搅拌温度对双粒径混合SiCp/ZL107复合材料的影响

采用搅拌熔铸法制备双粒径SiCp/Al复合材料,利用扫描电镜（SEM）、电子万能试验机研究搅拌温度对复合材料的微观结构以及力学特性的影响。结果表明：SiC含量随着搅拌温度的升高而增加,在585℃两种粒径混合的SiC颗粒弥散分布在基体上,随温度继续升高,基体出现明显的贫SiC区域;复合材料的抗压强度、抗弯强度以及最大弯曲挠度均随着搅拌温度的升高先增大后减小,在585℃达到最大值,力学特性较纯铝、单一粒径的SiCp/ZL107复合材料有明显提高。SiC颗粒的分布以及界面结合强度决定复合材料的断裂机制。     

SiC颗粒尺寸对SiCp/Cu基复合材料热膨胀系数的影响

采用化学镀工艺制备了镀铜SiC微粉。化学镀工艺参数对该复合粉体的包覆行为影响较大。利用冷压成型和无压烧结技术制备了SiCp/Cu基复合材料,并对该复合材料的微观结构和热膨胀系数进行研究。结果表明：SiC颗粒分布较均匀,SiC颗粒与基体之间界面结合良好;随测量温度增加,SiCp/Cu基复合材料的线膨胀系数呈非线性增加;当SiCp体积分数相同时,减小SiCp颗粒尺寸有利于降低复合材料的热膨胀系数。     

粒度对SiCp/Al复合材料组织及耐磨性的影响

采用半固态机械搅拌法制备不同粒度的SiC颗粒增强铝基复合材料,研究SiC粒度对复合材料的微观组织、硬度及耐磨性能的影响。结果表明,粒度为100μm时,复合材料中SiC颗粒分布均匀,没有明显的团聚现象,布氏硬度值最大,相对磨损率最小。其磨损机理是较软的铝基体对SiC颗粒起很好的支撑效果,使镶嵌在合金基体中耐磨的SiC颗粒对合金基体起到保护作用,减少粘着磨损的发生。     

SiCp/ZL109复合材料摩擦磨损性能研究

以探讨SiCp增强颗粒对SiCp/Al复合材料摩擦磨损机理的影响为目的,采用搅拌铸造法制备SiCp/ZL109复合材料并进行摩擦磨损性能测试。通过SEM微观形貌观察及能谱分析等手段研究材料摩擦性能及机制,结果表明:添加SiCp增强颗粒能够有效地改善基体材料硬度和耐磨性,提高基体材料的摩擦因数;复合材料的磨损机制为粘着磨损、氧化磨损和磨料磨损的混合型磨损;SiCp在材料的磨损过程中起双重作用,在破碎前保护基体,减少基材粘着磨损;破碎后产生硬质点,对基体造成磨料磨损。     

CVI法制备SiCp/SiC复合材料的力学性能研究

对用CVI法制备的SiCp/SiC复合材料的力学性能进行研究。研究表明:材料表现出脆性断裂的破坏失效特征;SiCp/SiC复合材料内部颗粒间、团聚体之间残留的微孔和孔隙等薄弱环节使材料的强度降低;复合材料基体和增强相之间有一层由树脂热解而产生的玻璃碳,造成界面的弱结合,使材料强度不高。     

烧结压力对β-SiC_p/Cu复合材料组织结构及热物性的影响

对β-SiC颗粒表面进行化学镀铜处理,镀铜后SiC复合粉体与铜粉均匀混合。利用热压烧结技术制备β-SiCp/Cu电子封装复合材料,分析了烧结压力对β-SiCp/Cu复合材料的显微组织结构、相对密度和热膨胀系数的影响规律。结果表明:SiC颗粒表面均匀包覆铜,热压烧结后SiC颗粒在复合材料中分布均匀;当烧结温度为730℃,随着烧结压力的增大,体积分数为50%的β-SiCp/Cu复合材料的相对密度逐渐增大,热膨胀系数逐渐升高,热导率逐渐增大。     

SiCp/ZL101A复合材料超声振动磨削试验研究

采用真空热压烧结工艺制备含SiC颗粒体积分数为10%、20%、30%和40%的SiCp/ZL101A复合材料,研究普通磨削与超声纵向振动磨削SiCp/ZL101A复合材料时的SiC颗粒去除机制,并探索不同磨削方式对工件表面微观形貌、表面粗糙度的影响。结果表明:在相同磨削参数下,超声纵向振动磨削表面的粗糙度低于普通磨削表面的粗糙度;无论是超声纵向振动磨削还是普通磨削,SiCp/ZL101A复合材料的表面粗糙度均随着增强体SiC颗粒体积分数的增大而增大。     

