颗粒增强金属基复合材料的制备进展

介绍颗粒增强金属基复合材料的常用制备工艺,分析各种制备方法的优缺点;论述对颗粒增强金属基复合材料制备技术研究的难点,并展望金属基复合材料的发展。     

选区激光熔化制备金刚石/TC4复合材料的成型工艺及性能分析

针对金刚石/金属基复合材料在金属3D打印过程中致密化程度低的问题,采用了选区激光熔化技术成功制备金刚石/TC4复合材料,重点研究了金刚石/TC4复合材料的SLM打印工艺和性能。以提升金刚石/TC4复合材料致密度为目标,通过响应曲面分析法对SLM工艺参数进行优化和分析,初步建立了致密度数学模型,并通过模型预测参数组合优选值及最优致密度,对最优致密度成型件进行了抗弯强度测试,这对后续采用金属3D打印技术制备金刚石工具的有关研究具有重要的参考价值。     

碳化硅颗粒增强铝基复合材料主要制备技术

随着严酷工程环境要求的不断提高,单一材料已无法满足现代工程应用的需求,具有高性能和新功能的先进复合材料尤其是金属基复合材料的需求日益增长。本文总结了近年关于碳化硅颗粒增强铝基复合材料的制备方法和性能特点,以便了解碳化硅颗粒增强铝基复合材料的主要制备技术及发展状况。     

纤维强化全属基复合材料及其应用

纤维强化金属基复合材料由于具备各种特殊性能或优良综合性能，越来越受到人们的重视。讨论了纤维强化金属基复合材料的主要组成部分—作为增强剂的纤维，以及复合材料的制造工艺，并列举了若干典型碳纤维增强金属基复合材料的应用实例。     

纤维增强铝基合金材料的研究现状

复合材料是将两种或两种以上性质截然不同的材料加以优化组合构成的一种材料,具有更好的综合性能和良好的发展前景,受到人们的广泛关注和研究。本文介绍了复合材料的分类、金属基复合材料的常用基体及增强体材料,并对金属基复合材料中纤维增强铝基复合材料展开了详细介绍。综述了各种纤维的性能、制备方法、研究现状、应用范围。简介了纤维增强铝基复合材料的主要制备方法、并对几种典型的纤维增强铝基合金的性能优缺点、研究现状、应用领域等进行了论述。最后概述了目前存在的问题及发展趋势。     

纤维强化金属基复合材料及其应用

纤维强化金属基复合材料由于具备各种特殊性能或优良综合性能，越来越受到人们的重视。讨论了纤维强化金属基复合材料主要组成部分－作为增强剂的纤维，以及复合材料的制造工艺，并列举了若干典型碳纤维增强金属基复合材料的应用实例。     

颗粒增强金属基复合材料加工表面质量的研究

颗粒增强金属基复合材料拥有比强度高、比模量高、膨胀系数低、耐磨性良好等良好的物理性能,但是由于其特殊的组织结构,导致其加工性能较差。本文从其加工表面质量方面综述了国内外颗粒增强金属基复合材料加工技术的进展情况,从传统加工和特种加工两个方面分析了几种加工颗粒增强金属基复合材料常用的加工方法,并指出当前存在的问题和不足。     

金属基复合材料在微波封装领域的研究进展

电子信息技术的发展对封装材料的性能提出了苛刻的要求。金属基复合材料具有轻质、高导热、低膨胀等优异的热物性能,是一种理想的电子封装材料。电子封装用金属基复合材料增强体含量高,因而研制困难,工程应用的技术难度大。文中综述了国内外电子封装用金属基复合材料的性能及研究现状,指出了当前复合材料在应用中的主要问题,并针对这些问题给出了建议。     

碳纳米管/金属复合材料的研究现状与动向

碳纳米管/金属复合材料具有优异的理化和力学性能。综述了碳纳米管金属基复合材料的国内外研究现状,分析了制约碳纳米管金属基复合材料广泛应用的因素,即碳纳米管的分散状态及其与金属基体的界面结合问题。最后,对制备碳纳米管金属基复合材料存在的问题及今后的研究动向进行了分析。     

