高体积比SiC_p/6063Al复合材料表面预置钛膜及真空钎焊分析

以增强相体积比为60%的Si Cp/6063Al复合材料为母材,首先在母材上磁控溅射钛膜,然后在580℃保温40 min的条件下,采用Al-Si-Mg共晶钎料对复合材料进行真空钎焊.利用扫描电镜、EDS局部能谱分析和XRD衍射的方法对接头的界面组织及断口形貌进行了研究.结果表明,活性钛膜提高了钎料对母材的润湿性,钎焊过程中钎料与镀层、镀层与母材基体界面处均形成了过渡层,且钎料与Si C颗粒间形成致密连接,并在过渡层中发现了Ti C0.981新相.     

酸洗处理对高体积分数SiC_p/Al复合材料组织性能的影响

采用10%氢氟酸对SiC_p进行搅拌酸洗处理,用直接电热法触变成形工艺制备SiC_p增强6061Al基复合材料,研究了SiC酸洗处理对复合材料的微观组织和力学性能的影响。结果表明,经酸洗处理的增强颗粒界面平直干净,SiC_p表面产生蚀坑,比表面积增大,与铝基界面结合良好,空隙减少,且无杂质相生成。与未进行表面处理的复合材料相比,致密性和抗折强度得到显著提高。     

SiC纤维增强TiAl基复合材料的制备工艺探索

通过加入连续Si C纤维,改善Ti Al基金属间化合物室温脆性。利用Ti箔-Si C纤维-Al箔经过热压工艺制备连续Si C纤维增强Ti Al基复合材料。探索了纤维/箔铺叠次序和热压工艺对Ti Al基复合材料组织和性能的影响。利用扫描电镜、电子探针显微镜和X射线衍射仪等分析手段对其组织结构和相组成等进行了研究。研究结果表明:Si C纤维铺于Al箔与Al箔之间,采用三段式热压工艺能得到致密的微叠层Ti Al基复合材料具有良好的塑性和韧性。     

SiC_p表面化学镀Cu对Al基复合材料组织和性能的影响

采用化学镀覆的方法对SiC_p表面进行镀Cu处理,以2024铝合金为基体,通过直热法粉末触变成形工艺制备了SiC_p体积分数为60%的Al基复合材料,研究了Cu镀层对复合材料显微组织、相组成、断裂行为、抗弯强度和热膨胀系数的影响。研究发现,SiC_p经过镀Cu处理后,复合材料的组织由AlCu、Al_2Cu为主的金属间化合物组成,对复合材料的性质和性能产生了较大影响。新相AlCu、Al_2Cu的出现,显著降低了复合材料的热膨胀系数。与未镀Cu的SiC_p/2024Al复合材料相比,镀Cu后复合材料的致密度为99.15%,提高了1.57%;热膨胀系数为5.73×10~(-6) K~(-1),降低了32.4%;抗弯强度为283 MPa,降低了10.2%。     

SiC表面化学镀镍对SiC_p/Al复合材料界面及耐蚀性影响

对SiC_p表面化学镀镍后制备的铝基复合材料(SiC_p-Ni/Al)界面及耐蚀性差异进行研究。采用XRD,SEM及EDS观察SiC_p-Ni/Al与未镀镍SiC_p制备的Al基复合材料(SiC_p/Al)界面,通过极化曲线及电化学噪声测试其耐蚀性。结果表明,镀镍层改善了SiC_p与Al基体间的润湿性,提高了界面结合强度,减少了有害界面反应物A14C3的生成。SiC_p/Al在3.5%(质量分数)Na Cl溶液中浸泡2000 s前表现为局部腐蚀行为,之后转变为均匀腐蚀。而SiC_p-Ni/Al在整个浸泡过程表现为局部腐蚀,且其自腐蚀电位较高,噪声电阻较大,耐蚀性更好。     

