自生TiC颗粒增强钛基复合材料的研究进展

从自生TiC颗粒增强钛基复合材料（PTMCs）的制备方法、微观组织及界面结构、性能和应用与展望4个方面论述了自生TiC颗粒增强钛基复合材料的研究进展。重点介绍了近年来PTMCs的一些制备方法及在室温、高温时的力学性能。     

自生TiC颗粒增强钛基复合材料的研究进展

从自生TiC颗粒增强钛基复合材料(PTMCs)的制备方法、微观组织及界面结构、性能和应用与展望4个方面论述了自生TiC颗粒增强钛基复合材料的研究进展.重点介绍了近年来PTMCs的一些制备方法及在室温、高温时的力学性能.     

石墨烯增强钛基复合材料研究进展

非连续增强钛基复合材料(DRTMCs)具有高比强度、低密度、优异的耐蚀性等诸多特性,在航空航天、国防工业、交通运输等领域具有广泛的应用前景。石墨烯具有良好的本征物理和力学性能,是近年来的二维碳纳米“明星”材料,被视为极具潜力的DRTMCs纳米增强体。国内外研究者聚焦DRTMCs设计与制备,突破了低温快速成型和界面改性等关键技术,初步实现了界面精细调控和微观构型,获得石墨烯在钛基体中的本征增强,制备出强塑性匹配较好的DRTMCs。简要综述近些年来石墨烯增强钛基复合材料的设计方法和制备工艺,探讨界面反应、界面结构、微观构型等关键因素对复合材料力学性能和失效机制的影响规律,并提出石墨烯增强钛基复合材料未来的发展方向。     

石墨烯/钛基复合材料的界面反应控制、微观组织和压缩性能

将Ti6Al4V（TC4）粉末与少层石墨烯（GR）粉末进行三维机械旋转混合,实现了GR在TC4球形粉末表面的均匀包覆,经放电等离子烧结(SPS)得到增强相呈三维网络状分布的GR/TC4复合材料。对不同的SPS烧结温度、保温时间、升温速率和轴向压力对GR与钛基体原位界面反应程度的影响进行了研究,并对界面处不同GR/TC4比例的网状结构复合材料的物相结构、显微组织及室温压缩性能进行了系统性的研究。结果表明,烧结温度和升温速率是影响GR与基体反应程度的主要因素,压力主要影响材料致密度,低温高压快速烧结可以降低GR与基体的反应程度,但高比例的GR残留并没有带来力学性能的大幅提升。对于0.25wt%的GR添加量,GR的反应比例约为70%~80%能得到更加良好的异质界面的结合,获得综合力学性能优异的GR/TC4协同增强的钛合金基复合材料。GR在钛合金基体中的三维网络状分布能调控钛基复合材料的强度与塑性的矛盾。      

钛基复合材料制备方法及性能研究进展

由于具有低密度和优异的室温、高温性能,钛基复合材料在航空航天、汽车等领域已被广泛应用。本研究综述了非连续型钛基复合材料常用制备方法、热加工工艺以及主要性能,并总结了目前钛基复合材料制备存在的主要问题和解决方法,最后展望了钛基复合材料的研究和应用发展方向。     

石墨烯增强铝基复合材料的制备工艺、组织与性能研究进展

石墨烯因独特的二维结构与优异的力学性能成为铝基复合材料的理想增强体。随着铝基复合材料制备技术的日益成熟,石墨烯增强铝基复合材料在结构材料的广泛应用已成为研究的热点。综述了石墨烯增强铝基复合材料制备工艺的最新研究进展,重点讨论了石墨烯有效分散的方法,石墨烯铝基复合材料的组织与界面结构。研究表明,石墨烯能够显著提高复合材料的力学性能,细化基体晶粒。通过合理控制复合材料的制备工艺参数不但能够有效解决石墨烯的团聚问题,而且能避免石墨烯与基体之间界面的不利反应。最后提出了石墨烯增强铝基复合材料研究目前面临的挑战以及解决思路。     

