碳化硅颗粒增强铝基复合材料的无压浸透反应机理探讨

为探讨SiCp/Al基复合材料无压浸渗反应机理,利用XPS鉴定了SiC预制体浸渗前沿界面上的反应产物结构.采用HRTEM研究了SiCp/Al基复合材料的界面结构.结果表明,浸渗与未浸渗部分之间的界面上存在MgO.Al2O3和ZnO诸化合物,没有发现氮的化合物.在SiC相与铝相的界面上仅存在MgAl2O4相,MgAl2O4相几乎连续地包敷在SiC颗粒上.这表明,高温下SiC与熔Al合金接触后,SiC颗粒表面上的SiO2与Al,Mg,Zn诸元素发生了放热反应,从而降低了表面张力,提高了湿润性.促进了自发浸渗.     

碳化硅颗粒增强铝基复合材料的无压浸渗反应机理探讨

为探讨SiCp/Al复合材料无压浸渗反应机理,利用XPS鉴定了SiC预制体浸渗前沿界面上的反应产物结构,采用HRTEM研究了SiCp/Al基复合材料的界面结构。结果表明,浸渗与未浸渗部分之间的界面上存在MgO,Al2O3和ZnO诸化合物,没有发现氮的化合物,在SiC相与铝相的界面上仅存在MgAl2O4相,MgAl2O4相几乎连续地包敷在SiC颗粒上,这表明,高温下SiC与熔Al合金接触后,SiC颗粒表面上的SiO2与Al,Mg,Zn诸元素发生了放热反应,从而降低了表面张力,提高了湿润性,促进了自发浸渗。     

无压浸渗法制备氧化态SiC颗粒增强铝基复合材料

研究了SiC颗粒在1000~1200℃的氧化行为, 其氧化增重率与保温时间符合抛物线规律, 氧化增重受扩散过程控制, 氧化激活能为219 kJ/mol. 采用预氧化处理的SiC颗粒为增强体, 含Si、Mg的铝合金为基体, 通过无压浸渗方法制备了SiC_p/Al复合材料, 分析了复合材料的微观组织与界面形貌, 探讨了无压浸渗机理. 复合材料中颗粒分布均匀, 无偏聚现象. 材料制备过程中存在界面反应, SiC颗粒表面的氧化层与铝合金中的Mg、Al反应形成了一定数量的MgAl₂O₄. 界面反应的存在提高了润湿性, 促进了无压自发浸渗.     

Mg对无压渗透制备Al/SiCp陶瓷基复合材料的影响

本文采用无压浸渗法,研究了Mg对Al/SiC.(SiC体积分数为40%-70%)陶瓷基复合材料制备及组织影响.结果表明,Al浸渗液中添加Mg可以显著提高铝液的浸润性,因为Mg扩散并富集于Al/SiCp界面,通过界面反应促使Al2O3膜的破裂降低界面张力,增加了铝合金液的流动性,而且Mg与骨架孔隙内的气氛反应形成负压,促...     

无压渗透法制备Al／AlN复合材料及其性能

在常压下通过熔渗工艺将AlSi7Mg合金渗入由AlN粉末模压成形、预烧所获得的预烧结坯中,得到了不同Al含量的Al／AlN复合材料。采用X射线衍射仪对复合材料的相组成进行了测试,采用金相显微镜和SEM对其显微组织进行了观测,并对不同Al含量的Al／AlN复合材料的维氏硬度、抗弯强度、热膨胀系数及导热系数等进行了测试分析...     

Mg/NiTi复合材料的制备及阻尼性能

采用Mg粉的无压熔渗法制备Mg/NiTi复合材料以提高多孔NiTi合金的强度和阻尼性能。通过OM、SEM、EDS和XRD分析Mg/NiTi复合材料的显微组织结构,采用压缩实验分析其抗压强度、吸能能力,采用热机械分析仪分析其内耗和存储模量。结果表明:经Mg粉无压熔渗后,多孔NiTi合金的孔隙被Mg填充,其孔隙率由原来的50.38%下降至5.6%,且Mg与NiTi合金的界面结合良好。多孔NiTi合金主要由B2奥氏体相和B19'马氏体相及少量Ni₃Ti相和NiTi₂相组成;Mg/NiTi复合材料除增加了熔渗的Mg相外,还新生成了Mg₂Ni相。Mg的渗入未改变多孔NiTi合金相变行为,但提高了相变温度。Mg/NiTi复合材料的抗压强度可达554 MPa,较多孔NiTi合金提高了61%,压缩断裂方式也由多孔NiTi合金的孔壁崩塌断裂转变为Mg/NiTi复合材料的剪切断裂。Mg/NiTi复合材料的吸能较多孔NiTi合金有大幅提高。同时,Mg/NiTi复合材料的内耗值有所增加,而存储模量大幅提高,整体呈现出更佳的阻尼性能。      