B_4C/Al-Si复合材料的制备

采用真空无压烧结法,制备了多孔碳化硼(B4C)骨架,致密度为46.8%.然后采用真空无压浸渗法,以A356铝合金为渗体,与B4C骨架进行复合.制备了B4C/Al-Si复合材料,致密度达99%以上,抗压强度为453 MPa,弯曲强度为294 MPa.微观结构分析结果表明,制备的复合材料组织致密,形成的Al、Si、Al3BC相分布均匀,界面复合良好.Al主要分布在B4C颗粒间,Si相主要分布在B4C和Al的界面处,使B4C和Al紧密结合,且试样的表面和心部均有分布均匀的Al存在.制备的B4C/Al-Si复合材料中B4C形成连续的骨架结构,而孔隙处的金属相则起到增韧、增强的作用.     

镀TiC金刚石/铝复合材料的热膨胀性能

采用气压浸渗法制备了金刚石体积分数为65%的铝基复合材料,分析了复合材料的显微组织并对热膨胀系数(CTE)进行了测试,研究了镀TiC金刚石/铝复合材料的热膨胀性能。结果表明,金刚石颗粒在铝合金基体中分布均匀,组织致密;TiC镀层有效地改善了金刚石颗粒与铝合金基体间选择性粘结现象,增强了金刚石与基体间的界面结合;镀TiC使复合材料热膨胀系数明显降低,Turner模型和Kerner模型的均值可以预测其热膨胀系数,而对于未镀层的复合材料则可以用Kerner模型进行预测。     

含高体积分数SiC_p的Al复合材料微观组织及弯曲性能

利用无压浸渗法制备高体积分数SiC的SiC_p/Al复合材料.采用XRD和SEM对复合材料的相组成、微观组织及断口形貌进行分析,研究颗粒粒径分布和基体合金成分对复合材料抗弯性能的影响.结果表明:以Al-10Si-8Mg(质量分数,%)合金为基体制备的复合材料组织均匀,致密度好,无明显气孔缺陷;界面反应产物为Mg2Si、MgAl_2O_4和Fe,其弯曲强度高于以Al-10Si合金为基体制备的复合材料的弯曲强度;SiC_p/Al复合材料的弯曲强度随着SiC颗粒粒径的增大而减小;复合材料整体上表现出脆性断裂的特征.     

真空辅助差压浸渗制备C_f/Al复合材料的组织与性能

基于差压铸造原理开发出连续碳纤维增强铝基复合材料(Cf/Al)真空辅助差压浸渗制备新工艺。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和透射电镜(TEM)分析了Cf/Al复合材料的微观组织、纤维分布、界面结构成分和试样断口形貌,通过三点弯曲试验测试了Cf/Al复合材料的室温抗弯强度。结果表明,制备的复合材料组织致密,纤维分布均匀且与基体结合良好;复合材料中界面反应物尺寸细小且呈非连续分布状态,其主要成分为Al4C3相和Mg2Si相;复合材料室温抗弯强度达到了1 078MPa,断口有部分纤维拔出和C/Al界面脱粘现象,呈现出明显的韧性断裂特征。     

真空热压SiC_p/2024Al复合材料力学性能与显微结构

采用真空热压法制备了体积分数为30%的Si Cp/2024Al复合材料,研究了该复合材料的显微组织结构及力学性能。结果表明,复合材料组织致密,颗粒与基体界面结合状况较好,Si C颗粒在铝基体中基本上分布均匀。经490℃、2 h固溶处理和170℃、8 h人工时效后,Si Cp/2024Al复合材料的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为409 MPa、325 MPa和4.9%,基体中存在大量的纳米析出相为S'(Al2Cu Mg)。随Si C颗粒加入,复合材料力学性能提高,其断裂方式为基体开裂和界面处撕裂。     

