一种有效添加碳纳米管到合金熔体的工艺优化研究

将纯化后的多壁碳纳米管与铝粉按质量比1∶5混合球磨后压制成块,待合金熔化后,将碳纳米管预制块直接加入铝合金熔体,然后用叶片搅拌器分别搅拌1、2、3、5、10min后取出合金熔体,水淬.采用环境扫描电镜(FESEM)观察碳纳米管在铝硅合金基体中的分布,用能谱分析仪(EDS)确认多壁碳纳米管.结果表明,采用预制块复合叶片搅拌工艺能制备出碳纳米管均匀分散的铝基复合材料,搅拌3 min时,碳纳米管分散性最佳;随着搅拌时间的延长,碳纳米管数量减少,分布密度逐渐减小.     

工艺参数对SHS-铸造钢基表面TiC-Fe梯度复合涂层结构的影响

将自蔓延高温合成(SHS)技术与铸造工艺结合起来，制备了铸造钢基表面TiC—Fe梯度复合材料，研究了钢液的浇注温度、TiC—Fe预制块的组成及其相对密实度等工艺参数对梯度复合涂层结构的影响。结果表明：在保证预制块能被浇注的钢液直接点燃的条件下，适当提高钢液的浇注温度、降低预制块的密实度均有利于梯度复合涂层的形成；而且在预制块中掺加适量的低熔点金属稀释剂不仅可降低合成TiC颗粒的尺寸，而且也有利于梯度复合涂层的形成。梯度复合涂层的形成与钢液向预制块中的渗透、预制块中Fe和低熔点稀释剂的熔化以及合成的TiC颗粒向钢液中的扩散等作用有关。     

预制层中合金种类对V-EPC制备表层复合材料组织和界面的影响

以高铬钢为基材,WC颗粒为增强颗粒,通过在预制层中分别加入钢粉和高碳铬铁粉来调节预制层的成分,利用真空实型铸渗法(V-EPC)制备WC颗粒增强钢基表层复合材料,分析预制层中合金种类对制备表层复合材料界面的影响。研究结果表明:预制层中合金粉末的粒度对复合层中WC颗粒和基体的界面结合产生影响,在金属液的作用下,400目的钢粉比160~200目的高碳铬铁粉更易熔化,有利于WC颗粒与基体界面的形成。预制层中合金粉末为钢粉的试样,过渡层不明显,存在显微裂纹;高碳铬铁粉的试样,复合层和基材之间过渡平缓,没有孔洞和微裂纹。     

TiCp/Al预制块在Mg中熔化过程研究

将TiCp／Al预制块以不同的工艺加入到Mg液中进行熔化试验。结果表明，未搅拌时TiCp／Al预制块在800℃的Mg液中保温60min后仍不熔化，采用合适的搅拌工艺可使TiCp／Al预制块熔化，并且使TiC粒子在熔体中均匀分布。TiCp／Al预制块在Mg液中的熔化过程机理为：基体Al通过熔化和对淹扩散进入到Mg液中，TiC粒子间的结合力需通过搅拌产生的剪切力才能破坏，并随Mg液流动进入到Mg液中，机械搅拌可使TiC粒子Mg液中均匀分布。     

碳纳米管预制块铸造法制备CNTs/AZ91复合材料研究

在氢气保护下,采用碳纳米管预制块铸造法制备了碳纳米管/AZ9I镁基复合材料.观察和分析了复合材料的微观组织,测试了其室温力学性能,并利用扫描电子显微镜(SEM)和能谱分析(SED)对复合材料拉伸断口形貌进行了观察和分析.研究结果表明:该方法能有效地将碳纳米管添加到镁合金熔体中并且均匀分散;随着碳纳米管的加入,复合材料的晶粒组织得到不断的细化,综合力学性能得到明显提高.     

碳纳米管增强AlSi7Mg合金的制备及力学性能

将普通碳纳米管、化学包覆镍碳纳米管分别与铝粉按质量比1∶5混合球磨后压制成块,采用钟罩将碳纳米管预制块压入铝合金熔体制备CNTs/AlSi7Mg复合材料.测试了复合材料的室温力学性能,通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和能谱分析仪(EDS)对复合材料及其断口进行观察与分析.结果表明,碳纳米管的加入能细化复合材料的组织,使复合材料的二次枝晶臂间距减小,明显提高复合材料的抗拉强度、硬度和弹性模量.化学包覆镍碳纳米管加入量为1.0％时,T6态复合材料的抗拉强度、硬度(HV)和弹性模量分别达到了306 MPa、118和132 GPa,比基体提高了33.4％、25.5％和53.9％.复合材料的断口呈准解理型脆性断裂的特征.     

