无压烧结SiC/TiB2复合材料组织与性能的研究

以TiB₂为基体、SiC为主要添加相、B₄C和纳米炭黑为烧结助剂，采用无压烧结方法制备SiC/TiB₂复合材料，研究SiC添加量对SiC/TiB₂复合材料的显微组织、力学性能及体积电阻率的影响。结果表明：随着SiC含量的增加，复合材料的晶粒尺寸逐渐减小，开口气孔率逐渐降低，抗折强度、断裂韧性及维氏硬度均呈现上升趋势；当SiC的质量分数为20%时，复合材料的力学性能最佳，此时其抗折强度、断裂韧性和维氏硬度分别为189.5 MPa、4.19 MPa·m^1/2和15.8 GPa;随着SiC含量的增加，复合材料的体积电阻率增大，导电性能有所降低。     

一种原位TiB_2颗粒增强铝基复合材料的制备及特性

以Al-6Cu-0.2Mg-1Mn合金为基体,采用混合盐原位反应法制备不同TiB2颗粒含量（质量分数分别为1%、3%、5%）的颗粒增强铝基复合材料,对不同处理状态的TiB2颗粒增强复合材料及Al-6Cu-0.2Mg-1Mn合金的相结构与显微组织进行分析,并测试其维氏硬度。结果表明,原位反应生成的TiB2颗粒能改善基体组织,阻止基体晶粒生长的方向性,得到等轴晶;随着增强相TiB2颗粒含量的增加,基体组织得到明显细化;不同处理状态3%及5%含量TiB2颗粒增强复合材料的维氏硬度均显著高于相应Al-6Cu-0.2Mg-1Mn合金的维氏硬度。     

SiC颗粒增强纯铝基复合材料的研究

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SiC颗粒增强纯铝基复合材料的可行性;研究了不同SiC含量铝基复合材料的显微组织和力学性能.结果表明:SiC颗粒与纯铝粉混合、加压、烧结制备的复合材料,组织致密,增强颗粒分布均匀;随SiC体积百分含量增加,复合材料的强度、硬度明显升高;SiC体积面分含量小于20×10~(-2)时,塑性不降低;复合材料的拉伸断口为解理与韧窝混合断裂.     

超显微硬度法研究SiCp／6066铝基复合材料微区硬度变化

对喷射共沉积后经挤压的SiCp/6066铝基复合材料,通过采用超微硬度法测量其微区的硬度变化,观察其显微组织。结果表明：在SiC颗粒分布密集处,基体超显微硬度值HV为143．2,而在SiC颗粒分布稀疏处,硬度值HV为107．2,二者之间有明显差距。这是由于分布密集的增强体SiCp周围局部基体应力场应力集中更剧烈而使超显微硬度值提高,此外还测量了由于热收缩应力引起SiCp周围应力场的变化而导致的微区硬度的变化。在SiC颗粒附近基体硬度值较高,HV达105．8而离SiC子距离大于其颗粒半径的基体中,硬度较低,HV约变81．7,SiCp造成基体中应力场的叠加可使基体中出现张应力区。此外,通过测量复合材料超显微硬度值的变化,分析了残余应力对喷射共沉积复合材料微区一些力学性能的影响。     

AlFeCrCoNi/Mg复合材料的显微组织及力学性能分析

为了探究AlFeCrCoNi高熵合金增强相含量对金属基复合材料显微结构及力学性能的影响规律,文中采用放电等离子烧结法制备了AlFeCrCoNi/Mg,通过场发射扫描电镜对其宏观和微观形貌进行了观察,利用X射线衍射仪对其物相进行了表征,采用阿基米德排水法、显微硬度机和电子万能试验机分别研究了复合材料的密度、维氏硬度和压缩性能。研究结果表明:随着高熵合金体积分数的增加,复合材料的维氏硬度达到70.33N·mm-2,屈服强度ReHc、抗压强度Rmc分别从125 MPa和288 MPa增加到211 MPa和306 MPa,各自提高了68.80%和45.02%,其中复合材料增强相体积分数由0%增加到5%过程中,屈服强度、抗压强度增长最快,复合材料增强相体积分数大于5%后,其增长较为平缓。     

