无压浸渗高含量Si/Al复合材料的凝固组织特征

对用无压浸渗法制备的高含量Si/Al复合材料的浸渗及凝固组织进行了研究,对Si骨架间的凝固组织和浸渗过程中的水淬组织进行了详细的分析,并对2种组织进行了比较.结果表明,Si骨架间的过共晶Al-Si合金液的水淬组织为伪共晶组织,高速率的凝固阻碍了Si的析出和扩散.而在缓慢冷却凝固时,随着初晶Si的析出,形成呈网络状连续的Si相骨架,Si骨架间隙进一步减小,剩余的过共晶成分的液相被分隔局限其间,液相比例减少.在被Si相骨架分隔的微区内产生了类似于离异共晶的析出现象――初晶Si和共晶Si只能沿原预制体Si多孔体骨架上附着析出,凝固后的Al基体为α相,而不是典型的Al-Si共晶组织.另外,Si相的体积分数决定于浸渗温度.     

无压浸渗高体积分数SiCp/Al复合材料界面反应特征

采用无压浸渗法制备高体积分数的SiCp/Al复合材料,研究合金/碳化硅界面区域的相组成和界面反应产物分布特征.结果 表明,高硅铝熔体会与SiC发生界面反应,界面产物Al4C3仅存在于铝合金和SiC的浸渗界面区域附近,且含量沿浸渗方向逐渐减少.Al43在潮湿的环境下水解,宏观表现为材料粉化.     

造孔剂对无压熔渗SiC_p/Al复合材料的组织和导热性能的影响

利用无压浸渗法制备高体积分数的SiCp/Al复合材料,采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和能谱(EDS)对预制块和复合材料的相组成及微观组织进行分析,研究不同造孔剂对复合材料导热性能的影响。结果表明:在900℃时,以Fe(NO3)3.9H2O为造孔剂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、MgAl2O4和Fe;以Ni(NO3)2.6H2O为造孔剂制备的复合材料致密度差,有明显气孔缺陷,界面反应产物为Mg2Si、MgAl2O4和NiO,且热导率和相对密度均低于以Fe(NO3)3.9H2O为造孔剂制备的复合材料的,其原因是Fe2O3和铝液发生铝热反应改善基体和SiC的润湿性,从而提高复合材料的致密度。     

SiC_p/Al合金基复合材料的室温拉伸性能

通过对采用半固态搅拌液态模锻工艺制备的ＳｉＣｐ／Ａｌ 合金基复合材料室温拉伸性能的研究, 分析了这种复合材料屈服强度和极限强度提高的原因, 对颗粒增强复合材料的强化机理进行了探讨; 同时, 采用扫描电子显微镜对材料的拉伸断口进行了观察, 发现复合材料及未增强基体合金的断裂虽均属于塑性断裂与脆性断裂的混合型模式, 但随着ＳｉＣ 颗粒在复合材料中的体积分数的增加, 脆性断裂特征变得更为显著。     

煅烧温度对高体积分数SiC_p/Al复合材料性能的影响

以F220、F500、F600这3种粒度的磨料级绿SiC混合粉为原料制成预制件,然后将其分别在500、1 100和1 200℃煅烧后无压熔渗液态铝合金制备SiC体积分数为62%~64%的铝基复合材料SiCp/Al;研究预制件煅烧温度对SiCp/Al复合材料结构和性能的影响。结果表明:不同温度下煅烧的SiC预制件渗铝后,都能获得结构均匀致密的复合材料;高温煅烧使SiC颗粒氧化形成骨架,导致强度从305 MPa降至285~245 MPa;SiC颗粒表面氧化转变成的SiO2薄膜增加复合材料中的陶瓷含量,使复合材料的热膨胀系数进一步降低;当SiC预制件中SiO2薄膜质量分数达到3.7%~6.7%时,SiCp/Al复合材料界面热阻增大4~6倍,复合材料热导率从184 W/(m.℃)降至139~127 W/(m.℃)。     

