碳纤维增强铝基复合材料的改性研究

研究碳纤维对铝基复合材料的改性,分别向6061和6063两种铝合金中添加一定量的短切纤维,采用挤压成型方法制备了碳纤维改性铝基复合材料。研究了碳纤维的尺寸及添加量对复合材料力学性能、耐磨性和尺寸稳定性的影响。结果表明,碳纤维改性后的铝基复合材料力学性能有明显提高,其室温抗拉强度、屈服强度均得到增强,而材料的伸长率略有减小;通过耐磨性测试确定了碳纤维的最佳添加尺寸为3 mm,最佳添加量为0.6%;通过冷热冲击测试证明了碳纤维能够有效改善铝基复合材料的尺寸稳定性。     

Simple Fabrication and Characterization of Discontinuous Carbon Fiber Reinforced Aluminum Matrix Composite for Lightweight Heat Sink Applications

The constant increase in power and heat flux densities encountered in electronic devices fuels a rising demand for lightweight heat sink materials with suitable thermal properties.In this study,discontinuous pitch-based carbon fiber reinforced aluminum matrix(Al-CF) composites with aluminum–silicon alloy(Al–Si) were fabricated through hot pressing.The small amount of Al–Si contributed to enhance the sintering process in order to achieve fully dense Al–CF composites.A thermal conductivity and CTE of 258 W/(m K) and 7.0 9 10-6/K in the in-plane direction of the carbon fibers were obtained for a(Al95 vol%+ Al–Si5 vol%)-CF50 vol%composite.Carbon fiber provides the reducing of CTE while the conservation of thermal conductivity and weight of Al.The achieved CTEs satisfy the standard requirements for a heat sink material,which furthermore possess a specific thermal conductivity of 109 W cm3/(m K g).This simple process allows the low-cost fabrication of Al–CF composite,which is applicable for a lightweight heat sink material.     

Microstructure and Properties of Powder Composites with Aluminum Matrix Reinforced with Carbon Nanomaterials

Metal Science and Heat Treatment - The structure and properties of powder composites with an aluminum matrix reinforced with carbon materials of two types, i.e., nanotubes (CNT) and nanofibers...     

多壁碳纳米管增强银基复合材料的组织与性能

采用化学镀方法将银沉积在碳纳米管上,获得体积分数为8%的多壁碳纳米管/银(CNTs/Ag)复合粉末,通过高能球磨、压制烧结、热挤压粉末冶金手段制备了CNTs/Ag复合材料,并研究了复合材料的微观组织、导电率、抗拉强度及硬度。结果表明,化学沉积工艺能够显著改善CNTs和Ag之间的界面结合,进而提高CNTs/Ag复合材料的加工性能。与纯银比较,CNTs/Ag复合材料的抗拉强度增加了65%,硬度增加了近2倍,表明CNTs对银具有较好的强化作用。     

碳纳米管增强Cu-Ni复合镀层制备及其性能

目的提升Cu-Ni复合镀层的硬度、摩擦磨损与抗腐蚀性能。方法在五水硫酸铜镀液中添加六水合硫酸镍和碳纳米管(CNT),采用电共沉积方法制备Cu-Ni、Cu-Ni/CNT复合镀层。利用显微硬度测试仪、摩擦磨损试验机测试CNT增强复合镀层(Cu-Ni/CNT)的硬度和摩擦磨损性能。借助扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)表征镀层的表面形貌、元素分布及磨斑表面特征。在模拟海水(3.5%NaCl)溶液中测试镀层的电化学阻抗谱(Nyquist)和Tafel曲线。结果 Ni、Cu共沉积时,更多Ni原子被Cu原子置换,镀层硬度相比于纯镍镀层略有下降,但是Cu-Ni固溶体形成后固溶强化使耐磨损性增强。CNT共沉积镶嵌在Cu-Ni复合镀层中,其晶粒细化和弥散强化效应使镀层硬度提高,在考察范围内,最高达到560.59HV。当Cu-Ni共沉积镀液中加入0.08%(质量分数)CNT时,复合镀层中CNT的物理屏蔽使其具有最高的腐蚀电位(-436.08 mV)、最低的自腐蚀速率与最好的抗腐蚀性能,其镀层电阻(Rc)为1573Ω·cm2;相比于纯Ni镀层,腐蚀抑制效率为95.86%;镀层平均摩擦系数最低,为0.52,耐磨性最佳。结论共沉积时,适当配比CNT的加入可有效增强Cu-Ni复合镀层的硬度、摩擦磨损性能和抗腐蚀性能。     

