铜铝层状复合材料的研究进展

介绍了铜铝层状复合材料的固-液复合法铸轧工艺特点,并从原子扩散和反应扩散两方面客观地分析了铸轧复合的界面结合机理。阐述了铜铝层状复合材料过渡层中金属间化合物的形成规律和铝基体化学成分变化对界面扩散的影响,从分子动力学模型和耦合模型的角度,综述了数值模拟技术在铜铝层状复合材料研究中的发展现状,提出其发展趋势。     

铜铝复合板铸轧工艺优化及实验分析

本工作以水平式双辊铸轧机为研究对象,基于ANSYS Workbench平台的Fluent模块,用层流模型、凝固和融化模型处理,并用JMatPro软件获取1050Al的热物性参数,建立了铜铝复合板带铸轧过程的二维稳态有限体积模型。用正交模拟法研究了走坯速度、铝液浇注温度、铸轧区长度和铜带预热温度对铝液液相率分布的影响,并分析了速度迹线和温度场的分布规律。结果表明,铝液凝固受铸轧区长度和走坯速度影响较大,整体温度分布主要受铜带预热温度影响,并得出正交模拟参数优化范围为:走坯速度0.5～1.5 m·min~(-1)、浇注温度963～1 023 K、铸轧区长度65～80 mm、铜带预热温度300～673 K。选择走坯速度0.5 m·min~(-1)、浇注温度973 K、铸轧区长度80 mm、铜带预热温度300 K、铜带初始厚度2 mm进行铸轧实验,该铸轧工艺条件下铜铝复合板界面冶金结合状态良好,通过线扫描和能谱分析确定了金属间化合物Al_2Cu的存在。     

铸轧铝的组织、性能及工艺新进展

评述了铸轧铝带坯的组织特征与性能特点，综述了双辊连续铸轧铝带坯生产工艺的发展历史和现状以及当今世界的发展动向。分析了我国铝带坯的生产在世界上的地位以及存在的问题。     

不同工艺方法制备的Cu／AI2O3复合材料的组织与性能

比较了用两种不同工艺方法制备的金属氧化物增强铜基复合材料的组织和性能，分析了工艺方法对复合材料组织和性能的影响机理，提出了不同工艺条件下复合材料质量控制方法。     

SiCp颗粒增强铝基复合材料工艺与组织研究

对无压渗透制备碳化硅颗粒增强铝基复合材料工艺进行了探索，并利用光学显微镜、扫描电镜对其组织进行了观察，用ｘ射线衍射仪对复合材料组成相进行了分析。结果表明：采用无压渗透技术，可以制备碳化硅颗粒增强铝基复合材料；熔融的基体合金对碳化硅颗粒预制体渗透完全；其过程存在Ａｌ与ＳｉＣ的化学反应，产物为Ｓｉ和碳化铝（Ａ１４Ｃ３），其中Ｓｉ进入基体中，Ａｌ４Ｃ３能与大气中水汽发生化学反应，结果使碳化硅铝基复合材料存放一定时间后发生龟裂和粉化。为限制Ａｌ与Ｓｉ反应，可向基体中加入适量的Ｓｉ元素，可使电裂与粉化问题得到解决。     

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。     

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。     

TiB2/Al复合材料的组织性能研究进展

TiB2/Al复合材料是一种很有潜力的复合材料,在耐磨、航空航天等领域有着广阔的应用前景.复合材料的性能除了取决于基体和增强体外,还与制备材料所用的工艺有关.综述了采用不同工艺制备的TiB2/Al复合材料的显微组织、力学性能和摩擦磨损性能,详细介绍了采用不同工艺制备出的TiB2/Al复合材料组织性能的特点,并展望了其研究趋势.     

冷轧多晶铜与多晶铝形变显微组织演变的研究

采用ＴＥＭ对冷轧多晶铜与多晶铝的形变显微组织演谱进行了对比研究,多晶铜及多晶铝形变显微组织中均含有三类典型的位错结构类型,其中的两种结构特征在两种材料中是相似的,这两种类型结构存在于非立方取向晶粒,可通过晶粒中位错边界的晶体学取向加以区别,另一类型结构存在于立方取向晶粒;晶粒的晶体学取向决定了其形变显微组织类型,但其它冶金学因素对显微组织也有影响。     

短纤维增强铝铜二元合金复合材料凝固偏析的数值模拟

根据凝固过程中的守恒原理,建立了铝基复合材料凝固过程的数学模型.根据所建立的模型对氧化铝短纤维增强铝铜二元合金复合材料进行数值模拟,模拟结果表明:氧化铝短纤维周围有低熔点物质及溶质富集;随冷却速度增大,复合材料基体偏析加剧;随复合材料中纤维体积分数增大,基体中偏析减小.     