Mg对无压自浸渗制备SiCp/Al复合材料组织与性能的影响

采用无压自浸渗法制备SiCp/Al复合材料。研究了Mg含量对SiCp 与Al之间浸润性的影响 ;探讨了Mg含量对SiCp/Al复合材料的组织与性能的影响及其作用机理。结果表明 ,加入的Mg与SiCp 表面的氧化物薄膜和铝基体发生反应 ,生成物会阻止SiCp 与Al基体反应生成Al4 C3 脆性相 ,同时SiCp 表面的微反应也增加了基体与SiCp 的结合强度 ,改善了基体与SiCp 之间的浸润性 ,从而使复合材料的耐磨性提高了 3～ 4倍。     

SiC_P/Al复合材料导热性能研究

采用铝液无压浸渗工艺制备了SiCP/Al复合材料,研究了基体金属、颗粒粒径、颗粒体积分数、颗粒形貌对复合材料导热性能的影响。结果表明,以ZL101为基体的该复合材料的热导率高于以纯铝1060为基体的热导率,以纯铝1060为基体的SiCP/Al复合材料存在Al4C3。SiCP/Al复合材料的热导率随SiC颗粒粒径增大而增大,而颗粒体积分数越高,复合材料的热导率越低。近球形SiC颗粒增强复合材料的热导率高于不规则形颗粒增强复合材料的热导率。     

无压浸渗制备Al/SiCp陶瓷基复合材料研究

采用无压浸渗法,研究Mg、Si、浸渗时间时Al/SiCp陶瓷基复合材料制备及组织的影响.增加铝合金液的流动性,提高铝液同SiC之间的浸润性,防止有害ALC3界面形成,是保证复合材料科学制备的重要因素.研究结果表明,2h保温时间、10%Mg和15%Si铝合金液的实验参数制备的Al/SiCp复合材料浸渗充分,组织致密化程度高,是无压浸渗制备复合材料较好的参数.     

B_4C/Al复合材料的相及其显微组织的研究

用无压浸渗法制备了B4C/Al复合材料。采用X射线衍射仪、能谱仪、扫描电镜、透射电镜以及光学显微镜对复合材料的相及其微观组织进行了观察及分析。结果表明,在B4C/Al复合材料中,Al3BC相沿碳化硼和铝的界面生长,增加了碳化硼和铝的界面结合强度;AlB2是类似棒状的长条晶体,嵌于碳化硼和铝之间,当材料受外力冲击时起增韧作用。该复合材料中碳化硼以连续的骨架结构存在,而渗入的铝相也以连续基体的形式存在,形成了双连续骨架结构。该复合材料的断裂方式是沿陶瓷骨架的穿晶断裂和金属铝的桥接断裂。     

纤维编织结构对3D-Cf/Al复合材料弯曲性能的影响

为研究纤维编织结构对三维编织C_f/Al复合材料弯曲性能的影响,选用TZ700S碳纤维作为增强纤维,通过加入轴纱改变编织结构,制备了三维四向和三维五向、全五向3种编织结构的纤维预制体。通过压力浸渗法制备了基体合金为7075铝合金的3D-C_f/Al复合材料,测试了弯曲力学性能并观察了断口的形貌。结果表明,3D-C_f/Al复合材料的弯曲性能高于基体弯曲性能,其中三维四向C_f/Al复合材料的弯曲强度为346.7 MPa。加入轴纱后的三维五向、全五向C_f/Al复合材料的弯曲性能和断裂应变均高于三维四向C_f/Al复合材料,而加入更多轴纱的全五向复合材料的结构性能更好,弯曲强度为399.7 MPa。     

