连续碳化硅纤维增强Ti—15—3合金基复合材料界面的初步研究

本文对连续ＳｉＣ纤维增强Ｔｉ－１５－３合金基复合材料的界面进行了初步的研究，试验结果表明，真空热压或热等静压复合固结ＳｉＣ／Ｔｉ－１５－３试样中界面反应区尺寸约为４μｍ左右，界面部位含有较多的Ｔｉ，Ｓｉ和较少的Ｖ，Ｃｒ，Ｓｎ，Ａｌ．     

碳化硅纤维增强铝基复合材料的界面组织研究EI

本文利用透射电子显微术（ＴＥＭ）和微区能谱分析（ＥＤＸ）对化学气相沉积碳化硅纤维增强ＬＤ２铝合金的界面结构进行了研究，并对显微组织与性能的关系进行了讨论。结果发现，用热压扩散工艺生产的ＳｉＣ／Ａｌ复合材料，其基体与ＳｉＣ纤维结合良好。界面处有棒状相Ａｌ＿４Ｃ＿３生成（该相是菱形结构，对纤维强度有较大破坏作用），且存在镁元素富集。     

连续碳化硅纤维增强钛基(SiCf/Ti)复合材料的制备技术及界面特性研究综述

连续碳化硅纤维(SiCf)由于具有比强度、比模量高,耐磨性、热稳定性好等性能优点,常作为增强体制备SiC纤维增强钛基复合材料。与钛合金基体相比,其具有密度更低、强度更高、疲劳蠕变性能大幅提升等优点,但横向性能却明显下降。因此,该类材料常被设计制作成单向增强性部件,广泛应用在航空航天等领域,如发动机的传动轴、整体叶环、盘类及风扇叶片等多种复合材料的结构件。碳化硅纤维增强钛基复合材料的性能主要由碳化硅纤维的性能、基体性能及纤维与基体之间的结合界面性能决定。目前批量生产的SiC纤维性能较差,界面结合状态与复合材料性能之间关系的研究开展较少,还不能为钛基复合材料构件设计提供足够的数据支持。因此,近年来研究者们主要从SiCf/Ti基复合材料力学行为的研究角度出发,探究不同基体及纤维类型、复合材料制备工艺方法、界面特性及产物对SiCf/Ti基复合材料界面结合力及破坏机制的影响,获得了大量有价值的数据,以期开发出成本低、产物稳定性好、可批量生产SiCf/Ti基复合材料的制造工艺方法。目前较为成熟的碳化硅纤维有英国DERA-Sigma公司提供的Sigma系列SiCf及美国Textron公司提供的SCS系列SiCf,后者强度最高达到6 200 MPa。SiCf/Ti基复合材料的制备工艺包括金属箔-纤维-金属箔工艺(FFF)、单层带工艺(MT)、基体-涂层纤维工艺(MCT)等,制备复合材料的工艺根据零部件的用途来定,FFF适用于制备板材等大尺寸构件,MCT适用于制备叶环、轴、管、叶片等复杂结构件。界面是增强体与基体之间的纽带和桥梁,界面结构设计、界面反应控制及反应产物均影响着界面的力学特性。在SiCf/Ti基复合材料的纤维和基体之间添加过渡层能够减缓它们之间的相互扩散及化学反应,过渡层选用反应层和惰性涂层组成的双层涂层较好。界面反应产物受涂层成分、基体组织、复合和热处理工艺、环境因素等的影响,增强纤维及基体性能、优选制备工艺、控制界面反应及产物有利于提高复合材料的力学性能。本文总结了连续SiC纤维(SiCf)增强钛基复合材料的应用研究现状,详述了SiCf/Ti基复合材料的钛合金基体材料、SiCf的种类及性能,SiCf与SiCf/Ti基复合材料的制备方法,分析了SiCf/Ti基复合材料界面结构设计及反应产物,阐明了界面力学特性与复合材料性能的关系,指出国内SiCf/Ti基复合材料发展的重点应放在高性能SiC纤维的研究与开发、界面层设计及界面与性能的关系以及复合材料分析检测手段三个方面,为SiCf/Ti基复合材料的制备及其今后的实际应用提供了参考。     

