SiC陶瓷/灰铸铁复合材料的组织与性能

采用泡沫塑料先驱体挂浆成型法和高温烧结法制备三维网络结构SiC陶瓷预制体,通过常压铸渗成型工艺制备了三维连续网络结构SiC陶瓷/灰铸铁复合材料,结果表明:SiC质泡沫陶瓷骨架表面经铜化合物法金属化处理后,可有效改善金属对陶瓷相的润湿与铸渗能力,使得铸态复合材料的抗拉强度提高约17%;复合材料的体积密度为6.26g/cm3,比灰铸铁降低了11%;复合材料经热处理后,其硬度为热处理前的1.62~2.91倍,抗压强度为热处理前的1.56~2.04倍。     

浸渗法制备ZTA陶瓷/铁基复合材料研究进展

浸渗法制备ZTA陶瓷颗粒增强铁基复合材料的研究取得了很大进展。针对陶瓷预制体制备,铁水对陶瓷预制体的浸渗,陶瓷与铁水的润湿性,复合材料界面结合,复合材料耐磨性等方面的研究进行了论述。解决铁水对预制体的润湿性是实现浸渗的先决条件,常用的方法有在陶瓷预制体中添加活性元素,通过化学镀、气相沉积以及包覆等方法对陶瓷表面进行改性等;在陶瓷与金属基体间形成过渡层可以改善结合界面的组织结构,促进陶瓷与金属基体形成冶金结合;铁水对陶瓷预制体的浸渗机理,以及ZTA陶瓷复合材料的耐磨机理尚需要深入研究。     

Preparation and Interface Structures of Metal-encased SiC Composite Armors with Interpenetrating Structure

基于宏观有序多孔SiC陶瓷板的制备和对其进行金属铸造的复合技术制备了一种具有三明治互穿结构的新型金属封装SiC陶瓷复合装甲.采用SEM和EDS手段对3种复合装甲中金属(钢和钛合金)/陶瓷界面的显微结构和元素组成或分布进行了分析.相对优良的界面结合的获得与界面相互作用和铸造冷却过程中陶瓷主要受压应力的状态密切相关.界面结构取决于采用的金属材料(包括主体金属元素及其存在状态)和铸造工艺.     

陶瓷/铁基合金复合材料的研究进展

综述陶瓷/铁基合金的发展现状,对目前国内外陶瓷/铁基合金复合材料的制备方法、3种常用陶瓷(Al_2O_3、SiC和TiC)与铁基合金在复合过程中的界面问题、网络陶瓷/铁基合金复合材料以及复合材料的摩擦磨损性能的研究新进展进行评述.结果表明:无压活化浸渗、陶瓷表面金属化处理以及适当控制界面反应是制备陶瓷/铁合金复合材料的有效方法;陶瓷/铁基合金复合材料的研究方向应集中在界面问题、陶瓷与金属内部的复合结构形式、制备工艺和摩擦磨损机理等几个方面.     

钢纤维增强有色金属基复合材料综述

有色金属基复合材料相对于传统有色金属材料而言,具有更好的抗氧化性、高耐热性、高比强度、高比模量、耐磨损和高使用寿命。在有色金属基复合材料的众多的增强体中,非金属纤维(C/C、SiC)与金属基质结合界面的相容性是制约金属基复合材料性能的关键问题,而金属纤维与金属基质之间良好的相容性能够有效改善金属材料的性能。金属纤维增强有色金属基复合材料的制备工艺主要有扩散粘结法、液态渗透法、压力铸造法、涂层热压法、双辊轧制法。 本文主要总结了钢纤维增强有色金属基(Al、Mg、Cu、Zn和Zr)复合材料的制备方法、微观组织、界面特征和机械性能,指出了钢纤维增强有色金属基复合材料进一步研究发展所需要解决的问题。     

