深冷保温时间对三维正交Cf/Al复合材料显微组织与力学性能的影响

采用真空气压浸渗法制备了纤维体积分数为50%的三维正交Cf/Al复合材料,主要研究了深冷保温时间对复合材料残余应力、致密度、组织及力学性能的影响,并分析了其影响机理。结果表明,深冷处理改善了三维正交Cf/Al复合材料的显微组织,提高了其致密度,且对三维正交Cf/Al复合材料的残余应力、力学性能有显著的影响。经过深冷处理后,三维正交Cf/Al复合材料的残余应力降低,且随深冷保温时间的增加,残余应力值不断降低。而且深冷处理显著提高了三维正交Cf/Al复合材料的抗拉强度和弹性模量,经36h深冷处理的三维正交Cf/Al复合材料的抗拉强度和弹性模量达到841.33 MPa、132.19GPa,较铸态下的738.85 MPa、105.80GPa分别提高了13.9%、24.9%。经过深冷处理后,显微组织的改善及残余应力的释放是三维正交Cf/Al复合材料力学性能提高的主要原因。     

叠层穿刺结构Cf/Al复合材料的弯曲性能及失效分析

采用真空压力浸渗法制备纤维体积分数为47.5%的叠层穿刺结构C_f/Al复合材料,主要研究复合材料的显微组织以及弯曲性能,并进一步分析复合材料的弯曲失效机理。结果表明:复合材料的致密度为95.0%,经、纬向显微组织均存在少量微孔缺陷,且纬向显微组织的微孔缺陷较经向显微组织要多。叠层穿刺结构C_f/Al复合材料的弯曲强度和模量分别为327 MPa和114 GPa,内侧面受压处,基体出现团簇,经向纤维束由于屈曲变形程度大导致被压断,纬向纤维束发生相应地挤压变形,而在外侧面受拉处复合材料被拉伸破坏,造成基体开裂。     

纤维编织结构对3D-Cf/Al复合材料弯曲性能的影响

为研究纤维编织结构对三维编织C_f/Al复合材料弯曲性能的影响,选用TZ700S碳纤维作为增强纤维,通过加入轴纱改变编织结构,制备了三维四向和三维五向、全五向3种编织结构的纤维预制体。通过压力浸渗法制备了基体合金为7075铝合金的3D-C_f/Al复合材料,测试了弯曲力学性能并观察了断口的形貌。结果表明,3D-C_f/Al复合材料的弯曲性能高于基体弯曲性能,其中三维四向C_f/Al复合材料的弯曲强度为346.7 MPa。加入轴纱后的三维五向、全五向C_f/Al复合材料的弯曲性能和断裂应变均高于三维四向C_f/Al复合材料,而加入更多轴纱的全五向复合材料的结构性能更好,弯曲强度为399.7 MPa。     

含高体积分数SiC_p的Al复合材料微观组织及弯曲性能

利用无压浸渗法制备高体积分数SiC的SiC_p/Al复合材料.采用XRD和SEM对复合材料的相组成、微观组织及断口形貌进行分析,研究颗粒粒径分布和基体合金成分对复合材料抗弯性能的影响.结果表明:以Al-10Si-8Mg(质量分数,%)合金为基体制备的复合材料组织均匀,致密度好,无明显气孔缺陷;界面反应产物为Mg2Si、MgAl_2O_4和Fe,其弯曲强度高于以Al-10Si合金为基体制备的复合材料的弯曲强度;SiC_p/Al复合材料的弯曲强度随着SiC颗粒粒径的增大而减小;复合材料整体上表现出脆性断裂的特征.     

