制备工艺对碳纤维增强碳化硅基复合材料结构和力学性能的影响

以化学气相沉积碳为界面层,聚碳硅烷为先驱体,经过10个周期的浸渍-裂解制备了三维编织碳纤维增强碳化硅复合材料(3D-Cf/SiC)。考察了碳涂层高温预处理和陶瓷先驱体第一个周期1600℃裂解对复合材料结构与性能的影响。结果表明:碳涂层高温预处理有助于复合材料密度的提高,弱化了复合材料的界面结合,从而显著提高了复合材料的力学性能,复合材料弯曲强度达到571 MPa,剪切强度51 MPa,断裂韧性18 MPa.m1/2。     

新型隔热炭/炭复合材料的制备工艺

针对国内对高性能隔热材料的广泛需求,以炭纤维毡为预制体、热固性树脂为先驱体,采用浸渍-固化-炭化的方法制备新型低密度隔热炭/炭复合材料.研究浸渍液的浓度、树脂和毡体的类型、层间粘接剂的浓度和类型、固化时所加的外部压力等因素对材料密度的影响,并借助扫锚电镜观察、分析样品的微观结构.实验结果表明,采用长纤维毡作预制体、呋喃树脂作先驱体,浸渍液浓度为8%,层间粘接剂选用环氧树脂,固化压力为1 200 MPa时,炭/炭复合材料的密度为0.17 g/cm3,热导率为0.19 W/(m·K).     

碳还原粉煤灰制备SiC/Al2 O3系复合材料

在氩气气氛下,以粉煤灰为原料,石墨为还原剂,研究碳还原粉煤灰制备SiC/Al₂O₃系复合材料的反应过程,并探索其制备的工艺条件.利用X射线衍射分析还原产物的物相变化规律,使用扫描电镜和能谱仪观察复合材料的微观结构.结果表明:在1673 K粉煤灰中石英相与碳反应生碳化硅,1773 K莫来石相基本分解完全.随着反应温度的升高,生成碳化硅和氧化铝含量增加,较合适的温度条件为1773~1873 K;保温时间的延长,有利于碳化硅和氧化铝的生成,较好的保温时间为3~4 h;增加配碳量对碳化硅和氧化铝的生成有促进作用,较合适的C/Si摩尔比为4~5.在制备出的SiC/Al₂O₃复合材料中碳化硅在产物中分散较为均匀,并且粒度小于20μm.      

熔铸法原位自生Al2O3-TiC/ZL109复合材料高温压缩变形行为研究

利用熔铸技术制备了原位自生Al2O3-TiC/ZL109复合材料.借助SEM,TEM和高温材料实验机等仪器,对铝硅合金ZL109和Al2O3-TiC/ZL109复合材料的高温压缩变形行为和机制进行较为深入的探讨.结果表明,材料的流变应力随压缩变形温度的上升而下降,高的应变速率将提高流变应力的整体水平.ZL109铝硅合金在523～723 K,Al2O3-TiC/ZL109复合材料在523～623 K温度区间以晶内位错运动为主要特征;在623～723 K压缩温度区间Al2O3-TiC/ZL109复合材料以晶内位错运动和晶界滑移并存为主要特征.     

高导热鳞片石墨/2024Al组织与性能研究

以2024铝合金为基体、平均粒径100μm的高导热鳞片石墨为增强体,并对鳞片石墨表面镀钛,通过放电等离子烧结(spark plasma sintering, SPS),制备石墨体积分数为60%的高导热鳞片石墨/2024Al复合材料。烧结温度是540℃,烧结压力是50 MPa,烧结时间5 min。通过金相显微镜(OM)、 X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对未镀钛和镀钛鳞片石墨/2024Al复合材料的显微组织和成分进行了分析和表征,结果显示,复合材料中都没有有害相Al_4C_3的生成,镀钛鳞片石墨/2024Al复合材料具有更好的界面结合。测试其热导率、热膨胀系数以及抗弯强度,未镀钛和镀钛鳞片石墨/2024Al复合材料在沿鳞片石墨片层方向的热导率分别为398和368 W·m~(-1)·K~(-1),变化不大;垂直于鳞片石墨片层方向的热导率分别为35和56 W·m~(-1)·K~(-1),有较大提高。镀钛后,复合材料的热膨胀系数降低,抗弯强度为96 MPa,和未镀钛鳞片石墨/2024Al的抗弯强度37 MPa相比,有较大提高。对鳞片石墨表面镀钛,能够改善碳与铝的界面结合,提高鳞片石墨/2024Al复合材料的热物理与力学性能。     

