SiC_p/Al复合材料力学性能的研究进展

从SiCp/Al复合材料的颗粒性质、界面性质及基体性质等方面分析了SiCp/Al复合材料的力学性能,综述了国内外对SiCp/Al复合材料力学性能的研究进展,指出了今后研究的重点与难点,并对其未来的研究方向提出了一些建议.     

SiCp的氧化行为及其对SiCp/Al复合材料力学性能的影响

以氧化处理的SiCp为增强体,Al-10Si-0.5Mg为基体,采用压渗法制备SiCp/Al复合材料,对复合材料预氧化的研究结果表明：在相同的保温时间下,SiC颗粒的氧化量和氧化层厚度都随氧化温度升高而增加,并且适度的预氧化可以提高界面结合强度,复合材料抗拉强度可达645MPa,但其韧性稍有下降.     

SiCp的氧化行为及其对SiCp/Al复合材料力学性能的影响

以氧化处理的SiCp为增强体,Al-10Si-0.5Mg为基体,采用压渗法制备SiCp/Al复合材料,对复合材料预氧化的研究结果表明:在相同的保温时间下,SiC颗粒的氧化量和氧化层厚度都随氧化温度升高而增加,并且适度的预氧化可以提高界面结合强度,复合材料抗拉强度可达645MPa,但其韧性稍有下降.     

超声振动切削SiCp/Al复合材料的刀具磨损机理分析

采用硬质合金YG6刀具分别在普通切削和超声切削方式下,对切削SiCP/Al复合材料时的刀具磨损机理进行了分析,发现超声切削的刀具磨损机理主要是磨料磨损和粘结磨损,但都没有普通切削时严重,这也是超声切削为何能减小刀具磨损的一个重要原因。     

常压烧结温度对SiC/Al复合材料力学性能的影响

利用高能球磨法制备了SiC/Al复合材料。在510~610℃温度下,研究了烧结温度对高能球磨法制备的SiC/Al复合材料力学性能的影响。SiC/Al复合材料的致密度和抗拉强度均随着烧结温度的升高而逐渐提高,在570℃时达到最大,继续升高温度,致密度下降。在最佳烧结温度570℃时,拉伸断口主要为韧性断裂,断口处观察不到SiC颗粒。在整个制备过程中没有发生Al-SiC界面反应。     

SiC泡沫陶瓷/SiCp/Al复合材料的热膨胀行为

运用挤压铸造法制备SiC泡沫陶瓷/SiC颗粒/Al复合材料,研究SiC泡沫陶瓷体积分数和温度对复合材料热膨胀的影响.结果表明,随着SiC的总体积分数的增加,混杂复合材料的热膨胀系数逐渐减小.与单一颗粒增强复合材料相比,当膨胀系数系数相同时,混杂复合材料中的SiC增强体体积分数降低了0.15.由于混杂复合材料具有独特的复式双连续结构,复合材料的膨胀系数远低于现有理论的预测值.随着温度的升高,材料的热膨胀系数在350℃～450℃时最大.     

CNTs/Al复合材料界面反应的实验研究

采用机械球磨法制备了CNTs/Al复合材料,利用拉曼光谱和XRD对过程的相结构和组成进行了分析。结果显示,球磨过后的Al-CNTs复合粉末中没有Al4C3生成,经压制烧结后界面有Al4C3生成,而直接粉末冶金法制得的CNTs/Al材料没有Al4C3生成。应用热力学和动力学方法分析讨论了界面反应及产物形成过程。实验表明:机械球磨促进了界面反应,控制适当的球磨时间,可以减少对Al-CNTs复合粉末的破坏。     

7075/SiCp 复合材料薄板的热处理工艺研究

研究了轧制态7075 SiCp 复合材料薄板的热处理工艺。试验结果表明:工艺参数对7075/SiCp 复合材料薄板硬度的影响次序为:时效时间≥时效温度≥固溶温度。轧制态复合材料薄板的时效时间相对于铸造态提前6 h, 时效析出相为AlMg₄ Zn₁₁ 、Mg₂Zn₃ 等。     

SiCp/Al复合材料的抵抗温度变化尺寸稳定性

采用无压渗透法制备SiCp／Al复合材料，以温度单程变化时热膨胀系数（CTE），累积残余应变（εCr）为指标，研究复合材料在抵抗温度变化时的尺寸稳定性。结果表明，复合材料的热膨胀系数明显低于未增强铝基体，适当的预处理可显著提高其尺寸稳定性，适当的合金元素可提高颗粒增强铝基复合材料抵抗温度变化尺寸稳定性，随热循环次数增加，复合材料的εCr和CET稳定性趋向平稳。     