碳纳米管和石墨烯纳米片复合增强AZ91镁基复合材料组织与力学性能

目的 解决纳米碳材料在镁基体中分散难的瓶颈问题,制备出力学性能优异的镁合金复合材料。方法 采用超声工艺将质量分数为3.0%的碳纳米管插入到质量分数为0.5%的石墨烯纳米片的片层之间,添加到AZ91镁合金基体中,借助粉末冶金技术+热挤压工艺制备了0.5%GNS+3.0%CNTs复合增强的镁基复合材料。采用光学显微镜和透射电子显微镜观察和分析了复合材料的显微组织和界面结合。测试了复合材料的力学性能,并利用扫描电子显微镜观察了复合材料的拉伸断口形貌。结果 复合材料的屈服强度、伸长率和显微硬度分别为（274±5.0）MPa,（8.4±0.2）%,HV（90.5±1.8）,与基体合金相比,分别提高了63.1%,20.0%,20.1%。结论 GNS+CNTs的加入有效细化了基体合金的晶粒组织,且与镁基体形成了较好的界面结合,促使细晶强化、应力转移强化等各种强化机制的共同作用,使复合材料力学性能显著提高。     

氧化石墨烯水泥基复合材料的性能及研究进展

水泥基材料在建筑领域应用广泛,但其存在抗弯强度低、抗裂性和韧性差等缺点,因此改善水泥基材料性能一直是建筑材料领域研究的热点之一.氧化石墨烯(GO)是在石墨烯基面和边缘修饰了含氧官能团的一种二维衍生石墨烯材料,具有蜂窝状的结构形貌,亲水性、分散性和反应活性好.将GO加入水泥基材料中,可促进花状形貌晶体的形成,并加速水化进程的成核速度,使其形成致密的交联结构,进而细化水泥浆体的空隙,有效降低孔隙率,从而增强水泥基材料的力学性能,但流动性等有所降低.因此研究人员主要从微观作用机理、静态力学性能及耐久性等方面开展了深入研究,并取得了丰硕的成果.GO自身较大比表面积的结构性质致使水泥基复合材料流变性差,利用硅灰(SF)和氧化石墨烯包覆硅灰(GOSF)等外加剂对GO进行改性,从而提高GO水泥浆体的流动性.基于微观结构作用机理,对比不同GO掺量、试件尺寸、水灰比下的抗压强度和抗弯强度的增长率,分析GO水泥基复合材料的力学性能的增强机理.GO对水泥基材料抗压、抗拉、抗弯强度增长率存在较大差异,其中抗弯强度提高幅度最大.GO对硅酸盐水泥力学性能的提高程度较磷酸镁钾水泥更为显著.对于动态力学性能,不同应变率下裂纹扩展路径存在差异,在高应变率下GO的增强效应更为显著.水泥基材料工作环境中各类离子化合物及酸碱度对其基体有消极的影响,GO对其耐久性有明显的提高作用.本文对近年来GO水泥基复合材料的研究状况进行梳理,分析其微观结构作用机理、流动性、力学性能及耐久性等,阐述了目前国内外的研究状况及存在的问题,并展望了GO水泥基复合材料未来的发展趋势.     

自生TiC增强钛基复合材料的微观组织

采用反应自生法制备了ＴｉＣ颗粒增强钛合金基复合材料,研究了复合材料的相组成和微观组织。在Ｔｉ－６Ａｌ－２Ｃ合金中存在Ｔｉ和ＴｉＣ两种相。ＴｉＣ权树枝状初生Ｔｉｃ和短棒状共晶ＴｉＣ两种开头存在,其中共晶ＴｉＣ主要存在于晶界,特别是三角晶界处。ＴｉＣ晶格常数的计算结果表明ＴｉＣ的衍射峰存在一定的偏移,主要是由于存在于ＴｉＣ中的Ｃ空位引起晶格畸变。随着Ａｌ含量的增加,初生ＴｉＣ由发达粗大的树枝晶变为不发达的树枝晶,当Ａｌ含量为３５％时变为短棒状和薄片状的ＴｉＣ。基体组织也相应地由单一的Ｔｉ基体变为Ｔｉ和Ｔｉ３Ａｌ的两相基体以及Ｔｉ３Ａｌ和ＴｉＡｌ两相基体。根据相图分析了组织变化的主要原因。     

