纳米Al2O3改性玻璃纤维增强复合材料低温力学性能研究

简述了纳米Al2O3改性玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料的制备,并对其常温、低温力学性能进行实验。结果表明,常温、低温下,复合材料的力学性能随着纳米Al2O3含量的增加都呈现先增强后减弱的趋势。低温处理使复合材料的力学性能得到提升,并且低温下Al2O3的引入对复合材料强度的改善效果比常温下明显,Al2O3含量为1%(质量分数)时,拉伸强度提高比例高达16.61%。其原因是低温下基体强度增大,另外基体热膨胀系数大,收缩明显,界面粘接强度增大,纳米Al2O3颗粒在界面处与树脂基体结合更深入,从而使纳米粒子阻碍微裂纹扩展的能力更强。     

纳米Al2O3颗粒增强新型铜基自润滑复合材料

以Cu-Ni-Y₂O₃-MoS₂-Graphite混合粉为基体,加入质量分数分别为0%、1%、2%、3%、4%的纳米Al₂O₃增强相,采用粉末冶金方法制备纳米Al₂O₃增强新型铜基自润滑复合材料。结果表明：随着铜合金粉末中纳米Al₂O₃颗粒含量的增加 , 所制备自润滑复合材料样品的密度下降,但硬度和压溃强度先上升后下降,在Al₂O₃含量为2%时硬度从HV 23.7增加到HV 35.1,压溃强度从189 MPa提高到276 MPa。由石墨和MoS₂组成的混合固体自润滑材料的摩擦系数小且稳定,约0.12。Al₂O₃质量分数为2%的样品磨损量最小,是未加Al₂O₃试样磨损量的1/7～1/8。铜基体经过镍、纳米Al₂O₃等弥散颗粒强化和固体润滑相石墨和MoS₂的加入,所制备的材料已具有一定的自润滑性能。     

原位生成Al2O3/Cu复合材料的新工艺

采用一种新型工艺制备了Al₂O₃/Cu复合材料。高能球磨制备亚稳态的Cu-0.8 wt% Al合金粉,再将Cu₂O粉与其一起进行高能球磨,然后将复合粉末压坯在真空炉中同时进行氧化和烧结。该工艺省略了还原剩余Cu₂O的环节,氧化和烧结时间仅为1 h。生成的Al₂O₃的粒径约250nm,颗粒间距约500 nm,均匀弥散分布;该材料冷加工后性能接近SCM制品性能。该配比的Al₂O₃/Cu复合材料的热稳定性良好,在800℃下循环冷淬20次无裂纹;软化温度为700℃。     

片状Al2O3对Al2O3/FEP复合材料热导率的影响

通过混炼工艺制备了片状Al₂O₃填充聚全氟乙丙烯(FEP)复合材料,以颗粒状Al₂O₃为对比样品,研究了片状Al₂O₃形状和尺寸对 FEP基复合材料热导率的影响,利用SEM观察了FEP基复合材料的微观形貌。结果表明：在低填充量下,Al₂O₃颗粒在FEP基体中呈“海岛”状分布,没有形成连续的导热网链,但其热导率明显提高;复合材料拉伸强度与断裂伸长率随Al₂O₃含量的增加而减小;低填充量时复合材料热导率的提高主要来自Al₂O₃的微细片状结构,这种微细片状结构一方面提高了有效导热路径,另一方面增加了颗粒与基体之间接触面积,因此有利于热导率的提高。     

Al2O3/Al复合材料氧化生长的动力学研究

通过热重分析实验,研究了Al-Mg-Si合金熔体在高温空气气氛中直接氧化的孕育期与工艺温度及母合金中Mg、Si含量的关系,摸清了铝合金本体氧化的表观活化能与母合金Mg、Si含量的关系,证实了Al-Mg-Si合金直接氧化过程符合Arrhenius公式.     

Al2O3颗粒增强纯铝基复合材料的研究

本文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Al₂O₃颗粒增强纯铝基复合材料的可行性。研究了不同Al₂O₃体积含量复合材料的显微组织及力学性能。初步试验了二次热挤压变形对颗粒分布和对基体强化的影响。结果表明,Al₂O₃颗粒与纯铝粉混合,加压烧结制备的复合材料,组织致密,颗粒分布均匀,随Al₂O₃含量增加,复合材料强度、硬度及弹性模量大大提高,Al₂O₃含量小于10%时,塑性不降低。二次热挤压有助于提高颗粒分布的均匀性;并使基体显著强化。     

Al2O3-SiO2纤维增强ZL108合金复合材料的强度特性

用低成本的Al₂O₃-SiO₂系纤维作为增强相,通过加压铸造法制作ZL108合金复合材料,并对该复合材料和ZL108合金进行不同温度下的时效处理和压缩试验。通过DSC、EPMA和TEM分析认为:经488K、0.5h时效处理(T6处理)的V_f 20%的复合材料在573K以下的压缩屈服强度低于ZL108合金,是由于基体中的Mg与Al₂O₃-SiO₂纤维在加压铸造过程中起化学反应而生成MgAl₂O₄,损耗了基体中的大量Mg,导致基体铝合金时效硬化效果很差,所以压缩屈服强度低下。623K、720h保温后的V_f 20%的复合材料的压缩屈服强度比ZL108合金要高得多,是由于在这种温度环境下对ZL108合金来说是过时效,所以纤维的增强怍用显得明显。在高温(673K)下V_f 20%的复合材料的屈服强度比ZL108台金高一倍左右。不论在什么温度场合下V_f5%的复合材料的屈服强度比V_f 20%的复合材料都低。     