高体积比SiC_p/6013Al复合材料反应熔渗制备与热学性能

采用反应熔渗法在低压力下制备高体积比SiCp/Al复合材料 ,并研究其热学性能。临界熔渗压力与SiC颗粒尺寸及反应程度有关。Al熔体在无压或低压力下能渗入SiC预成形坯 ,制备出组织均匀的高体积比SiCp/Al复合材料 ,SiC颗粒体积分数约 5 0 %。界面反应对SiCp/Al复合材料的CTE的影响很小 ,但会降低SiC/Al的界面传热系数 ,影响材料的导热性能。降低熔渗温度和缩短保温时间可缓减界面反应程度 ,提高复合材料的热学性能 ,CTE在 10× 10 - 6 /K以下 ,复合材料的导热系数达到 164(W·m- 1 ·K- 1 )。     

Ti含量对CNT/Al复合材料组织与性能的影响

通过高能球磨、放电等离子烧结和热挤压的方法,制备了不同钛含量的(CNT-Ti)/Al复合材料,并探究了高能球磨对粉末形貌演变、烧结以及热挤压对体复合材料的组织结构与力学性能的影响。结果表明：钛的加入不仅能分散部分碳纳米管(carbon nanotubes, CNTs),还能与Al基体反应形成分布均匀的第二增强相TiAl3,且TiAl3的含量与加入钛的含量成正比。Ti含量越高,(CNT-Ti)/Al棒材显微硬度越高,塑性和韧性随之降低。含钛量为7 %的复合材料具有最高的拉伸强度（221 MPa）,这主要归因于在制备过程中生成的第二相TiAl3比例适中,能较好地发挥其弥散强化的增强效应。     

SiCp／Al复合材料组织及性能的研究

通过对铸态的金属模挤压铸造SiCp／Al金属基复合材料的物理及机械性能的测试．对基体合金ZL109,ZL109＋10％SiCp和ZL109＋20％SiCp的研究表明．加入SiCp可使复合材料的热膨胀系数下降．抗拉强度和弹性模量提高；SiCp／ZL109复合材料的耐磨性提高4倍左右．通过对断口与组织的分析表明,SiCp在基体中分布的微观不均匀性及颗粒尺寸太大是造成冲击韧性下降的原因．     

不同热处理下SiCp/Al复合材料摩擦磨损性能及机理研究

颗粒增强铝基复合材料因其轻质性和耐磨性,是发展轻量化制动部件的优良备选材料。本研究采用由压力浸渗法制备的SiCp/2024Al复合材料,与GCr15钢球进行了干滑动摩擦磨损实验,探究其在T4和T6热处理以及不同载荷和滑动速度下的磨损机理和摩擦学性能;为进一步探明SiC颗粒加入对磨损机理的影响,与2024铝合金进行了相同的对比实验。结果表明：高硬度SiC颗粒的加入明显提高了材料的耐磨性,T6热处理工艺相较于T4工艺可降低复合材料的摩擦系数和磨损率,SiCp/2024Al复合材料相较于2024铝合金具有更高且稳定的平均摩擦系数,而磨损率和磨损量降低;复合材料的磨损机制主要为剥层磨损,2024铝合金的磨损机制为磨粒磨损,SiC颗粒的加入引起了磨损机理的转变;磨损过程中亚表层颗粒在低速低载情况下较为完整,起保护减磨作用,而在高速高载情况下更易破碎形成微观缺陷,加快亚表层微裂纹的扩展。     

煤填充高分子复合材料力学性能研究

对超细煤粉与聚丙烯复合材料的力学性能进行了研究。结果表明，烟煤和无烟煤经过脱除部分挥发分的预处理后，都可用于与塑料共混制备复合材料；偶联剂改性有利于煤粉在复合材料中的分散，但对力学性能基本不起改善作用，而对在粉碎过程中被氧化的煤与聚丙烯复合材料有增强作用；傅-克烷基化改性在煤表面接枝了烷基，使平均粒径小于10μm的煤与聚丙烯复合材料拉伸强度普遍提高，且在较高含煤量情况下维持良好的力学性能。     

镀铜碳纤维增强铝基泡沫材料准静态压缩力学性能及吸能特性研究

采用熔体发泡法制备了镀铜碳纤维增强铝基泡沫材料,并对泡沫铝试样开展了准静态压缩力学性能及吸能特性研究。结果表明,铝/碳纤维复合泡沫材料的平台应力随相对密度的增加而增大,碳纤维含量越高,平台应力增大的速度越快,试样最大的屈服强度可达9.51MPa。密度对试样吸能效率和平台段吸能量同样有影响,对于相同碳纤维含量的试样,密度越大,能量效率峰值对应的应变值越小,单位体积泡沫铝在平台段的吸能量越高,而增加碳纤维含量,会使吸能量随密度增加而升高的趋势变得更加明显。