浸渗法制备高铬铸铁/TiC-SiC复合材料及微观组织

采用小颗粒TiC包覆SiC陶瓷颗粒,在惰性气体保护下选用无压浸渗方法制备了高铬铸铁/TiC-SiC复合材料;利用SEM/EDX观察和分析了液态铸铁在SiC预制体中的浸渗情况、组织特征和成分分布;结合高铬铸铁/Ti-SiC复合材料的组织特点和浸渗行为特点,分析了TiC粉体对浸渗行为和复合材料组织的影响。观察结果表明,当TiC加入量≤10%(质量分数,下同)时,Fe/Cr合金无法润湿SiC颗粒,而当加入量≥20%时,Fe/Cr合金和预制体之间润湿性得到改善,增加TiC含量更有利于Fe/Cr合金浸渗;基体中大尺寸SiC颗粒消失,出现了尺寸接近毫米级的条状单质碳,这与高铬铸铁/Ti-SiC复合材料的组织差异较大。对比两种复合材料组织发现,添加Ti粉末在金属液中可与C结合生成TiC,而添加的TiC颗粒在组织中呈鹅卵石状,边缘圆润,出现金属液与陶瓷颗粒之间的互溶。在浸渗过程中,添加TiC和Ti与浸渗金属发生的反应不同,且高质量分数的TiC对金属液浸渗过程有明显的促进作用。     

Ti-coated SiC particle reinforced sintered Fe-Cu-Sn alloy

Ti-coated SiC particles were developed to improve the wear resistance of Fe-Cu-Sn alloy metal matrices designed for diamond tools. The phase structure of the Ti-coated SiC particles was investigated by X-ray diffraction. Ti coating on SiC was composed of Ti₅Si₃, TiC, and Ti. Excellent interfacial bonding between SiC and the matrix was realized. The SiC/iron alloy composites, prepared by hot pressing at 820 °C, were studied by wear and bending strength tests, and scanning electron microscope. For the composites reinforced by uncoated SiC particles, the wear resistance was improved, but the bending strength decreased. The composites with Ti-coated SiC particles outperformed the composites with uncoated SiC particles in both wear resistance and bending strength tests.     

The concept of a strong interface applied to SiC/SiC composites with a BN interphase

Strong interfaces have been shown to allow improvement of the mechanical properties of ceramic matrix composites (CMC). The concept of a strong interface has been established in SiC/SiC composites with pyrocarbon (PyC) or multilayered (PyC/SiC) fiber coatings (also referred to as interphases). The present paper reports an attempt directed at applying the concept of a strong interface to SiC/SiC composites with a BN coating (referred to as SiC/BN/SiC). Fiber bonding and frictional sliding were investigated by means of push-out tests performed on 2D-composites as well as on microcomposite samples, and tensile tests performed on microcomposites. The stress–strain behavior of the SiC/BN/SiC composites and microcomposites is discussed with respect to interface characteristics and location of debonding either in the coating or in the fiber/coating interface.     

双金属复合弯管的研制和应用

提出了一种制备双金属复合弯管的新方法———消失模真空吸铸法。采用该法成功地制出了高铬铸铁／１６Ｍｎ钢双金属复合弯管,进行了室温机械性能和实际工况使用检验。结果表明,２种金属熔接成冶金结合。与１６Ｍｎ钢弯管、陶瓷复合弯管相比较,耐磨性有较大幅度地提高。     

SiC泡沫陶瓷增强ZL205A铝合金复合材料的制备与性能研究

本实验通过挤压浸渗工艺成功制备了SiC泡沫陶瓷增强ZL205A铝合金复合材料,并研究了不同孔隙率的泡沫陶瓷增强相对复合材料性能的影响。通过微观结构分析,制备的复合材料两相间结合紧密,没有裂纹及其他缺陷产生。多孔陶瓷作为增强相可以有效地细化ZL205A合金的晶粒,多孔陶瓷孔隙率的降低,孔结构越小,合金晶粒越细小。对制备的复合材料进行力学性能测试,复合材料的硬度和抗弯强度最高能够达到127.6HV和415MPa。对制备的复合材料进行摩擦磨损测试,结果表明,连续陶瓷相的存在将铝基体严重的粘着磨损和剥落磨损转变为较轻的磨粒磨损,极大提升了复合材料的摩擦磨损性能,为其用于耐磨领域提供了理论依据。     

