钛基复合材料及其制备技术研究进展

综述了钛基复合材料及其制备技术,重点介绍了纤维增强钛基复合材料(FTMCs)和颗粒增强钛基复合材料(PTMCs)的制备技术,分析了各种制备技术的优缺点.研究表明:纤维涂层法具有纤维分布均匀,纤维与界面反应小,复合材料性能优异等优点,是一种很有前景的FTMCs的制备技术.原位合成工艺制备的PTMCs避免了界面反应,界面清洁、结合强度高,可以明显提高PTMCs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。     

原位合成钛基复合材料的研究现状与展望

原位合成钛基复合材料以其高比强度、高比模量引起了人们的广泛关注,尤其是如何提高其高温性能更成为近年研究的热点.综述了原位合成钛基复合材料的主要制备方法、增强体与钛基体的选择、反应体系以及复合材料的显微组织与力学性能,提出了当前存在的主要问题和今后的发展方向.     

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。     

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。     

原位反应制备颗粒增强钛基复合材料的研究进展

原位反应制备的颗粒增强钛基复合材料中增强颗粒与基体的相容性好,复合材料高温性能稳定,成为制备高性能颗粒增强钛基复合材料的首选途径.目前,粉末冶金法、熔铸法、放热弥散法、燃烧合成法和机械合金化法都已用于原位反应制备颗粒增强钛基复合材料.综述了这些制备方法的原理、特点以及制备出的复合材料的组织和性能,指出了原位反应制备颗粒增强钛基复合材料今后的发展方向.     

连续纤维增强钛铝金属间化合物基复合材料的研究进展

综合论述了连续纤维增强钛铝金属间化合物基复合材料的进展情况,介绍了复合材料在发动机等航空航天领域应用的优势,总结归纳了基体的特性、常用纤维增强体、复合材料的力学性能、界面问题和制备技术.在此基础之上提出了今后的发展方向.     

原位TiB/Ti复合材料的熔铸制备及其显微组织

结合Ti-B-Al体系的热力学及Ti-B相图,提出了可制备薄壁、复杂形状原位自生钛基复合材料构件的SMIF工艺.采用XRD、SEM和TEM等手段研究用该工艺制备的复合材料的相组成和显微组织.结果表明,钛基复合材料中生成了TiB增强相,且在基体中分布均匀,呈短纤维状;并且Al的加入使得TiB相具有较高的长径比,最高可达110.TiB增强相/基体界面清洁、无污染.受熔模精铸陶瓷型壳的激冷作用,钛基复合材料铸锭表层中TiB相垂直于铸锭的表面分布.与基体合金相比较,钛基复合材料的力学性能有了很大程度的提高.     

原位自生Ti-B-Si-C系复合材料的制备和性能

以Ti粉、B4C粉和SiC粉为原料,用真空热压烧结工艺制备了原位自生颗粒增强的Ti-B-Si-C系钛基复合材料,研究了复合材料的显微组织和力学性能。结果表明,使用的初始粉末不同,原位自生颗粒的组成不同,复合材料的性能也有明显的差别。     

金属基原位复合材料的特性与进展

本文综述了金属基原位复合材料的特点 ,对该复合材料的结构和机械性能进行了分析 ,并简要讨论了其发展趋势     

熔炼法原位合成TiB-Nd2O3-Ti复合材料的组织与力学性能

用熔炼法原位合成了TiB-Nd2O3-Ti复合材料。采用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜等对其组织及性能进行了观察和分析。结果显示,原位合成的复合材料中,增强体为TiB与Nd2O3,它们均匀分布在Ti基体中,与基体之间没有发生显著的界面反应。原位合成复合材料的压缩屈服强度及其在500℃和600℃时的高温拉伸强度与基体Ti相比均有大幅度提高,其断裂机理与组织结构及变形温度有关。     

原位Al2O3片晶/Ce-TZP和SrO·6Al2O3棒晶/Ce-TZP复合材料的制备与显微结构

通过在Ce-TZP基体中加入AlOOH及矿化剂TiO₂或反应剂SrCO₃制备了原位Al₂O₃片晶/Ce-TZP复合材料和原位SrO·6Al₂O₃棒晶/Ce-TZP复合材料。在烧结过程中TiO₂促进Al₂O₃晶粒发生显著的各向异性生长原位生成的片晶、Al₂O₃与SrCO₃发生反应,原位生成的高度各向异性的棒晶,它们在基体中分布均匀,具有较大的纵横比。烧结温度对片晶/棒晶的大小和含量有明显影响。通过在基体中原位形成片晶或棒晶,材料的力学性能有明显的改善。     

Influence of in situ formed ZrB2 particles on microstructure and mechanical properties of AA6061 metal matrix composites

Particulate reinforced metal matrix composites (PMMCs) have gained considerable amount of research emphasis and attention in the present era. Research is being carried out across the globe to produce new combination of PMMCs. PMMCs are prepared by adding a variety of ceramic particles with monolithic alloys using several techniques. An attempt has been made to produce aluminium metal matrix composites reinforced with zirconium boride (ZrB₂) particles by the in situ reaction of K₂ZrF₆ and KBF₄ salts with molten aluminium. The influence of in situ formed ZrB₂ particles on the microstructure and mechanical properties of AA6061 alloy was studied in this work. The in situ formed ZrB₂ particles significantly refined the microstructure and enhanced the mechanical properties of AA6061 alloy. The weight percentage of ZrB₂ was varied from 0 to 10 in steps of 2.5. Improvement of hardness, ultimate tensile strength and wear resistance of AA6061 alloy was observed with the increase in ZrB₂ content.     

