单芯Nb-Ti/TiAl复合材料的界面研究

研究单芯Ｎｂ－Ｔｉ／ＴｉＡｌ及Ｎｂ－Ｔｉ／Ｔｉ－４８Ａｌ－２Ｃｒ－２Ｎｂ两种模拟材料试样的界面特性。结果表明，在同一条件下热等静压成型的两种复合模拟试样，其界面均由厚度、显微硬度不同的反应层构成。Ｎｂ－Ｔｉ／Ｔｉ－４８Ａｌ－２Ｃｒ－２Ｎｂ试样的界面结合完整，界面层较厚，界面结合强度为１２３．７ＭＰａ；Ｎｂ－Ｔｉ／ＴｉＡｌ的界面层较薄，近基体侧界面有径向裂纹，界面结合强度为９４．８ＭＰａ，均高于未涂覆Ｔｉ的模拟试样的界面结合强度。压脱试验后，前者仅沿近纤维侧界面开裂，后者的界面层沿纤维和基体均发生开裂，径向微裂纹甚至扩展到基体中。     

碳纤维表面处理及其对复合材料损伤容限特性的影响

将中等模量的TORAYCA T-800碳纤维进行不同等级的表面处理,用于BASF 5245C改性双-马来酰亚胺树脂体系的层压复合材料,以改进其损伤容限。研究了树脂-纤维界面及其对复合材料强度和断裂形态的影响。使用扫描电子显微镜检测横向拉伸试样中平行于纤维方向的断裂面,发现经标准的表面处理后的表面形态,出现了纤维拔出和纤维表面缺少基体粘附的区域。在较高等级表面处理的情况下,断裂的引发主要出现在树脂基体中,而不是在纤维-树脂基体的界面上。就复合材料损伤容限性能来说,由于增加了表面处理,测得的冲击后的压缩强度提高了20％。列出了复合材料的横向弯曲、横向拉伸和EDS性能。研究了用这些纤维增强的复合材料的ModeⅠ和ModeⅡ的微观力学性能,以便来说明层间断裂韧性的特性。根据对ModeⅠ或ModeⅡ断裂面的观察,表面处理的方法影响甚微;表面断裂与所获得的ModeⅠ/Ⅱ值有小的差异。     

SiC_f/LAS玻璃陶瓷基复合材料的界面

:详细评述了SiCfLAS玻璃陶瓷基复合材料的界面。该界面是在热压过程中形成的,由富碳层或富碳层和碳化物层构成,这些界面层的存在导致了界面的弱结合。界面具有很好的热相容性。在惰性气氛或还原性气氛中,界面具有很好的热稳定性。在高温氧化性气氛中,界面层很快因氧化而消失,导致纤维与基体间的强结合,使材料发生脆断。     

碳涂层对SiC纤维增强钛基复合材料界面显微结构及性能的影响

研究涂碳的SiC(C)/Ti-6Al-4V和无涂碳的SiC/Ti-6Al-4V材料的界面结构以及结合强度。结果表明:碳涂层阻止了径向纤维间的相互作用,该涂层界面反应物只是TiC,这些产物包含邻近碳涂层生成的细小晶粒和邻近金属基体生成的粗大晶粒;在无涂碳界面上,相邻纤维一侧产生的是TiC薄层,毗邻金属基体产生的是TiC和Ti5Si3晶粒组成的厚混合物,晶粒的大小从纤维到基体逐渐增大。涂炭和无涂碳复合材料的界面结合强度分别是(118.2±4.24),(230±6.28)MPa,证明碳涂层在纤维和基体之间提供了一个弱结合界面。涂碳纤维复合材料的界面结合发生在涂碳层和反应层之间,而无涂碳发生在纤维和反应层之间。     

周期性温度对纤维增强复合材料细观损伤影响分析

用Python脚本生成复合材料三维细观力学有限元结构模型以及施加代表性体积单元(RVE)所需的周期性边界条件,运用Abaqus材料子程序UMAT建立材料的损伤模型,研究周期性温度变化下纤维增强复合材料代表性体积单元(RVE)在横向拉伸载荷的作用下组分相损伤的演化过程以及最终产生基体裂纹破坏的趋势。并与文献中的实验结果进行对比,从细观尺度表征了周期性温度变化对横向拉伸载荷作用下复合材料失效模式的影响。从模拟结果可以看出,纤维和基体的热物理性能不同使得纤维牵制基体的热变形,将会加快纤维/基体破坏,直接在垂直于载荷的应力集中区域产生连续界面脱黏。     