纳米-Al2O3/SiO2加入量对MgO-Al2O3-SiO2复相陶瓷烧结机理的影响

为了探究纳米-Al₂O₃/SiO₂加入量对MgO-Al₂O₃-SiO₂复相陶瓷烧结行为的作用机理。以微米级MgO、纳米级Al₂O₃和SiO₂为主要原料制备陶瓷基复合材料。通过XRD和 SEM等检测手段对烧后试样的物相组成和微观结构进行测试与表征,重点研究Al₂O₃/SiO₂的加入对复相陶瓷物相组成、微观结构及烧结性能的影响。结果表明:随着Al₂O₃/SiO₂加入量的增大,试样烧后相对密度和烧后线变化率呈先增大后减小再增大的趋势,加入15%Al₂O₃/SiO₂(质量分数)的试样经1 500 ℃烧结后,其相对密度可以达到94%。引入的Al₂O₃/SiO₂与基体中的MgO生成镁铝尖晶石与镁橄榄石相,原位反应伴随的体积膨胀,抵消部分烧结过程中的体积收缩。Al₂O₃/SiO₂加入量为75%(质量分数)的试样经1 400 ℃烧结后,基体中有大量堇青石相生成,随着煅烧温度提高到1 500 ℃,堇青石分解所产生的高温液相促进了试样的烧结收缩。     

ZA22/Al2O3复合材料切削加工表面质量的研究

采用硬质合金刀具研究了挤压铸造Al₂O₃短纤维强化ZA22合金复合材料的切削加工表面质量。发现在相同切削条件下,该复合材料表面质量优于ZA22合金。高的切削速度、低的进给量及低的切削深度有利于提高该复合材料的切削加工表面质量。随Al₂O₃纤维体积分数增大,复合材料切削加工表面粗糙度降低。     

热处理对Bi2O3-B2O3-SiO2凝胶玻璃粉体结构与性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备了一种Bi₂O₃-B₂O₃-SiO₂系玻璃粉体,在200 ℃、400 ℃、600 ℃和800 ℃温度下分别对凝胶玻璃粉体进行热处理,借助SEM、TEM、XRD、FT-IR、Raman、XPS、DSC、热膨胀仪及“纽扣”烧结实验分别测定了经不同温度热处理后玻璃粉体的结构与性能,分析了其结构变化对玻璃粉体转变温度T_g和烧结特性的影响。结果显示,在实验温度范围内,随热处理温度升高,Bi³⁺逐渐进入玻璃网络中,[BiO₆]八面体和[BiO₃]三角体、[BO₄]四面体和[BO₃]三角体分别与[SiO₄]四面体以顶角相连的方式构建玻璃网络结构。O1s和Bi4f的电子结合能逐渐增大,B1s的电子结合能减小,玻璃网络结构稳定性增强,导致玻璃转变温度T_g及玻璃膨胀软化点温度T_d升高、 润湿性降低且热膨胀系数略有降低。经600 ℃热处理后,玻璃粉体具有较优的烧结性能,T_g、T_d分别约为485 ℃及542 ℃,热膨胀系数α约为7.067×10-6/℃。     

多孔Al_2O_3陶瓷/Al_2O_3超微粉/环氧树脂新型复合材料的性能研究

以孔隙规则排列的Al2O3多孔陶瓷为骨架,制备了多孔Al2O3陶瓷/Al2O3超微粉/环氧树脂新型复合材料。研究了三维连通陶瓷骨架对复合材料力学性能和高温尺寸稳定性的影响。研究结果表明,新型复合材料具有更优越的室温和高温力学性能。当陶瓷骨架含量为16.8%时,其室温的抗弯强度、抗弯模量、抗压强度和抗压模量分别为115.5MPa、3.6GPa、170.2MPa、2.4GPa。在120℃压缩时,其抗压强度、抗压模量分别为47.8MPa、0.9GPa。新型复合材料具有良好的高温尺寸稳定性,在180℃尚未发现变形。     

Fe/Al2O3陶瓷梯度涂层的结合性能

以FeAl和FeAlNi两种混合粉体作为底层材料,将喷涂法和溶胶-凝胶相结合制备了Fe/Al_2O_3梯度涂层,分析了其与钢基表面的结合性能。结果表明:当烧结温度为1220℃时,两种过渡底层Fe/Al_2O_3陶瓷梯度涂层的界面结合强度分别达到21.2 MPa和25.3 MPa,涂层的物相组成分别为α-Al_2O_3、AlFeO_3、Al_2Fe_2O_6、Al_3Fe_5O_(12)和α-Al_2O_3、AlFeO_3、NiFe_2O_4等。与FeAl相比,以FeAlNi作为过渡底层制备的Fe/Al_2O_3梯度涂层材料结构致密度高、没有明显孔洞与宏观界面,且有树枝状组织生成,有利于涂层结合性能的提高。     