原位自生钛基复合材料研究综述

近年来,由于原位自生钛基复合材料相对钛合金更为优异的综合性能,引起人们广泛关注。从制备方法、基体和增强体选择、微观结构、力学性能、抗氧化性能、超塑性变形与加工等方面,综述了目前原位自生钛基复合材料的研究进展。提出了目前研究中存在的问题和今后可能的发展方向。     

颗粒增强钛基复合材料制备方法与组织性能研究进展

颗粒增强体的加入不仅使钛基复合材料(TMCs)具有复杂相组成,还改变了材料在制备与加工过程中的特性.针对颗粒增强TMCs,对其组织结构和制备方法进行简要介绍,总结了组织与性能的影响因素,包含增强体对疲劳性能的影响,疲劳断面表征分析,加工工艺、制备工艺尤其是新兴的激光增材制造对颗粒增强TMCs组织性能的影响.颗粒增强体的强化机制有应力承载作用、固溶强化、细晶强化、弥散强化等.颗粒增强TMCs的疲劳强度高于普通钛合金,断裂机制通常为解理断裂,高温下转变为准解理断裂.制备工艺与加工工艺对颗粒增强TMCs的组织性能影响显著,合理设置激光增材制造工艺参数能够制备力学性能优异、耐磨与抗腐蚀性能良好的颗粒增强TMCs.     

激光熔覆沉积钛基复合材料的组织及性能

通过在激光熔覆沉积过程中向熔池内送入一定比例纯Ti粉和B4C颗粒，直接制备出钛基复合材料，分析了所制备材料的微观组织、相组成及性能。结果表明，在激光熔覆沉积过程中，Ti粉和B4C颗粒发生原位反应，生成与基体界面结合良好的TiC和TiB增强相，TiC为短棒状或颗粒状，TiB为短纤维状，复合材料中同时有大量未完全反应的B4C颗粒存在，所制备钛基复合材料的抗拉强度、硬度较激光熔覆沉积的纯钛有较大幅度的提高。     

石墨烯/环氧树脂复合材料的制备与力学性能

通过对氧化石墨热膨胀还原并用超声分散制备了石墨烯,并对所得产物进行分析表征。用超声分散和模具浇注成型法制备了石墨烯/环氧树脂纳米复合材料。研究了石墨烯含量对石墨烯/环氧树脂复合材料力学性能和断面形貌的影响,分析了石墨烯对环氧树脂的增强机理。结果表明,随着石墨烯含量的增加,石墨烯/环氧树脂复合材料的拉伸强度及模量先增加后减小;当石墨烯的质量分数为0.1%时,复合材料的拉伸强度达到最大值60.9MPa,比纯环氧树脂提高了16.88%;当石墨烯的质量分数为0.5%时,复合材料的拉伸模量达到最大值2833.3MPa,比纯环氧树脂提高了48.29%。     

Microstructure and Tensile Properties of Yttria Coated-Alumina Particulates Reinforced Aluminum Matrix Composites

The liquid-phase coating method was used to deposit Y2O3 ceramic on the surface of α-Al2O3. The coated-Al2O3p/6061AI composites were produced using squeeze casting technology. The microstructure and tensile properties of the composites were analysed and studied. The results showed that the coated AI2O3 particles are able to disperse homogeneously in the aluminum liquid. The microstructure of the composites is more even in comparison with that of as-received powders. The tensile testing indicated that mechanical properties of the coated-AI2O3p/6061AI composites are better than those of uncoated particles. In the composite with 30% volume fraction, the tensile strength, yield strength as well as elongation is increased by 29.8%, 38.4% and 10.3%, respectively. The SEM analysis of fracture indicated that the dimples of the coated-Al2O3p/6061Al composites are more even.     