以机械搅拌法制备AlFeCrCoNi/Al的组织与力学性能研究

为了研究AlFeCrCoNi增强铝基复合材料的微观组织与退火状态下的力学性能,文中以机械搅拌法制备了AlFeCrCoNi/Al,利用光学显微镜和场发射扫描电镜对其宏观及微观形貌进行了观测;采用X射线衍射仪对其物相进行了表征与分析;利用布氏硬度机、阿基米德排水法和电子万能试验机对其力学性能进行了测量与分析。研究结果表明:在颗粒增强金属基复合材料的搅拌铸造制备过程中,实现颗粒均匀分布的一个关键因素是选择适当的增强颗粒含量,而增强颗粒的质量分数控制在10%以下时最为理想;随着高熵合金质量分数的增加,复合材料的致密度明显减小,而布氏硬度明显增加;质量分数为5%的AlFeCrCoNi增强铝基复合材料随着退火时间增加,抗拉强度逐渐增加;AlFeCrCoNi为增强相制备的Al基复合材料的断裂类型为韧性断裂,断裂机理为微孔聚集型断裂。     

SiCp/Cu复合材料热膨胀性能研究

以电子封装基片为应用背景,采用挤压铸造方法制备了体积分数为55％,不同颗粒粒径增强的SiCp／Cu复合材料,并分析测试了颗粒粒径和热处理状态对材料热膨胀性能的影响规律．显微组织观察表明,复合材料颗粒分布均匀,材料组织致密;热膨胀性能测试表明,随着温度升高,复合材料的热膨胀系数呈非线性增加;SiC体积分数相同时,减小SiC颗粒尺寸有利于降低复合材料的热膨胀系数;退火处理可以减小基体中的热残余应力,有助于降低复合材料的热膨胀系数．     

包覆法制备Gp/SiC复合材料的显微结构和性能

以不同粒径的石墨颗粒和SiC粉体为原料,采用SiC粉体包覆石墨颗粒的方法,于2000℃热压制备了石墨/碳化硅（Gp/SiC）复合材料.利用扫描电子显微镜（SEM,EDS）分析了材料的金相和断口显微结构.研究表明,石墨粒径较小且质量分数较少的复合材料比石墨粒径较大且质量分数较多的复合材料在热压工艺中更致密.石墨颗粒呈岛状紧密地镶嵌在SiC基体中,石墨与SiC界面处C和Si的扩散不明显.复合材料的相对密度、抗折强度,断裂韧性和硬度随石墨粒径和质量分数的减少而增加.断口形貌表明SiC陶瓷基体为脆性,石墨为韧性断裂.当石墨粒径为125μm、SiC与石墨的质量比为3.5时,复合材料的综合性能最佳,开口气孔率为0.3%,相对密度为97.9%,抗折强度为75±15 MPa,断裂韧性为5.4±0.5 MPa.m1/2,硬度为26.8±3GPa.     

混杂增强AZ91复合材料的制备及其显微组织和性能

采用挤压铸造方法制备了以AZ91镁合金为基体、Al2O3短纤维(Al2O3f)和石墨颗粒(Grp)混杂为增强体的复合材料。观察了不同复合材料的显微组织,测试了其力学性能,并对其摩擦磨损性能进行了研究。结果表明:用此法制备的镁基复合材料增强相分布均匀,与基体结合紧密。硬度随Grp体积分数的增加而降低,Al2O3f的加入能提高复合材料的硬度。抗拉强度和伸长率都随Grp体积分数的增加而减小。Grp体积分数增加,磨损质量损失和摩擦系数都降低。随着摩擦过程的进行,在试样表面逐渐形成一层黑色连续的润滑膜。     

