Mg基非晶合金及其复合材料的研究与进展

综述了Mg基大块非晶合金及其复合材料的研究现状,重点介绍了Mg基非晶合金的制备、成分开发以及复合材料的制备和添加第二相对非晶基体的影响。对Mg基非晶合金及其非晶复合材料的进一步研究提出了建议。     

碳纳米管增强TiNi复合钎料的制备与表征

针对CNTs增强TiNi复合钎料制备中存在CNTs的均匀分散性差、结构完整性差、碳基团与基体易反应而导致基体材料污染等问题,采用PECVD方法低温原位在Ni-TiH₂基体上制备CNTs/TiNi复合钎料,采用XRD,SEM,Raman,TEM等对制备的复合钎料进行表征与分析.结果表明,该方法不仅保证了复合钎料中CNTs的结构完美和均匀分散性,而且保证了TiH₂不会因温度过高分解,避免了复合钎料体系中钛与碳之间反应,真正意义上实现了CNTs对TiNi复合钎料的强化.通过复合钎料中CNTs的增强效果,缓解钎焊接头的残余应力,提高钎焊接头的力学、热学及高温性能,可实现陶瓷、复合材料与金属复合构件的可靠连接及高温使用.     

搅拌摩擦通道挤压制备碳纳米管增强7075铝基复合材料

搅拌摩擦通道挤压是作者基于搅拌摩擦焊接和等通道转角挤压提出的一种固相状态制备金属基复合材料的新方法。采用搅拌摩擦通道挤压方法，通过添加不同体积分数的碳纳米管（CNTs）(0%、2%和4%)，制备了碳纳米管增强7075铝合金基复合材料（CNTs/Al-7075）。通过光学显微镜、扫描电子显微镜和透射电子显微镜观察并分析了CNTs在Al-7075基体中的分布特征，以及复合材料的细晶组织和第二相颗粒特征。采用固溶和时效处理改善CNTs/Al-7075复合材料的组织和力学性能。结果表明，采用搅拌摩擦通道挤压方法可以制备CNTs分布均匀的CNTs/Al-7075复合材料，实现7075铝合金基体晶粒细化，通过引入CNTs增强相可获得更为细小的晶粒组织。随着CNTs体积分数增加，CNTs/Al-7075复合材料的晶粒更加细化。固溶和时效处理改善了搅拌摩擦通道挤压制备的7075铝合金和CNTs/Al-7075复合材料的第二相析出行为，使材料的显微硬度得到提高。CNTs/Al-7075复合材料的强化机制综合了细晶强化、位错强化、载荷传递和第二相强化，其中以第二相强化为主。     

钟罩浸块铸造法制备的CNTs/AZ31镁基复合材料的力学性能

将Al粉、Zn粉、碳纳米管(CNTs)混合料按照质量比为3:1:X(X=0,0.5,1.0,1.5)压块,并用钟罩压入法将这些预先制备的压块加入到合金熔体中制备AZ31/CNTs复合材料。测试该复合材料的力学性能,利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、X射线衍射仪和光学显微镜对AZ31/CNTs复合材料的金相试样、断口形貌进行表征和分析。结果表明:钟罩压块法可以有效地将碳纳米管分散到镁合金熔体中;CNTs对AZ31镁合金的力学性能有较强的增强效果,与本研究中的铸造AZ31合金相比,AZ31/CNTs复合材料的最大抗拉强度和伸长率分别提高41.3%和119.4%,弹性模量和显微硬度分别提高67.8%和66.9%;CNTs对AZ31镁合金基体晶粒的细化作用显著,与镁基体界面结合较好;复合材料试样断口形貌由韧窝和撕裂棱组成,呈现准解理断裂特征。     