连续纤维增强陶瓷基复合材料界面层研究进展

界面层是陶瓷基复合材料中的关键组成部分,因对复合材料的各项性能都有重要影响,而成为陶瓷基复合材料研究的重点之一。本文在叙述界面层功能的基础上,分别对结构陶瓷基复合材料和抗氧化陶瓷基复合材料的界面层研究现状进行讨论,分析了研究中存在的问题,指出了未来研究的方向和重点。     

不连续碳化硅增强铝基复合材料

本文较详细地介绍了不连续碳化硅增强铝基复合材料(SiC/Al)的特点和在国内的研究发展现状。主要内容包括复合材料的制备方法、基本性能、塑性变形及断裂行为、热处理强化效应、显微结构及其二次加工成型方法,对今后的研究与应用也提出了自己的设想和展望。     

连续纤维增强PPESK树脂基复合材料的界面性能

用SEM观察了复合材料的微观断面结构,用横向拉伸强度和层间剪切强度表征玻璃纤维(GF)、T700碳纤维(CF)、芳纶纤维(F-12)增强PPESK树脂基复合材料的界面性能,研究了界面性能对三种复合材料耐湿热性能的影响.结果表明,T700/PPESK和F-12/PPESK复合材料的界面粘接性能均优于GF/PPESK复合体系.三种纤维复合材料的破坏机理不同:玻璃纤维发生纤维与树脂的界面脱粘破坏,碳纤维复合材料在破坏时,树脂与纤维并没有完全脱粘,破坏发生在树脂内;而芳纶纤维复合材料的破坏总伴随着纤维本身横向的撕裂破坏.三种复合材料体系均具有较低的吸湿率和良好的耐湿热性能,T700/PPESK复合材料在湿热条件下的性能保持率最高.     

连续碳化硅纤维增强β钛合金基复合材料复合工艺的探索研究

本文初步探索了连续碳化硅纤维增强Ｔｉ－１５－３合金基复合材料的复合工艺，采用真空热压工艺和热等静在压工艺对－ＳｉＣ钛箔进行复合固结处理。试验结果表明，所选用的复合工艺作为探索研究是可行的。     

碳化硅纤维增强陶瓷基复合材料的研究进展

对碳化硅纤维（SiCf)增强陶瓷基复合材料（CMCS）的研究现状与进展作了较系统的论述。讨论了SiCf增强CMCS的界面层作用,热膨胀系数不匹配对材料的影响,高温抗蠕变抗疲劳性能及抗氧化性能等。最后指出了SiCf增强CMCS作为高温结构陶瓷材料的研究方向以及尚等解决的问题。     

C涂层对SiC纤维增强Ti基复合材料界面的影响

采用透射电镜和扫描电镜研究了SiC纤维增强Ti基复合材料的界面反应,重点分析了C涂层对界面行为的影响.结果表明,C涂层可以明显改善纤维和基体之间的界面结合状况;SiC/C/Ti-6Al-4V复合材料的界面反应产物是主要为TiC,而无C涂层SiC/Ti-6Al-4V的界面反应产物为TiC,Ti5Si3和Ti3SiC2界面反应层生长受扩散控制,其厚度增长满足抛物线生长规律,SiC/C/Ti-6Al-4V由于C涂层消耗完毕前后的不同情况,其界面反应层生长并不完全符合这一规律,C涂层的存在可以有效的抑制界面反应的进行.     

UHMW-PE纤维增强环氧基复合材料界面研究

超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)纤维经过低温氧等离子体处理后,与环氧树脂基体的界面粘结性能明显改善.本文通过单纤维拔出实验、XPS、SEM、接触角测算等研究了表面改性的作用机理.对影响界面粘结的作用力进行了定量分析,揭示了表面刻蚀坑引起的界面机械铰链力,以及由多种含氧极性基团引起的化学键力和界面非极性分子色散力,它们分别对界面粘结强度的贡献,及其随等离子体处理参数的变化关系.      