机械合金化B_4Cp/Al复合材料的微观组织结构特征

采用增强体颗粒预处理和机械合金化技术成功制备了高性能B4 Cp/Al复合材料 ,研究了材料的微观组织结构和力学性能。 17% (体积分数 )B4 Cp/6 0 6 1Al复合材料的屈服强度为 415MPa,抗拉强度为 470MPa ,比常规粉末冶金复合材料的屈服强度和抗拉强度分别提高 6 9%和 70 %。高性能复合材料中B4 C颗粒形貌近似球形 ,平均粒度为 0 49μm ,颗粒均匀分布 ,颗粒与基体之间存在近百纳米厚的界面层 ,界面层中铝晶粒极其微细 ,呈带状且有序分布 ,并且界面层中弥散分布着纳米级颗粒。断口中增强体颗粒与基体之间界面结合良好。     

化学镀Al2O3/Cu复合粉烧结体的组织研究

采用化学镀法制备了Al2O3/Cu复合粉体,将复合粉体在160MPa的压力下保压5nin压制,在1 000℃保温1h、N2保护烧结,得到体积分数为50％的Al2O3p/Cu复合材料.通过SEM对复合粉体的形貌和复合材料的断口进行观察,通过光学显微镜对复合材料组织进行观察,通过能谱仪对复合材料中颗粒和基体的界面进行成分分析,并对其密度和热膨胀系数进行测定,结果表明:复合材料中Al2O3颗粒分布均匀,与Cu基体结合良好;复合材料相对密度为88.6％,100 ～ 300°C的热膨胀系数在(8.7～14.3) ×10-6/K之间.     

机械合金化B4Cp／Al复合材料的微观组织结构特征

采用增强体颗粒预处理和机械合金技术成功制备了高性能B4Cp/Al复合材料,研究了材料的微观组织结构和力学性能,17％（体积分数）B4Cp/Al复合材料的屈服强度为415MPa,抗拉强度为470MPa,比常规粉末冶金复合材料的屈服强度和抗拉强度分别提高69％和70％。高性能复合材料中B4C颗粒形貌近似球形,平均粒度为0．49μm,颗粒均匀分布,颗粒与基体之间存在近百纳米厚的界面层,界面层中铝晶粒极其微细,呈带状且有序分布,并且界面层中弥散分布着纳米级颗粒。断口中增强体颗粒与基体之间界面结合良好。     

12%SiCp/Al复合材料制备工艺及力学性能研究

对碳化硅颗粒进行表面氧化酸洗处理，采用粉末冶金加热挤压工艺制备了12％SiCp／Al（体积分数）复合材料。利用金相显微镜和电镜对微观组织进行了观测，拉伸试验测试复合材料的力学性能。试验结果表明：SiC颗粒在铝基体中分布比较均匀；T6热处理条件下12％SiCp／Al复合材料的屈服强度和抗拉强度分别约为472．4MPa、525．7MPa，伸长率为6．5％，弹性模量为92．7GPa。     

