粉煤灰颗粒增强铝基复合材料的研究

采用粉末冶金法成功制备了煤粉灰颗粒增强铝基复合材料。煤粉灰颗粒大多为球形,密度为2.75g/cm3,颗粒直径主要集中在5～60μm范围内,主要成分为SiO2、Al2O3和Fe2O3,三者质量分数总和超过85%。经SEM分析表明,该复合材料中存在着颗粒团聚,并有少量气孔产生。随着煤粉灰质量分数的增加,复合材料的密度逐渐减少;当煤粉灰颗粒的质量分数在10%以下时,该复合材料的硬度是上升的,超过10%时硬度开始下降。     

Optimization of Tribological Properties in Aluminum Hybrid Metal Matrix Composites Using Gray-Taguchi Method

This article investigates the optimization of dry sliding performances on the aluminum hybrid metal matrix composites using gray relational analysis in the Taguchi method. Different loads, sliding speeds and varying percentage of molybdenum disulfide are selected as control factors. The multiple responses to evaluate the dry sliding performances are specific wear rate and coefficient of friction. Using a pin-on-disk apparatus, the volume loss and frictional force are measured. Based on gray relational analysis, the optimum level parameters for specific wear rate and coefficient of friction have been identified. An L27 orthogonal array was employed for the experimental design. Analysis of Variance (ANOVA) had given the impact of individual factors and interactions on the specific wear rate as well as the coefficient of friction. The results indicated that the three test parameters had a significant role in controlling the friction and wear behavior of composites. Interaction of the control factors showed the sizable influence on tribological performance. Using Scanning Electron Microscopy (SEM) the wear surface morphology and wear mechanism of the composites have been investigated.     

TiCP/2024复合材料的蠕变性能

研究了原位自生TiCp/2024(TiCp的质量分数为15%)复合材料在不同温度下的蠕变性能.结果表明,原位自生成TiCp/2024复合材料具有良好的抗高温蠕变能力.复合材料的密度变化量随着蠕变应变量和蠕变时间的增加而增加,并且在较低温度时的密度变化量高于较高温度时的密度变化量,当密度变化达到一定数量时产生的蠕变损伤即引起材料蠕变断裂.由于位错与第二相粒子的交互作用,提高了复合材料的抗蠕变能力.蠕变断口形貌表明蠕变过程产生的空穴多在一个颗粒或几个颗粒的聚集处形成,随着温度的升高,空穴不断扩展,直至最后发生塑性断裂,温度对蠕变过程具有显著的影响.     

速度和压力对SiCp增强铝基复合材料摩擦磨损性能的影响

研究了颗粒增强铝基复合材料及其基体的摩擦磨损性能。基体和复合材料的耐磨性有明显差异，复合材料的主要磨损形式是磨粒磨损，基体材料的主要磨损形式是粘着磨损。复合材料具有低的磨损率和稳定的摩擦因数，因此具有良好的耐磨性。     

Tribological Properties of NiAl Matrix Composites Filled with Serpentine Powders

The unexplored tribological properties of NiAl matrix composites filled with serpentine powders are investigated using a reciprocating ball-on-disk configuration. Tribological test results reveal that increasing the serpentine concentration to some extent reduces the friction coefficients and wear rates of the composites. The best anti-friction and anti-wear performance is displayed by the NiAl matrix composite filled with 8 wt.% serpentine and 2 wt.% TiC (NAST). Microstructural analyses demonstrate that after adding serpentine, the self-lubricating films with different percentages of coverage form on the worn surfaces of the composites. A self-lubricating film with the highest percentage of coverage smears on the worn surface of NAST. This clearly suggests that serpentine can act as a new type of filler for NiAl matrix composites, whereas a combination of serpentine and TiC can enable serpentine to provide a full play to its excellent lubricating performance.     

Al2O3颗粒增强铝基复合材料的热变形研究

制备了Al2O3颗粒增强铝基复合材料,利用Gleeble-1500热模拟试验机,在不同变形温度、不同变形速率下对试验材料进行压缩试验,研究Al2O3颗粒增强铝基复合材料和纯铝的热变形行为.结果表明,试验材料的流变应力随着变形温度的降低和变形速率的增加而升高;Al2O3颗粒对铝基复合材料具有明显的强化作用,且能抑制复合材料的动态再结晶过程.     

