铝合金表面覆盖SiO2直接氧化生长的反应机理

通过热力学计算和XRD分析,确定了Al-Mg-Si合金熔体与SiO2表面覆盖反应的生成物相为Al2O3,Al,Si和MgAl2O4,直接金属氧化动力学实验表明,SiO2与熔体的接触反应加快了初期的传质过程,使微观传输通道始终处于活性状态,生成的Al2O3构筑了材料的初始骨架,Al2O3/Al复合材料氧化生长的孕育消失。     

Al/Al2O3多层膜的研究

用真空蒸镀及自然氧化方法在玻璃基底上制备纳米量级的4、5、6、7对层的Al／Al2O3多层膜。采用称重法测定薄膜的厚度；在常温和低温下使用三点法测定多层膜的电特性；用扫描电镜（sEM）观察薄膜的表面和截面的形貌及成分。结果表明：制备的是纳米量级非晶态的Al／Al2O3多层膜，在常温和低温（77K）下均具有类似负阻的特性。     

铝合金熔体氧化制备Al2O3 / SiC/ Ni/ Al-Si多相模糊界面陶瓷基复合材料

针对Al₂O₃ / Al 复合材料中金属相Al 对其高温性能的不利影响, 本试验在高温下将铝合金熔体氧化渗透到注浆成型的SiC/ Ni 多孔预制体中, 制备了Al₂O₃ / SiC/ Ni/ Al-Si 多相陶瓷基复合材料。借助光学显微镜、电子显微镜(SEM) 、X 射线衍射仪(XRD) 、波谱仪( EDS) 等手段分析了预制体和复合材料的相组成、微观结构及界面特征。结果表明, 复合材料的主晶相为Al₂O₃ 与SiC , 相间存在Al (Si) 复合氧化物、NiAl₂O₄ 及Ni 与Al-Si 合金相, 各相界面处成分呈连续过渡变化趋势, 构筑了具有模糊界面特征的多相复合材料。      

Al2O3/Ti-Al复合材料中Al2O3晶须的原位合成

利用氧对金属Ti、Al粉的部分氧化,原位合成了含有氧化铝晶须的Al2O3/Ti-Al复合材料,通过XRD和SEM等测试手段,发现Al2O3晶须呈网状交叉分布于基体内部的孔隙中.分析了晶须的生成机理,认为氧化铝晶须是通过VLS机理生成,复合材料的原始组成和温度对晶须的显微型貌有直接的影响:随原始组成中铝含量的增加,产物中晶须的数量总体上是在递增的,且发达程度逐渐提高;热处理温度对晶须直径有直接影响,温度升高可以增加晶须直径.     

Al/Al2O3复合材料伪半固态触变模锻成形

在粉末成形的基础上,结合金属半固态加工技术提出了金属/陶瓷复合材料伪半固态触变模锻成形工艺,并成功制备出 Al/Al₂O₃复合材料杯形件。微观组织观察及力学性能分析表明制件微观组织致密、力学性能优异。当铝体积分数增加到37%时,不同成形压力下复合材料制件抗弯强度可达430~690 MPa,断裂韧性达8.5~16.8 MPa·m1/2,与原位反应及高温氧化工艺相比抗弯强度及断裂韧性大幅度提高。同时分析了成形温度、成形压力等工艺参数对制件性能的影响。研究结果证明采用该工艺成形金属/陶瓷复合材料是可行的。     

Al2 O3/Al 复合涂层对贫铀的保护性能研究

为探讨Al2O3/Al复合涂层在贫铀表面保护中应用的可行性,采用盐雾腐蚀试验和磨损试验方法,结合SEM/EDS和XRD表征,分析了贫铀表面Al2O3/Al复合涂层的保护性能.结果表明,贫铀表面反应磁控溅射Al2O3/Al涂层没有明显的腐蚀特征,而等离子喷涂Al2O3/Al涂层发生了严重的腐蚀剥落现象.Al2O3/Al涂层表现为磨粒磨损行为,抗磨损性好.作为对比样的贫铀表面Al涂层则表现为粘着磨损行为,抗磨损性差.讨论了贫铀表面涂层的腐蚀和磨损行为.     