SiC/Ti_3Al复合材料原位合成及其界面反应动力学研究

利用TC4,Al廉价材料,通过磁控溅射物理气相沉积技术制备SiC先驱丝,利用热等静压工艺,在温度1423 K,压力170 MPa条件下进行复合,反应时间为1 h,通过原位反应生成Ti3Al基体,从而制备SiC纤维增强Ti3Al基复合材料。通过扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS)观察SiC纤维增强Ti3Al基复合材料基体与界面的微观组织形貌及界面元素分布,利用透射电镜(TEM)分析复合材料基体的物相结构,并对SiC纤维增强Ti3Al基复合材料的界面反应进行动力学分析。结果表明,利用TC4,Al制备的SiC先驱丝,通过原位反应可生成Ti3Al基体,属于六方晶系,组织为等轴晶,晶粒尺寸约为1μm。通过磁控溅射和热等静压工艺制备SiC纤维增强Ti3Al基复合材料,可缩短工艺流程,节约成本。根据SiC纤维增强Ti3Al基复合材料界面反应层生长动力学分析,得到界面反应层生长动力学方程:δ=2.73×10-6exp(-257.09×103/RT)t1/2,可准确预测连续碳化硅纤维增强Ti3Al基复合材料在制备和使用过程中界面反应层的生长规律,为其应用提供理论依据。     

热压烧结法制备多壁碳纳米管-Fe3Al复合材料

采用热压烧结法制备多壁碳纳米管(multi-walled carbon nanotubes,MWCNT)增强Fe3Al金属间化合物基复合材料,用透射电镜(TEM)和扫描电镜(SEM)对该复合材料的显微形貌和结构进行分析,研究碳纳米管的添加量(体积分数,1%,3%,5%,7%)对材料压缩屈服强度的影响。结果表明:复合材料中的碳纳米管保持管状结构,以分散的纳米管或纳米管丛的形式进入到Fe3Al基体中,部分MWCNT与Fe3Al基体发生界面反应,形成V型凸起。碳纳米管可显著提高Fe3Al的抗压强度,其体积分数为5%时,抗压强度最高达2 142 MPa,比Fe3Al提高13.6%。当纳米管的体积分数为7%时抗压强度下降到1 950 MPa。     

高能球磨制备WC/Al2O3-Cr-Mo-Ni金属陶瓷及其组织和力学性能

以亚微米级WC粉、Al2O3粉、Cr粉、Mo粉与Ni粉为原料,采用高能球磨+热压工艺制备WC/Al2O3-Cr-Mo-Ni金属陶瓷材料,利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)分析材料的物相组成和显微组织结构以及断裂方式,研究粘结相Ni和陶瓷相Al2O3的含量(均为质量分数)对该材料力学性能和微观结构的影响。研究表明:金属陶瓷的抗弯强度及断裂韧性随Ni含量增加而提高,随Al2O3含量增加而降低,硬度的变化趋势则相反。当Ni含量为7%、Al2O3含量为10%时,该金属陶瓷具有良好的综合性能,抗弯强度为567 MPa,断裂韧性为7.46(MPa.m1/2),维氏硬度为15.24 GPa,基本达到现用模具材料的水平。随着Ni含量增加,金属陶瓷的断裂方式由沿晶断裂向沿晶断裂与穿晶断裂相混合的方式转变。     

无压烧结Al2O3/B4C复合材料的组织与性能

利用金相显微镜、SEM、抗折试验机和维氏硬度计研究了无压 烧结Al2O3/B4C陶瓷复合材料的组织与性能。结果表明，B4C可细化Al2O3材料的晶粒，提高材料的机械性能，当B4C的质量分数为10％时，材料的抗折强度最高为560MPa，当B4C的质量分数为21．5％时，材料的维氏硬度最高可达22．1GPa。文中还对材料的氧化性能 进行了研究。     

热压技术在新型P/M金属基复合材料中的应用

反应烧结是合成颗粒增强金属基复合材料 (MMCs)的新工艺。与传统P M工艺相比 ,通过化学反应在金属基体中产生增强颗粒有诸多优势。由Al TiO2 B经反应烧结制备的Al (Al2 O3+TiB2 )MMCs便是这样一个例子。本文用热压技术将多孔Al (Al2 O3+TiB2 )MMCs致密化并得到了很好的力学性能。Al ( 10 2 %Al2 O3+9 2 %TiB2 ) (体积分数 )的弹性模量、抗弯强度和弯曲最大应变分别为 10 5GPa、50 9MPa和 5 0 %。如果复合材料的成分改变成Al ( 5 4 %Al2 O3+4 9%TiB2 ) (体积分数 ) ,其性能则分别为 89GPa ,311MPa和 8 2 %。文中亦将热压Al (Al2 O3+TiB2 )MMCs的结果与用其他致密化技术处理此材料的结果 ,以及热压其他类似材料的结果进行了比较。     