高体积分数SiC/Gr/Al混杂复合材料的显微组织与热膨胀性能

用水玻璃作为粘结剂制备了SiC颗粒混杂鳞片Gr预制型坯,并利用气压浸渗工艺成功制备了高达80vol%的高体积分数SiC/Gr/Al混杂复合材料。并对制备的复合材料进行显微组织观察和热膨胀性能分析。结果表明,在一定的配比下SiC与Gr分布均匀,组织良好;复合材料的热膨胀系数呈较明显的各向异性,沿石墨层方向可达7×10-6/K。     

纤维/树脂/铝合金叠层复合材料的显微组织与阻尼性能

采用热压固化成形工艺成功制备了纤维／树脂／铝合金叠层复合材料。采用扫描电镜分析了铝合金表面处理工艺对叠层复合材料界面显微组织的影响。结果表明：该种复合材料不仅具有较高的强度和良好的成形加工性，而且抗震性能好，其振动衰减系数较基体铝合金有较大程度的提高。     

时效处理对中高体积分数SiCp/2024Al复合材料力学性能的影响

采用热等静压工艺分别制备了SiC_p体积分数为35%、45%和55%的SiC_p/2024Al复合材料,研究了固溶时效处理对3种复合材料硬度、弯曲强度和冲击性能的影响。结果表明,3种SiC_p体积分数的复合材料均由Al、SiC和Al₂Cu相组成,致密度均较高,基体与SiC_p增强体之间结合紧密。固溶时效处理(T6)可以显著提升复合材料的硬度。SiC_p体积分数为35%、45%和55%的复合材料的时效硬化曲线变化规律基本一致,均在时效2 h时达到峰时效状态,硬度分别比制备态复合材料提升了51.56%,41.51%和18.78%。SiC_p体积分数为35%的时效态复合材料弯曲强度提升幅度最显著,由622.48 MPa提升至838.11 MPa。随着SiC_p体积分数的增加,制备态复合材料的冲击吸收能量由3.43 J逐渐降低至1.00 J,T6处理会进一步降低复合材料的冲击性能。     

编织结构对3D-C_f/Al复合材料显微组织与力学性能的影响

选用三维五向和三维正交两种编织结构的纤维预制体,采用真空气压浸渗法制备纤维3D-C_f/Al复合材料,研究编织结构对3D-C_f/Al复合材料显微组织和拉伸强度的影响。结果表明:编织结构对3D-C_f/Al复合材料的显微组织与力学性能具有显著影响。其中,三维五向和三维正交C_f/Al复合材料平均致密度分别为97.7%和98.3%,三维五向C_f/Al复合材料存在少量的束间孔洞、气孔缺陷,而三维正交C_f/Al复合材料存在少量纤维团聚缺陷;三维五向C_f/Al复合材料的拉伸强度、拉伸模量及泊松比均明显高于三维正交C_f/Al复合材料的,二者的平均拉伸强度分别为753.5 MPa和644.1 MPa,拉伸模量分别为194 GPa和150 GPa,泊松比分别为0.89和0.04;三维五向C_f/Al复合材料的抗弯强度、弯曲模量均明显低于三维正交C_f/Al复合材料的,二者平均抗弯强度分别为931.8 MPa和1010.3 MPa,弯曲模量分别为134.2 GPa和154.6 GPa。通过对预制体编织结构的设计,可实现3D-C_f/Al复合材料性能设计。     

电子封装用Al/Si/SiC复合材料的显微组织与性能(英文)

采用气压浸渗法制备中体积分数电子封装用 Al/Si/SiC 复合材料。在保证加工性能的前提下,用与 Si 颗粒相同尺寸(13 μm)的 SiC 替代相同体积分数的硅颗粒制得复合材料,并研究其显微组织与性能。结果显示,颗粒分布均匀,未发现明显的孔洞。随着 SiC 的加入,强度和热导率将得到明显提高,但热膨胀系数变化较小,对使用影响也不大。讨论几种用于预测材料热学性能的模型。新的当量有效热导被引入后,H-J 模型将适用于混杂和多颗粒尺寸分布的情况。     