镁合金表面化学镀铜工艺

针对镁合金开发一种新的表面防护方法,即使用有机涂膜与化学镀铜的方法对合金表面进行防护。这种方法是先将有机涂层涂覆在镁合金表面,再对镁合金进行化学镀铜处理。当进行化学镀时,铜将沉积有机涂膜表面,有机涂膜作为中间层,使基体与铜层之间不能直接接触,避免了电偶腐蚀的发生。十字切割法表明涂膜与基体之间的结合力符合标准要求。SEM和X-ray证明化学镀后,试样表面沉积了致密的镀铜层。极化曲线测试结果表明经工艺处理过的试样的耐蚀性能优异,可对镁合金起到理想的防护作用。另外,此工艺以次磷酸钠代替甲醛为还原剂,避免污染环境。     

先进高重频激光处理对镀铬层结合特性的影响

采用特殊声光调制的高重频激光技术对钢基体强化处理 ,使基体表面形成按一定几何规律排列的微米量级的微坑 ,使得基体的表面形貌、微观组织、铬层与基体的结合等特征均发生了本质的变化。它有效地增加了基体的表面积 ,有利于电沉积初期铬原子沿基体原有晶格的外延生长 ;有效地改善了铬层与基体的结合效果 ,提高了铬层抵抗复杂应力破坏的能力     

3DC/SiC复合材料在燃气中的氧化行为

研究了 3DC/SiC复合材料在高温燃气环境中氧化 9h后的力学性能 ,重点研究了燃气中不同温度对C/SiC复合材料力学性能的影响。将长条形C/SiC试样置于发动机喷管出口处的燃气火焰中进行氧化 ,距离燃气中心较近区域的温度高达 12 5 0℃ ,而火焰边缘的温度在 80 0～ 10 0 0℃范围内。氧化 9h后 ,在火焰边缘的C/SiC试样的抗弯强度和断裂功大幅度降低 ;而靠近火焰中心的部分表现出较高的力学性能。C/SiC复合材料在燃气火焰不同区域中的不同力学性能是同氧化温度对SiC基体微裂纹的影响导致的。     

Nb丝增韧TiAl/Ti5Si3基复合材料组织与性能的研究

用真空水冷铜坩埚感应熔炼炉离心浇注工艺和熔模精密铸造技术,制备Nb丝增韧Ti Al/Ti5Si3(Ti-40Al-5Si)基复合材料,对其进行真空退火处理。通过SEM、万能试验机等测试复合材料的显微结构、冲击性能、抗弯性能以及界面层显微硬度的分布情况。结果表明:Nb丝与基体结合良好,复合材料界面层组织为σ相、γ相及T2相,复合材料冲击性能较Ti Al/Ti5Si3基体有较大的提高,抗弯强度较基体下降但Nb丝延缓了其断裂;退火处理后,复合材料界面反应层中合金元素分布更加均匀,显微硬度及冲击性能比铸态时分别增加约7.8%、22.87%。     

镀铬后等离子弧处理工艺及组织

用等离子弧对试样表面进行扫描处理以增强镀铬层与基体的结合,研究了不同工艺处理后材料的组织与显微硬度分布的变化．结果表明,由于非转移弧热效率较高,试样组织及显微硬度的变化对有效输出功率的变化非常敏感．采用非转移弧处理,通过合理配比工艺参数,可获得较为合适的有效输出功率,能够促进镀层与基体之间的冶金结合,得到较为满意的组织,控制镀铬层的晶粒尺寸及基体上热影响区和硬化层的深度,可改善试样的显微硬度的分布．     

外加20%SiO2原位生成陶瓷相增强铝基复合材料显微组织及相组成的研究

外加质量分数为20%的SiO2采用粉末冶金法成功制备了原位生成陶瓷相增强Al基复合材料,研究了复合材料烧结后的油磨性能、物相组成和组织形貌.油磨条件下,在98～1764N载荷内,复合材料的体积磨损量始终小于基体合金196N时的体积磨损量1.67mm3,在1764N时的最大磨损量小于0.8mm3.复合材料的最终物相为MgAl2O4、MgO、Mg2Si、Si和Al.在颗粒SiO2与Al-Mg反应过程中,约有复合材料中质量分数为2.8%Mg和7.0%Al及0.26%Cu扩散入颗粒内,颗粒内约有质量分数为9.74%Si, 0.23%O被置换到颗粒外,颗粒主要由MgAl2O4组成.     

涂层Ti纤维增强TiAl基复合材料

研究了涂覆Ａｌ_２Ｏ_３的Ｔｉ纤维增强γ－ＴｉＡｌ基复合材料，分析了界面结构和力学性能特征。结果表明，采用物理气相沉积法在Ｔｉ纤维表面涂覆Ａｌ_２Ｏ_３增强ＴｉＡｌ基复合材料，使ＴｉＡｌ合金的弯曲强度从４４９ＭＰａ提高到５７３ＭＰａ，即提高了２８％；弯曲挠度变化不明显；Ｔｉ纤维与ＴｉＡｌ基体间的界面反应层厚度由原来的３０μｍ减小到２０μｍ。     