SiC颗粒增强镁基复合材料的制备与组织性能研究

目的 研究SiC体积分数对复合材料显微形貌、物相组成、拉伸性能、磨损性能和腐蚀性能的影响。方法 采用粉末冶金法制备SiC_p/AS81复合材料,采用相关仪器设备对不同SiC体积分数的SiC_p/AS81复合材料的显微形貌进行观察,对物相组成和组织性能进行分析。结果 随着SiC体积分数的增加,SiC增强镁基复合材料的平均晶粒尺寸逐渐减小。0.25%(体积分数,下同)–SiC_p/AS81和0.50%–SiC_p/AS81复合材料中的Si元素分布较为均匀,而在1.0%–SiC_p/AS81复合材料中可见较多的Si元素团聚。随着SiC体积分数的增加,复合材料的抗拉强度、屈服强度和断后伸长率先增大后减小,均在SiC体积分数为0.50%时取得最大值。在5～30 N载荷下,0.50%–SiC_p/AS81复合材料的耐磨性能要优于AS81复合材料的耐磨性能。复合材料按耐腐蚀性能从高至低顺序排列如下：0.50%–SiC_p/AS81>0.25%–SiC     

石墨烯纳米片/AZ91镁基复合材料的显微组织与力学性能

采用铸造工艺制备了石墨烯纳米片(GNPs)增强的AZ91镁基复合材料,测试了复合材料的力学性能,并利用光学显微镜、X射线衍射仪、透射电子显微镜、扫描电子显微镜和能谱仪对复合材料的微观组织、界面结合和断口形貌进行了表征和分析,讨论了复合材料的强化机理。结果表明:石墨烯纳米片可有效细化镁基体的晶粒组织,在添加少量石墨烯纳米片时(0.1%),复合材料的屈服强度、延伸率和显微硬度分别为(164±5)MPa、(7.7±0.1)%和(74.2±2)HV,比基体分别提高了37.8%、13.2%和24.7%。GNPs与镁基体形成了强界面结合,这更有利于发挥应力转移强化、细晶强化等作用,提高镁合金强度、塑性等力学性能。     

钕对颗粒增强钛基复合材料组织和性能的影响

采用真空自耗电极电弧熔炼制成钕氧化物颗粒增强钛基复合材料.分析了不同Nd含量的钕氧化物颗粒增强钛基复合材料的组织.测试了复合材料棒材的拉伸、热稳定性、持久和蠕变等力学性能.结果表明,Nd元素的加入能够明显地细化铸锭的低倍组织和β热处理棒材的显微组织.随着加入的Nd含量增加,钕氧化物颗粒尺寸增大,其体积分数也明显增多.Nd元素的加入对复合材料的力学性能有利,尤其是高温性能.     

石墨烯增强铜基复合材料的研究进展

综述了石墨烯/铜复合材料的球磨、液相混合和分子水平混合等制备方法及其力学、导电和导热等性能,总结了存在的主要问题;概述了层状仿生石墨烯/铜基复合材料的制备方法及性能,并展望了石墨烯/铜复合材料的研究方向及应用前景.     

石墨烯铝基复合材料的制备及性能分析

采用真空热压烧结工艺制备了石墨烯质量分数分别为0.1%、0.5%和1.0%的添加粘结剂与不加粘结剂的两种6061铝复合材料,对其致密度、硬度和导电性进行了测试分析。结果发现,添加粘结剂的复合材料在石墨烯质量分数为0.1%时就开始出现Al4C3,而不添加粘结剂的复合材料在石墨烯质量分数为0.5%时才开始出现Al4C3,其原因是添加粘结剂的复合材料中的石墨烯先与纳米铝粉混合,使石墨烯更容易与铝发生反应。随着石墨烯质量分数的增加,两种复合材料的致密度和导电性降低,硬度增加。其原因都是随着石墨烯质量分数的增加Al4C3增加,且石墨烯团聚现象也越严重。粘结剂的添加对复合材料的致密度、导电性以及硬度都有较大的影响。