La2O3/Al2O3氧化物添加比对Csf/SiC复合材料力学特性的影响

利用热压烧结技术制备高致密度短碳纤维增韧碳化硅陶瓷基(Csf/SiC)复合材料。研究稀土氧化物添加比对烧结后Csf/SiC复合材料微观结构、力学特性和增韧机制的影响。结果表明:随着烧结助剂中La2O3含量增加,烧结后材料中SiC颗粒平均粒径减小,相对密度逐渐降低,而强度和韧性则先增加后降低;颗粒桥连、纤维拔出和裂纹偏转是该材料体系的主要增韧方式。     

无压浸渗法制备高体积含量的铝基复合材料

试验采用对SiCp表面预氧化后镀镍处理,将颗粒大小为28、43、74μm,质量之比为2∶3∶5的SiCp和有机胶PVA混合后,用液压机制成Φ(100±1)mm、厚10mm、相对密度为68%的预制件,将预制件置于N2气氛的箱式电阻炉中850℃浸渗2h制成SiCp增强的铝基复合材料。试验结果表明,SiCp表面镀镍后明显地改善了铝合金对其的润湿性能,促使浸渗过程快速进行。显微组织观察表明,复合材料中SiC颗粒在基体合金中分布均匀,并与基体合金界面结合良好,无孔洞。     

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。     

高体积分数SiCp/Al复合材料的热物理性能

采用无压渗透法制备了高体积分数SiCp/Al复合材料,用XRD对复合材料的物相进行了分析,测定了SiCp/Al复合材料在25～200℃温度区间的热膨胀系数及热导率,运用理论模型对复合材料的热膨胀系数以及热导率进行了计算,并探讨了热物理性能与温度之间的关系。结果表明,高体积分数SiCp/Al复合材料具有较低的热膨胀系数、高的热导率,综合热物理性能优良。     

基于析因设计的PTFE/Al/SiC力学响应多因素分析

为探究SiC质量分数、SiC粒径和Al粒径及其交互作用对PTFE/Al/SiC(PAS)反应材料力学性能的影响，通过23析因准则设计并制备了8种不同配比的PTFE/Al/SiC反应材料，并进行了准静态压缩实验和分离式霍普金森压杆实验。通过t值排序法筛选显著因子，并分析显著因子贡献率及扰动趋势。通过响应面法分析显著的交互作用。结果显示，较高的SiC质量分数对PTFE/Al/SiC材料的力学性能具有积极影响。在应变率突变的情况下，SiC粒径对材料力学响应产生了相反的扰动趋势。Al颗粒对于PAS材料系统的力学响应作用有限。强烈的因子交互作用不容忽视。在低应变率加载下，SiC质量分数/SiC粒径交互作用显著，当SiC质量分数高且粒径较小时，可以双重优化颗粒分散状态和界面结合强度，从而提高材料的力学响应。在高应变率加载下，较高SiC质量分数的PAS材料动态力学响应较高，且SiC粒径/Al粒径交互作用显著。当SiC与Al颗粒的粒径尺寸接近时，材料的动态响应值能够得到有效提高。     

La2O3/Al2O3氧化物添加比对Csf/SiC复合材料力学性能的影响

利用热压烧结技术制备高致密度的短碳纤维增韧碳化硅陶瓷基（Csf/SiC）复合材料。研究稀土氧化物添加比对烧结后Csf/SiC复合材料微观结构、力学性能和增韧机制的影响。结果表明：随着烧结助剂中La2O3含量增加,烧结后材料中SiC颗粒平均粒径减小,相对密度逐渐降低,而强度和韧性则先增加后降低;颗粒桥连、纤维拔出和裂纹偏转是该材料体系的主要增韧方式 。     

PIRAC-SiCp/Fe界面化学稳定性

采用简化的PIRAC工艺对SiCp进行涂覆处理 ,并研究了该涂层对SiCp/Fe界面化学稳定性的影响。实验结果表明 ,该工艺可以在SiCp表面形成一层均匀、致密的涂层 ,它主要由Cr3Si、Cr7C3 和Cr2 3C6构成。3SiCp/Fe界面反应强烈 ,绝大多数的SiC被消耗掉 ,原位形成主要由Fe3Si构成的界面反应区 ,并在金属基体晶界形成片状珠光体团。而 3P -SiCp/Fe的界面反应很小 ,SiCp表面涂层保存完好 ,SiCp基本上未遭到破坏 ,并与基体紧密结合。涂层通过隔离Fe与SiC的接触 ,抑制P -SiCp/Fe界面反应 ,有助于提高其界面化学稳定性 ,改善界面结构     

Al/Ni类含能结构材料冲击压缩特性细观模拟

为了研究含能结构材料冲击响应特性,开展了以Al/Ni为代表的含能结构材料冲击压缩细观模拟研究。结合扫描电子显微镜照片分析了三种典型Al/Ni类含能结构材料的细观结构特性,研究了材料配比、制备工艺对材料细观结构的影响规律。从细观结构照片和细观颗粒初始形态入手,分别建立了Al/Ni类含能结构材料冲击压缩细观模型,计算并比较了该类材料在冲击压缩过程中的颗粒变形、压力响应、冲击温度分布及冲击波传播特性。结果表明：Al/Ni粉末复合材料的细观颗粒主要以Ni为基体,且Al颗粒随着其含量的上升而发生团聚;而Al/Ni多层复合材料主要以Al为基体,Ni近似于平行分布其中。Al/Ni类含能结构材料细观结构存在不均匀特性,导致其在冲击压缩过程中产生局部高压和热点,而这一特性无法由基于材料初始颗粒形态建立的均匀化细观模型得到。     