石墨/铜铁基自润滑复合材料的摩擦学性能研究

采用感应加热烧结粉末冶金的方法,以铜铁合金为基体,添加石墨制备石墨/铜铁基自润滑复合材料,对比研究了添加石墨前后2种材料的组成、结构、表面形貌及摩擦学性能,并分析了磨损机理。研究结果表明:添加石墨能起到润滑作用,使材料的摩擦因数减小,磨损率降低;添加的石墨一部分转化成新态,其余则进入材料的空隙中,在摩擦过程中形成润滑膜起到减摩的作用;添加石墨后,摩擦材料的磨损机制由粘着磨损变为磨粒磨损。     

楔形压制铝基复合材料的显微组织及力学性能

采用喷射沉积制备SiCp/Al-Fe-V-Si复合材料坯料,采用楔形压制工艺对沉积坯料进行致密化处理,研究楔形压制工艺对复合材料孔洞、密度、SiC-Al界面和力学性能等方面的影响。结果表明,增大楔形压制压下量能有效改善材料的组织与性能;压下量小于45%时,沉积颗粒间、Al基体与SiCp之间仍存在微裂纹,冶金结合状况差,材料抗拉强度和伸长率较低;当压下量大于45%时,沉积颗粒之间、Al基体与SiCp之间的微裂纹弥合,界面结合改善,压制过程中SiC-Al界面处无明显的Al4C3脆性相生成;压下量继续提高,复合材料显微组织无明显变化,但SiCp分布更均匀。当压下量为50%时,材料抗拉强度增加至291MPa,伸长率提高到2.4%。     

碳化硅颗粒增强铝基复合材料的界面特征及力学性能

研究了氧化态和原始态碳化硅颗粒增强铝基复合材料的界面结构及其对复合材料弯曲强度的影啊。结果发现．氧化处理后碳化硅与基体铝界面上有一ＳｉＯ２非晶层，该非晶层内由于铝的扩散作用而形成铝的浓度梯度。原始态碳化硅与铝的界面上则无此非晶层．由于此非晶层的作用．导致界面结合强度的提高从而增加了复合材料的弯曲强度。     

原位合成铝基复合材料中颗粒沉降的研究

对混合盐法制备原位TiB2 颗粒增强铝基复合材料进行了研究。试验发现当TiB2 颗粒含量较高 [w(TiB2 ) >8% ]时 ,出现组织恶化的现象。从颗粒团聚、偏聚及沉降的角度 ,系统地分析了产生此种现象的原因。通过界面活性元素Mg的适量加入 ,改善TiB2 颗粒与Al液界面的润湿情况 ,阻止了颗粒的团聚 ;通过改善工艺参数 ,利用快速搅拌技术 ,有效地抑制了颗粒的偏聚与沉降     

SiC颗粒增强AZ91基复合材料拉伸性能研究

针对风力发电机组摩擦材料对性能的要求,在不同的温度下,成功制备出了SiC颗粒增强的AZ91镁合金基复合材料,并且对其拉伸性能进行研究.结果表明,SiCp/AZ91复合材料的抗拉强度高于AZ91基体镁合金;在同样的烧结温度下,直径较小的SiC颗粒对复合材料的抗拉强度提高幅度较大.     

颗粒增强金属基复合材料的发展概况

从材料选择、制备工艺和生产应用等多方面对颗粒增强金属基复合材料的发展现状进行了综合评述,指出颗粒增强金属基复合材料的研究与开发应走系统化、规模化、可持续发展的道路。     

增强体架构对铝基复合材料的性能影响

利用ANSYS有限元软件对碳化硅泡沫增强铝基双连续相复合材料和颗粒增强复合材料力学性能进行模拟研究,分析了增强体架构对复合材料力学性能的影响。结果表明:连续增强体不但可以传递载荷,而且可以承担载荷,增强体的连续性增加了增强体之间的约束和增强体对基体的约束,提高了复合材料的强度和刚度,降低了复合材料的塑性;增强体的连续性增加了复合材料内部应力的不均匀性,易于产生应力波动。     

TiB2-Al2O3-TiAl3颗粒增强铝基复合材料的制备方法

采用机械合金化的方法,以纳米级的TiO2粉末与B2O3和Al为原料,通过原位反应的方法,成功制得了TiB2+Al2O3+Al3Ti颗粒增强铝基复合材料.对球磨前后TiO2粉末的XRD衍射图谱进行了对比分析,得到球磨后TiO2粉末的晶粒尺寸和晶格畸变量,并对球磨后的粉末进行了ESEM和TEM分析;同时对原料在不同的球磨时间下(1 h、2 h、3 h)的XRD衍射图谱和ESEM形貌进行对比,得到了原位反应过程中各物相的变化情况.最后把球磨得到的粉末进行压制烧结,对最终得到的复合材料进行了ESEM形貌、TEM和相关力学研究,发现陶瓷颗粒相在基体里分布细小均匀,与基体结合良好,尺寸有几个微米,而压制烧结后试样的最终抗拉强度达到了327.4 MPa.     

