无压浸渗制备Si3N4/Al复合材料的反应浸渗机理

采用"中断浸渗"方法获得保留了"浸渗前沿"的样品,应用扫描电子显微镜和X射线能谱分析了浸渗界面上的形貌和成分变化,深入讨论了浸渗界面推进过程中的物理、化学反应过程.采用扫描电镜等微观分析手段观察了复合材料显微形貌,探讨了界面反应机理.研究结果表明:浸渗界面推进过程中熔体中的Mg富集在浸渗前沿的预制体上,并与预制体发生反应;Al/Si3N4界面反应产物AlN相形成"楔形"向Si3N4单元心部推进,细观上呈现含毛细通道的胞状辐射形貌,大量毛细通道确保了Al和Si3N4之间的置换反应持续进行;Al与Si3N4的置换反应产物Si绝大部分溶解在铝镁合金熔体中.     

Si3N4/Al复合材料制备及无压浸渗技术研究

用β-Si3N4纳米颗粒浆料浸渍多孔聚合物材料，通过加热烧蚀掉聚合物，制备出三维空间连续网络结构预制块体，再通过无压浸渗将铝液浸渗到预制体中，成功制备出陶瓷与金属相互贯穿的Si3N4/Al金属基复合材料。利用座滴定法测试了Al在Si州．基片上的润湿角，探讨了其浸渗机理，分析了润湿角、浸渗力、浸渗温度和浸渗时间对Si3N4/Al金属基复合材料浸渗行为的影响。     

界面反应对铝熔体与Si3N4多孔陶瓷界面的润湿作用

应用界面润湿理论从热力学角度计算了铝熔体和Si3N4陶瓷存在界面反应时的润湿角；通过测量不同浸渗时间下浸渗厚度，结合浸渗动力学模型，获得实际浸渗过程中铝合金熔体与Si3N4多孔预制体之间润湿角，并将该试验结果与上述理论计算结果相比较。研究表明：Al／Si3N4界面反应过程对熔体与预制体的润湿起到重要作用；应用界面润湿理论计算得到T=1223K（950℃）时，Al／Si3N4界面实际接触角θ值为60．2°，界面反应对界面接触角的贡献达到47．6°，计算结果与浸渗动力学试验吻合。     

Si_3N_4／Al复合材料制备及无压浸渗技术研究

用β-Si3N4纳米颗粒浆料浸渍多孔聚合物材料,通过加热烧蚀掉聚合物,制备出三维空间连续网络结构预制块体,再通过无压浸渗将铝液浸渗到预制体中,成功制备出陶瓷与金属相互贯穿的Si3N4/Al金属基复合材料。利用座滴定法测试了Al在Si3N4基片上的润湿角,探讨了其浸渗机理,分析了润湿角、浸渗力、浸渗温度和浸渗时间对Si3N4/Al金属基复合材料浸渗行为的影响。     

ZrC-W复合材料的无压反应浸渗制备工艺

以WC粒径为4μm气孔率为55％的多孔WC为预制体,Zr2Cu合金为浸渗剂,采用低温反应浸渗工艺制备了ZrC-W复合材料,系统研究了反应浸渗温度和时间对复合材料的物相组成及显微组织的影响规律.结果表明,随浸渗温度的升高,WC与Zr2Cu合金的反应程度增加,即生成的ZrC和W的含量增加,WC的残留量减小,当浸渗温度超过1500℃时,残留的WC转变为W2C相.随浸渗时间的延长,ZrC和W的含量增加,WC的残留量减小,ZrC的点阵常数增大,并出现W2Zr、Cu5Zr等中间反应相.     

无压浸渗制备Si3N4/AlN-Al复合材料的力学性能

采用优化的无压浸渗制备工艺(氮气气氛,950℃下浸渗4h)制备具有不同陶瓷含量的Si3N4AlN-Al复合材料,分析了复合材料力学性能随陶瓷含量变化的规律以及复合材料的断裂特征.结果表明,随着Si3N4多孔预制体陶瓷体积分数从30.2%增加到60.6%,无压浸渗制得的复合材料单轴压缩强度从620MPa增加到1728MPa,抗弯强度从429.8MPa增加到672.4MPa,硬度(HRA)从55增加到83,而断裂韧度则从10.55MPa·m1/2下降到2.26MPa·m1/2; Si3N4/AlN-Al复合材料内的裂纹主要在"残留的粗大Si3N4颗粒"、"疏松区"和"粗大的Mg2Si相"3种区域萌生.     

