ZrO2-Al2O3蜂窝陶瓷/高铬铸铁复合工艺的研究

制备了ZrO2-Al2O3复相蜂窝陶瓷增强高铬铸铁基复合材料,研究了复合工艺对结合界面及性能的影响。结果表明,ZrO2-Al2O3陶瓷表面镀Ni和金属基体中加入活性元素Ti的工艺复合处理的试样界面结合好,综合性能较高;经1050℃淬火+350℃回火处理后,其冲击韧度为5.2J/cm2,界面结合处的显微硬度(HV)为505.7,该复合材料的相对耐磨性为高铬铸铁的2.8倍。     

热处理对SiCp/Fe复合材料组织性能的影响

采用电流直加热动态热压烧结工艺制备了10vol%SiCp/Fe复合材料,研究了热处理对SiCp/Fe复合材料硬度、冲击性能及显微组织的影响。结果表明:正火对SiCp/Fe复合材料的硬度和冲击性能无显著影响,而通过淬火+回火热处理,复合材料的硬度和冲击性能可获得显著提高。经850℃淬火+650℃回火热处理后,SiCp/Fe复合材料维氏硬度和冲击吸收能量可达658. 4 HV5和95. 2 J,与未热处理试样相比,维氏硬度提高了29. 9%,冲击吸收能量提高了43. 6%。显微观察表明,经850℃淬火+650℃回火热处理SiCp/Fe复合材料基体显微组织为铁素体和珠光体,未见孔洞缺陷。     

淬火温度对原位自生碳化物颗粒增强钢基复合材料组织性能的影响

采用原位反应铸造法制备出碳化物颗粒混杂增强钢基复合材料,并采用力学性能试验机、光学显微镜、带能谱的扫描电镜和XRD等检测手段研究了淬火温度对复合材料组织、性能的影响。结果表明:复合材料的硬度随淬火温度的升高而逐渐降低,冲击韧性随淬火温度的升高先增加后降低。920℃淬火处理后复合材料综合力学性能最好,硬度值达到54.3 HRC,冲击韧性值达到9.0 J·cm~(-2)。较860℃淬火硬度值降低了6.5%,而冲击韧性值提高了114.3%。复合材料的组织为片状马氏体、VC和(Ti·V)C颗粒。热处理后的复合材料的断裂形式为解理断裂,铸态试样断裂类型为沿晶断裂。     

55%SiCp/6061Al复合材料与PbO-ZnO-B2O3玻璃封接机理研究

主要研究了55%SiCp/Al复合材料与PbO-ZnO-B_2O_3玻璃封接过程中的润湿性和界面结合机理。研究结果显示:随温度升高,玻璃在4种母材上的铺展面积逐渐变大,润湿角减小,润湿能力提高,Al_2O_3陶瓷和SiC陶瓷与玻璃封接的铺展面积较大,润湿角较小,润湿性要优于复合材料。在450~490℃范围内将玻璃与55%SiCp/6061Al进行封接时,当封接温度高于470℃,在封接界面出现气泡,且随着温度升高气泡数量增多,尺寸变大;在460℃下封接时,玻璃与55%SiC/Al复合材料封接界面存在约为12μm的元素互渗区域,490℃时玻璃与Al_2O_3陶瓷的界面分界线清晰,与SiC陶瓷封接界面处,偏向玻璃侧存在SiC颗粒的渗入。     

高碳高硅纳米贝氏体钢回火后的组织与力学性能

高碳高硅钢经300和340℃等温淬火后获得了纳米贝氏体组织,采用扫描电镜、透射电镜、显微硬度仪和拉伸及冲击试验等研究了其经200～600℃回火处理后的显微组织和力学性能.结果 表明,在相同回火条件下,与340℃等温淬火试样相比,300℃等温淬火试样的强度、硬度和冲击韧性较高,塑性较低.纳米贝氏体组织在300℃以下具有良好的回火稳定性,450℃回火时薄膜状残留奥氏体开始分解,贝氏体铁素体板条开始合并粗化.低于450℃回火,试验钢的抗拉强度和屈服强度略有增高,伸长率和硬度变化不大.500℃回火,强度开始明显降低,塑性和冲击韧性最低,硬度升到最高而出现二次硬化.300℃回火后试验钢的冲击韧性最高,两种等温淬火试样均在300℃回火时得到最佳的综合力学性能.     