真空变压力浸渗法制备高体积分数SiCp/Al复合材料

采用真空变压力浸渗法制备高体积分数SiCp/Al复合材料。结果表明,真空变压力浸渗法具有良好的渗流和凝固条件,避免了气体和夹杂物的裹入等问题;在压力为0.6 MPa、保压时间为15 min和温度为1 073 K的条件下,成功渗透了振实堆积的单一尺寸SiCp多孔体的最小粒径为17μm;而32μm的SiCp多孔体浸渗后的复合材料中SiCp体积分数达到了60%。在0.4~0.6 MPa和1 073 K的条件下浸渗15 min,可渗透的最小SiCp粒径达到了10μm,其体积分数为56%。经OM、SEM、XRD分析表明,铝液渗透均匀,内部组织致密,无明显的孔洞及夹杂等铸造缺陷,界面无脆性Al4C3相生成。     

SiC_p/Al基复合材料的铝浴自蔓延反应制备及其热学性能

将SiC和Ti的混合粉末压坯浸入铝液中 ,引发SiC和Ti的自蔓延反应 ,制备了低膨胀、高导热和高含量SiCp/Al基复合材料。自蔓延反应产物Ti5Si3和TiC在SiC颗粒表面原位形成涂层 ,改善了SiCp/Al界面的润湿性。SiC颗粒自重沉降 ,可形成高SiC含量的复合材料。考察了复合材料的热膨胀系数、导热系数及其与自蔓延反应之间的关系。结果表明 ,自蔓延反应对材料的热膨胀系数影响不大 ,但剧烈的自蔓延反应会损害材料的导热性能 ,如果适当控制反应程度 ,可以制备低膨胀、高导热的SiCp/Al基复合材料。     

粒度组成对高体积分数SiC_p/Al复合材料性能的影响

采用凝胶注模法制备SiC预制件用于无压熔渗液态铝合金实现60～67 vol%SiCp/Al复合材料的近净成形制备,研究了碳化硅颗粒级配及热处理对复合材料力学和热学性能的影响.结果表明:不同粒度的SiC粉体在铝基体中分布均匀,无明显偏聚现象;采用较细的SiC颗粒级配和退火处理都能有效提高复合材料强度;粗颗粒级配能增大SiC在复合材料中的体积分数,有利于导热性能的提高和热膨胀系数的降低;SiCp/Al复合材料抗弯强度介于240～365 MPa,室温时热导率介于122～175 W·m-1·℃-1.之间,室温至250℃的平均线热膨胀系数小于7.5×10-6℃-1,满足电子封装的性能要求.     

高含量Sip/Al复合材料的无压浸渗机制

采用无压浸渗工艺, 制备出高含量Sip/Al复合材料. 对无压浸渗过程进行了静力学分析, 对无压浸渗机制进行了研究, 并采用电阻法对Al液无压浸渗Si松装多孔体的动力学过程进行了实时测量. 结果表明: Al液浸渗Si多孔预制体符合浸渗静力学条件, 其实际浸渗过程符合抛物线关系. 组织观察结果表明, Si相呈网络状连续分布, 其形成机制主要为浸渗时Si颗粒的溶解-析出机制和凝固过程中Si的附着析出机制. 组织中存在少量的孔隙. 复合材料的界面清洁平整, 未发现有反应物存在.     

Si3N4颗粒体积分数对Si3N4/Al复合材料微观组织和力学性能的影响（英文）

采用压力浸渗法制备Si3N4体积分数分别为45%、50%和55%的颗粒增强铝基复合材料(Si3N4/Al)。研究Si3N4体积分数和T6热处理对Si3N4/Al复合材料微观组织和力学性能的影响。结果表明:Si3N4颗粒分散均匀,Si3N4/Al复合材料浸渗良好,没有明显的孔洞和铸造缺陷;在Si3N4颗粒附近的铝基体中,可以观察到高密度位错;Si3N4/Al复合材料的弯曲强度随着Si3N4体积分数的增大而降低;T6热处理能提高复合材料的强度;复合材料的弹性模量随着Si3N4体积分数的增加而线性增加;在低Si3N4体积分数时,可以观察到更多的撕裂棱和韧窝;T6热处理对断口形貌的影响较小。