Al2O3/(纳米)Fe3Al复合材料位错形貌的TEM观测

利用TEM对Fe₃Al/Al₂O₃复合材料的位错形貌进行了观测分析,观察到Fe₃Al/Al₂O₃中丰富的位错组态。根据透射电镜观察,引入Fe₃Al后,Al₂O₃晶内产生大量位错,位错多产生于Fe₃Al于Al₂O₃相界面附近,亚界面的形成使基体晶粒再细化,使强度提高。在Fe₃Al中观察到超点阵位错,对材料起到"有序强化"作用。      

Graphene oxide effects on the properties of Al_2O_3-Cu/35W5Cr composite

Graphene oxide(GO) nanosheets were dispersed into premixed powders(Cu-0.4 wt% Al/35W5Cr) by wet grinding and vacuum freeze-drying process. The 0.3 wt% GO/Al_2O_3-Cu/35W5Cr and 0.5 wt%GO/Al_2O_3-Cu/35W5Cr composites, used for electrical contacts, were fabricated by vacuum hot-pressing sintering.The microstructure was analyzed by field emission scanning electron and transmission electron microscopy. In addition, the Raman spectroscopy and X-ray photoelectron spectroscopy were used to investigate the structural changes of GO before and after sintering. The arc erosion behavior was investigated by the JF04 C electrical contact testing apparatus. Consequently, the Al_2O_3 nanoparticles were evenly dispersed in the matrix, causing dislocation tangles. GO was converted to reduced graphene oxide after sintering. A group of carbon atoms combined with Cr forming Cr_3C_2 in situ during sintering, which enhanced the interface bonding. Compared with the Al_2O_3-Cu/35W5Cr composite, the tensile strength of the two contact materials containing 0.3 wt% GO and 0.5 wt% GO was increased by 45% and 34%, respectively. Finally, pips and craters were present on the anode and cathode surfaces, respectively.Tungsten has undergone re-sintering during arcing and formed needle-like structures. Compared with Al_2O_3-Cu/35W5Cr, the GO/Al_2O_3-Cu35W5Cr composites have better welding resistance. The final mass transfer direction of the two composites was from the cathode to anode.     

低温等离子复合技术沉积Al2O3膜的性能及应用

利用低温等离子复合技术在坡莫合金等软磁材料表面沉积Ａｌ２Ｏ３膜,对其性能进行测试,并研究了在磁头芯片表面形成优良的绝缘膜的应用情况。     

反应等离子喷涂Fe-Al2O3-FeAl2O4复合涂层的反应机理研究

金属/陶瓷复合涂层具有金属的韧性和陶瓷的高强度、高硬度等优点,利用反应等离子喷涂技术将Fe2O3/Al复合粉制备成金属/陶瓷复合涂层,以X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)等分析技术研究了该复合涂层的反应机理和涂层性能.结果表明:涂层具有以层状的FeAl2O4、Al2O3为骨架,球形的Fe及部分FeAl为弥散相的复合组织;复合粉体反应形成涂层的过程是分步进行的,而且在熔滴到达基体后部分反应仍继续进行;一定程度上,由于反应过程受到Al元素的扩散限制,同时等离子喷涂的冷却速度较高,使得涂层中主要含有FeAl2O4及少量的FeO.     

Self-lubricating bidirectional carbon fiber reinforced smart aluminum composites by squeeze infiltration process

Self-lubrication is one of the smart material properties required for producing components with enhanced wear resistance and low coefficient of friction.Bidirectional(BD) satin weave polyacrylonitrile(PAN)based carbon fiber(Cf) fabric preform was successfully infiltrated with Al 6061 alloy by squeeze infiltration process.The infiltrated composite shows uniform distribution of carbon fibers in the matrix with the elimination of porosities,fiber damage and close control on the formation of deleterious aluminum carbide(Al_4C_3) phase.C_f/Al composite exhibits remarkable wear resistance compared to unreinforced alloy due to the formation of self-lubricating tribolayer on the pin surface,which intercepts the contact of matrix metal to counter surface.The BD carbon fiber enhanced the hardness and compressive strength of the composite by restraining the plastic flow behavior of matrix.High resolution transmission electron microscopy shows the presence of Al_2O_3 and MgAl_2O_4 spinel,confirmed by EDS and SAD pattern,at the composite interface.The composite shows a lower density of 2.16 g/cm~3 which is a major ad vantage for weight reduction compared to the monolithic alloy(2.7 g/cm~3).     

