三维网络陶瓷/铁基复合材料浸渗成形的研究进展

三维网络陶瓷/金属基复合材料是近年来出现的一种具有全新增强方式的复合材料。其中,铁基复合材料因具有耐磨、耐高温等优异性能而引发了广泛的关注。本文介绍了铁基复合材料中三维网络陶瓷预制体的制备方法,概述了浸渗成形三维网络陶瓷/铁基复合材料的界面控制手段、润湿性改善措施以及浸渗行为,并对未来发展方向进行了展望。     

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.     

熔体浸渗法制备金属基复合材料的研究进展

阐述了熔体浸渗法制备金属基复合材料在国内外的研究现状,指出了在熔体浸渗工艺研究中存在的问题,探讨了熔体浸渗工艺制备金属基复合材料的研究方向。     

活化物质对ZTA/高铬铸铁复合材料组织结构及浸渗行为的影响

将B₄C、Cr粉分别包覆在ZTA颗粒表面,压制成预制体。在氩气保护下,使用无压浸渗法制备了ZTA/高铬铸铁基复合材料。采用SEM、EDS、XRD等方法分析复合材料的组织结构、元素分布以及物相组成。结果表明预制体中添加B₄C粉和Cr粉可实现高铬铸铁液对预制体的浸渗,在浸渗过程中B4C会反应生成ZrB₂、Fe₂B、C、B₂O₃等新相,其中ZrB₂与铁液的润湿性较好,作为过渡物质可起到促进浸渗的作用;Cr则是通过降低高铬铸铁液的表面张力来促进浸渗。     

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。     

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.     

液态浸渗法制备碳纤维增强镁基复合材料研究进展

综述了液态法制备碳纤维增强镁基复合材料的研究进展,系统地介绍了其制备方法、性能特点、界面结构、应用情况和发展前景,并对目前研究中存在的一些问题以及有待深入研究的方向进行了探讨。     

Ni诱导无压浸渗法制备不锈钢/Al_2O_3陶瓷复合材料

研究了一种Ni诱导无压浸渗法制备陶瓷基复合材料的方法:通过粉末冶金法制备出含Ni颗粒的Ni/Al2O3复相陶瓷预制体,真空状态下,在1600℃以不锈钢熔体无压浸渗该Ni/Al2O3预制体,获得了不锈钢浸渗增强的Al2O3陶瓷基复合材料。采用SEM观察了结合界面的微观形貌,用EDS分析了结合界面附近元素含量的变化,用XRD分析了界面反应产物,以抗拉试验测试了钢与复相陶瓷体的界面结合强度。结果表明,钢熔体可浸渗到陶瓷体内部并与Ni互溶形成新的Ni-Fe合金;不锈钢与复相陶瓷的结合界面存在界面反应;界面结合强度的最大值可达到67.5MPa。     

用多孔陶瓷预制件浸渗法制造Mg AZ80/SiC复合材料棒

采用无压、低压(约0.3MPa过压下)和中压(约0.8MPa的过压下)浸渗法成功制造了MgAZ80/SiC/50p半工业样品(加工后的棒外径80mm,长150mm,残余孔隙率最大2vol.%).无压浸渗在流动氮气氛中在24小时内完成,而中压和低压浸渗是在加压的静态氮气氛中各用0.5和7小时完成.和未增强的基体相比,用浸渗法生产的所有复合材料样品具有均匀的微观结构和良好的力学性能.由于和本文中其他两种浸渗法相比复合材料的生产效率较高,中压浸渗工艺被认为是最具竞争性的.     

陶瓷材料预制型浸渗铸造复合材料的研究及发展

介绍了陶瓷材料预制型的浸渗铸造的发展，重点从浸渗机理与工艺方法的关系角度讨论了浸渗工艺类型及对复合材料组织性能的影响。     

ZTA/高铬铸铁基复合材料的制备及磨损性能研究

将粒径为2～3 mm的ZTA(ZrO2增韧Al2O3)陶瓷颗粒与自制粘结剂经混合烧结后,获得蜂巢状陶瓷预制体,浇注金属液铸渗陶瓷预制体,成功制备出ZTA陶瓷颗粒增强高铬铸铁基耐磨复合材料,并考察了复合材料的三体磨料磨损性能.结果表明,复合材料中陶瓷颗粒的体积分数为47％～55％;陶瓷颗粒与基体界面致密,无缩孔、裂纹等缺陷;复合材料的三体磨料磨损性能是高铬铸铁基体的2.41倍.     