碳化硅纤维增强金属基复合材料的国外专利动向

SiC纤维增强金属基复合材料是一种性能优越的新型工程材料。本文在收集和整理近二十年来国外有关专利文献的基础上,概述了SiC 纤维和晶须的制备方法,SiC 纤维或晶须增强金属基复合材料的研制和应用,以及一些技术问题的解决途径。文中还列举了一些工业上的应用实例,如SiC 纤维增强钛和镍合金等。     

高导电耐磨铜基复合材料的研究

用冷压-烧结-热挤压工艺制备了SiCp／Cu复合材料，得到组织均匀、致密、导电导热的复合材料。干磨损试验结果表明，随着SiC含量的提高，复合材料具有更高的耐磨性；SiC颗粒增强物的加入减小了材料的粘着磨损，使复合材料在高载荷条件下具有更为优越的耐磨性。SiC体积分数不超过15％的铜基复合材料具有比铬锆铜合金更高的导电、导热性能和耐磨性。     

Study of carbon fibres and carbon–carbon composites by scanning thermal microscopy

Scanning thermal microscopy (SThM) is a relatively new technique based on atomic force microscopy in which the tip is replaced by an ultra‐miniature temperature probe. This paper reports on a preliminary investigation of the application of SThM in the characterization of the thermal properties of carbon fibres and carbon–carbon (CC) composites. The technique enabled a comparative study to be made of discrete fibre and matrix thermal properties in a series of model unidirectional composites. The thermal images revealed a marked increase in thermal conductivity of the matrix with increasing temperature of treatment and hence confirmed the development of a highly ordered carbon matrix. The results were in qualitative agreement with previously determined values of thermal conductivity from which the separate values of fibre and matrix thermal conductivity had been derived. The technique was also applied to the characterization of samples of unknown processing history, enabling an estimation to be made of the heat treatment and type of the fibres and matrix present in the composite. It was concluded that SThM promises to be a powerful technique for the study of the thermal properties of CC composites and carbon fibres, as it uniquely enables variations in local thermal conductivity to be detected and resolved. Absolute quantification of the technique remains the key to its future widespread acceptance in materials characterization.     

聚合物基复合材料导热性能的预测模型

通过研究填料的含量和几何形状等因素对聚合物基复合材料导热率的影响规律,建立了三相复合材料导热率的理论模型,模型预测值与文献试验结果吻合较好。基于此模型分析了填料的体积分数、导热率以及填料和基体间的相对导热率等因素对复合材料导热率的影响,认为填料相的导热率对复合材料导热率的影响大于基体相。     

Mullitef／M124F复合材料的热膨胀细观模型

文中结合细观力学的方法,在纤维和基体结合良好的基础上,根据理想化的假设提出了计算金属基复合材料的一种热膨胀表达式,用Mullitef／M124F金属基复合材料的热膨胀系数的实验结果进行了初步的验证。     

Analytical,numerical and experimental approach for design and development of optimal die profile for the cold extrusion of B4C DRMM Al 6061 composite billet into hexagonal section

Aluminium based matrix composites with boron carbide as particle reinforcement called Discontinuous reinforced metal matrix composites (DRMMs) possess high specific strength, high elastic modulus, good wear resistance, damping capacity and thermal stability. But during the development of DRMM composites, compression process like extrusion is an advisable secondary process for homogenous structure. This research work investigates the metal flow behavior of Al-B₄C based DRMM composite through six different die profiles namely third order polynomial, fourth order polynomial, cosine, elliptical, hyperbolic and conical geometry. Extrusion load, stress and strain distribution, and metal flow for above said die profiles are predicted by using analytical approach upper bound technique and compared with finite element method. Cosine and third order polynomial profiles are found to be most optimal in terms of homogenous and minimal extrusion load requirement. To validate the results, specially made Al-B₄C composite through stir casting route was extruded from round to hexagon through an exclusively fabricated cosine die. Results observed from the experiment have good agreement with both analytical and numerical.