Al-5Ti-1B加入速度对8079合金铸轧铝板坯组织及力学性能的影响

目的 优化晶粒细化剂Al-5Ti-1B的加入速度,以改善8079铝合金铸轧板坯质量。方法 用电解铝液配料直接铸轧生产8079铝合金铸轧板坯,采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和电子万能力学实验机等手段,研究了在晶粒细化剂Al-5Ti-1B加入速度(175、185、195、205 mm/min)不同时铝合金铸轧板坯显微组织和力学性能的变化规律,并对其影响机理进行了探讨。结果 随着晶粒细化剂Al-5Ti-1B加入速度的增大,铸轧板坯晶粒尺寸先急剧减小后趋于平缓,其抗拉强度和断后伸长率先增大后减小。当加入速度为175 mm/min时,铸轧板坯晶粒尺寸约为110 μm,其抗拉强度和断后伸长率分别为113.0 MPa和22%;当加入速度为185~195 mm/min时,铸轧板坯晶粒细小、分布均匀,尺寸为57~59 μm,其抗拉强度不低于134.3 MPa,断后伸长率不低于36.0%;当加入速度为205 mm/min时,铸轧板坯晶粒尺寸变化不大,尺寸约为56 μm,但在基体组织中开始出现偏析聚集现象,力学性能急剧下降,抗拉强度仅为89.7 MPa,断后伸长率仅为16.7%。能谱检测结果表明,铸轧板坯夹杂缺陷主要由Ti、Al、O、Fe和Si等元素组成,夹杂缺陷的存在破坏了基体组织的连续性。结论 当晶粒细化剂Al-5Ti-1B的加入速度为185~195 mm/min时,8079铝合金铸轧板坯具有更优的显微组织和力学性能。     

氧化石墨烯/铜基复合材料的微观结构及力学性能

采用球磨和真空热压烧结方法成功制备氧化石墨烯/铜复合材料。利用OM,SEM,XRD,显微硬度计和电子万能试验机等分析球磨后的复合粉形貌,研究氧化石墨烯添加量对复合微观结构及力学性能的影响。结果表明:制备的氧化石墨烯/铜基复合材料组织致密,氧化石墨烯以片状形态较均匀地分布在铜基体中,并与铜基体形成良好的结合界面。氧化石墨烯质量分数为0.5%时,复合材料的综合力学性能较好,显微硬度和室温压缩强度分别为63HV和276MPa,相对于纯铜基体分别提高了8.6%和28%。其强化机理为剪切应力转移强化、位错强化和细晶强化。     

中间相沥青基碳/碳复合材料的组织与性能

以3K PAN基碳纤维为增强体,以中间相沥青为基体前驱体,采用压力浸渍-碳化工艺制备出2D中间相沥青基碳/碳复合材料.研究分析了材料的偏光组织结构、弯曲性能及弯曲断口形貌,结果表明:基体碳的组织结构随碳化压力的不同而变化,低压时以小域组织为主,高压时以广域流线型组织为主;材料的抗弯强度、密度随碳化压力的增加而增高,最高抗弯强度可达278MPa;断裂特征与材料的密度、界面结合状况有关,密度较高、界面结合适中时,弯曲断口以纤维断裂、纤维拔出为主,材料具有韧性断裂特征.     

两种双基体C/C复合材料的微观结构与力学性能

借助偏光显微镜、扫描电镜以及力学性能测试研究了两种双基体C/C复合材料的微观结构与力学性能。结果表明:基体碳在偏光显微镜下呈现出热解碳的光滑层组织,沥青碳的各向同性、镶嵌和流域组织。在SEM下普通沥青碳为"葡萄状"结构,中间相沥青碳为片层条带状结构。具有多层次界面结构的材料可以提高材料的弯曲强度,改善材料的断裂韧度,两种材料在载荷-位移曲线中载荷为台阶式下降,呈现出假塑性断裂特征。材料A和材料B的弯曲强度分别为206.68,243.66MPa,断裂韧度分别为8.06,9.66MPa·m1/2,材料B的弯曲强度、断裂韧度均优于材料A。     