氧化锆氧化铝复合材料的显微结构

本文研究了在 ZrO_2量为17～78mol%(15～75vol%)的 ZrO_2/Al_2O_3复合材料中 ZrO_2颗粒的分布、晶型以及 Al_2O_3与嵌在 Al_2O_3晶粒内呈球状的 ZrO_2晶界处所形成的反相畴界,并且研究了在该复合材料中形成裂纹时,裂纹两侧和顶端的 ZrO_2颗粒相变后沿相界形成微裂纹的情况。     

溶胶—凝胶法制备的Al2O3感湿膜及其性质

用溶液－凝胶方法，采用电泳工艺在Ａｌ基片上制成Ａｌ２Ｏ３薄膜，膜物质主要是非晶态，但含有少量微晶。随着热处理温度的升高，微晶含量增加。这种湿敏膜在中、高湿区有良好的感湿性能。     

摩擦条件对Al2O3／Cu复合镀层耐磨性的影响

研究了用复合电沉积法制备的颗粒增强Al2O3／Cu复合材料在10～100N载荷下和0．5～5m／s滑动速度下的耐磨性能及其磨损机制。结果表明，随载荷增加，磨损率升高存在一临界值，在中载时，随滑动速度升高，磨损率在3～4m／s时出现极小值，不同速度载荷时，表现出不同的磨损机制。     

Al/Al2O3复合材料伪半固态触变模锻成形

在粉末成形的基础上,结合金属半固态加工技术提出了金属/陶瓷复合材料伪半固态触变模锻成形工艺,并成功制备出 Al/Al₂O₃复合材料杯形件。微观组织观察及力学性能分析表明制件微观组织致密、力学性能优异。当铝体积分数增加到37%时,不同成形压力下复合材料制件抗弯强度可达430~690 MPa,断裂韧性达8.5~16.8 MPa·m1/2,与原位反应及高温氧化工艺相比抗弯强度及断裂韧性大幅度提高。同时分析了成形温度、成形压力等工艺参数对制件性能的影响。研究结果证明采用该工艺成形金属/陶瓷复合材料是可行的。     

溶胶—凝胶法制备的Al_2O_3感温膜及其性质

用溶胶—凝胶方法，采用电泳工艺在Ａｌ基片上制成Ａｌ２Ｏ３薄膜．膜物质主要是非晶态，但含有少量微晶．随着热处理温度的升高，进晶含量增加，这种湿敏膜在中，高湿区有良好的感湿性能．     

TiC／（Al_2O_3／Y－TZP）复相陶瓷的制备与性能

本文采用热压工艺制备ＴｉＣ和Ａｌ_２Ｏ_３共同补强Ｙ－ＴＺＰ基复相陶瓷，研究了复相陶瓷的相组成、力学性能及显微结构．发现复相陶瓷的高温强度得到显著提高，１０００℃时，组成为３０ｖｏｌ％ＴｉＣ－（２５ｖｏｌ％Ａｌ２Ｏ３／１．８Ｙ－ＴＺＰ）复相陶瓷抗弯强度高达６１４ＭＰａ．ＴｉＣ颗粒补强机制在高温下发挥了重要作用．     

纳米Al2O3的晶型对聚酰亚胺杂化薄膜性能的影响

将经偶联剂处理的纳米Al2O3粉体,借助超声波以一定方式均匀分散于聚酰胺酸溶液中,制备出Al2O3不同晶型、不同含量的PI/纳米Al2O3杂化薄膜,并对杂化薄膜微观形貌、聚集态结构、光透过率、热稳定性、电击穿场强进行研究,分析Al2O3晶型和含量对PI/纳米Al2O3杂化薄膜的结构和性能的影响.结果表明:PI/纳米Al2O3杂化薄膜的热稳定性,电击穿场强均高于纯PI薄膜,且随着纳米Al2O3含量的提高热稳定性也随之提高,电击穿场强先升高后降低;填充Al2O3粉体的晶型对PI薄膜分子链堆积密度有较大的影响,导致添加不同晶型Al2O3的杂化薄膜性能的差异.     

煅烧工艺对SnO_2/Al_2O_3纳米纤维结构的影响

以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)/氯化铝(AlCl_3)/结晶四氯化锡(SnCl4_·5H_2O)为原料,采用静电纺丝技术成功制备了有机无机复合纳米纤维膜,经过煅烧得到直径为150～800nm的SnO_2/Al_2O_3纳米纤维。XRD分析结果表明:随着煅烧温度的升高,SnO_2、Al_2O_3的晶粒尺寸增加;随着升温速率降低,其结晶越完整,晶粒排列更紧密;保温时间对结晶的影响不大。实验证实杂化纤维膜经900℃煅烧后,氯化锡完全转变成了四方红金石型结构的SnO_2,而氯化铝转变成比表面积最大、活性最高的γ-Al_2O_3。