石墨烯增强铝基复合材料的制备及其性能

采用球磨混粉及放电等离子烧结技术制备不同含量(石墨烯质量分数为0,0.2%,0.5%,0.8%,1.0%)的石墨烯铝基复合材料,利用扫描电子显微镜、能量色散谱仪、X射线衍射、拉曼光谱仪和X射线光电子能谱表征铝基复合材料的微观组成、缺陷及烧结样品表面元素的化学价态,研究石墨烯含量对铝基复合材料导热性能和显微硬度的影响。结果表明:添加石墨烯后铝基复合材料的显微硬度和导热系数均有提高,导热系数提高更为显著;当石墨烯质量分数为0.2%时,铝基复合材料的显微硬度和导热系数达到最大值,与铝基体材料相比其硬度提高24%,导热系数提高204%;但当石墨烯质量分数继续增加到0.5%,0.8%,1.0%时,铝基复合材料的显微硬度及导热系数并未明显提升,主要原因为随着石墨烯含量的增加,石墨烯片层间的团聚现象加重,从而导致铝基复合材料的显微硬度与导热系数无法再进一步有效提高。     

(TiB_2+SiC_p)/ZL101复合材料组份优化及其力学性能

为了确定(TiB2+SiCp)/ZL101复合材料的最佳成分,通过采用正交实验分析方法,研究复合材料的制备工艺,测试了复合材料的力学性能,并对该材料进行了显微金相分析和透射电子显微分析.结果表明,复合材料经过热处理后,抗拉强度、布氏硬度分别较基体合金ZL101提高了21.4%、49.3%;热膨胀系数较基体合金降低了14.1%;热处理后,复合材料中的共晶硅以粒状形态均匀分布于基体中;复合材料中增强相TiB2为粒状,SiC粒子为多边形尖角块状,两相较均匀分布于基体晶粒内部,且与-αAl的界面结合良好.     

Al2O3／SiC（p）复合陶瓷力学性能研究

利用压痕强度技术系统研究了引入纳米、亚微米和微米粒径的ＳｉＣ颗粒对Ａｌ２Ｏ３陶瓷力学性能的影响．实验结果表明，微米级ＳｉＣ颗粒具有相对较好的增韧作用，纳米级ＳｉＣ颗粒具有相对较好的增强作用．复合陶瓷试样的断裂韧性受残余热应力和裂纹偏折作用共同影响．ＳｉＣ颗粒引入可以改善复合陶瓷表面抛光质量，减小缺陷尺寸，从而提高了试样的强度．     

烧结气氛对Al2O3/SiC纳米复合陶瓷显微组织的影响

为了提高氧化铝陶瓷的抗热震性,将具有热导率高、热膨胀系数低的SiC加入到Al₂O₃中,通过无压烧结工艺,在有气氛保护和无气氛保护条件下分别制备出氧化铝基抗热震陶瓷.采用扫描电子显微镜（SEM）对陶瓷进行组织结构分析,结果表明：在气氛保护条件下烧结的 Al₂O₃/SiC〖JP〗复相陶瓷气孔比无气氛条件下烧结的明显减少,复相陶瓷基体内部气孔显著降低.这样的显微组织有利于缓解热应力和提高强度,对提高陶瓷的抗热震性具有重要的作用.     

Ti对SiC陶瓷GH128接头残余应力的影响

采用有限元方法对SiC／GH128和SiC／Ti／GH128高温扩散焊连接件进行了残余拉应力的有限元计算分析。结果表明：SiC／GH128不宜直接连接,在接头部位添加热膨胀系数介于SiC和GH128间的金属中间层Ti有助于显著降低SiC／GH128接头残余拉应力,促进SiC／GH128接头的形成。     