添加Cu元素对Al／Al2O3复合材料力学性能的影响

探讨了热压烧结制备Ａｌ／Ａｌ２Ｏ３复合材料的可能性。用ＳＥＭ和ＸＲＤ分析了添加５％Ｃｕ后复合材料界面的组织结构和相组成，研究了铜对材料硬度和耐磨性的影响，研究表明，Ｃｕ元素的加入可以明显提高复合材料的力学性能，同时可以使Ａｌ２Ｏ３的加入量显著提高。     

球磨参数对机械合金化制备Al_2O_3/Mo_5Si_3复合粉体特性的影响

以MoO3粉、Mo粉、Si粉及Al粉为原料,采用机械化学还原法制备了Al2O3/Mo5Si3复合粉体。利用XRD、SEM等对复合粉体在球磨过程中的物相转变和形貌进行表征,并对球磨参数对机械合金化过程的影响进行探讨。结果表明,原料粉体球磨10 h后转变为Al2O3/Mo5Si3复合粉体,反应较完全。随球磨时间延长,复合粉体细小均化,粉体粒度较小,球磨20h后粉体粒度在3~5μm之间,随球磨转速的提高,球磨时间延长,球磨提供能量提高,反应开始时间变短。     

Al2O3细粉对MgO系浇注料性能的影响

本文研究了Al2O3细粉的加入对MgO系浇注料性能的影响。在110℃×24h烘干,1500℃×3h烧成制度下,通过改变基质中Al2O3细粉的加入量,对材料物理性能和力学性能进行测试。结果表明：3％～5％Al2O3细粉的加入能显著改善MgO系浇注料的综合烧结性能：显气孔率15％～17％;体积密度3．01～3．03g／cm^3;耐压强度和抗折强度分别高达85～92MPa和12．4—14．5MPa;当Al2O3细粉的加入量大于5％时,由于材料线变化率和显气孔率的过度增大,引起材料结构的松散,导致材料强度的降低和抗渣性能的下降如：显气孔率大于20％;体积密度小于2．90g／cm^3;耐压强度和抗折强度则分别小于70MPa和10MPa。     

Effect of Rare Earths on Mechanical Properties and Microstructures of Si3N4-based Ceramics

Si3N4-hased ceramics exhibit excellentproperties such as high strength, high corro..sion resistance, high fire resisting property andhigh thermal shock resistance. However, up tonow, the application of St3N4-based ceramicsis still limited by their poor ductility, lowtoughness and stability. Adding fiber or whisher into ceramic matrix is a useful tougheningmethod, but fiber and whisker are costly and itis difficult to homogenize them in ceramic matrix. Furthermore, ceramic powders can not fill…     

Al2O3含量对ZrO2/Al2O3陶瓷材料微观结构和力学性能的影响

以陶瓷纺织剪刀为应用目标。开发成功ZrO2／Al2O3复相陶瓷材料，并对其微观结构和力学性能进行了研究。结果表明。随着Al2O3含量的增加，材料晶粒逐渐减小，材料中t相ZrO2的含量呈上升趋势。这有利于材料断裂韧度和横向断裂强度的提高；当Al2O3含量（质量分数）为20％左右时，ZrCh／Al2O3复相陶瓷材料的综合力学性能最佳。     

SiCp/Al复合材料制备工艺对组织与性能的影响

采用高能球磨粉末冶金法制备了体积分数为15％SiCp／2009Al复合材料，研究了球磨转速、球磨时间对复合材料组织和性能的影响。结果表明，球磨转速和球磨时间是影响复合材料力学性能的重要因素，较长时间高转速球磨使得SiC颗粒均匀分布，转速190r／min、球磨6h制备的复合粉末经真空热压、挤压后的复合材料SiC颗粒均匀分布，材料的抗拉强度高达650MPa，伸长率大于5％。