纤维增强铝基复合材料及其应用

纤维增强铝基复合材料由于具备各种特殊性能或优良的综合性能,越来越受到人们的重视。讨论了纤维增强铝 基复合材料的主要组成部分——作为增强剂的纤维,并列举了若干典型纤维增强铝基复合材料的性能,以及纤维增强铝基 复合材料应用实例。     

气压浸渗法制备Al2O3短纤维增强铝基复合材料

利用自行设计的试验装置采用气压浸渗法成功制备出Al2O3短纤维增强铝基复合材料,对金相组织和硬度进行了分析,得出了温度、体积分数、压力对浸渗的影响结果.证明了气压制备短纤维铝基复合材料的可行性.     

高频磁场下制备颗粒增强铝基梯度复合材料

通过向Al-20%Mg2Si-5%Si母合金中加入10%SiO2颗粒,制得颗粒增强复合材料Al-14.9%Mg2Si-10.3%Si-11.8%MgAl2O4,然后重熔母合金和复合材料,利用高频磁场的电磁相分离法分别成功制备了Al-20%Mg2Si-5%Si(样品1)和Al-14.9%Mg2Si-10.3%Si-11.8%MgAl2O4(样品2)两种颗粒增强梯度复合材料.发现加入的SiO2与铝熔体中的铝镁反应形成了MgAl2O4,并通过电子探针证实了该相的存在,除此之外,初生的Mg2Si、Si也富集于试样表面.在此基础上,对两种合金沿径向进行了硬度测量,结果表明:硬度在径向呈梯度分布,满足梯度复合材料外硬内韧的性能特征.     

颗粒增强铝基复合材料的研究

综述了颗粒增强铝基复合材料的研究现状,从基体、增强体的选择,铝基复合材料的制备方法,影响复合材料性能的因素和改善措施等方面进行阐述,并指出了该复合材料的研究方向和发展前景.     

原位颗粒增强镁基复合材料的制备

综述了原位颗粒增强镁基复合材料的研究进展，重点介绍了原住反应法制备颗粒增强镁基复合材料的基本原理和过程，并分析了其组织和性能；同时还简述了传统铸造法制备原位颗粒增强镁基复合材料的特点。最后，对原位颗粒增强镁基复合材料的发展趋势作了展望。     

含铌铝基复合材料力学性能的研究

以纯铝粉、氟硼酸钾(KBF4)、氟锆酸钾(K2ZrF6)和氟铌酸钾(K2NbF7)为原料采用原位反应法制备铝基复合材料.通过正交实验设计方法,研究了原料的含量以及熔铸温度对铝基复合材料抗拉强度、伸长率的影响.结果表明:添加K2ZrF6、K2NbF7和KBF4均能提高铝基复合材料的力学性能;对铝基复合材料的抗拉强度的影响大小依次为K2ZrF6＞K2NbF7＞KBF4＞温度;对铝基复合材料伸长率的影响大小依次为KBF4＞ K2NbF7＞温度＞K2ZrF6;在实验数据范围内考虑材料的综合力学性能,可得出较优组合.     

碳增强铜基复合材料的制备

采用高能球磨法制备了不同含碳量的碳/铜混合粉末,并将制得的粉体在1.5 GPa室温条件下压制成型.结果表明,采用高能球磨可改善碳、铜界面的相容性,扩展固溶度,同时碳的加入可起到细晶强化的作用.     