WC-TiC-Co/Cr20复合材料的制备与界面特性

采用负压铸渗工艺研制具有颗粒增强耐磨复合层的高铬铸铁基复合材料,分别通过XRD、EDX等分析手段研究了复合材料界面的成分特点和物相组成。WC-TiC-Co增强颗粒均匀分布于复合层中,且基体与增强颗粒界面为冶金结合。由于增强颗粒的部分溶解以及W、C、Ti、Co、Fe、Cr等元素的互扩散,在复合材料界面区域形成了含有Fe、W、Co等元素的多种化合物。考察了所研制复合材料的耐磨性。     

增强体涂层影响Al/陶瓷界面润湿性的研究

增强体涂层处理是目前国内外改善金属/陶瓷界面润湿性的最有效手段之一。综述了涂层影响Al/SiC界面和Al/Al2O3界面润湿性的研究现状。着重分析了金属涂层、陶瓷涂层对Al/SiC界面和Al/Al2O3界面润湿性的影响。讨论了研究中存在的问题和今后发展方向。     

多孔SiC陶瓷/Zr基非晶合金复合材料动态压缩性能研究

通过压力-浸渗法制备多孔SiC陶瓷/Zr基非晶合金复合材料。利用分离式霍普金森压杆装置(SHPB)、S-4800场发射扫描电镜等测试分析手段,探究复合材料制备保温时间和多孔碳化硅性能对多孔SiC陶瓷/Zr基非晶合金复合材料动态压缩性能的影响,并揭示了其变形机制。结果表明:保温时间和多孔碳化硅性能对多孔SiC陶瓷/Zr基非晶合金复合材料的动态抗压强度都有较大影响,当多孔碳化硅孔隙率为23.77%,平均孔径尺寸为26.72μm时,在复合材料制备浸渗温度为860℃,浸渗后保温6.0 min时,复合材料具有最高的动态抗压强度,为1757 MPa。多孔SiC陶瓷/Zr基非晶合金复合材料动态压缩断裂为脆性断裂,断口微观形貌特征包括SiC陶瓷相上形成具有不同特征的解理台阶,Zr基非晶合金相形成不同形态的脉状花样,非晶相保持相对完整。Zr基非晶合金相能有效阻碍裂纹的扩展,导致非晶相周围的碳化硅碎裂并挤压非晶相整体运动,从而提高了多孔SiC陶瓷/Zr基非晶合金复合材料动态抗压强度。     

SiC纤维增强高温合金复合材料可行性分析

SiC纤维增强金属基复合材料因耐高温、低密度等特点,在航空航天领域逐渐推广。为进一步提高SiC纤维增强金属基复合材料的使用温度,国内外开始尝试将SiC纤维与高温合金进行复合,以期发挥两者的优点,获得性能更加优良的高温结构材料。但SiC纤维增强高温合金复合材料发展缓慢,诸多尝试均未取得突破性的成功,界面问题是制约该类材料发展的"瓶颈"。虽然在克服界面反应方面也采取了诸多尝试,但该问题并未获得实质性的解决,因此有必要从根源入手对SiC纤维增强高温合金复合材料这一研究方向的可行性进行探讨。本文采用资料研究和实验研究相结合的方式,从SiC纤维增强高温合金复合材料的发展历史、界面反应问题的解决方案、SiC与高温合金界面反应的本质等几个方面逐层展开、一一论述,对SiC纤维增强高温合金复合材料的可行性进行阐述和分析。     