纳米SiC_p/Al复合材料的显微组织与力学性能

采用热压烧结+热挤压法制备了不同SiC_p含量的Al基复合材料,运用XRD、SEM、TEM等研究了不同SiC_p含量的Al基复合材料的显微组织和力学性能,并对断口形貌进行了观察。结果表明,随着SiC_p含量的增加,材料的致密度逐渐降低,但是致密度都高于98%,SiC_p/Al复合材料的晶粒尺寸为亚微米级;不同SiC_p含量的热挤压态和退火态SiC_p/Al复合材料的强度相对挤压态纯Al有较大提高,而伸长率却有所降低;退火处理对挤压态SiC_p/Al复合材料的强度影响较小,且随着SiC_p颗粒含量的增加,退火对SiC_p/Al复合材料塑性的改善效果逐渐减弱。     

粉末冶金制备50%SiC_p/Al复合材料的结构及性能

采用球磨加常压烧结的粉末冶金工艺制备50%SiC_p/6061Al(体积分数)复合材料,研究了烧结温度对该高体积分数SiC_p/Al复合材料结构与性能的影响。结果表明:球磨有利于形成成分均匀的50%SiC_p6061Al复合粉体;随着烧结温度的升高,50%SiC_p/6061Al复合材料的致密度及抗弯强度先增后减。710℃烧结的复合材料性能最佳,致密度达到97%,抗弯强度大于400 MPa。该复合材料中SiC_p呈解理断裂,而Al合金基体呈韧性撕裂的断裂特征。750℃烧结的50%SiC_p/6061Al复合材料中,SiC_p/Al界面反应加剧,生成较多的Al4C3相,导致复合材料结构劣化,性能降低。     

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。     

钢铁成分及添加元素对热镀锌组织和性能的影响

介绍了钢中元素(C、Si、P、Cu和Ti)对热镀锌组织和性能的影响。结果表明:通过向锌液中添加Al、Mg、Ni和微量稀土,合金的晶粒得到明显细化,组织得到改善,而且更加致密均匀,镀层厚度得到一定的减薄,从而提高了合金镀层的耐蚀性。     

原位Al_3Ti/Al复合材料的冷喷涂制备及组织性能

以Al80/Ti20(mass%)混合粉末为原料,采用冷喷涂法在低碳钢上沉积致密的Al/Ti基复合材料,对其在不同温度下(400、450、500、550和600℃)进行热处理,获得原位Al_3Ti金属间化合物颗粒增强Al基复合材料。采用扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度仪及磨损试验机研究了冷喷涂Al/Ti复合材料热处理前后的微观组织形貌、相结构、硬度及磨粒磨损性能的变化规律。结果表明:冷喷涂Al/Ti复合材料的相结构与喷涂粉末相同,涂层组织致密、颗粒间为机械结合;Al/Ti复合材料在450℃热处理后其局部区域开始通过扩散反应原位形成Al_3Ti金属间化合物,而在600℃热处理后初始Ti颗粒已全部转变为Al_3Ti金属间化合物颗粒,同时,涂层内部颗粒界面间结合显著改善,从而获得原位Al_3Ti/Al复合材料。随着热处理温度升高,原位Al_3Ti/Al复合材料硬度先下降后升高,而其磨粒磨损性能则在550℃热处理后显著增加。     

原位Al_3Ti/Al复合材料的冷喷涂制备及组织性能北大核心CSCD

以Al80/Ti20(mass%)混合粉末为原料,采用冷喷涂法在低碳钢上沉积致密的Al/Ti基复合材料,对其在不同温度下(400、450、500、550和600℃)进行热处理,获得原位Al_3Ti金属间化合物颗粒增强Al基复合材料。采用扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度仪及磨损试验机研究了冷喷涂Al/Ti复合材料热处理前后的微观组织形貌、相结构、硬度及磨粒磨损性能的变化规律。结果表明:冷喷涂Al/Ti复合材料的相结构与喷涂粉末相同,涂层组织致密、颗粒间为机械结合;Al/Ti复合材料在450℃热处理后其局部区域开始通过扩散反应原位形成Al_3Ti金属间化合物,而在600℃热处理后初始Ti颗粒已全部转变为Al_3Ti金属间化合物颗粒,同时,涂层内部颗粒界面间结合显著改善,从而获得原位Al_3Ti/Al复合材料。随着热处理温度升高,原位Al_3Ti/Al复合材料硬度先下降后升高,而其磨粒磨损性能则在550℃热处理后显著增加。     