SiC对热压制备SiC/Ti3SiC2复合材料的影响

以钛粉、硅粉、炭黑为主要原料,利用热压烧结技术制备SiC/Ti_3SiC_2复合材料。借用扫描电镜和X射线衍射,探索SiC对复合材料的相组成、组织结构、力学性能及电导率的影响。结果表明:在25 MPa压力下,热压烧结1 500℃,可制备高致密、均匀的复合材料;SiC对提高SiC/Ti_3SiC_2复合材料的相组成、力学性能有很大影响,当碳化硅质量分数为20%,复合材料弯曲强度为373 MPa,断裂韧性为5.4 MPa·m1/2,材料性能得到明显提高;纯样Ti_3SiC_2材料的电导率最强,为4.18 MS/m。在基体中,Ti_3SiC_2层状晶粒相互交错形成连续的网状结构,Ti_3SiC_2作为导电颗粒转移的电子越多,试样电导率越高。     

增强颗粒对切削SiCp/Al复合材料切屑形成过程的影响机理

为研究SiC颗粒对SiCp/Al复合材料切屑形成过程的影响,设计了一种新型弹簧式快速落刀装置。通过正交切削试验获得切屑和切屑根部,观察其形态及金相显微组织,分析SiC颗粒沿剪切带的排列机制、颗粒的断裂与破碎机理、裂纹的扩展及其对切屑形成的影响。结果表明：设计的快速落刀装置加速度大,能获取有效的切屑根部;基体塑性滑移对颗粒产生的力和力矩使得颗粒沿剪切带排列;颗粒的断裂与破碎主要发生在剪切区、工件与切屑分离面、第2变形区以及刀尖附近的已加工表面;微裂纹从自由表面和剪切区内部沿剪切面扩展;裂纹沿剪切面扩展使得切屑受力不平衡,切屑加速流出,同时裂纹两侧沿剪切面发生相对滑动,导致切屑呈不规则锯齿形。     

PIRAC－SiCp/Fe界面化学稳定性

采用简化的PIRAC工艺对SiCp进行涂覆处理，并研究了该涂层对SiCp/Fe界面化学稳定性的影响，实验结果表明，该工艺可以在SiCp表面形成一层均匀，致密的涂层，它主要由Cr3Si,Cr7c3和Cr23C6构成，3SiCp/Fe界面反应强烈，绝大多数的SiC被消耗掉，原位形成主要由Fe3Si构成的界面反应区，并在金属基体晶界形成片状球光体团，而3P－SiCp/Fe的界面反应很小，SiCp表面涂层保存完好，SiCp基本上未遭到破坏，并与基体紧密结合，涂层通过隔离Fe与SiC的接触，抑制P－SiCp/Fe界面反应，有助于提高其界面化学稳定性，改善界面结构。     

SiC_p／Cu复合材料的高温磨损行为

研究了SiC颗粒增强铜基复合材料的高温摩擦磨损行为。结果表明,复合材料的磨损量变化受环境温度的影响。当 不超过300℃时,随着温度增加,复合材料的磨损率反而降低。高温磨损过程中,在两接触面间的区域通过机械混合→研 磨→铜基体压入→热压的机制,而在复合材料磨损表面形成一个致密且连续分布的釉质层,对复合材料起到保护作用。当 温度高于临界值时,由于亚表层Cu基体塑性变形量增加,导致釉质层脱落,而发生严重的粘着磨损,使得复合材料的磨损 率显著增加。     

粉煤灰/Al-Mg合金基复合材料的实验研究

粉煤灰颗粒表面在收集、贮存过程中由于物理、化学吸附,使颗粒间相互聚集,分散性差。作为复合材料增强相时,颗粒的分散性直接影响复合材料的性能。先采用酸溶法对粉煤灰进行硫酸表面处理,再通过粉末冶金法制备改性粉煤灰/铝基复合材料。复合材料的密度随粉煤灰颗粒含量的增加逐渐减小,硬度随粉煤灰含量的增加先增加后降低,密度、硬度都随成型温度的升高而增大。SEM、XRD分析表明,经硫酸处理后的粉煤灰,其表面的极性降低,粉煤灰颗粒的分散性和活性提高,且硫酸只溶解在粉煤灰中的玻璃相,而晶体相不被溶解。650℃成型温度下粉煤灰在基体中分散均匀、硬度大、密度大,故650℃为较理想的成型温度。但复合材料中也存在缺陷,有少量气孔产生。