微热量热法测定纤维及树脂基复合材料的比热容

为研究利用微热量热法测定纤维及树脂基复合材料的比热容,用焦耳效应建立微热量热仪的灵敏度曲线,在该仪器上测定了30～150 ℃标准品α-氧化铝的比热容,在此温度范围内α-氧化 铝比热测量值与文献值的最大相对偏差为2.41%,该方法具有较高的测量精度。利用微热量热仪测定了碳纤维及3种树脂基复合材料的连续比热容数据,并对测试结果进行了分析。结果表明：微热量热仪能准确快捷的测定纤维及复合材料的连续比热数据,纤维及复合材料比热容随温度有规律的变化。     

铝基活塞耐磨圈结合质量超声C扫描技术研究

采用超声C扫描技术检测Al2O3纤维增强铝基复合材料活塞耐磨圈结合质量。设计制作Al2O3纤维增强铝基复合材料活塞模拟对比试样,利用该试样研究耐磨圈结合质量超声C扫描检测工艺。结果表明,超声C扫描技术可实现对Al2O3纤维增强铝基复合材料活塞耐磨圈结合质量缺陷的定性、定位、定量检测。     

3Al_2O_3·2SiO_2_f/ZL109复合材料的界面反应

利用电子探针、透射电子显微技术,研究了挤压铸造法制备的莫来石（３Ａｌ２Ｏ３ ·２ＳｉＯ２ ）纤维增强ＺＬ１０９ 合金复合材料的纤维与基体界面。研究中未发现纤维与基体界面有Ｃｕ 元素偏聚及其析出相与反应产物,而界面有明显的Ｍｇ、Ｓｉ元素偏聚,并发生Ｍｇ＋ ２ＳｉＯ２＋ ２Ａｌ→ＭｇＡｌ２Ｏ４＋ ２Ｓｉ反应,反应产物ＭｇＡｌ２Ｏ４ 依附纤维形核生长     

镀铜碳纤维-镀铜石墨-铜基复合材料的制备与性能研究

用粉末冶金法成功地制备了短碳纤维-镀铜石墨-铜基复合材料,对其体积密度、电阻率、硬度、抗弯强度和摩擦磨损性能进行了测试,观察了它们的显微组织、断口和磨面形貌,并与石墨-铜、镀铜石墨-铜基复合材料进行了对比。结果表明,镀铜碳纤维-镀铜石墨-铜基复合材料的各项性能,明显优于石墨-铜、镀铜石墨-铜基复合材料。     

界面耗能与纤维增强金属基复合材料的耐磨性

利用挤压铸造制备了Ａｌ＿２Ｏ＿３短纤维增强铝合金复合材料，研究了这种材料的界面对其耐磨性的影响。结果表明，在复合材料中，纤维与基体结合良好，并对铝合金具有增强作用；复合材料的界面可阻滞裂纹扩展，复合材料具有优异的耐磨性；基体中的合金元素有利于形成良好的界面，改善复合材料的耐磨性。     

氧化铝/锌合金复合材料界面的SEM观察

利用挤压铸造制备氧化铝／锌合金复合材料，在扫描电镜（ＳＥＭ）上观察复合材料的界面。结果表明，在复合材料中纤维与基体间存在致密界面层，合金元素通过适当的化学反应可改善纤维与基体间的结合；在凝固过程中，纤维／基体界面上的硅在共晶体的共生生长过程中起了领先相作用，导致复合材料的共晶转变是由铝硅共晶转变和锌铝共晶转变两者组成。     

碳纤维增强碳化硅复合材料的微观结构与界面

利用 Al_2O_3和 Y_2O_3为烧结助剂,通过热压烧结工艺制备了碳纤维增强碳化硅复合材料。结果表明:球磨工艺有助于短切碳纤维的均匀分散。烧结过程中,烧结助剂 Al_2O_3、Y_2O_3之间发生化学反应,促进液相烧结,并形成晶界间的次晶相YAG,有利于提高复合材料的断裂韧性。在较高烧结温度下,碳纤维与烧结助剂以及基体之间反应,形成过强结合界面,纤维性能降低,不利于复合材料力学性能的提高。     

Al_2O_3/Al复合材料反应生成技术

研究运用ＸＤＴＭ法制备金属基复合材料工艺，成功地制备了Ａｌ２Ｏ３（Ｐ）／Ａｌ复合材料。试验证明，粒径１０～１５μｍ的ＳｉＯ２粉末与Ａｌ粉制成的坯体，在６００℃保温３ｈ时反应能全面进行，但直至保温４ｈ时反应仍不彻底；当保温时间延长至６ｈ后，生成的Ａｌ２Ｏ３粒子中Ｓｉ含量极小，反应彻底完成。反应生成的Ｓｉ富集在Ａｌ２Ｏ３粒子周围的基体中，以细小、球形的结晶体形式析出。生成的Ａｌ２Ｏ３粒子与基体的界面结合良好。同时对反应机理和反应对基体的影响也作了初步的探讨