铁基表面碳化钛致密陶瓷层的组织性能与增韧机制

利用铸渗复合-热处理工艺在铁基体表面原位制备了致密碳化钛陶瓷增强复合材料,分别研究了复合材料的物相组成、微观组织及细观组织、显微硬度、断裂韧性. 结果表明,钛板中的钛原子和石墨片中溶解析出的碳原子扩散到冶金结合面原位生成了碳化钛致密陶瓷层,且致密陶瓷层与钛板、致密陶瓷层与基体之间结合良好,界面干净. 致密陶瓷层显微硬度平均值为3 027.08 HV0.1,远远大于基体硬度和残余钛板硬度,试样纵截面致密陶瓷层在20 N载荷下在压痕顶端萌生,扩展了裂纹,其断裂韧性为4.5～14.2 MPa·m1/2,远高于一般的陶瓷材料.     

泡沫陶瓷增强钢基复合材料的制备与性能研究

采用实型铸造法制备了Al_2O_3泡沫陶瓷增强45#钢基复合材料。利用SEM观察复合材料的显微组织和冲击断口形貌,研究了复合材料的硬度和耐磨性。结果表明,复合材料界面结合较好,是典型的机械结合。复合材料的冲击韧性值低于钢基体,而硬度为钢基体的2~3倍;复合材料的相对耐磨性明显高于钢基体,在冲击功为0.5 J和1.0 J时,复合材料的相对耐磨性分别提高了1.41倍和2.33倍。     

热处理工艺对低合金钢组织和性能的影响

对低合金钢试样进行了不同的热处理工艺试验.试验结果表明:在920℃奥氏体化保温1h条件下,采用油冷时,低合金钢具有较好的韧性和硬度.采用空冷时,具有较好的韧性但硬度不高.采用315℃等温淬火,等温淬火时间为30min时,强韧性达到良好的配合.     

淬火介质温度对GCr15钢组织与性能的影响

选取JEF-G35新型水溶性淬火介质,采用光学显微镜、冲击韧性试验机、微机控制电子万能试验机对GCr15钢在不同温度淬火介质中淬火后试样的组织、硬度、弯曲性能、冲击韧性等性能进行分析.探讨了GCr15钢淬火时G35的最佳使用温度.结果表明,介质使用温度越低,淬火后GCr15钢试样硬度越高,组织越细小、均匀.但是,在介质为50 ℃时,淬火后试样具有较好的抗弯强度、冲击韧性.因此,为使GCr15钢获得较好的综合力学性能,介质的使用温度应控制在50 ℃左右为好.     

层状梯度SiC/Al-Si-Mg复合材料的微观结构

以定向冷冻铸造结合挤压浸渗工艺,成功制备了SiC含量为20%的层状梯度SiC/Al-Si-Mg复合材料,采用扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)以及X射线衍射(XRD),研究了复合材料的微观结构、元素分布以及SiC/Al-Si-Mg复合材料的界面。结果表明,SiC/Al-Si-Mg复合材料浸渗完全,界面结合良好,其微观结构保留了SiC陶瓷预制体中的层状梯度结构,定向梯度孔隙有利于熔体的浸渗;经1 300℃烧结处理后,预制体孔隙中SiC表面生成了SiO_2,并在浸渗过程中反应生成了MgAl_2O_4相,从而有助于基体相和增强相之间的润湿性及界面结合强度的提高。     

弥散强化铜基复合材料的制备

为了改善铜-陶瓷颗粒界面的浸润性，提高铜与陶瓷颗粒的结合强度，用高速气流将陶瓷颗粒吹入熔融铜液中制备成弥散铜系列复合材料。结果证明，颗粒表面处理提高了复合材料的界面结合强度，并且使用复合弥散相，使复合材料在硬度、屈服强度、导电性能等方面均有不同程度的提高。     

