.41的SiC预制块.     

混杂2D-C/Al电子封装复合材料的设计与制备

设计了混杂C/SiCp 预制型中碳化硅颗粒的尺寸及体积分数 ,并用低压浸渗技术制备了非润湿体系混杂2D C/Al电子封装复合材料。理论计算表明 :加入 0 .5%～ 2 % (体积分数 ,下同 )、尺寸 3～ 5μm的SiCp 可实现调节纤维体积分数范围为 30 %～ 60 % ,加入体积分数 1 0 %、尺寸 1 5μm的SiCp 可将纤维体积分数调小到 1 0 %。控制预制型中SiCp 的分布可获得纤维分布均匀的混杂 2D C/Al复合材料。低压浸渗法制备混杂 2D C/Al复合材料的热物理和拉伸性能优于高压法。     

3D打印制备SiC预制体增强铝基复合材料的微观组织

采用3D打印制备SiC陶瓷预制体,用压力浸渗工艺制备SiC增强A356基复合材料(SiC/A356复合材料),采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)及X射线衍射仪(X-ray)等对其物相、组织形貌等进行研究。结果表明,用该方法制备的SiC/A356复合材料组织致密,颗粒分布均匀,颗粒与基体的界面结合性能较好;SiC增强与A356基体界面反应控制良好,未检测到Al_4C_3脆性相生成,表明A356合金中的Si有利于防止脆性相Al4C3的形成,Mg元素的存在提高了A356基体和SiCp增强体之间的润湿性。     

Si_3N_4／Al复合材料制备及无压浸渗技术研究

用β-Si3N4纳米颗粒浆料浸渍多孔聚合物材料,通过加热烧蚀掉聚合物,制备出三维空间连续网络结构预制块体,再通过无压浸渗将铝液浸渗到预制体中,成功制备出陶瓷与金属相互贯穿的Si3N4/Al金属基复合材料。利用座滴定法测试了Al在Si3N4基片上的润湿角,探讨了其浸渗机理,分析了润湿角、浸渗力、浸渗温度和浸渗时间对Si3N4/Al金属基复合材料浸渗行为的影响。