Al_2O_3颗粒与 Al 合金固液界面的相互作用

本文采用定向凝固技术探讨了 Al_2O_3颗粒/Al-2.0Mg-4.5Cu 合金复合材料在凝固过程中颗粒与生长着的固液界面的相互作用,得出了胞晶或胞状树枝晶生长条件下颗粒的分布规律、机制以及 Al_2O_3颗粒在试样中的分布与氢、铈之间的联系。但未发现铈对颗粒主要沿晶界分布产生显著影响。     

激光作用下SiCP/A356 复合材料的快凝组织形成

对SiC 颗粒增强Al-Si 复合材料以及Al-Si 合金进行激光表面重熔处理, 分析了SiC 颗粒在快速凝固条件下的分布规律以及SiC 颗粒对合金基体凝固行为的影响。结果表明: SiC 颗粒不会被快速移动的凝固界面所推移; 颗粒对基体凝固组织中的相组成无影响, 但对凝固初生相的晶体生长有抑制作用。从颗粒与合金熔体的交互作用角度对实验结果进行了讨论。      

原位自生Al_(18)B_4O_(33)w/6061复合材料的组织、硬度及耐磨性能

以Al-Al_2O_3-B_2O_3为反应体系,采用接触反应法制备了原位自生Al_(18)B_4O_(33)w/6061复合材料,利用XRD和SEM对复合材料分别进行物相分析及微观形貌观察,对比6061基体材料,研究了Al_(18)B_4O_(33)晶须对复合材料硬度和耐磨性能的影响。结果表明,采用接触反应法,利用Al-Al_2O_3-B_2O_3反应体系可直接在6061基体材料中原位自生针状Al_(18)B_4O_(33)晶须,Al_(18)B_4O_(33)晶须直径为0.1～2μm,晶须伴生于Mg元素。经T6热处理后,Al_(18)B_4O_(33)w/6061复合材料的硬度为HB 132.7,较6061基体提高了27.4%,硬度的提高机制为位错强化和细晶强化。Al_(18)B_4O_(33)w/6061复合材料的比磨损率和平均摩擦系数分别为1.96×10~(-8) kg/(N·m)和0.221,较6061基体下降了12.11%和22.46%。采用原位自生工艺制备的Al_(18)B_4O_(33)w/6061复合材料,晶须与基体材料之间的润湿性和界面结合强度良好,且晶须本身强度高,在磨损时能够起到支撑作用,减小了基体的应变和磨损,有效地提高了复合材料的耐磨性。     

多道次热挤压制备Al2O3/AZ31复合材料的微观组织与力学性能

采用多道次热挤压制备Al_2O_3颗粒增强AZ31镁基复合材料,利用OM,SEM,TEM对Al_2O_3/AZ31复合材料进行组织观察,利用维氏硬度仪、电子万能拉伸试验机对Al_2O_3/AZ31复合材料进行力学性能测试。结果表明:经过多道次热挤压后,Al_2O_3颗粒均匀地分散在AZ31镁基体中,Al_2O_3颗粒对基体组织的晶粒细化作用得到增强,复合材料的晶粒尺寸随着道次的增加而显著减小。经过4道次热挤压后,Al_2O_3/AZ31复合材料的力学性能显著提高,其硬度,抗拉强度和屈服强度分别达到89HV,305MPa和198MPa,相比于第1道次热挤压后,其硬度,抗拉强度和屈服强度分别提高了19.2%,14.8%和14.1%。     

高体分SiC颗粒增强镁基复合材料的显微组织与力学性能EI北大核心

预先对SiC颗粒增强体进行表面氧化处理,然后采用压铸浸渗法制备了体积分数为51.5%的SiCp/Mg-6Al-0.5Mn复合材料。通过压缩性能测试、扫描电镜、透射电镜等方法,研究了复合材料的显微与力学性能。结果表明,在基体Mg-6Al-0.5Mn合金掺入51.5%体积分数的SiC颗粒预制块后,复合材料的组织致密,分布均匀,其断裂方式包括界面脱开、基体韧断和增强体开裂。SiC颗粒与基体之间发生了界面反应,生成了纳米级的Mg2Si化合物。同时,适度的预氧化可以提高基体与颗粒之间的界面结合强度,从而使复合材料抗拉强度得到提高。     