石墨烯/Al复合材料的显微组织和物理性能研究

铝基复合材料具有重量轻、高耐蚀性、热膨胀系数低、导电导热性能优异和加工性能优良等优点而成为当前轻金属基复合材料研究的主流,其中,石墨烯/Al复合材料是目前研究的热点方向。为了研究石墨烯含量对石墨烯/Al复合材料物理性能的影响,本文采用了冷压烧结法制备了石墨烯质量分数为0%(纯铝)、0.3%、0.6%和0.9%的石墨烯/Al复合材料,采用光学显微镜、扫描电子显微镜及其自带的能谱仪分析石墨烯/Al复合材料的微观形貌及化学成分,采用高精度固体密度仪、显微硬度计、高温DSC分析仪和激光导热系数测量仪测试分析石墨烯/Al复合材料的密度、硬度、比热容、热扩散系数和导热系数,对比分析了不同石墨烯含量对石墨烯/Al复合材料性能的影响机制。结果表明,石墨烯/Al复合材料中石墨烯均匀的分布在铝基体中,石墨烯的添加能够使基体产生明显的晶粒细化,当石墨烯含量超过0.6%时,在复合材料中出现石墨烯的团聚现象。随着石墨烯含量的增加,复合材料的密度和致密度逐渐减小,硬度值呈现先增大后减小的趋势,比热容逐渐降低,热扩散系数先增大后略微减小,导热系数缓慢上升。     

保温处理对B_4C/Al复合材料组织和性能的影响

为了降低无压浸渗制备的B4C/Al复合材料中铝的含量,增加复合材料中陶瓷相的含量,并提高复合材料的性能,研究了保温处理对B4C/Al复合材料的组织和性能的影响。结果表明,无压浸渗制备的B4C/Al复合材料中主要包含Al、B4C和Al3BC相,保温处理可有效减少B4C/Al复合材料中Al和B4C的含量,并显著提高Al3BC和AlB2相的含量。由于保温处理后B4C/Al复合材料中Al含量明显减少,以及陶瓷相含量明显增多,B4C/Al复合材料的硬度、抗压和抗弯强度均得到了较大的提高。且在850℃下保温24h后,B4C/Al复合材料的组织和性能可达到最佳状态。     

Cf增强Ti/Al基层状复合材料的组织与性能研究

利用箔-纤维-箔（FFF）法结合真空热压（VHP）技术制备新型的Cf增强Ti/Al基层状复合材料。借助扫描电镜（SEM）,能谱分析（EDS）,X射线物衍射物相分析测试（XRD）,弯曲实验,压缩实验等对不同热压工艺参数下材料的组织及性能进行研究。结果表明,最佳热压工艺为700℃-30MPa-1h,材料弯曲强度可达469MPa,抗压强度可达324MPa。新型Cf增强Ti/Al基层状复合材料结构为韧-脆相交替的叠层,该结构可有效阻碍裂纹扩展并延长其扩展路径,吸收大量的断裂能,以此提高材料的性能。在Ti/Al界面处生成Al3Ti和Ti5Si3强化相;在Al/Cf界面处形成了Al4C3和SiC相。Si元素促进Ti、Al结合及强化相Ti5Si3的析出,并提高Al、C润湿性。     

原位Mg2Si/Al复合材料的变质与半固态组织演变

研究了Sr对原位Mg2Si/Al复合材料显微组织的影响,并利用等温热处理的方法成功地得到了半固态球状组织。其结果显示,Sr加入后能够改变初生Mg2Si的树枝晶形貌,随着Sr含量的增加,其形貌逐渐由多边形状变为块状,经过等温热处理后,初生Mg2Si相和α-Al相同时被球化,并简要地讨论了球化机理。     

Cf/SiC复合材料力学性能对比研究

以聚碳硅烷(PCS)为先驱体,T300碳纤维和光威(GW)碳纤维为增强纤维,采用先驱体浸渍-裂解工艺(PIP)分别制备了Cf/SiC复合材料.在相同工艺条件下,所制备GW碳纤维复合材料的力学性能达到了T300纤维复合材料的性能水平,两种纤维增强SiC基复合材料抗弯强度分别为364 MPa和437 MPa.采用扫描电镜观察试样断口形貌及纤维拔出情况,并分析了复合材料的结构和性能差异.     

