纳米陶瓷复合材料的制备与性能

综述了近年来国内外关于纳米陶瓷复材料的研究进展，着重介绍了纳米陶瓷复合材料的制备技术，力学性能的改进情况以及微观结构特点，指出发展纳米陶瓷复合材料是改善陶瓷材料强韧性和高温力学性能的有效途径。     

金属陶瓷复合材料的显微组织与性能研究

采用液态金属表面浸渗复合方法在铸铁材料表面获得铸铁与ＳｉＯ２复合的金属陶瓷复合导间、能谱及波谱仪、Ｘ射线衍射、图像分析仪、金相等研究了复合层界面特性及界面的组织形态、结构和性能,结果表明,陷瓷颗粒与基体之间的结合为反应结合复合层中,陶瓷颗粒弥散、均匀分布。由于陶瓷的强化,表层的耐急冷急热性、生和显策硬度得到提高。     

陶瓷颗粒增强泡沫铝基复合材料的制备与性能

陶瓷颗粒增强泡沫铝基复合材料是近年来开发的一种新材料。本文介绍了各种陶瓷颗粒增强泡沫铝基复合材料的制备方法及组织性能研究现状。认为今后一段时期应着重研究以下几方面问题：对泡沫铝基复合材料制备工艺做进一步的研究，优化工艺参数，使工艺更稳定可靠；分析陶瓷颗粒对泡沫铝基复合材料发泡工艺、气泡尺寸及形状的影响．深入探讨其机理，进一步解决气孔结构和均匀性问题；系统研究泡沫铝基复合材料微观组织及界面结合形态；系统研究泡沫铝基复合材料的机械性能、物理性能及其影响因素，为该类材料的应用奠定理论基础；广泛开展泡沫铝基复合材料的推广应用研究，使之尽快为工农业生产的发展做出贡献。     

碳／铜复合材料的制备及其对组织性能的影响

本文介绍了自行设计、制造的三步电沉积装置,并就连续三步电沉积工艺加真空热压的方法制备碳纤维增强铜基复合材料进行了研究。探讨了热压参数及纤维比对碳/铜复合材料组织性能的影响。     

采用熔体渗透方法制备碳化锆复合材料

据马歇尔航天飞行中心Ultramet公司的研究人员称，碳纤维增强的碳化锆基复合材料可以用熔体渗透方法相对快速的进行制备。熔体渗透技术仅需要几天时间，形成的复合物产品几乎完全致密，在高度氧化的推力室环境中可以经受高达2400℃的高温。     

不同陶瓷颗粒增强Cu基复合材料的制备及导电性能

以纯铜为基体,以WC、AlN、TiN、MgB2等具有不同导电性能与密度的陶瓷颗粒为增强相,采用球磨-冷压-烧结工艺制备了WCp/Cu、AlNp/Cu、TiNp/Cu和MgB2p/Cu系列复合材料.研究了制备工艺的不同环节对铜基复合材料导电性能的影响,讨论了不同陶瓷颗粒增强铜基复合材料的导电性能.结果表明相同制备工艺及体积分数条件下,以具有不同导电性能与密度的陶瓷颗粒作为增强相的铜基复合材料的导电性能相近,球磨、冷压、烧结、复压及复烧等工艺环节对铜基复合材料导电性能有不同程度的影响,提高铜基复合材料的致密度为提高其导电性能的关键.     

环氧树脂纳米复合材料的制备和性能

通过对大量文献的调研，综述了国内外有关纳米改性环氧树脂复合材料的研究现状，讨论了插层聚合法，直接共混法以及溶胶-凝胶法制备环氧树脂基纳米复合材料的原理和材料结构特性及其宏观性能，并对该类材料的进一步研究和应用进行了评述。     

LiTaO3颗粒增韧Al2O3陶瓷复合材料的制备与性能

通过冷等胸压成型空气气氛下元压烧结把LiTaO3压电陶瓷颗粒作为增韧相引入Al2O3结构陶瓷，结果发现，LiTaO3与Al2O3在1300℃烧结后能稳定共存，LiTaO3颗粒弥散均匀分布；LiTaO3的加入改善了Al2O3陶瓷的烧结性能；LiTaO3颗粒含量适中的Al2O3基陶瓷复合材料的力学性能显著提高。     