     

高体份SiC/Al复合材料在无人机载光电稳定平台中的应用

采用无压浸渗复合方法并利用自行研制的专用工艺设备, 用高体份(55%～57%)SiC/Al复合材料制备了机载光电稳定平台的内框架,并将其作为有效载荷的主承力框架.由于该材料结构承载功能优异(弹性模量为213 GPa,比模量比铝合金、钛合金及钢高出近2倍),热控功能好(其热膨胀系数低于钛合金,热导率接近纯铝,达到235 W/(m·K),与常用的铝合金材料相比,整个内框架最大变形量减少了60%,基频提升了65%,轻量化效果的并减低了热控负荷.检测结果表明,系统的稳定精度达到20 μrad.本项研究首次将SiC/Al复合材料应用于机载光电稳定平台,为航空新材料的应用做出了有效的探索.     

粉末球磨预处理对高硅铝合金材料组织与物理性能的影响

为制备出能满足使用要求的高硅铝合金电子封装材料,采用高能球磨对Al-Si合金粉末进行氧化预处理,结合包套热挤压制备Al2O3与SiO2增强的弥散强化型铝硅复合材料,并采用透射电镜、金相显微镜及热物性测试仪,对材料显微组织、密度、气密性、热膨胀系数及热导率进行分析测试.试验结果表明:与高温空气氧化相比,粉末高能球磨后,所制备材料的晶粒更加细小,特别是硅粒子已明显细化;粉末球磨后所制备材料密度接近于理论密度,其致密度在99%左右;材料气密性很好,在1 nPa·m3·s-1以下;材料热膨胀系数随粉末球磨时间延长而下降,当球磨时间超过24 h后,材料膨胀系数小于13 (K-1;随着球磨时间延长材料热导率增加,球磨32 h后,材料热导率高达145.5 W·m-1·K-1.     

An enhanced mean field material model incorporating dislocation strengthening for particle reinforced metal matrix composites

An analytic model of predicting the elastoplastic stress-strain curve of particle reinforced metal matrix composites is proposed. This model is enhanced so that Mori-Tanaka method can be applied to bimodal or particulate metal matrix composites that exhibit size effects due to the dislocation strengthening mechanisms. The thermal misfit and mechanical misfit strains between the inclusion and the matrix are accounted for by this model. Several aluminum-based metal matrix composite as well as a bimodal copper system are examined and their yield strengths and stress-strain curves are compared with published experimental data. The proposed model is simple, yet quite effective and reasonably accurate.     

炭/炭复合材料在空间光学遥感器热控制中的应用

提出在金属表面粘贴炭/炭复合材料来解决空间光学遥感器光机结构材料导热率低、温度梯度较大的问题.概述了炭/炭复合材料的基本特点并建立了钢板表面粘贴炭/炭复合材料的热传导数学模型.对钢板的裸板和单面分别贴0.5mm和2 mm复合材料的3种状态进行了理论分析与温度测试试验,获得了钢板在3种状态下的等效热导率.利用IDEAS-TMG有限元软件对模型进行了仿真分析并对钢板在上述3种状态下的传热性能进行了比较.对比结果显示,粘贴炭/炭复合材料能很好地改善钢板的传热性能.最后,将0.5 mm厚的炭/炭复合材料应用于低热导率的星敏感器安装支架(材料为TC4)的热控,并对星敏感器支架粘贴炭/炭复合材料前后两种情况进行了温度测试试验.试验结果显示,表面粘贴炭/炭复合材料后,星敏感器支架测点温差由28℃减小为5℃,提高了星敏感器支架温度均匀性,表明该措施对改善空间光学遥感器上低热导率结构件的温度梯度很有意义.