原位合成TiC/Al(7075)复合材料的组织及力学性能

采用原位合成法制备TiC/Al(7075)复合材料,研究原位TiC颗粒的存在形式、分布状态及不同原位TiC颗粒含量对TiC/Al(7075)复合材料的微观组织及力学性能的影响。结果显示,TiC颗粒多以近球形团聚态存在于7075铝基体中,颗粒团大小约为1μm。当原位TiC颗粒质量分数小于6%时,原位TiC颗粒分布较为均匀,随着颗粒含量的增加,TiC/Al(7075)复合材料的铸态组织由蔷薇状组织逐渐转变为等轴晶组织,晶粒尺寸也随着原位TiC颗粒含量的增加而减小。当原位TiC颗粒的质量分数大于6%时,组织中出现气孔。复合材料的硬度和抗冲击韧性测试表明,TiC/Al(7075)复合材料的硬度随TiC颗粒含量的增加而增加,最高硬度达HB 108,冲击韧性在颗粒质量分数为6%时达到最佳,较基体提升31.55%。     

Preparation, Properties and Application of C/C-SiC Composites Fabricated by Warm Compacted-in situ Reaction

Carbon fibre reinforced carbon and SiC dual matrices composites (C/C-SiC) show superior tribological properties, high thermal shock resistance and good abrasive resistance, and they are promising candidates for advanced brake and clutch systems. The microstructure, mechanical properties, friction and wear properties, and application of the C/C-SiC composites fabricated by warm compacted-in situ reaction were introduced. The results indicated that the composites were composed of 50-60 wt pct carbon, 2-10 wt pct residual silicon and 30-40 wt pct silicon carbide. The C/C-SiC brake composites exhibited good mechanical properties. The value of flexural strength and compressive strength could reach 160 and 112 MPa, respectively. The impact strength was about 2.5 kJ·m^-2. The C/C-SiC brake composites showed excellent tribological performance, including high coefficient of friction (0.38), good abrasive resistance (1.10 μm/cycle) and brake steadily on dry condition. The tribological properties on wet condition could be mostly maintained. The silicon carbide matrix in C/C-SiC brake composites improved the wear resistance, and the graphite played the lubrication function, and right volume content of graphite was helpful to forming friction film to reduce the wear rate. These results showed that C/C-SiC composites fabricated by warm compacted-in situ reaction had excellent properties for use as brake materials.     

炭基复合材料与人骨的力学性能对比分析

选用3种炭基复合材料,分别为采用化学气相沉积（CVD）工艺和CVD/浸渍复合工艺制备的2种C/C复合材料以及采用CVD/熔融渗硅（MSI）工艺制备的C/C-SiC复合材料,通过对比分析3种炭基复合材料与人骨的微观结构和力学性能,研究了所选用的3种炭基复合材料作为新型骨折内固定材料的可行性。结果表明:3种炭基复合材料与人骨均具有纤维增强、多孔基体的微观结构形态。在力学性能方面,3种炭基复合材料的弹性模量与人骨都较为接近,其中C/C-SiC复合材料的力学性能与人骨最为接近,分别为弯曲强度213.0 MPa、剪切强度19.3 MPa、压缩强度228.1 MPa,有望成为理想的接骨板材料。CVD和CVD/浸渍工艺制备的C/C复合材料,弯曲强度分别仅为161.8 MPa和174.6 MPa,低于人骨的弯曲强度,后期可通过改进坯体结构和制备工艺等方法来使其力学性能与人骨相匹配。      

机械合金化-放电等离子烧结Al2Cu颗粒增强Al基复合材料的制备

以Al粉和Cu粉为原料,采用机械合金化(MA)和放电等离子烧结(SPS)工艺,原位合成了致密的Al₂Cu/Al块体复合材料,着重研究了MA过程中粉末的形貌、尺寸和物相结构的变化以及SPS后复合材料的微观组织和力学性能。结果表明: 在MA过程中,随着MA时间延长,部分Cu原子逐渐固溶于Al原子晶格中,形成均匀过饱和的固溶体Al(Cu);在SPS过程中,Cu从过饱和固溶体中析出并与Al反应形成Al₂Cu颗粒,且弥散分布于Al基体中,形成Al₂Cu/Al复合材料;Al₂Cu/Al复合材料的致密度高达98.7%,室温下的压缩断裂强度为611.3 MPa,延伸率为9.6%,具有良好的力学性能。     

原位Al_2O_(3pl)/Ce-TZP复合材料的显微结构与力学性能

研究了原位生长Ａｌ２Ｏ３片晶／Ｃｅ－ＴＺＰ复合材料的显微结构与力学性能．结果表明,只要烧结温度适当,引入原位Ａｌ２Ｏ３片晶可同时提高复合材料的强度和断裂韧性．在所研究的范围内,以含 １５ ｖｏｌ％Ａｌ２Ｏ３的复合材料有最好的强韧化效果,而增韧效果又比增强效果明显．如果烧结温度过低或者Ａｌ２Ｏ３含量过高,则复合材料的力学性能反而下降．原位Ａｌ２Ｏ３片晶／Ｃｅ－ＴＺＰ复合材料的强韧化机理为应力诱导相交增韧和片晶增韧,两者起到协同增韧的作用．