Sialon-SiC材料的氮化热力学研究

以金属Al粉、Si粉、SiO2 粉及SiC颗粒为原料 ,在常压氮气及 14 5 0℃～ 15 5 0℃的氮化烧结条件下 ,可获得以 β Sialon为结合相的Sialon SiC复相材料。研究结果表明 :凝胶注模坯体经脱脂处理后可形成贯通的微小孔隙 ,提供了氮气进入坯体的通道 ,使氮化反应充分进行。控制氮化温度为 14 5 0℃～ 15 5 0℃及氧分压PO2 为 10 - 1 8.8～ 10 - 1 7.6 MPa,可使金属Al形成AlN及Al2 O3,成为β Sialon物相组成Si3N4 Al2 O3 AlN SiO2 所需的成分。尽管氮化试验的气体中氧分压远大于 10 - 1 7.6 MPa ,使部分AlN氧化为Al2 O3和N2 ,但氧化过程产生的N2 又使坯体该部位孔隙中的氮分压提高、氧分压降低 ,使Al2 O3与AlN达到热力学共存状态。     

Al_2O_3修饰3D-SiC/Al复合材料的制备与性能

用Al_2O_3作为界面修饰剂,通过反应烧结,在SiC颗粒之间形成莫来石界面,制备SiC预制件,采用无压熔渗法制备3D-SiC/Al互穿式连续结构复合材料。基于正交实验研究了Al_2O_3添加量、预制件烧结时间、熔渗温度和熔渗时间对3D-SiC/Al复合材料抗弯强度和热导率的影响。实验结果表明,Al_2O_3添加量对复合材料抗弯强度和热导率影响显著,复合材料获得最大抗弯强度344 MPa和热导率165 W/(m·K)的制备工艺为:氧化铝添加量2.0%(原子分数),预制件烧结时间2h,熔渗温度950℃,熔渗时间1h。     

Al-Si-C改性C/C复合材料的微结构特征与烧蚀行为

为了提高C/C复合材料的抗烧蚀性能,采用反应熔渗法制备Al-Si-C改性C/C复合材料,利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱和电子探针分析等手段分析熔剂成分、熔渗温度和气氛等参数对复合材料微观结构的影响。利用氧-乙炔焰烧蚀仪研究Al-Si-C改性C/C复合材料的烧蚀性能、烧蚀行为及机理。结果表明,随着工艺参数不同,反应熔渗法可制备出三类典型的Al-Si-C改性C/C复合材料。在1 500℃,氩气气氛中反应熔渗2 h形成了Al+SiC均质改性C/C复合材料;随着熔渗温度的升高(1 600℃)和熔渗时间的延长(6 h),形成了Al_4SiC_4+SiC改性C/C复合材料;在1 600℃,真空气氛中反应熔渗6 h形成了SiC+Al梯度改性C/C复合材料(Al含量由内到外递减)。三类Al-Si-C改性C/C复合材料显示不同的烧蚀行为,其中,SiC+Al梯度改性C/C复合材料具有最优的抗烧蚀性能,在2 500℃下烧蚀60 s后,样品表面无明显的烧蚀坑,质量烧蚀率分别为-1.0×10~(-3)g/s和-1.2×10~(-3)g/s。     

无压渗透法制备SiCp/Al复合材料工艺优化研究

无压渗透法是制备SiCp/Al复合材料的重要技术.应用实验方法系统地研究了无压渗透法的工艺参数和添加元素对制备工艺的影响.结果表明,在无压渗透法制备SiCp/Al复合材料的工艺过程中,浸渗温度是浸渗过程顺利进行的重要因素,900℃的浸渗温度为最佳浸渗温度.适量加入Mg元素能提高熔融金属Al和增强体SiC颗粒之间的浸润性,获得结合强度好、孔洞和疏松较少的SiCp/Al复合材料,Mg元素的最佳含量约为1.2%(质量分数).适量添加Si元素能增强熔融铝液的流动性,降低SiC颗粒与Al液间的表面张力,改善其润湿性.     