无压浸渗法制备SiC/Al复合材料的抗弯强度研究

通过无压浸渗法制备了SiC/Al复合材料,分析了颗粒大小、颗粒级配、淀粉含量等因素对复合材料抗弯强度的影响.结果表明:随着淀粉含量增加和SiC颗粒尺寸的减小,浸渗后形成的复合材料抗弯强度增大.通过颗粒级配方法制备的SiC/Al复合材料的抗弯强度比大颗粒的强度高,比小颗粒的低.     

无压浸渗制备Si3N4/Al-AlN复合材料的动态性能

利用分离式霍普金森压杆(SHPB)装置对无压浸渗制备的Si3N4/Al-AlN复合材料进行不同应变速率下的动态压缩实验,并与准静态压缩实验相比较;利用X射线衍射仪和扫描电子显微镜分析了复合材料的相组成和断口形貌.结果表明:Si3N4/Al-AlN复合材料的准静态压缩强度和断裂应变均高于动态压缩,分别达到1 748MPa和10.87%;在动态压缩中,当应变率从740提高到1 850,压缩强度稍有提高,断裂应变则增大1倍,达到7.6%,具有明显的应变率效应.准静态压缩中复合材料发生粉碎性解体而动态压缩中主要为劈裂,断裂面平整;微观断裂机制为解理脆断和韧性撕裂,随着应变率增加,断口上韧性撕裂形貌增加.复合材料内Si3N4与Al-Mg合金熔体的置换反应产物AlN相的大量存在是复合材料在高应变率冲击压缩载荷下显现由脆至韧转变的重要原因.     

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.     

Si对无压自浸渗法制备SiCP/Al复合材料的影响

采用无压自浸渗法制备SiC颗粒增强Al基复合材料,研究了Si对SiC颗粒与Al液之间浸润性的影响。结果表明,在熔融铝液中添加Si可以降低金属溶液的粘度,改善其流动性,促进SiC颗粒与金属溶液之间的浸润性;Si的添加还可以抑制复合材料中AL4C3脆性相的产生,从而改善了SiC颗粒增强铝基复合材料的组织与性能。     

界面反应对铝熔体与Si3N4多孔陶瓷界面的润湿作用

应用界面润湿理论从热力学角度计算了铝熔体和Si3N4陶瓷存在界面反应时的润湿角;通过测量不同浸渗时间下浸渗厚度,结合浸渗动力学模型,获得实际浸渗过程中铝合金熔体与Si3N4多孔预制体之间润湿角,并将该试验结果与上述理论计算结果相比较.研究表明:Al/Si3N4界面反应过程对熔体与预制体的润湿起到重要作用;应用界面润湿理论计算得到T=1223 K(950℃)时,Al/Si3N4界面实际接触角θ值为60.2°,界面反应对界面接触角的贡献达到47.6°,计算结果与浸渗动力学试验吻合.     

无压渗透法制备SiCp／Al复合材料

无压渗透法（PLI）是制备SiCp/Al复合材料的新方法,具有工艺简单,成本低廉的特点。介绍了用该方法制备SiCp/Al复合材料的工艺过程,并分析了影响Al对SiCp的润湿、渗透的各种因素及其作用机理。     

Development of Si_3N_4/Al composite by pressureless melt infiltration

1 Introduction Composites of ceramic/metal or metal/ceramic are expected to have properties superior to their constituents alone[1?4]. However, the fundamental difference in atomic bonding between metals and ceramics results in quite different physical a…     

Si3N4p/Al复合材料动态压缩性能研究

采用无压浸渗的方法制备了陶瓷(Si3N4p)含量为34.4%、46.3%和51.4%的3种Si3N4p/Al复合材料,应用分离式霍普金森压杆装置测试了复合材料在不同应变率下的动态压缩性能,并与准静态压缩性能进行了比较.分析了应变速率和陶瓷含量对复合材料动态性能的影响规律,探讨了复合材料微观组织特征对复合材料动态性能的影响机制.研究结果表明,Si3N4p/Al复合材料的动态压缩强度高于准静态压缩强度;在动态压缩过程中,高应变率载荷导致复合材料铝合金基体中具有高位错累积速率和较高的温升,因而复合材料动态压缩响应表现为"应变率硬化"效应和"热软化"效应的耦合.复合材料的动态压缩强度随着陶瓷含量增加而增加;热软化效应则随陶瓷含量增加、铝合金变形能力下降而相应减弱.     

用Al作中间层的Si3N4陶瓷的扩散焊接

在温度为600℃，压强为30MPa和保温2h的条件下，成功地实现了Si3N4／Al／Si3N4试样的直空扩散连接，用SEM和EPMA方法进行的连接机理分析表明，Si3N4和Al的连接是通过有限的原子相互扩散实现的。用SEM和EDXA方法研究了Si3N4／Al界面的断口。结果表明，Si3N4／Al界面的断裂模式属于界面脆性剥离。