Wettability and reactivity in diamond–borosilicate glass system

The wettability and interfacial reactivity between diamond and matrix are of great importance to their bonding strength and the applications, but the relating investigations are scarce. In this paper the wettability and interfacial reactivity in diamond–borosilicate glass system were studied by wettability measurements, thermogravimetry, scanning electron microscope, X-ray diffraction and Raman spectra. Results show an excellent wettability of the diamond by the borosilicate glass melt at temperatures above 700 °C. A distinct expansion with many irregular pores can be found in the diamond–borosilicate glass composites sintered above 800 °C, which caused by the oxidation of the diamonds. The start oxidation temperature of the diamond in the composites is 817.7 °C. So the quite compact bulk composites can be obtained below this temperature.     

激光熔铸多壁纳米碳管增强铝基复合材料

利用激光熔铸技术制备多壁纳米碳管增强铝基复合材料,并使用SEM、XRD对其熔铸成形性以及纳米碳管与基体金属界面结合行为进行观察和分析.结果表明,在单位面积激光能量为800×105J/m2时,纳米碳管增强铝基复合材料能够熔合而不破坏纳米碳管结构;在该复合材料中适量添加表面张力较低的金属Mg,可降低基体铝的表面张力,进而降低铝-纳米碳管的液固界面能,改善铝合金和纳米碳管的润湿性;当纳米碳管含量为5%(质量分数)时,并添加3%(质量分数)合金化元素Mg,激光熔铸的复合材料熔合性较好,铸块致密,在复合铸块的断口上能观察到增强体纳米碳管.     

添加稀土Nd改善金刚石/铜复合材料界面

目的添加稀土Nd改善金刚石/铜复合材料界面间的缺陷,抑制金刚石与铜之间的弱润湿性,增强复合材料的界面结合。方法采用放电等离子烧结(SPS)技术制备含有不同质量分数Nd的镀钛金刚石/铜复合材料,采用扫描电子显微镜观察界面处的微观形貌,采用X射线衍射仪和X射线能谱仪分析界面处组织,采用排水法测试复合材料的密度和致密度。结果添加稀土Nd后,金刚石-铜两相界面间促生了Cu_5Nd、NdCu_2、Cu_3Ti等相。界面间的Cu_5Nd、NdCu_2、Cu_3Ti、TiC填补了镀钛金刚石/铜复合材料界面处原有的空隙、孔洞等缺陷。未添加稀土Nd的镀钛金刚石/铜复合材料的密度为4.589 g/cm~3,致密度为81%;添加3wt%的Nd元素后,镀钛金刚石/铜复合材料的密度和致密度分别达到了5.569 g/cm~3和98%,密度较未添加Nd的复合材料提升了21%。随着Nd含量的增加,金刚石-铜界面间的缺陷逐渐减少,界面结合效果逐渐转好。结论稀土Nd极大地改善了镀钛金刚石/铜复合材料两相界面处的缺陷,很好地修饰了原本润湿性较差的金刚石-铜两相界面。添加Nd元素后,复合材料两相界面结合紧密。     

C_F／Al复合材料界面质量控制研究

采用挤压铸造工艺参数最优化、纤维表面涂层等手段，研究ＣＦ／Ａｌ复合材料界面质量控制和提高复合材料强度的效果．碳纤维和涂覆ＳｉＣ的碳纤维增强Ａｌ－１０Ｓｉ复合材料的挤压铸造最佳温度分别为Ｔｆ＝７３３Ｋ，Ｔｍ＝１０３３Ｋ和Ｔｆ＝７５３Ｋ，Ｔｍ＝１０５３Ｋ．不同的涂层对界面质量有不同的影响，那些阻止界面反应、调节界面结合状态的涂层增强效果较好，如ＰＣＳ－ＳｉＣ可使复合体系强度提高８９％；Ｋ２ＺｒＦ６也有改善界面质量的功能，但加入量过大，导致复合材料强度的下降．随界面剪切强度的增大，复合材料强度增加．结果表明高模量碳纤维所允许的最佳界面剪切强度（τ０），远远大于低模量碳纤维所允许的τ０．从而具有较好的增强效果．     