TiO_2对挤压铸造Al_2O_(3p)/钢基复合材料组织与力学性能的影响

在预制坯中加入TiO_2粉末,利用挤压铸造法制备Al_2O_3颗粒增强1065钢基复合材料,研究TiO_2对复合材料组织与力学性能的影响。结果表明:TiO_2使基体与Al_2O_3的结合界面形成了TiO_2、Al_2TiO_5界面层;添加TiO_2的复合材料硬度和三点弯曲强度分别为39.0HRC,743.94MPa,比未添加TiO_2的复合材料分别提高了10.0%,26.4%;断口扫描表明,添加TiO_2的复合材料界面结合良好无裂纹,Al_2O_3颗粒表现为穿晶断裂。说明加入的TiO_2改善了Al_2O_(3p)/钢基复合材料界面结合强度,提高了复合材料力学性能。     

纳米Al_2O_3增强金属基复合材料的研究进展

纳米Al_2O_3颗粒具有优异的力学性能,加入金属中可以大幅提高材料的拉伸强度、屈服强度、硬度等常温力学性能及高温性能。在目前的实验室及工业生产中,制备纳米Al_2O_3应用最广泛的是液相法,包括沉淀法、溶胶-凝胶法、水解法、微乳液法等。纳米Al_2O_3增强金属基复合材料可以通过外加法或原位法制备。外加法是在制备复合材料之前单独合成纳米Al_2O_3颗粒,结合粉末冶金、熔铸等方法引入金属基体,但往往容易出现纳米增强体团聚及增强体与基体界面结合不好。适当的加工工艺,如机械合金化、摩擦搅拌工艺,能在一定程度上弥补这些缺点。原位法是使金属Al发生氧化反应,或基体中其他元素的氧化物与金属Al发生铝热反应生成Al_2O_3,再通过热压、挤出等致密化手段来制备纳米Al_2O_3增强金属基复合材料。原位法制备的复合材料往往增强相与基体界面结合更好,且纳米Al_2O_3在基体中分布更均匀、分散。纳米Al_2O_3在金属基复合材料中增强机制主要有两方面,一是Orowan机制,弥散在金属晶粒内部的纳米Al_2O_3颗粒起到阻碍位错通过的作用;二是部分纳米Al_2O_3分布在金属晶界附近,阻止晶界移动,从而阻止晶粒长大。最后展望了纳米Al_2O_3增强金属基复合材料的发展前景,指出显微组织结构的构型设计是进一步提高这类材料综合力学性能的有效途径。     

氧化铝纤维增强铝基复合材料热磨损研究EI

采用挤压铸造法制备了Al_2O_3纤维和Al_2O_3·SiO_2纤维增强铝基复合材料,在室温及200～400℃下进行了磨损性能试验。结果表明,复合材料的热磨损性能受纤维取向、纤维成分、基体成分及对磨材料硬度所影响,纤维的加入明显提高了铝基合金的耐磨性。     