碳纳米管-石墨烯增强AZ31镁基复合材料实验研究

采用粉末冶金法结合热挤压制备了不同质量分数的碳纳米管(CNTs)和石墨烯(GNPs)增强AZ31镁基复合材料。分析了CNTs和GNPs对AZ31镁合金及其复合材料组织、力学性能及物理性能的影响。结果表明:CNTs和GNPs的加入可以细化晶粒尺寸,并且可以提高材料的硬度、拉伸和压缩屈服强度。当同时添加0.5wt%CNTs和0.5wt%GNPs时,复合材料的抗拉强度和抗压强度分别可达到:309 MPa和399 MPa,复合材料的硬度相比基体提升了17.1%。但是复合材料的塑性和导电性相比基体材料降低。     

基体组织对TiC/Ti-6Al-4V复合材料断裂韧性的影响

采用原位自生的方法制备了TiC颗粒增强的TiC/Ti-6Al-4V复合材料。将锻造后的钛基复合材料在700 ℃、995 ℃以及1020 ℃进行热处理,获得具有不同基体微观组织的复合材料,研究基体微观组织对钛基复合材料拉伸性能以及断裂韧性的影响。结果表明,初始α相的含量及其尺寸对TiC/Ti-6Al-4V复合材料的断裂韧性影响较大,初始α相体积分数为20%时,复合材料拉伸性能最好,抗拉强度和伸长率分别为1057.5 MPa、19.95%;同时具有优良的断裂韧性。     

Ti+CNTs强化NiAl基复合材料的微观组织与性能

以Ni、Al、Ti以及碳纳米管(CNTs)为原料,采用自蔓延高温合成(SHS)方法制备出含CNTs-TiC增强相的NiAl基复合材料;分析复合材料的物相组成、微观结构及成分分布,并探讨微观组织的形成机制。结果表明:合成产物主要为NiAl和TiC及少量未反应的CNTs;在Ni+Al体系中加入少量Ti+CNTs时,CNTs作为碳源和形核中心与Ti原子结合生成TiC颗粒,在CNTs周围形成尺寸细小的TiC颗粒或TiC薄层,当加入的Ti+CNTs含量增加时,TiC颗粒充分长大,呈现八面体或立方体形态,一部分弥散分布在NiAl基体中,一部分在NiAl晶界处团聚;随着Ti+CNTs的加入,NiAl晶粒得到显著细化,原位合成的TiC颗粒增强了复合材料的显微硬度和抗压强度,CNTs作为增强纤维,通过裂纹桥联及纤维拔出等机制强化材料的断裂韧性,CNTs-TiC的复合强化对材料起到增强增韧作用。     

T4态CNTs/ZM5复合材料的研究

对搅拌铸造技术制备的CNTs／ZM5复合材料进行T4固溶处理。研究了碳纳米管（CNTs）对T4态力学性能的影响规律。测试了T4固溶处理后复合材料力学性能，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。试验结果表明，CNTs对T4态镁合金（ZM5）有较强的增强效果。采用镀镍处理后的CNTs能更好的和镁基体结合，其增强效果更为明显，但随着CNTs加入量的过多，都会导致偏聚，使力学性能下降。     

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.     

Cu含量对CNTs/Al-Cu复合材料显微组织和压缩力学性能的影响（英文）

通过热压烧结和热轧制备碳纳米管(CNTs)增强的Al-Cu基复合材料,系统研究Cu含量对Al与CNTs的界面反应、含Cu沉淀物的析出行为及相应复合材料力学性能的影响。研究表明,提高Cu含量不仅能使复合材料制备过程中含Cu析出相的数量和尺寸增加,而且能促进CNTs与Al基体之间的界面反应,加剧CNTs转化为Al₄C₃。由于含有1%Cu(质量分数)的复合材料保持CNTs的原始结构,因此,它在所有复合材料中具有最高的强度、弹性模量和硬度。此外,增加Cu含量还能改变影响复合材料强度的主要强化机制。     

Improvement of mechanical properties of Sn-58Bi alloy with multi-walled carbon nanotubes