碳纤维/铝复层材料的组织和力学性能

在1060系铝基体表面镀镍碳纤维作为增强体,进行真空热压扩散制备出碳纤维/铝复层材料。研究了制备工艺参数(加热温度、保温时间、压力大小)和碳纤维体积分数对碳纤维/铝复层材料的微观组织、界面结合、性能强度和断口形貌的影响。结果表明：碳纤维与铝基体界面结合良好,镀镍层与铝基体在碳纤维附近反应生成的Al₃Ni阻止了铝基体与碳纤维之间生成脆性相Al₄C。随着碳纤维体积分数的提高,材料的抗弯强度先提高后降低。     

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.     

微观结构对中间相沥青基炭/炭复合材料力学性能的影响

借助偏光显微镜、扫描电镜、透射电镜以及力学性能测试研究了微观结构对中间相沥青基炭/炭复合材料力学性能的影响. 结果表明: 基体炭在偏光显微镜下呈现出光学各向异性, 在SEM和TEM下呈片层条带状结构. 基体炭与纤维之间的界面不连续, 为“裂纹型”界面. 材料受载破坏时裂纹通过改变扩展路径而延缓其扩展速度, 在纤维-基体界面处以及基体炭层片之间引起滑移, 在断口形貌上体现出断裂台阶适中且与纤维拔出交替进行, 表现出韧性破坏的断裂特征. 材料具有较高的力学性能, 抗弯强度达到257MPa, 断裂韧性达到11.4MPa·m ^1/2.     

具有中间相沥青过渡层的炭/炭复合材料的微观结构与力学性能

采用液相浸渍-炭化和CVI复合工艺, 制备出在炭纤维和热解炭之间具有中间相沥青过渡层的炭/炭复合材料, 借助偏光显微镜、扫描电镜、透射电镜以及力学性能测试研究了所制备的炭/炭复合材料的微观结构与力学性能. 结果表明: 在偏光显微镜下中间相沥青炭的光学活性高于热解炭的光学活性, 中间相沥青炭在SEM和TEM下均呈片层条带状结构, 热解炭在SEM下呈“皱褶状”片层结构, 在TEM下为粒状结构; 在HRTEM下, 中间相沥青炭、热解炭和炭纤维的晶化程度依次降低. 在加载过程中, 材料内部多层次的界面通过改变裂纹扩展路径而延缓其扩展速度, 在断口形貌上体现出锯齿状的断裂形式, 纤维拔出长度适中, 材料表现出韧性破坏的断裂特征. 材料具有较高的力学性能, 抗弯强度达到244MPa, 断裂韧性达到9.7MPa·m^1/2.     

定向凝固Cu-Cr自生复合材料显微组织和力学、电学性能研究

运用Bridgman技术制备Cu-Cr自生复合材料,研究了凝固方法和凝固速率对凝固组织及性能的影响,分析了复合材料性能提高的原因.结果表明:复合材料的组织是由α基体相和分布于α相间的纤维状共晶体复合组成,随凝固速率增加,各组织生长定向性变好且径向尺寸均得到细化;致密、均匀、规整排列的组织减少了横向晶界,而复合材料的断裂受共晶增强体的断裂控制,使得复合材料的强度、塑性、导电性均高于体积凝固试样,使复合材料的综合性能提高.     

基于固体聚硅氧烷的前驱体浸渍裂解法(PIP)制备C/SiOC复合材料及其微结构与力学性能研究

以熔融的MK树脂(聚甲基倍半硅氧烷)为前驱体, 采用改进的前驱体浸渍裂解法(PIP)制备了致密的C/SiOC复合材料。为了降低MK树脂的固化温度, 选择有机磺酸作为交联剂, 并采用红外光谱分析仪(FT-IR)和热重分析-差热分析仪(TG-DTA)研究了MK树脂的固化机理和陶瓷化行为。研究表明: MK树脂的陶瓷产率高达85wt%, 其裂解得到的SiOC陶瓷自由碳含量低于3wt%, 有利于提高陶瓷的高温稳定性。经过8次PIP制备的C/SiOC复合材料的密度可达1.82 g/cm ³。对得到的C/SiOC复合材料进行三点弯曲测试, 其弯曲强度为(312±25) MPa, 表现出明显的非脆性断裂行为。