燃烧合成法制备Al2O3-TiB2多孔陶瓷基复合材料

利用燃烧合成法制备了Al2O3-TiB2多孔陶瓷基复合材料,研究了燃烧合成反应的热力学、预制坯密度、稀释剂以及复合助燃剂对多孔体系和组织形成的影响。结果表明,加入适量稀释剂以及复合助燃剂对多孔组织的形成有很大帮助。稀释剂含量增加,孔尺寸减小;复合助燃剂加入降低了反应的点燃温度,有利于反应的原位进行,获得了孔尺寸分布均匀,孔径变化范围较小的多孔陶瓷基复合材料。     

铸渗法制备铁基表面复合材料的铸渗过程研究

通过铸渗温度场测试及差热分析等测试手段,对铸渗法制备铁基表面复合材料的铸渗过程进行了探讨,提出了物质流和能量流协调作用的模型。研究结果表明：当基材为HT300,预置体为单一的WC颗粒时,预置体中的温度高于1281℃是获得理想铸渗层的必要条件,而当基材为HT300,预置体为WC和高碳铬铁混合颗粒时,要形成良好的铸渗层,HT300母液的渗透作用即物质流的传递是不可缺少的。根据建立的铸渗物质流和能量流协调作用模型得出,要达到理想的铸渗效果,物质流和能量流的作用缺一不可。但是如果将预置体中的高碳铬铁换成熔点较低、与WC颗粒润湿良好的物质,单独依靠间接能量流的作用可能也会形成理想的铸渗层。     

碳化钨颗粒增强铁基表面复合材料离心复合工艺

为了提高回转体零件的耐磨性能,延长其使用寿命,采用离心铸造复合工艺,以碳化钨为增强颗粒,HT200为基体,成功制备了外径为200mm,轴向长度为150mm的碳化钨颗粒增强铁基回转体复合材料。采用光学显微镜、扫描电子显微镜等分析方法对复合层颗粒与基体界面进行分析。结果表明,复合材料中复合层在轴向以及径向上均匀分布。颗粒与基材结合良好,无团聚现象。颗粒因为粒径大小的不同而发生溶解,并与基体形成冶金结合。     

金属基复合材料液态成型中液流在预制型浸渗过程的行为

总结近年来关于液态成型液流在预制型浸渗过程中行为的研究 ;在描述金属液流在预制型孔隙内的流动时 ,讨论液流在预制型的浸渗速度、最小浸渗压力以及其他因素的影响。讨论结果表明 ,液态金属在纤维中的浸渗充填过程是各种阻力与浸渗压力共同作用的结果。增强体的体积分数愈大 ,直径愈小 ,需要施加的浸渗压力就愈大。     

铁基颗粒复合材料的组织与抗冲蚀性能

采用产型负压铸造法制备出铁基颗粒复合材料,分析了复合层的微观组织,研究了其显微硬度分布,测定了复合层的抗冲蚀性能。研究结果表明,铁基颗粒复合材料具有较高的硬度,良好的抗冲蚀性能,明显改善了基体材料的性能。     

V—EPC铸渗铁基复合材料的研究

通过对V-EPC铸渗工艺的试验研究,得出了影响铁基复合材料渗层质量的主要工艺参数,并对其进行优化,根据优化方案进行试验,研究结果表明,在1420℃、筛号为45的SiC和0.04MPa的真空度的情况下能得到4mm厚良好渗层。     

原位反应铸造半固态7075铝基复合材料的组织

采用原位反应液相线铸造方法制备了含有不同体积分数TiC颗粒的7075半固态铝基复合材料，通过光学显微镜和透射电镜观察其铸态组织，并利用平均截线法测量晶粒尺寸，研究原位颗粒对液相线铸造半固态铝合金组织的影响。结果发现，原位TiC颗粒对半固态铝合金的铸态组织产生细化和球化作用，当原位TiC颗粒体积分数达到2．5％时，材料能够得到等轴晶组织，对应的平均晶粒尺寸为35．6μm。     

固液反应合成铝基自生复合材料

利用Ａｌ－Ｍｇ合金液与Ｆｅ３Ｏ４粉末的反应,获得了细小Ａｌ－Ｆｅ相和Ａｌ２Ｏ３分布于铝基体上的复合材料;在离心铸造过程中,利用Ａｌ－Ｍｇ合金液与Ｆｅ２Ｏ３的反应,获得了外层含有初生Ａｌ－Ｆｅ相、内层不含初生Ａｌ－Ｆｅ相的复合材料。分析了复合材料的组织特征和物相组成。