V-EPC铸渗制备自生TiC颗粒增强钢基表面复合材料

为了优化自生TiC颗粒增强表面复合材料的工艺参数,利用真空实型铸渗方法制备了自生TiC颗粒增强钢基表面复合材料,重点研究了预制块钢粉含量对制备复合材料的表面形貌、过渡层组织、复合层组织及复合过程的影响规律。结果表明,随着预制块中钢粉含量的增加,得到的复合材料复合层的表面质量先提高后下降,复合层中TiC颗粒的分布趋于不均匀。自生TiC颗粒增强钢基表面复合材料的形成是钢液渗透和自蔓延反应两者共同作用的结果。     

碳化硅颗粒增强Al基复合材料的新型制备工艺

综述了碳化硅增强铝基复合材料的几种主要制备工艺,重点阐述了高能超声半固态复合法制备SiCp／Al复合材料。首先用渗流法制备SiC体积分数高的SiCp／Al预制块,进行SiC预分散,然后将预制块加入处于半固态温度条件下的铝合金熔体中,最后导入超声波进行搅拌。此法很好地改善了增强颗粒与基体之间的润湿性,使SiC在基体中均匀分布。     

超声在电沉积锡基碳纳米管复合材料中应用

本文在硫酸盐型镀锡液中,加入碳纳米管,采用复合电沉积工艺制备锡基碳纳米管复合材料,作为锂离子电池负极。利用扫描电镜进行微区形貌观察,比较了搅拌条件下和在超声作用下制备的复合材料的不同,超声作用下制备的复合镀层微观表面平整,碳纳米管在基体中均匀分散,其与基体结合良好。依据实验对超声在复合电沉积过程中作用机理给出了初步的解释。     

钟罩压块铸造法制备CNTs/ZChPbSb15-5轴承合金复合材料

将碳纳米管(CNTs)、铅粉按质量比1∶5混合后压块,采用钟罩将制备好的预制块压入轴承合金熔体制备CNTs/ZChPbSb 15-5复合材料.研究了该复合材料的微观组织和显微硬度,并测试了该复合材料在一定载荷下的摩擦因数和磨损量.结果表明:碳纳米管能明显细化复合材料的组织,使SnSb相分布密度增大、且更加均匀;相比基体合金复合材料的显微硬度显著提高,尤其是合金质点相的硬度提高了31.0％;在相同条件下,该复合材料的摩擦因数和磨损量均低于基体合金.     

原位合成TiCp/Al预制块及其在镁液中的熔化行为

采用XD法原位合成TiCp/Al预制块, 并通过XRD、 SEM、 EDAX和DTA等手段研究了预制块的组织和性能, 探讨了TiCp/Al预制块在镁液中的熔化行为. 结果表明: TiCp/Al预制块中, 基体Al的熔点约为635.7.℃, 略低于纯铝的熔点, 但TiC粒子之间存在较强的结合力, 使其在高温加热时仍能保持原有形状; 未搅拌时, TiCp/Al预制块在800.℃的镁液中保温60.min后仍不熔化, 采用搅拌工艺有利于促进TiCp/Al预制块的熔化, 并且使TiC粒子在熔体中均匀分布. TiCp/Al预制块在镁液中熔化时, 基体Al通过熔化和对流扩散进入到镁液中, TiC粒子间的较强的结合力需通过搅拌产生的剪切力才能破坏, 并随镁液流动进入到镁液中. 机械搅拌可使TiC粒子在镁液中均匀分布.     

ZTA/高铬铸铁基复合材料的制备及磨损性能研究

将粒径为2～3 mm的ZTA(ZrO2增韧Al2O3)陶瓷颗粒与自制粘结剂经混合烧结后,获得蜂巢状陶瓷预制体,浇注金属液铸渗陶瓷预制体,成功制备出ZTA陶瓷颗粒增强高铬铸铁基耐磨复合材料,并考察了复合材料的三体磨料磨损性能.结果表明,复合材料中陶瓷颗粒的体积分数为47％～55％;陶瓷颗粒与基体界面致密,无缩孔、裂纹等缺陷;复合材料的三体磨料磨损性能是高铬铸铁基体的2.41倍.     

颗粒增强高铬铸铁基复合材料的制备、组织与性能

将粒径为1～3 mm的ZTA(ZrO2增韧Al2O3)陶瓷颗粒与自制粘结剂均匀混合后填充到具有蜂窝状内腔的模具中固化后获得蜂窝状多孔陶瓷预制体,浇注高铬铸铁金属液铸渗陶瓷预制体成功制备出ZTA陶瓷颗粒增强高铬铸铁基耐磨复合材料,并考察了复合材料的三体磨料磨损性能.结果表明:复合材料中陶瓷颗粒的体积分数为48％～58％;陶瓷颗粒与基体界面致密,无缩孔、裂纹等缺陷;经热处理后复合材料的耐三体磨料磨损性能是工程中常用的Cr20高铬铸铁的5.9倍.     