Fe~(3+)/Ti~(4+)赋存状态对钛酸铝/莫来石复合材料结构的影响

借助XRD、SEM和能谱分析仪等手段,研究了1 600℃煅烧中低品位矾土制备的钛酸铝/莫来石(Al_2TiO_5ss/3Al_2O_3·2SiO_2ss)复合材料经1 200℃保温12h后结构的稳定性。结果表明:高温煅烧中低品位矾土后,其合成材料的结晶物相组成为3Al_2O_3·2SiO_2ss、Al_2TiO_5ss和少量残存的方石英;Fe~(3+)或Ti~(4+)离子以不同形态赋存于结晶相(3Al_2O_3·2SiO_2ss和Al_2TiO_5ss)和非晶相。含Fe~(3+)/Ti~(4+)离子的3Al_2O_3·2SiO_2ss将Al_2TiO_5ss结晶相分割,使其蜷缩其间,并抑制Al_2TiO_5ss的分解;高温下,二者因组成元素相近而致使晶界融合,进而共同构建了体系牢固的致密骨架结构。由3Al_2O_3·2SiO_2ss和Al_2TiO_5ss等高温物相构成的致密结构将非晶相挤压于空隙结构的3Al_2O_3·2SiO_2ss晶间,避免了低熔点相富集带来的不利影响,进而赋予该Al_2TiO_5ss/3Al_2O_3·2SiO_2ss复合材料良好的结构稳定性。     

金属基复合材料的应用

不连续增强金属基复合材料的首次应用是汽车工业,广泛采用Al_2O_3、SiO_2短纤维增强金属基体制造汽车活塞。但是高性能金属基复合材料大规模应用的领域将是航空、航天及国防工业。使用挤压、滚压和锻压方法制造不     

铝基复合材料在美国已可按要求供货

美国匹兹堡Alcoa公司用粉末冶金法生产的铝基复合材料可按顾客所要求的物理机械性能供货。他们的产品主要是SiC颗粒增强的铝基复合材料。基体合金成份为Al-3.8％Cu-1.8％Mg-0.2％Zr,用气体雾化快速凝固的方法制成,是球状细粉,具有非常细致的微观组织,SiC颗粒组份可从15％到25％。材料有很高的弹性模量和耐磨性,也有相当高的强度和断裂韧性,根据测定,弹性模量达100～110GPa,断裂     

碳纳米管和氧化铝混杂增强铝基复合材料的制备及力学性能

采用化学气相沉积结合机械球磨的方法制备了碳纳米管(CNTs)和Al_2O_3颗粒混杂增强铝基复合材料,研究了球磨时间、Al_2O_3含量对复合材料组织和力学性能的影响。结果表明:本方法可以获得CNTs和Al_2O_3颗粒在铝基体内的均匀分散。随球磨时间的增加,复合材料的硬度随之增大;当球磨时间为180min时,复合材料硬度达纯铝的2.1倍。此外,随Al_2O_3颗粒含量的增加,复合材料的硬度和压缩屈服强度均不断提高。当Al_2O_3的质量分数为4%时,CNTsAl_2O_3/Al复合材料的硬度达112.1HV,为纯铝的2.8倍;压缩屈服强度达416MPa,为纯铝的4.6倍,说明CNTs和Al_2O_3的混杂加入发挥了良好的协同增强效果。     

两种粒径颗粒混合增强铝基复合材料的导热性能

选用粒径为20μm 和60μm 的SiC 颗粒, 采用挤压铸造方法制备了基体分别为工业纯铝L2 、LD11(Al-12 %Si) 和AlSi20 (Al-(18～21) %Si) 的复合材料, 研究了材料的导热性能。在等比表面积的基础上, 提出了等效颗粒直径的概念, 解决了两种粒径颗粒混合增强铝基复合材料导热率的预测问题。结果表明, SiC_P/ Al 复合材料具有较为优异的导热率, 且LD11 基与AlSi20 基复合材料的导热率大于基体合金的导热率, 这与颗粒的等效直径大于临界粒径且颗粒导热率大于基体导热率有关;但复合材料的导热率随着基体中Si 含量的增加而降低。     

Al_2O_3-SiO_2系多晶耐火纤维热退化过程的研究

Al_2O_3-SiO_2系多晶耐火纤维是高温工业炉的高效绝热和节能材料,又是金属基和陶瓷基复合材料的增强材料。但是,要合理选择和使用这类材料,必须了解其在加热过程中的性能劣化过程。为此,作者自制了三种不同 Al_2O_3 含量的 Al_2O_3-SiO_2 系多晶耐火纤维,即 A_(72)(Al_2O_3 71.60%,SiO_2 27.60%)、A_(80)(Al_2O_3 80.50%,SiO_219.10%)和 A_(95)(Al_2O_3 94.70%,SiO_2 4.9%)。将三种纤维分别制成毡样,在     