反应形成MoSi2/Al2O3陶瓷复合材料的微观结构

以MoO3、Al和Si为原料,通过控制工艺,用反应烧结法制备MoSi2／Al2O3陶瓷复合材料。通过对M0O3 Al Si在Ar气氛中反应的差热曲线分析来确定烧结MoSi2／Al2O3陶瓷复合材料的热处理工艺。分析了生成的MoSi2／Al2O3陶瓷复合材料的X射线图谱、扫描电镜图和能谱分析图,以确定其微观结构。     

新型Al_2O_3/BCB多层薄膜复合介质材料的传输线损耗特性

本文结合功能材料Al2O3和BCB(苯并环丁烯树脂)的特点,创新性地提出了Si/Al2O3/BCB多层薄膜复合结构的衬底,利用Al2O3高介电常数的优点和BCB薄膜工艺制备厚度的灵活性实现了低传输损耗。本研究采用与CMOS相兼容的半导体制造工艺在三种不同衬底(Si、Si/BCB和Si/Al2O3/BCB)上制作了CPW结构的传输线,通过仿真、测量、比较和分析其传输损耗特性得出Si/Al2O3/BCB多层薄膜复合结构衬底有效地降低了普通硅衬底的高频损耗(20GHz时CPW传输线的损耗为1.18dB/mm),实现了微波毫米波电路低损耗传输线,具有广泛的应用前景。     

硅衬底Al2O3∶Tb3+薄膜的制备及其发光性能

采用溶胶凝胶法在硅衬底上制备了Al₂O₃∶Tb³⁺薄膜; 并采用DTA-TG、XRD、SEM、AFM及光致发光光谱对其进行了一系列表征; 分析了Al₂O₃∶Tb³⁺薄膜的发光机理, 探讨了热处理温度和Tb³⁺掺杂浓度对发光性能的影响规律. 研究结果表明, 采用溶胶凝胶法制备工艺, 制备了高发光强度的Al₂O₃∶Tb³⁺薄膜, 薄膜的最佳激发波长为240nm, Tb³⁺的最佳掺杂浓度为5mol%(Tb₂O₃/Al₂O₃=5mol%), 在240nm光激发下, 最强的发射峰出现在544nm附近; 并且制备的Al₂O₃∶Tb³⁺薄膜表面致密、平整且无裂纹产生, 表面粗糙度约为1.3nm, 有利于硅基光电子器件的制备和应用.     

还原温度对纳米FeCo/Al2O3复合材料结构和磁性的影响

采用溶胶-凝胶法及在氢气中还原的工艺制备了纳米FeCo/Al₂O₃复合材料。利用X射线衍射、透射电镜、振动样品磁强计和Mssbauer谱学对样品微观结构和磁性进行了研究。结果表明：纳米FeCo/Al₂O₃复合材料中的FeCo合金为体心立方结构;随着还原温度的提高,α-FeCo合金晶粒尺寸变大,Al₂O₃的存在有效地抑制了α-FeCo合金晶粒的团聚和生长;随着α-FeCo合金晶粒尺寸的变大,样品的比饱和磁化强度增加,而矫顽力先增大后减小,两者分别在1100℃和1000℃时达到最大值62.41 emu·g-1和208.99Oe,FeCo/Al₂O₃由超顺磁和磁有序的混合状态转变为完全的磁有序状态;矫顽力的变化是由于FeCo合金的磁学结构由单磁畴结构转变为多磁畴结构造成的。     