Ti 元素对B4C/Al复合材料力学性能的改善作用研究

B₄C/Al复合材料是目前最理想的中子吸收材料,广泛用于乏燃料储存。本文利用液态搅拌法制备B₄C/Al复合材料,通过添加Ti元素,探讨了界面反应对材料的界面结构和力学性能的影响。研究发现,Ti元素通过参与界面反应,改变了界面结构,在B₄C颗粒表面形成了紧密结合的纳米TiB₂界面层;Ti的添加消除了界面微裂纹、微孔、分离等缺陷。随着界面反应程度的加强,材料强度提高,尤其反应脱落的纳米TiB₂颗粒作为原位第二强化相进一步增强基体。B₄C/Al复合材料断裂过程表现为韧窝延性断裂;TiB₂界面层增强了B₄C颗粒与基体的结合,断裂行为从B₄C-Al界面脱落转变为B₄C颗粒断裂;但过渡的界面反应会形成微韧窝,引起材料延伸率下降。     

玻璃与金属连接技术研究进展

玻璃与金属连接技术已广泛应用于传感器的制造、包装及密封,因此研究玻璃与金属的连接有重要的科学意义和极大的工程价值。综述了玻璃-金属连接的基本问题:玻璃-金属连接的热应力与残余应力、玻璃表面的润湿及界面反应问题;较全面地介绍了几种连接工艺—匹配封接、阳极键合、钎焊、激光辅助连接、超声波摩擦焊、半固态连接及胶接;并提出了采用低温连接工艺来解决由于界面残余应力所引起的接头强度不高而失效是未来研究的重点。     

浸渗法制备ZTA陶瓷/铁基复合材料研究进展

浸渗法制备ZTA陶瓷颗粒增强铁基复合材料的研究取得了很大进展。针对陶瓷预制体制备,铁水对陶瓷预制体的浸渗,陶瓷与铁水的润湿性,复合材料界面结合,复合材料耐磨性等方面的研究进行了论述。解决铁水对预制体的润湿性是实现浸渗的先决条件,常用的方法有在陶瓷预制体中添加活性元素,通过化学镀、气相沉积以及包覆等方法对陶瓷表面进行改性等;在陶瓷与金属基体间形成过渡层可以改善结合界面的组织结构,促进陶瓷与金属基体形成冶金结合;铁水对陶瓷预制体的浸渗机理,以及ZTA陶瓷复合材料的耐磨机理尚需要深入研究。     

通过调整润湿性开发具有高抗损伤性能的仿珍珠贝壳层状2024Al/B4C复合材料

为了解决复合材料中B4C陶瓷相难以被金属铝润湿的问题,利用TiH2和B4C的原位反应引入TiB2,进而调节其润湿性和界面结合.通过将熔融合金压力浸渗到冷冻铸造法制备的多孔陶瓷支架中,制备具有层状结构的2024Al/B4C?TiB2复合材料.与2024Al/B4C复合材料相比,加入TiH2后复合材料的抗弯强度和裂纹扩展韧...     

高导热金刚石/铜复合材料的导热研究进展

金刚石/铜复合材料具有密度低、热导率高及热膨胀系数可调等优点,且与新一代芯片具有良好的热匹配性能,因此其在高热流密度电子封装领域具有非常广泛的应用前景。然而由于金刚石与铜界面润湿性差,界面热阻高,导致材料热导率比铜还低,限制了其应用。为了改善其界面润湿性,国内外通过在金刚石表面金属化或对铜基体预合金化等手段来修饰复合材料界面,以提高金刚石/铜复合材料的热导率。本文综述了表面改性、导热模型相关的界面理论以及有限元模拟的研究进展,讨论了制备工艺、导热模型和未来发展的关键方向,总结了金刚石添加量、颗粒尺寸等制备参数对其微观组织结构和导热性能的影响规律。