聚酰胺复合材料的制备与性能研究进展

聚酰胺(PA)材料因其良好的力学、摩擦学等性能,被广泛应用于航空航天、汽车、国防和土木工程等诸多领域。然而在高温、高压和强腐蚀的环境下,对PA材料提出了更高的要求。本文综述了可以使填料分散效果优异的原位聚合法、操作简便的溶液共混法和适合大批量生产的熔融共混法三种制备方法,并详细综述了掺入聚合物的共混增强、PA基体上接枝改性基团的改性增强和掺入补强填料的填料加固三种补强手段。同时综述发现,与未掺入补强填料的PA基体相比,添加补强填料可大幅提高PA复合材料的拉伸强度。PA复合材料的断裂伸长率、摩擦系数和磨损率也大幅降低。最后,对PA复合材料目前存在的问题进行详细分析,并为其制备研究提供了新思路,也对其未来的发展和应用进行了展望。     

SiC颗粒增强镁基复合材料的制备与组织性能研究

目的 研究SiC体积分数对复合材料显微形貌、物相组成、拉伸性能、磨损性能和腐蚀性能的影响。方法 采用粉末冶金法制备SiC_p/AS81复合材料,采用相关仪器设备对不同SiC体积分数的SiC_p/AS81复合材料的显微形貌进行观察,对物相组成和组织性能进行分析。结果 随着SiC体积分数的增加,SiC增强镁基复合材料的平均晶粒尺寸逐渐减小。0.25%(体积分数,下同)–SiC_p/AS81和0.50%–SiC_p/AS81复合材料中的Si元素分布较为均匀,而在1.0%–SiC_p/AS81复合材料中可见较多的Si元素团聚。随着SiC体积分数的增加,复合材料的抗拉强度、屈服强度和断后伸长率先增大后减小,均在SiC体积分数为0.50%时取得最大值。在5～30 N载荷下,0.50%–SiC_p/AS81复合材料的耐磨性能要优于AS81复合材料的耐磨性能。复合材料按耐腐蚀性能从高至低顺序排列如下：0.50%–SiC_p/AS81>0.25%–SiC     

后热处理对C_f/ZrC复合材料微观结构及性能的影响

以C/C复合材料为基材、Zr_2Cu合金为渗剂,采用低温反应熔渗工艺制备得到碳纤维增强碳化锆陶瓷基复合材料(Cf/ZrC),重点研究后热处理对Cf/ZrC复合材料微观结构及性能的影响。结果表明:经1400~2200℃热处理后,材料密度下降,开孔率增大;材料在后热处理过程中会发生残余富铜熔体的流失、ZrC基体体积分数的增加以及ZrC基体结构的破坏;后热处理造成材料力学性能下降,热处理温度达到2200℃时,材料的弯曲强度保留率仅为52.3%。     

C/C-ZrC复合材料的微观结构和力学性能研究

采用ZrOCl₂溶液浸渍法把锆化合物引入碳纤维预制体, 经热处理、热梯度化学气相渗透致密化和高温石墨化工艺制备了C/C-ZrC复合材料。性能测试结果表明, C/C复合材料的弯曲强度和模量随ZrC含量的增加而增大, ZrC含量为12.08wt%时, 其强度和模量分别为42.5 MPa 和9.6 GPa, 比未改性试样分别提高了70.0%和43.3%。基体中结合较弱的微米级ZrC颗粒的存在不利于碳基体强度的提高, 但其对材料最终性能的影响是次要的, 碳基体中亚微米/纳米级ZrC颗粒的存在和良好的ZrC-C界面结合, 提高了碳基体的强度和模量, 进而提高了复合材料的最终性能。     

B4C/TiC/Mo陶瓷复合材料的力学性能和微观结构

采用热压法制备了B4C/TiC/Mo陶瓷复合材料,分析了烧结工艺和TiC含量对B4C/TiC/Mo陶瓷复合材料力学性能和显微结构的影响.当烧结参数为1900℃,45min,35MPa时,85.3%(质量分数,下同)B4C/10%TiC/4.7%Mo陶瓷复合材料的抗弯强度、韧性、硬度和相对密度分别为705MPa,3.82MPa·m1/2,20.6GPa,98.2%.添加的TiC在烧结过程中与B4C发生化学反应生成了TiB2,利用生成的TiB2与添加的Mo协同增韧补强B4C/TiC/Mo陶瓷复合材料.     