SiCp/Al复合材料的离心熔渗法制备及其性能

研究了反应离心熔渗法制备高体积比SiCp／Al复合材料的工艺过程及其抗弯强度。结果表明：通过适当的粒度配比，可在低温、低离心力下熔渗制备组织均匀的高体积比SiCp／Al复合材料，SiC颗粒体积分数可达到63％；复合材料的强度在很大程度上依赖于SiC颗粒尺寸及界面反应程度，合适的界面结合及细SiC颗粒的掺入有利于复合材料强度的提高；基体热处理改变了SiC颗粒所受应力状态，提高了复合材料的强度，其最高值可达519MPa。     

织物结构对C_f/Al复合材料微观组织与压缩性能的影响

选用ZL301合金为基体材料,采用2.5D浅交直联、三维正交和三维五向等3种结构编织了M40J碳纤维预制体,采用真空压力浸渗法制备纤维体积分数为50%的3D-C_f/Al复合材料。主要研究了织物结构对C_f/Al复合材料微观组织与压缩强度的影响。结果表明,织物结构对C_f/Al复合材料的致密度、微观组织和压缩性能影响较大。其中三维正交结构的C_f/Al复合材料的致密度和压缩强度最大,分别为99.2%和417MPa;而2.5D浅交直联结构的C_f/Al复合材料的致密度和压缩强度最小,分别为95.3%和99.8MPa。     

Al-Zr-B体系反应合成复合材料的组织和性能

开发了原位合成Al-K2ZrF6-KBF4新体系，利用熔体反应法成功制备了新型颗粒增强铝基复合材料。XRD和SEM分析表明，合成的复合材料中存在ZrB2和Al3Zr颗粒，颗粒大小为1～4μm，ZrB2颗粒的截面形貌接近于正六边形，且在基体中均匀分布。拉伸试验结果表明，（Al3Zr＋ZrB2）p／Al复合材料的抗拉强度和屈服强度随着反应物加入量的增加而提高。当反应物加入质量分数为20％时，复合材料最高抗拉强度达到152．3MPa，比铝基体提高了95．2％；屈服强度为112．3MPa，比铝基体提高了167．3％。     

电子封装用SiC_p/铝基复合材料的触变性能

采用Gleeble-1500热模拟机,研究了半固态SiCp/铝基复合材料在不同触变温度和变形速率下的触变性能和组织特征。结果表明,随着应变的增加,复合材料应力首先快速增加,然后快速减小,最后又有缓慢增加的趋势。此外,随着变形温度降低或变形速率升高,复合材料的半固态压缩变形应力均增加。经过压缩变形后,自由变形区比大变形区分布有更多的SiCp,含量达到55%(体积分数)左右,且平均尺寸小于20μm。细SiCp在压缩变形后主要集中于自由变形区,这表明通过半固态触变成形产生的液固相分离可产生高SiCp区域,从而符合电子封装材料的要求。     

原位增强TiB2/2014Al复合材料的摩擦磨损性能

采用混合盐反应(MixedSaltReaction)原位合成法成功制备了TiB2/2014Al复合材料,并对其摩擦磨损性能进行了研究。采用X射线衍射分析物相和扫描、透射电镜观察了其微观组织。结果表明,原位生成的TiB2颗粒非常细小,尺寸小于1μm,内生TiB2颗粒分布均匀,明显细化了复合材料组织。室温干滑动摩擦磨损试验表明,复合材料耐磨性高于基体合金,基体合金磨损机制以粘着磨损为主,复合材料的磨损机制为典型的磨粒磨损。