SiC对Ni-W合金耐蚀耐磨性能的强化作用

为提高严苛海洋环境下金属机件的服役性能,本文通过电沉积方法制备了Ni-W和Ni-W/SiC复合镀层。利用扫描电子显微镜（SEM）、能谱分析（EDS）和X射线衍射（XRD）等技术研究了SiC对Ni-W合金微观结构和性能的影响,采用电化学方法研究了复合镀层在3.5% NaCl溶液中的耐蚀性能,以探讨其海水综合防护性能。研究表明,经表面处理的SiC可诱导形核促进晶体生长,使Ni-W合金晶粒变细,镀层完整致密。SiC纳米颗粒均匀分布在Ni-W/SiC中,可有效提高镀层硬度及耐磨性,同时Ni-W/SiC也具有比Ni-W合金更好的耐蚀性能,在多因素交互作用的海洋环境中将具有更长的防护寿命,具有良好的应用前景     

SiC contents and pin temperature effect on tribological properties of Al25Zn/SiC composites

In this investigations, an effect of silicon carbide addition on dry sliding wear behavior of Al25Zn/SiC composites was studied at different temperature, load and sliding speed for a sliding distance of 1400 m using a pin on disc tribometer with EN24 shaft steel disc as per Taguchi L₁₆ orthogonal array. Under equal test situation, highest wear resistance, hardness, tensile strength and lowest coefficient of friction were observed for the composite with 15 wt% of SiC. The pin temperature is identified as the most influencing factor for the wear and friction characteristics of the composites. Regression model and Artificial Neural network model developed were found capable of predicting wear behavior of the composite. The mechanism of wear observed is adhesion, abrasion and delamination.     

SiC纤维表面去碳处理对PIP-SiCf/SiC复合材料力学性能以及界面影响

采用强度测试、SEM、HRTEM等分析测试手段对纤维表面去碳前后SiC纤维强度、复合材料力学性能、纤维表面形貌、复合材料断口形貌以及复合材料界面特征进行分析表征.结果表明,去碳处理后,纤维表面的固有缺陷暴露出来,纤维强度下降约15%,但由其制备的复合材料强度下降只有原纤维制备复合材料的1/6;复合材料断口非常平整,纤维...     

聚合物基复合材料表面防护涂层的研究现状与展望

聚合物基复合材料相比金属等传统材料,其耐高温性能、抗固体颗粒冲蚀磨损性能等不足,导致聚合物基复合材料在高新技术领域、高温磨损等复杂工况中的应用受到严重制约.研究表明,在聚合物基复合材料表面制备功能性防护涂层,是一种有效提高或改变复合材料表面性能的途径.在介绍聚合物基复合材料基本性能特点的基础上,系统总结梳理了热喷涂、冷...     

石墨增强体对SiC/Gr/Al复合材料干摩擦磨损性能的影响

采用挤压铸造技术制备不同粒径石墨颗粒增强的40%SiC/5%Gr/Al复合材料,研究了石墨颗粒对摩擦系数和磨损率的影响.结果表明,随着石墨的加入,复合材料的摩擦系数降低,磨损抗力提高170～340倍.另外,石墨颗粒粒径的增加也导致磨损抗力的提高,这是由于在干摩擦的过程中形成由铁的氧化物、石墨及SiC等组成的具有润滑性质的薄膜.     

双连续复合材料SiC/Fe-40Cr与SiC/Al2618合金干摩擦磨损行为的实验研究与数值分析(英文)

利用环环式摩擦磨损试验机研究双连续复合材料SiC/Fe40Cr与SiC/2618Al合金在滑动速度30~105m/s,载荷1.0~2.5MPa条件下的干摩擦磨损性能。实验结果表明,在较高的载荷和滑动速度下,SiCn/2618Al复合材料的磨损机制是两体磨料磨损和氧化磨损。作为增强相的连续网络结构的SiC陶瓷可避免通常发生在传统的粒子增强复合材料上的第三体磨损现象。机械混合层(MML)极大地控制了复合材料的磨损速率和摩擦系数。在进行较高的滑动速度测试时,由于机械混合层的间歇的生形和消除,复合材料表现出较高的摩擦系数和波动。为了便于有限元模型(FEM)计算,用一个连续结构单元来代表三维碳化硅结构增强铝基复合材料的微观结构。利用有限元模型(FEM)预测的复合材料磨损和应力应变数据与实验数据一致