低黏结剂含量SiC素坯的选区激光烧结

Al/SiC是SiC基复合材料, 具有优异的力学性能和热学性能, 在大功率电子器件、5G基站关键冷却组件、电动汽车、高速刹车片、空间探测器操作装置等相关领域具有不可替代的作用。传统制备工艺的局限性使得近净成形的无压浸渗法成为制备Al/SiC复合材料的一种较好的方法。得到高质量的碳化硅(SiC)陶瓷素坯是熔渗技术的先决条件, 选区激光烧结技术是获得高质量陶瓷素坯的一种新方法。该方法具有快速、高效的优点, 无需模具即可成型制备大规模、复杂形状部件。本研究以热塑性酚醛树脂为黏结剂, 利用机械混合与喷雾造粒的方法制备了复合粉体, 采用选区激光烧结技术制备SiC素坯, 制备了黏结剂体积分数低至15%的样品, 并对其力学性能和微观结构进行表征。当树脂含量增大到体积分数25%时, SiC坯体的强度增量为702.1%。对于喷雾造粒粉体制备的样品而言, 喷雾干粉的多孔结构使得SiC生坯的孔隙率较高(71.18%), 导致生坯强度下降。     

添加Al对MSI制备C/C-SiC复合材料组织和力学性能的影响

以聚丙烯腈( PAN) 基炭纤维(Cf ) 针刺整体毡为预制体, 用化学气相渗透(CVI) 法制备炭纤维增强炭基体(C/ C) 的多孔坯体, 采用熔融渗硅(MSI) 法制备C/ C-SiC 复合材料, 研究了渗剂中添加Al 对复合材料组织结构和力学性能的影响。结果表明: C/ C 坯体反应溶渗硅后复合材料的物相组成为SiC 相、C 相及残留Si 相。随着渗剂中Al 量的增加, 材料组成相中的Al 相也增加而其它相减少; SiC 主要分布在炭纤维周围, 残留Si 相分布在远离炭纤维处, 而此处几乎不含Al ; 当渗剂中Al 量由0 增加到10 %时, 复合材料的抗弯强度由116. 7 MPa 增加到175. 4 MPa , 提高了50. 3 % , 断裂韧性由5. 8 MPa·m1/2增加到8. 6 MPa·m1/2 , 提高了48. 2 %。Al 相的存在使复合材料基体出现韧性断裂的特征。      

网状结构Si3N4陶瓷增强金属基复合材料的研究

利用有机前驱体浸渍法制备了Si3N4网络陶瓷预制体,利用液态金属浸渗法制备出Al基、Mg基复合材料.分析了在浸渗过程中浸渗温度、润湿角、浸渗时间、浸渗高度的相互关系.在压力下金属液克服浸渗阻力,使浸渗得以完成.网络陶瓷骨架孔筋表面覆盖一层氧化膜有利于自发浸渗的进行.合金中适量镁元素的存在使界面上发生轻微化学放热反应,对浸渗有利.指出压力浸渗制备铝基复合材料与无压浸渗制备镁基复合材料的特点.探讨了这种复合材料抗压强度和摩擦磨损性能特点.指出Si3N4/Al复合材料,Si3N4/Mg复合材料抗磨擦性能明显优于基体,抗拉强度大大高于基体.     

铝合金中硅含量对无压浸渗Si3N4/Al复合材料性能的影响

对不同硅含量的铝合金无压浸渗Si3N4预制件制备了Si3N4/Al复合材料,并对其性能进行了研究分析。结果表明:在无压浸渗过程中,Si3N4与铝合金发生了界面反应;Si3N4/Al复合材料的断裂机制以基体的韧性撕裂和增强体的脆性断裂为主;当无压浸渗用铝合金中硅质量分数从0增加到12%时,Si3N4/Al复合材料的硬度由69HRA增加到77HRA,抗弯强度由498MPa降低至333MPa。     

网状结构Si3N4陶瓷增强金属基复合材料的研究

利用有机前驱体浸渍法制备了Si3N4网络陶瓷预制体,利用液态金属浸渗法制备出Al基、Mg基复合材料：分析了在浸渗过程中浸渗温度、润湿角、浸渗时间、浸渗高度的相互关系。在压力下金属液克服浸渗阻力．使浸渗得以完成。网络陶瓷骨架孔筋表面覆盖一层氧化膜有利于自发娄渗的进行。合金中适量镁元素的存在使平面上发生轻微化学放热反应．对浸渗有利。指出压力浸渗制备铝基复合材料与无压浸渗制备镁基合材料的特点。探计了这种复合材料抗压强度和摩擦磨损性能特点。指出Si3N4／Al复合材料，Si3N4/Mg复合材料抗磨擦性能明显优于基休．抗拉强度大大高于基体。     