反应热压(Al2O3+TiB2+Al3Ti)/Al复合材料的低周疲劳行为

采用反应热压法以Al、B₂O₃、TiO₂粉和Al、B、TiO₂粉为原料制备了两种(Al₂O₃+TiB₂+Al₃Ti)/Al复合材料。后一种原料粉制备的复合材料从基体中析出了细小的Al₃Ti相。研究了应变控制原位生成复合材料的室温低周疲劳行为。结果表明,在应变幅较小时(ε_</em>t≤0.3%),不含Al₃Ti析出相的材料表现为循环稳定;而在应变幅较大时(ε_</em>t≥0.4%), 则表现为第一周的循环硬化和随后的循环软化。在所采用的应变幅下,含Al₃Ti析出相的材料均表现为循环稳定。疲劳裂纹萌生部位为Al₃Ti相断裂、Al₃Ti相与基体的界面开裂和基体中微裂纹。疲劳裂纹穿过基体,绕过Al₂O₃、TiB₂质点扩展。两种复合材料的疲劳寿命均符合Coffin-Manson公式。      

纳米TiO2表面包覆氧化铝的热力学

热力学分析表明,用化学液相沉积法在纳米TiO2表面包覆氧化铝的过程中,存在核包覆和膜包覆的竞争;而在其它条件不变的情况下,包覆物的过饱和度对包覆形态起到了决定性的影响。在较低的过饱和度下,可形成膜包覆;如果过饱和度过高,则形成核包覆。在不同条件下对纳米TiO2进行表面包覆的TEM图也证明了这点。     

燃烧合成ZrB2 / Al2O3 复合粉体及其界面分析

采用燃烧还原合成技术, 以还原体系(B₂O₃ + ZrO2 + Al) 为反应体系制备了ZrB₂ / Al₂O₃ 复合粉体。利用X射线衍射(XRD) 、X 射线光电子能谱(XPS) 和透射电镜( TEM、HRTEM) 对复合粉体的物相组成、化学组成及界面结构进行了表征分析。结果表明, 复合粉体中存在Zr 、B、Al 和O 元素且它们分别以ZrB₂ 和Al₂O₃ 为主要存在形式, ZrB₂ 和Al₂O₃ 为复合粉体的主晶相。复合粉体中有少量ZrO2 的存在, 分析认为是合成反应过程中未参加反应的ZrO2 。ZrB₂ 和Al₂O₃ 颗粒间形成了结合良好的界面, 这主要与ZrB₂ 的结晶过程有关。      

原位自生Al_2O_3-TiC_p/Al基复合材料的热力学分析

采用熔铸法制备了原位自生Al2O3-TiCp/Al基复合材料。借助差示扫描量热仪(DSC)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)等测试技术,对Al-TiO2-C体系的热力学进行了详尽的分析,讨论了过量铝对Al-TiO2-C体系反应的影响。结果表明,通过控制反应温度等工艺参数完全可以获得原位自生Al2O3-TiCp/Al基复合材料,避免副产物Al3Ti和Al4C3的产生。Al-TiO2-C体系原位合成Al2O3-TiCp/Al基复合材料存在着复杂的化学反应。首先在无过量铝的情况下,Al与TiO2发生置换反应,生成了Al2O3和游离态[Ti],而后游离态[Ti]与C结合生成TiC;而存在过量铝的情况下,首先发生铝热反应生成Al3Ti,进而Al3Ti与C结合生成TiC。最终完全获得Al2O3-TiCp/Al复合材料。随着过量Al含量由0增加至70%,Al与TiO2反应生成Al2O3的反应起始温度不断降低。     

多孔Al_2O_3陶瓷/Al_2O_3超微粉/环氧树脂新型复合材料的性能研究

以孔隙规则排列的Al2O3多孔陶瓷为骨架,制备了多孔Al2O3陶瓷/Al2O3超微粉/环氧树脂新型复合材料。研究了三维连通陶瓷骨架对复合材料力学性能和高温尺寸稳定性的影响。研究结果表明,新型复合材料具有更优越的室温和高温力学性能。当陶瓷骨架含量为16.8%时,其室温的抗弯强度、抗弯模量、抗压强度和抗压模量分别为115.5MPa、3.6GPa、170.2MPa、2.4GPa。在120℃压缩时,其抗压强度、抗压模量分别为47.8MPa、0.9GPa。新型复合材料具有良好的高温尺寸稳定性,在180℃尚未发现变形。