连续纤维增强陶瓷基复合材料概述

八十年代以来 ,连续纤维增强陶瓷基复合材料以其优异的性能特别是高韧性 ,得到世界各国的极大关注和高度重视 ,并取得令人瞩目的发展。纤维增强陶瓷基复合材料已开始在航空、航天、国防等领域得到应用。本文从复合材料的增韧机制、制备方法、界面特性和界面改性以及应用等方面综述了国内外有关连续纤维增强陶瓷基复合材料的研究现状     

陶瓷纤维及其陶瓷基复合材料

介绍了连续陶瓷纤维及其陶瓷基复合材料在近年的研究进展,重点评述了陶瓷纤维以及陶瓷基复合材料制备工艺的研究现状,并对连续纤维陶瓷基复合材料的前景进行了展望。     

ZrC/Cr2AlC复合材料的微观结构及力学性能研究

Cr₂AlC是MAX相家族中具有代表性的三元层状碳化物, 它兼具金属和陶瓷的特性, 有导电、耐腐蚀、抗氧化等优异性能。为进一步提高Cr₂AlC的综合性能, 本研究以ZrC为增强相, 利用热压烧结技术制备了ZrC/Cr₂AlC复合材料, 探讨了增强相含量(10vol%~20vol%)对材料力学性能的影响。结果表明: 10vol% ZrC/Cr₂AlC复合材料的弯曲强度和硬度分别为715 MPa和7 GPa。相比Cr₂AlC材料的强度(398 MPa)和硬度(3.4 GPa), 复合材料的强度和硬度提高幅度分别为80%和106%。采用扫描电子显微镜对材料的微观结构进行了分析, 阐明了复合材料具有较高性能的原因。本研究为拓宽Cr₂AlC材料的应用领域奠定了基础。     

仿生制备多孔ZrC/C复合陶瓷材料

以碳化后的梧桐木块作为碳模板,采用金属锆作为锆源,在KCl和KF的混合熔盐体系中制备了多孔ZrC/C复合陶瓷材料。研究了不同碳化温度对碳模板的显微形貌、显气孔率和体积密度的影响。并采用X射线光电子能谱(XPS)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)表征了梧桐木的碳化过程以及复合材料的物相组成和显微形貌。结果表明:梧桐木的碳化分为有机物的热分解和石墨化两个过程;碳化后的梧桐木保留了多孔的特征结构,随着碳化温度的升高,碳模板显气孔率变大,体积密度减小;反应时间的延长有利于增强ZrC层与碳模板基体表面的结合力;KF的加入量需要严格控制,过量的KF会破坏复合材料的结构。     

烧蚀产物ZrO2对ZrC改性C/C复合材料烧蚀的影响

采用ZrOCl₂溶液浸渍法把含锆组元引入碳纤维预制体, 结合热梯度化学气相渗透、高温石墨化工艺制备了ZrC改性C/C复合材料. 用氧乙炔烧蚀测试材料的烧蚀性能, XRD测试材料烧蚀前后的物相组成, 采用SEM观察材料的微观形貌. 烧蚀结果表明：随着烧蚀次数的增加, 若每次烧蚀后不去除ZrO₂, 材料的线、质量烧蚀率呈先增加后减小的趋势, 最后趋于稳定; 若每次烧蚀后去除ZrO₂, 材料的线、质量烧蚀率均呈增大的趋势. 产物ZrO₂的蒸发吸收了材料烧蚀表面的热量, 减缓了火焰对烧蚀表面的冲蚀, 材料的线烧蚀率减小, 然而, ZrO₂的蒸发会增加材料的质量损失速度, 导致材料的质量烧蚀率增大.     

石墨烯/陶瓷复合材料制备工艺研究进展

制备工艺是调控石墨烯/陶瓷复合材料结构、优化其力学和热电等性能的关键.重点综述了石墨烯/陶瓷复合材料的粉末压坯烧结工艺和3D打印工艺及其研究进展.粉末压坯烧结工艺包括无压烧结、热压烧结、放电等离子烧结、微波烧结和高频感应加热烧结等,具有工艺简单、材料性能好、制备参数易控制等优点,是石墨烯/陶瓷复合材料的主要制备工艺,用于制备致密的块体复合材料;主要3D打印工艺有直写成形、激光选区烧结、喷墨打印和立体光固化等,具有结构和形状可控的特点,是目前石墨烯/陶瓷复合材料的研究热点,用于成形复杂形状和特定性能的复合材料器件.另外,还简要介绍了原位生成法、碳热还原法等利用特定物理化学反应制备石墨烯/陶瓷复合材料的制备工艺,并综述了石墨烯在复合材料中的分散工艺.     

陶瓷/石墨烯块体复合材料的研究进展

石墨烯是2004年首次成功制备的新型二维碳纳米材料。由于其独特的二维结构和优异的性能, 近年来已成为国内外材料领域的研究热点。本文结合本课题组的相关工作, 综述了石墨烯应用于陶瓷块体复合材料的新近研究成果,包括碳纳米管、SiOC、Al₂O₃以及Si₃N₄等为基体的石墨烯块体复合材料,重点介绍了陶瓷/石墨烯块体复合材料的制备方法、增韧机制以及优异的物化性能, 并探讨了陶瓷/石墨烯块体复合材料的研究发展方向和应用前景。