包覆工艺制备C—SiC—B4C—TiB2复合材料的组织与性能

以鳞片石墨,B4C,SiC,TiO2为原料,利用包覆工艺在不同热压温度下制备了W（C）=50％的C—SiC—B4C—TiB2复合材料,并详细研究了热压温度对复合材料显微组织和性能的影响规律．结果表明,当热压温度高于1850℃时,复合材料由C,SiC,B4C和TiB2这四相组成;复合材料的体积密度、抗折强度和断裂韧性均随着热压温度的升高而增加．2000oC热压时,复合材料的体积密度、气孔率、抗折强度和断裂韧性分别达到2．41g／cm^3,3．42％,176MPa和6．1MPa·m^1/2;热压温度升高,复合材料的碳相和陶瓷相逐渐致密,碳相最终形成了在陶瓷基体上镶嵌的直径为40μm橄榄球状和条状这两种形貌．碳／陶瓷相的弱界面分层诱导韧化和第二相TiB2与陶瓷基体之间热膨胀系数不匹配所致的残余应力使变形过程中微裂纹的扩展路径发展变化,使复合材料的韧性提高．     

模拟钛合金TC4表面复合铝基碳化硅材料的研究

在钛合金表面复合一层铝基碳化硅材料,可以获得一种兼顾钛合金及铝基碳化硅材料性能优势的新型复合材料,为提高复合件的质量,通过模拟仿真,获得复合的数据。为确保数据的准确性,将测试的钛合金及铝基碳化硅材料热膨胀系数作为参数导入仿真,观察影响钛合金及铝基碳化硅材料复合的主要因素在于两者的热膨胀系数的差异,这一差异可以通过调整钛合金或铝基碳化硅材料的成分获得改善,这为分析钛合金及铝基碳化硅材料复合件的质量提供了指导。     

方中空夹层钢管再生混凝土组合柱传热性能计算分析

以煅烧硅藻土和玻化微珠掺量为主要变化参数,对玻化微珠再生混凝土试块的性能进行了试验研究.采用有限元软件ANSYS分析了不同空心率χ(0、0.35)和混凝土(普通混凝土、玻化微珠再生混凝土)对组合柱传热性能的影响,并通过理论计算对比了单一墙体和考虑热桥后的方中空夹层钢管混凝土组合柱平均传热系数.结果显示:煅烧硅藻土掺量为3%时,玻化微珠掺量为130%的试块抗压强度可达32.45 MPa,导热系数仅为0.243 2 W/(m·K); 当采用方中空夹层钢管再生混凝土作为建筑的围护结构时,对外墙能耗影响不大,且组合柱平均传热系数较方钢管普通混凝土低20%.     

粉煤灰陶砂次轻混凝土的制备与性能

用碎石、粉煤灰陶砂和河砂作为混合集料配制不同细集料组成的次轻混凝土试样,研究它们的力学性能和热学性能。与普通混凝土相比,掺入少量粉煤灰陶砂（陶砂体积分数为25%）的次轻混凝土抗压强度得到提高,表现出较为理想的轻质高强特性。上述现象归功于混合细集料中大小颗粒搭配较好,陶砂的微泵内养护效应以及陶砂表面具有潜在活性物质参加火山灰反应,强化了陶砂与水泥石的界面强度,使掺入体积分数为25%陶砂的次轻混凝土在各龄期具有最高的强度。与普通混凝土相比,当次轻混凝土中陶砂体积分数为25%时,其导热系数可降低42%,即掺入适量陶砂可明显提高混凝土的保温隔热性能。     

碳纳米管增强铝基复合材料制备及性能研究

采用真空热压烧结法制备碳纳米管与 SiO2多相增强铝基复合材料,测量复合材料的体积密度,根据其理论密度计算其致密度;再对制得的复合材料进行硬度、抗压强度、抗剪强度等力学性能测试,并观察样品的剪切断口微观形貌,研究 CNTs 对复合材料力学性能的影响。低含量的碳纳米管由于其在铝基体中的分散性及弥散度较好,作为第二相增强相,所制备的铝基复合材料的致密度、硬度、抗压强度与剪切强度均优于高含量碳纳米管增强铝基复合材料。 CNTs 的含量、以及其在铝基体中的弥散度是影响铝基复合材料力学性能的关键因素。