合金反应熔渗法制备C/C-SiC-HfC复合材料

采用22Hf78Si合金反应熔渗法制备了高性能低成本的C/C-SiC-HfC复合材料.首先采用化学气相渗透法增密碳纤维预制体得到多孔C/C复合材料预制体,然后在1700℃下反应熔渗22 Hf78Si合金制备得到C/C-SiC-HfC复合材料.XRD分析表明复合材料由碳、SiC和HfC相组成.C/C-SiC-HfC复合材料的抗弯强度为237MPa,断裂模式为假塑性断裂模式.采用激光测试了反应熔渗C/C-SiC-HfC复合材料的抗烧蚀性能,复合材料的线烧蚀率为0.038mm/s,大大低于C/SiC复合材料的线烧蚀率0.081mm/s.烧蚀后复合材料烧蚀表面形成了一层HfO2烧蚀层,有效提高了复合材料的抗烧蚀性能.     

合金反应熔渗法制备C/C-SiC-HfC复合材料

采用22Hf78Si合金反应熔渗法制备了高性能低成本的C/C-SiC-HfC复合材料.首先采用化学气相渗透法增密碳纤维预制体得到多孔C/C复合材料预制体,然后在1700℃下反应熔渗22 Hf78Si合金制备得到C/C-SiC-HfC复合材料.XRD分析表明复合材料由碳、SiC和HfC相组成.C/C-SiC-HfC复合材料的抗弯强度为237MPa,断裂模式为假塑性断裂模式.采用激光测试了反应熔渗C/C-SiC-HfC复合材料的抗烧蚀性能,复合材料的线烧蚀率为0.038mm/s,大大低于C/SiC复合材料的线烧蚀率0.081mm/s.烧蚀后复合材料烧蚀表面形成了一层HfO2烧蚀层,有效提高了复合材料的抗烧蚀性能.     

Al/Al2O3陶瓷基复合材料的研究进展

在综述Al/Al2O3复合材料制备工艺的基础上,提出了将石英玻璃浸入铝镕体中,通过Al向SiO2玻璃中的反应浸渗.制备Al/Al2O3复合材料的新方法.获得了Al与Al2O3相互连通的Al/Al2O3复合材料.由于玻璃具有容易被加工成各种形状零件的特点,通过Al液向致密玻璃坯体的反应浸渗,可以获得近成形的Al/Al2O3复合材料.实验结果发现,由于Al/Al2O3中不存在孔隙,Al/Al2O3的弯曲强度和断裂韧性分别可达430MPa和13MPa·m1/2,其性能优于用Lanxide工艺制备的Al/Al2O3.     

合金反应熔渗法制备C/C-SiC-HfC复合材料（英文）

采用22Hf78Si合金反应熔渗法制备了高性能低成本的C/C-SiC-HfC复合材料。首先采用化学气相渗透法增密碳纤维预制体得到多孔C/C复合材料预制体,然后在1700℃下反应熔渗22Hf78Si合金制备得到C/C-SiC-HfC复合材料。XRD分析表明复合材料由碳、SiC和HfC相组成。C/C-SiC-HfC复合材料的抗弯强度为237MPa,断裂模式为假塑性断裂模式。采用激光测试了反应熔渗C/C-SiC-HfC复合材料的抗烧蚀性能,复合材料的线烧蚀率为0.038mm/s,大大低于C/SiC复合材料的线烧蚀率0.081mm/s。烧蚀后复合材料烧蚀表面形成了一层HfO2烧蚀层,有效提高了复合材料的抗烧蚀性能。     

高体分SiCp/Mg复合材料真空气压浸渗工艺及其热膨胀性能

采用真空气压浸渗法制备了高体分小尺寸SiCp/Mg复合材料,研究了真空压力对小尺寸SiCp多孔体浸渗的影响规律及SiCp/Mg复合材料的热膨胀性能.实验表明,在浸渗温度为983K,压力0.3MPa,保压5min的条件下,其中,能有效浸渗的振实堆积的单一尺寸SiCp多孔体的最小粒径达到了13μm;而32μm的SiCp/Mg复合材料的密度为2.625g/cm3,SiC颗粒体积分数达到了58.2%.OM、XRD分析表明镁液渗透均匀,无明显的气孔、缩松和熔剂夹杂等铸造缺陷;Mg基体、α型SiC是复合材料的主要组成相,同时还含有少量的MgO、Mg2Si相.此外,32μm SiCp/Mg复合材料在30～200℃温度范围内的平均热膨胀系数为6.5×10-6/K,表现出了优异的热膨胀性能.