Ti－15－3合金的性能数据

研究了可冷成形的Ｔｉ－１５－３高强钛合金两种时效制度的全面力学性能，为该合金的扩大应用提供了依据。     

SiC纤维增强Ti基复合材料的组织

采用真空热压扩散结合工艺制备出ＳｉＣｆ／Ｔｉ－１５－３复合板材，研究制备工艺，ＳｉＣｆ，基体合金特性，复合材料的显微组织及界面特征，结果表明，合适条件下国产射频加热ＣＶＤ法制备的ＳｉＣｆ与Ｔｉ－１５－３基体具有较好的相容性，界面结合良好，在拉伸条件下ＳｉＣｆ有从基体拔出的倾向，纤维具有脆性解理断口特 ，Ｔｉ－１５－３基体具有塑性断口特征。     

颗粒增强Ti－Al化合物基复合材料

本文在介绍Ｔｉ－Ａｌ金属间化合物基体及其颗粒增强剂的基础上，重点讨论了利用ＸＤ合成法、自蔓延高温合成法及真空热压法制造ＴｉＢ２、ＳｉＣ、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＮｂ等颗粒增强Ｔｉ－Ａｌ金属间化合物基复合材料的力学性能，同时还对颗粒增强Ｔｉ－Ａｌ金属间化合物基复合材料的其它制造方法，如反应热压烧结法、冲击波固结法、高能高速法的工艺、特点也进行了简要叙述。     

不连续纤维增强Ti基复合材料蠕变形变与断裂

研究了ＴｉＣ颗粒和ＴｉＢ_２晶须增强的Ｔｉ－６Ａｌ－４Ｖ复合材料高温蠕变形变与断裂行为，ＴｉＣ增强的复合材料比基体合金的蠕变速率低一个数量级，ＴｉＢ_２增强的复合材料比基体合金低二个数量级。蠕变速率与应力的关系曲线呈两个阶段：在低应力阶段，蠕变应力指数为２～４，蠕变激活能为１２６～１８８ｋｌ／ｍｏｌ；在高应力阶段，应力指数为７～９，激活能为２４３～２７６ｋｌ／ｍｏｌ。复合材料与基体合金的应力指数和激活能相同。用透射电镜和扫描电镜研究了形变和断裂后的位错结构、裂纹和断口形貌。     

连续纤维补强增韧碳化硅基陶瓷复合材料研究进展

连续纤维补强增韧碳化硅基陶瓷复合材料具有密度低、强度和韧性高、抗氧化、耐高温等综合性能,已在国外宇航领域得到了广泛的应用.综述了国内外连续纤维补强增韧C/SiC陶瓷复合材料的研究进展,主要包括国内外在增韧机理、基体复合技术、界面技术以及应用等方面的研究进展情况.     

C涂层对SiC纤维增强Ti基复合材料界面行为的影响

采用透射电镜和扫描电镜研究了SiC纤维增强Ti基复合材料的界面反应,重点分析了C涂层对界面行为的影响。结果表明,C涂层可以明显改善纤维和基体之间的界面结合状况;SiC／C／Ti-6A1-4V复合材料的界面反应产物是主要为TiC,而无C涂层SiC／Ti-6A1—4V的界面反应产物为TiC,Ti5Si3和Ti3SiC2界面反应层生长受扩散控制,其厚度增长满足抛物线生长规律,SiC／C／Ti-6A1—4V由于C涂层消耗完毕前后的不同情况,其界面反应层生长并不完全符合这一规律,C涂层的存在可以有效的抑制界面反应的进行。     

连续纤维增强NiAl基复合材料研究进展

连续纤维增强NiAl基复合材料是一类极具应用前景的高温结构材料.本文对Al2O3(f)/NiAl复合材料的工艺、界面结合状况、改善措施及Al2O3纤维的拉伸性能进行了评述.在已开发的最具代表性的各种工艺(扩散结合法,压力铸造,定向/悬浮区域熔炼)中,扩散结合法中的磁控溅射法对Al2O3纤维的损伤最少.在不同工艺过程中引入杂质使Al2O3(f)/NiAl复合材料的界面变得复杂,以及NiAl与Al2O3纤维的热膨胀系数(CTE)不匹配(NiAl CTE=16 ×10-5 ℃-1,Al2O3 fiberCTE=9.4×10-6 ℃-1),要求对复合材料的界面进行改性,而BN涂层对界面改性十分有效.关于Al2O3(f)/NiAl复合材料的力学性能,大多数的研究集中在Al2O3纤维的拉伸强度以及复合材料制备过程中Al2O3纤维强度的退化.对Al2O3(f)/NiAl复合材料的发展方向及前景进行了展望.