Al-Zr-O-B体系反应生成颗粒增强复合材料的研究

采用Al-Zr-O-B体系熔体反应生成了颗粒增强铝基复合材料。对其反应的热力学探讨结果表明,850℃的起始条件下反应可以自发进行。利用X射线衍射仪和扫描电子显微镜对生成的复合材料组织进行了分析,表明生成的增强相为Al2O3、Al3Zr和ZrB2,呈颗粒状,弥散分布,随反应物加入量的增加,复合材料的抗拉强度上升,伸长率下降。     

颗粒增强钢基耐磨复合材料的制备、组织与性能

采用铸渗法成功制备出ZTA(ZrO2增韧A12O3)陶瓷颗粒增强合金钢基耐磨复合材料.制备方法:将陶瓷颗粒与自制粘结剂混合填充到具有一定型腔的模具中,加压凝固后获得多孔连通的陶瓷预制体;将预制体固定到铸型中,浇注合金钢,浇注温度1 500--1 560℃,金属液铸渗预制体获得局部复合的耐磨复合材料.结果表明:铸渗效果良好,陶瓷颗粒与合金钢基体界面结合紧密,无缩孔、裂纹等缺陷;陶瓷颗粒在复合材料中的体积分数为42％～56％;在三体磨料磨损条件下,ZTA/合金钢复合材料的抗三体磨料磨损性能是合金钢基体的4.37倍.     

碳纳米管增强铝基复合材料的研究现状

描述了碳纳米管和碳纳米管增强铝基复合材料的基本特征,讲述了碳纳米管铝基复合材料的制备方法和制备过程中存在的问题及解决方法。最后对碳纳米管增强铝基复合材料今后的研究动向进行了分析。     

Properties of Metal-Polymer Composite Materials with Aluminum and Magnesium Matrix

Metal Science and Heat Treatment - A process for fabricating metal-polymer composite materials by impregnating porous aluminum and magnesium with a rapidly solidifying filling plastic is suggested....     

铝基网络陶瓷复合材料的制备及加工性能研究

采用压铸法制备了三维连续网状多孔陶瓷增强铝基复合材料。复合材料抗拉强度296MPa，弹性模量99．1GPa，伸长率1．2％。采用聚晶金刚石－PCD刀具，在切削速度v=25-35m/min时，复合材料对刀具损耗最小，工件表明粗糙度良好。     

原位TiB_2/Al复合材料制备及凝固过程研究

利用原位法制备了TiB2/Al复合材料。根据X-射线衍射图探讨了增强相形成机制,测定了材料凝固动态曲线并分析了影响凝固的3个主要因素,采用扫描电镜研究了材料的拉伸性能。结果表明,当B2O3与TiO2的摩尔比为1.0时,反应式为:3TiO2+10Al+3B2O3→5Al2O3+3TiB2。影响材料凝固的3个主要因素是颗粒在母相中的分布,B2O3与TiO2的摩尔比以及反应温度。材料的强化主要是TiB2颗粒的弥散强化(即奥罗万机制)和TiB2为形核核心作用所导致的晶粒细化,材料的断裂属于TiB2颗粒被拔出而形成的微孔聚集型韧性断裂。     

碳纤维增强铝基复合材料熔体真空除气

为解决搅拌铸造法制备的碳纤维增强铝基复合材料气孔率过高对材料性能的破坏问题,在熔体搅拌混合结束后,增加真空除气的工艺减少复合材料中的气体。采用阿基米德法测量了复合材料铸锭的相对密度,研究了碳纤维增强A356合金基复合材料熔体在0.03MPa的真空度下,真空炉温度、除气时间对复合材料铸锭致密度的影响。结果表明,当炉温为700℃、除气2min,即可将复合材料铸锭的气孔率降低至2%以下。通过扫描电镜观察了复合材料铸锭的组织,结果显示界面完好,未发现气孔。     

钛合金颗粒增强镁基复合材料的制备与性能

采用粉末冶金法制备了20％Ti-6Al-4V颗粒增强MB15镁基复合材料的试样。按照阿基米得法检测了不同状态试样的密度，借助光镜和扫描电镜探索了挤压棒变形和组织的特点，并结合室温拉伸试验研究了热挤压变形对试样组织及力学性能的影响规律。结果表明：烧结态的密度较低，而热挤后的密度已接近理论值：挤压棒的变形和组织都不均匀：二次挤压可以进一步细化晶粒、提高复合材料的力学性能；Ti-6Al-4V颗粒可以用来强化镁合金，且其增强效果明显好于SiC陶瓷颗粒。