Carbon nanotubes (CNTs) reinforced Sn-58Bi composites were successfully fabricated through ball-milling method and low temperature melting process.The influence of multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) on the mechanical strength and ductility of Sn-58Bi lead-free alloy was studied.The mechanical test results show that the bending strength of Sn-58Bi-0.03CNTs (mass fraction,%) composite is increased by 10.5% than that of the Sn-58Bi alloy,which can be attributed to the reduction of Sn-rich segregation and the grain refinement.The toughness of Sn-58Bi-0.03CNTs composite is increased by 48.9% than that of the matrix materials.It is indicated that the influence of CNTs on the strength of Sn-58Bi-xCNTs composite is insignificant.In addition,the fracture mechanism of CNTs reinforced Sn Bi composite was analyzed.The corresponding fracture surface comparison between the Sn-58Bi-0.03CNTs composite and the monolithic Sn-58Bi alloy was made to identify the influence of CNTs on the fracture behavior and the reinforcing effect of CNTs.     

颗粒增强铝基复合材料断裂韧度研究

采用搅熔复合法制备颗粒增强铝基复合材料．对复合材料断裂韧度进行了测试。系统研究了影响该材料断裂韧度的各种影响因素：结果表明：在增强相加入量相同时．采用Sic颗粒复合材料的断裂韧度比Al2O3的影响显著，而增强颗粒质量分数越高．则复合材料的断裂韧度越低．增强颗粒尺寸越小，复合材料断裂韧度值越大。热处理状态对断裂韧度也有较大影响，人工时效比自然时效状态下的断裂韧度高。     

改善颗粒增强金属基复合材料塑性和韧性的途径与机制

评述了影响颗粒增强金属基复合材料塑性和韧性的各种因素,在此基础上深入研究了颗粒形状对ＳｉＣｐ／ＬＤ２复合材料塑性和断裂韧性的影响规律。采用有限单元法分析不同形状的ＳｉＣ颗粒增强的ＬＤ２复合材料的微区力学环境和整体力学行为,结果表明颗粒的尖锐化导致基体内应变集中和颗粒尖端断裂的可能性加剧,因而降低材料的塑性;而在外加载荷的作用下,由于复合材料基体整体均处于较高的加工硬化状态,因此颗粒形状对材料断裂韧     

Wf／ZrTiCuNiBe非晶合金复合材料的界面特征与性能

用渗流铸造水淬法制备了φ6mm×50mm的W纤维增强的Zr4125Ti13．75Cu12.5Ni10Be22.5非晶合金复合材料。采用扫描电镜（SEM）分析了相同渗流时间，不同渗流温度复合材料的界面反应形貌，并采用Push-out法测定了界面剪切强度，讨论了界面特征、界面剪切强度与宏观压缩断裂行为之间的关系。结果表明：渗流铸造法制备的W纤维增强Zr41.25Ti13．75Cu12.5Ni10Be22.5非晶合金复合材料明显提高了非晶合金的塑性和断裂强度。复合材料界面结合包括界面扩散和界面反应两个过程。界面反应程度加剧时界面剪切强度增大，复合材料的破坏方式由纵向劈裂转变为剪切破坏。     

Preparation of zirconia-alumina powder by co-precipitation

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＢｅｃａｕｓｅｏｆｅｘｃｅｌｌｅｎｔｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ,ｉｎｐａｒｔｉｃｕｌａｒ,ｈｉｇｈｆｒａｃｔｕｒｅｔｏｕｇｈｎｅｓｓ,ｈｉｇｈｓｔｒｅｎｇｔｈ ,ｈｉｇｈｈａｒｄｎｅｓｓａｎｄｗｅａｒｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ,ｚｉｒｃｏｎｉａｔｏｕｇｈ ｅｎｅｄａｌｕｍｉｎａ (ＺＴＡ)ｉｓａｄｅｓｉｒａｂｌｅｍａｔｅｒｉａｌｆｏｒｅｎｇｉ ｎｅｅｒｉｎｇａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ.ＳｉｎｃｅＣｌａｕｓｅｎｒｅｐｏｒｔｅｄＺＴＡｗｉｔｈｈｉｇｈｆｒａｃｔｕｒｅｔｏｕｇｈｎ…     