粒子增强铝基复合材料的制取新工艺及其磨损性能

采用新的工艺方法制得三种不同的粒子增强复合材料,即在Al-1.8Si-0.4Mg-0.36Cu合金液中加入外加粒子,经搅拌喷氮气快速冷却获得颗粒为0.3～1.0mm的预制料,再经筛选、配料、预压块和热压(620℃压力为20MPa保压2～5分钟)制得含6％SiC、4％SiC_+2％石墨等三种铝基复合材料。这三种复合材料中外加粒子分布均匀,与基体结合良好,其磨损性能以加入6％SiC最佳,4％SiC+2％石墨次之,4％石墨最差。三种复合材料的磨损损伤的主要方式是粘着磨损。     

高质量分数Al_2O_3/Al复合材料的硬度和耐磨性能

现有的Al_2O_3颗粒增强铝基复合材料中的Al_2O_3质量分数低于10%,对于加入10%以上Al_2O_3的增强铝基复合材料的研究报道较少。以粉末冶金法制备了Al_2O_3(~40%)增强铝基复合材料,采用现代表面分析技术和ML-10型摩擦磨损试验机研究了这一复合材料的显微硬度和耐磨性。结果表明:在Al_2O_3粒度为10μm,质量分数为40%时,复合材料的显微硬度达到55.3 HV;在Al_2O_3粒度为10μm,质量分数为30%时,相对磨损最小值,为0.728%,空隙率也达到最小;复合材料中的Al_2O_3粒度和质量分数与紧密堆积理论要求的粒度和质量分数配比一致。     

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。     

粉末冶金法制备SiC_p/Al_2W_3O_(12)/Al复合材料及其热膨胀性能

通过添加适量的Al_2W_3O_(12)负热膨胀粉体来优化碳化硅颗粒增强铝基(SiC_p/Al)复合材料的热膨胀系数。实验采用固相法制备负热膨胀性能的Al_2W_3O_(12)粉体,并按10%,20%,30%的体积比添加至SiC_p/Al复合粉体中,利用粉末冶金工艺制备SiC_p/Al_2W_3O_(12)/Al复合材料。实验结果表明:制备的复合材料组织分布均匀,致密度良好。室温到200℃内,在Al基体质量分数不变的前提下,Al_2W_3O_(12)的加入有效降低了复合材料的热膨胀系数。     

原位Al_3Ni颗粒增强A356基复合材料的显微组织与耐磨性能研究

通过Al-Ni_2O_3体系熔体反应法制备Al3Ni颗粒增强A356基复合材料,并研究了材料显微组织和耐磨性能。结果表明,Al_3Ni颗粒在5%(质量分数)Al_3Ni/A356复合材料中的形貌为细小的点状,在10%(质量分数)Al_3Ni/A356复合材料中呈不规则的块状和弯曲的条状,在20%(质量分数)Al_3Ni/A356复合材料中的形貌为圆球形,其中,5%(质量分数)Al_3Ni/A356复合材料中,Al_3Ni颗粒的尺寸最小。Al_3Ni/A356复合材料的磨损率随着增强体质量分数的减少而降低,且所有复合材料的磨损率均低于A356合金。复合材料的磨损机制为磨粒磨损和剥层磨损。     

莫来石纤维/氯氧镁复合材料的制备及增强机理分析

研究了氯氧镁材料的制备工艺。采用长度分别约为250,150和75μm的莫来石纤维增强氯氧镁材料,实验结果表明添加20.0%(质量分数)150μm的莫来石纤维增强效果最好,抗折强度可以达到41.8 MPa,提高192.3%。XRD和SEM分析表明氯氧镁复合材料晶相主要有棒状5Mg(OH)_2·MgCl_2·8H_2O、3Al_2O_3·2SiO_2、MgO和MgCO_3等。分析了莫来石纤维的增强机理。