SiC_p/2024Al复合材料界面的表征及评价（英文）

采用粉末冶金方法制备体积分数为35%的Si Cp/2024 Al复合材料。利用高分辨透射电镜对复合材料中Si Cp与Al基体、析出相与Al基体之间的界面微结构进行表征,采用拉伸弹性模量和布氏硬度测试对界面状况进行评估。结果表明,所得复合材料中Si C与Al的界面整体状况良好。复合材料中SiC/Al界面分为3种类型:大部分干净界面、少量轻微反应型界面以及极少量的非晶层界面。在干净界面中,Si C和Al的结合机制为紧密原子匹配形成的半共格界面,且Si C和Al无固定或择优的取向关系。在轻微反应型界面中,MgA l2O4尖晶石与Si C和Al均形成半共格界面,作为中间媒介很好地连接Si C和Al。复合材料经510°C固溶2 h再在190°C时效9 h后,许多圆盘状纳米析出相和棒针状纳米析出相弥散分布于基体中,且与基体的界面为错配度较小的半共格界面。此时,复合材料的布氏硬度达到峰值。     

Thermo-physical Properties and Reaction Process of SiCp/Al-7Si-5Mg Aluminum Matrix Composites Fabricated by Pressureless Infiltration

采用无压浸渗法制备出了体积分数为55%~70%的SiCp/Al复合材料,并对其反应机理、组织形貌以及热物理性能进行了研究。XRD及热力学分析表明：复合材料在制备的过程中最可能发生的界面反应为SiO2(s)+Al(l)+MgO(s)→MgAl2O4(s)+Si(s),提高Si元素的活度可以有效抑制有害界面产物Al4C3的生成;金相显微分析表明：复合材料组织均匀,结构致密,在复合材料制备过程中易产生浸渗缺陷;热物理研究表明：浸渗缺陷较少,结构致密的复合材料其最佳热导 (TC) 和热膨胀系数 (CTE) 分别为170.2 W/(m·K)和6.64×10-6 K-1。     

无压浸渗制备SiCp/Al-7Si-5Mg铝基复合材料的反应过程及热物理性能（英文）

采用无压浸渗法制备出了体积分数为55%~70%的SiCp/Al复合材料,并对其反应机理、组织形貌以及热物理性能进行了研究。XRD及热力学分析表明:复合材料在制备的过程中最可能发生的界面反应为SiO2(s)+Al(l)+MgO(s)→MgAl2O4(s)+Si(s),提高Si元素的活度可以有效抑制有害界面产物Al4C3的生成;金相显微分析表明:复合材料组织均匀,结构致密,在复合材料制备过程中易产生浸渗缺陷;热物理研究表明:浸渗缺陷较少,结构致密的复合材料其最佳热导(TC)和热膨胀系数(CTE)分别为170.2 W/(m·K)和6.64×10-6K-1。     

3D打印制备SiC预制体增强铝基复合材料的微观组织

采用3D打印制备SiC陶瓷预制体,用压力浸渗工艺制备SiC增强A356基复合材料(SiC/A356复合材料),采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)及X射线衍射仪(X-ray)等对其物相、组织形貌等进行研究。结果表明,用该方法制备的SiC/A356复合材料组织致密,颗粒分布均匀,颗粒与基体的界面结合性能较好;SiC增强与A356基体界面反应控制良好,未检测到Al_4C_3脆性相生成,表明A356合金中的Si有利于防止脆性相Al4C3的形成,Mg元素的存在提高了A356基体和SiCp增强体之间的润湿性。