Fabrication of aluminum matrix composite reinforced with carbon nanotubes

1.0wt.% carbon nanotube （CNT） reinforced 2024Al matrix composite was fabricated by cold isostatic press and subsequent hot extrusion techniques. The mechanical properties of the composite were measured by a tensile test. Mean-while,the fracture surfaces were examined using field emission scanning electron microscopy. The experimental results show that CNTs are dispersed homogeneously in the composite and that the interfaces of the Al matrix and the CNT bond well. Although the tensile strength and the Young’s modulus of the composite are enhanced markedly,the elongation does not decrease when compared with the matrix material fabricated under the same process. The reasons for the increments may be the extraordinary mechanical properties of CNTs,and the bridging and pulling-out role of CNTs in the Al matrix composite.     

高强度高韧性铝合金基复合材料的制备和断裂机制

为解决金属基复氏韧性的缺点,采用宏观结构设计方法制备了断裂韧性达到相应铝合金水平的ＳｉＣｐ－ＬＤ２／ＬＤ２复合材料,与同体积分数的普通ＳｉＣｐ／ＬＤ２复合材料比较,其强化效果得以保持,并提高了材料的断裂力,断裂过程表明现出阶段性,避免了普通复合材料灾难性失效突然发生的缺点,高体积分数的ＳｉＣｐ－ＬＤ２复合材料棒之间未增强基体的塑性变形以及其对裂纹的阻断,使裂纹沿（ＳｉＣｐ－ＬＤ２）／（ＬＤ２）界面     

MICROSTRUCTURE AND MECHANICAL PROPERTIES OF SiC W/BAS (BaAl 2Si 2O 8) GLASS CERAMIC COMPOSITE

１．ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＢＡＳ（ＢａＯＡｌ２Ｏ３ＳｉＯ２）ｇｌａｓｓｃｅｒａｍｉｃｓｗｉｔｈｃｅｌｓｉａｎａｓｍａｉｎｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅｐｈａｓｅａｒｅｐｏｔｅｎｔｉａｌｍａｔｒｉｃｅｓｏｆｒｅｆｒａｃｔｏｒｙｆｉｂｅｒｏｒｗｈｉｓｋｅｒｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｄｕｅｔｏｔｈｅｈｉｇｈｍｅｌｔｉｎｇｐｏｉｎｔ（１７６０℃）ａｎｄｇｏｏｄｏｘｉｄａｔｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆｃｅｌｓｉａｎ．Ｃｅｌｓｉａｎｗｉｔｈｍｏｎｏｃｌｉｎｉｃｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｓｓｔａｂ…     

Mechanical properties of a hybrid cemented carbide composite

Microstructural effects on the mechanical properties of a hybrid metal matrix composite, double cemented (DC) carbide, have been investigated. DC carbide contains granules of WC/Co cemented carbide in a matrix of cobalt. Overall composite hardness increases with decreased granule cobalt content as well as with decreased intergranular matrix fraction of cobalt. High-stress abrasive wear resistance also increases with decreased granule cobalt content and matrix fraction. Fracture toughness of the composite increases with increased cobalt matrix fraction and to a lesser extent with increased granule cobalt content. Increased granule size increases both fracture toughness and wear resistance. DC carbide exhibits a superior combination of fracture toughness and high-stress wear resistance than conventional cemented carbide. The combination of toughness and wear resistance in the composite improves with increased granule hardness.     

氧化铝基陶瓷材料断裂韧性的测量与评价

用压痕法和单边切口梁法测量了氧化铝基陶瓷材料的断裂韧性,对这两种方法所测得的结果进行了分析对比,确定了最适用的压痕法计算公式。研究发现,原料粉末的起始粒度对用压痕法计算材料KIC的最优公式选择并无影响,但对材料的断裂韧性及抗弯强度有不同程度的影响,亚微米第二相增强微米基体的材料综合力学性能最佳;TiN的加入使Al2O3-TiC基体材料的断裂韧性有所增加;在较小的压痕载荷下计算出的材料的断裂韧性值更接近实际;在用不同的公式计算同一材料的断裂韧性值时,断裂韧性值与压痕载荷之间有相似的关系曲线。