磺化石墨烯与纳米氧化铝改性聚甲醛复合材料的导热及摩擦学性能研究

目的 探究纳米氧化铝（αAl2O3）和磺化石墨烯（S-GNS）对聚甲醛（POM）复合材料导热性能和摩擦学性能的影响,分析两种填料的协同改性机理。方法 以S-GNS、αAl2O3和POM为原料,通过静电自组装法制备S-GNS-αAl2O3复合体,采用模压成型法制备S-GNS-αAl2O3/POM复合材料。采用X射线衍射仪、红外光谱仪及扫描电子显微镜对S-GNS和S-GNS-αAl2O3复合体进行表征,并采用导热系数测试仪和摩擦磨损试验机对复合材料的导热系数、摩擦系数和磨损量进行测试。利用扫描电子显微镜观察复合材料的磨损表面形貌。结果 αAl2O3和S-GNS协同改性能够有效改善POM的导热性能,当S-GNS-αAl2O3复合体含量为7%（质量分数,下同）时,S-GNS-αAl2O3/POM复合材料导热系数为0.2524 W/(m?K),比纯POM提高了25.3%,S-GNS起到传递热量和提高αAl2O3与POM界面相容性的作用。S-GNS的加入,提高了S-GNS-αAl2O3/POM复合材料的热稳定性,有效地减少了αAl2O3磨粒对基体的损伤;αAl2O3的加入则分担了载荷,提高了复合材料的耐磨性。随着S-GNS-αAl2O3复合体含量的增加,S-GNS-αAl2O3/POM复合材料的摩擦系数逐渐降低,磨损量也呈降低趋势,且磨损表面光滑,磨损机理为磨粒磨损和轻微的犁沟切削。结论 S-GNS和αAl2O3在POM中能发挥协同作用,有效提高了POM复合材料的导热性能和摩擦学性能。     

铸造铝基复合材料的凝固过程

铝基复合材料中,增强体的加入使金属凝固过程的形核、晶体生长、溶质分配和流体流动行为发生改变,特别是不同压力和冷却条件下的非平衡凝固状态下。从而对基体组织的形态、二相析出、溶质偏聚、界面反应性、凝固缺陷等产生重要影响,最终影响复合材料的性能。基于此,综述凝固过程中铝基复合材料组织与性能的作用规律。     

颗粒增强镁基复合材料研究进展

综述了不同种类颗粒增强镁基复合材料的最新研究进展，着重介绍了这些复合材料的组织、结构、性能及界面问题。针对目前颗粒增强镁基复合材料研究领域存在的问题，提出了该领域的研究方向：探索控制增强颗粒和基体界面行为的有效手段：研究低成本、短流程的原位颗粒增强复合材料制备技术；实现多种材料制备和加工技术的紧密结合；借助现代计算机模拟技术对增强颗粒强化和失效机制进行研究将是该领域的研究方向。     

SiC泡沫陶瓷/SiCp混杂增强Al基复合材料的性能

以SiC泡沫陶瓷和SiC颗粒(7、15、20 μm)为混合增强体,用挤压铸造法制备出SiC泡沫陶瓷/SiCp混杂增强Al基复合材料,研究了SiCp颗粒尺寸对复合材料压缩强度和弯曲性能的影响,以及金属基体的韧性对复合材料压缩行为的影响.结果表明,随着SiC颗粒尺寸的增大,复合材料的压缩强度和弯曲强度降低,最大挠度减小,这是因为随着SiC颗粒尺寸的增大,颗粒间距随之增大,SiC颗粒的强度降低,使SiC颗粒的增强效果减弱.随着基体韧性的提高,复合材料的塑性变形明显增大,但压缩强度和模量降低.     

自润滑纤维织物复合材料摩擦学性能研究

目的研究MoS_2和石墨填充对自润滑纤维织物复合材料摩擦学性能的影响。方法采用玄武三号栓-盘式摩擦磨损实验机,研究了石墨和MoS_2填充PTFE/棉纤纤维织物在不同载荷条件下的摩擦磨损性能,并采用扫描电镜观察了纤维织物复合材料的磨损表面和微观结构。结果在较低载荷下,填充5%MoS_2可以更有效地降低PTFE/棉纤纤维织物复合材料的磨损率;在较高载荷下,填充10%石墨可以更有效地降低PTFE/棉纤纤维织物复合材料的磨损率。载荷为219.52 N时,5%MoS_2填充PTFE/棉纤纤维织物复合材料的磨损率由未填充的1.28×10~(-14) m~3/(N·m)降低到0.61×10~(-14) m~3/(N·m),降低了50%;10%石墨填充PTFE/棉纤纤维织物复合材料的磨损率由1.28×10~(-14) m~3/(N·m)降低到0.91×10~(-14) m~3/(N·m),降低了28%。结论石墨和MoS_2填充在摩擦过程中减轻了磨粒的嵌入和切削作用,阻碍了复合材料的磨损,提高了PTFE/棉纤纤维织物复合材料的耐磨性能。