Al-Ti-B_4C体系熔体内燃烧合成TiC-TiB_2颗粒局部增强钢基复合材料

利用Al-Ti-B4C体系通过燃烧合成辅助铸造法成功制备了TiC-TiB2颗粒局部增强钢基复合材料,研究了Al含量对局部增强复合材料的组织及耐磨性的影响.结果表明,不同Al含量(0~50%,质量分数)的Al-Ti-B4C压坯在约1873 K钢液浇注下都能原位反应生成TiC和TiB2陶瓷颗粒,而且钢液都向预制块发生了不同程度的浸渗.压坯内Al含量的变化不仅影响了合成产物的相组成及陶瓷相的分布、尺寸和数量,而且还影响了局部增强区和钢基体界面处陶瓷颗粒的分布状况.随Al含量的增加,合成陶瓷的颗粒大小、数量以及颗粒间的孔隙均变小,产物中形成的金属间化合物的种类和数量增多,且陶瓷颗粒在界面处的梯度分布趋势减弱并最终消失.磨损测试结果表明,复合材料局部增强区的耐磨损性比钢基体显著提高,而且在Al含量为0时为最好,然后依次为含30%Al,10%Al和50%Al的复合材料.     

颗粒增强钢基耐磨复合材料的制备、组织与性能

采用铸渗法成功制备出ZTA(ZrO2增韧A12O3)陶瓷颗粒增强合金钢基耐磨复合材料.制备方法:将陶瓷颗粒与自制粘结剂混合填充到具有一定型腔的模具中,加压凝固后获得多孔连通的陶瓷预制体;将预制体固定到铸型中,浇注合金钢,浇注温度1 500--1 560℃,金属液铸渗预制体获得局部复合的耐磨复合材料.结果表明:铸渗效果良好,陶瓷颗粒与合金钢基体界面结合紧密,无缩孔、裂纹等缺陷;陶瓷颗粒在复合材料中的体积分数为42％～56％;在三体磨料磨损条件下,ZTA/合金钢复合材料的抗三体磨料磨损性能是合金钢基体的4.37倍.     

WMCNTs/AZ31复合材料电化学腐蚀研究

采用碳纳米管孕育块铸造法制备碳纳米管/AZ31镁基复合材料,测量其电化学极化曲线,研究碳纳米管加入量对复合材料抗腐蚀性能的影响,利用SEM对复合材料腐蚀前后的表面形貌进行了观察和分析。结果表明,碳纳米管的加入有效地提高了复合材料的抗腐蚀性能,随着复合材料中碳纳米管加入量的增加,腐蚀电流密度I_corr由5.279 μA/cm²减小到2.994 μA/cm²。     

预制块重熔法制备的SiC/Al复合材料的磨损性能研究

本文采用含高体积分数SiC颗粒预制体在高能超声搅拌下加入铝熔体的方法制备SiCP/Al复合材料,研究了复合材料的微观组织特征、硬度和摩擦磨损性能。实验结果表明：高能超声重熔预制块的方法制备的复合材料基体组织形态均匀细小,SiCP颗粒在复合材料中弥散分布,与基体间结合良好;随着SiCP颗粒体积分数的增加,复合材料的硬度上升,耐磨性显著提高。通过对复合材料磨损表面的SEM观察分析表明,在干摩擦条件下,复合材料的磨损机理为微切削磨损和表层剥落及部分粘着磨损的综合作用。     

碳纳米管/ZM5镁合金复合材料的制备与力学性能研究

采用搅拌铸造法制备了碳纳米管/ZM5镁合金复合材料,研究了搅拌法加入碳纳米管的工艺特点,测试了复合材料的力学性能,并利用扫描电子显微镜和能谱分析对复合材料断口形貌进行了观察和分析.研究结果表明：当搅拌温度接近于ZM5镁合金液相线温度时,碳纳米管能较好的加入到镁合金熔体中.与基体合金相比,复合材料的抗拉强度、弹性模量、显微硬度显著增加,伸长率最大可提高110%,但是碳纳米管加入量过多会导致偏聚,使力学性能下降.碳纳米管能细化复合材料的晶粒组织,并且起搭接晶粒和承载变形抗力的作用.     

碳纳米管增强银复合材料的导热性(英文)

通过分子水平层级混合制备了碳纳米管增强银基复合材料。研究了碳纳米管的类型(单壁/多壁)及功能化模式(共价键/非共价键)对银复合材料导热性的影响。XRD及EDS结果表明,复合材料中存在银与碳。高分辨率扫描电镜和透射电镜结果表明碳纳米管均匀地嵌在银基体中。利用拉曼光谱和FTIR研究了共价键功能化对多壁碳纳米管的影响。共价键功能化后,碳纳米管中引入了功能团且保持结构完整。利用激光闪光技术以及有效介质理论研究了复合材料的导热性。实验结果表明:加入共价功能化的单壁和多壁纳米碳管后,材料的导热性降低。但加入非共价键功能化的多壁碳纳米管后,复合材料的有效导热性增强,这与不考虑界面热阻时的有效介质理论预测结果一致。     

原位TiC颗粒增强铸造钢基复合材料制备工艺

利用钢液自身的高温直接引燃压入其中的Ti-C-Fe预制块，原位合成TiC增强颗粒，然后，对含有TiC颗粒的钢液进行铸造形成，即可获得TiC颗粒增强钢基复合材料。着重研究了钢液温度、合成的TiC颗粒含量以及钢液保温时间对复合材料组织的影响。在此基础上，优化了复合材料的制备工艺参数，并制备出了具有较理想组织的复合材料。