电化学浸渗法制备纤维/铜基复合材料

基于电化学浸渗技术(ECI)在室温下制备了连续铜纤维、碳纤维和玻璃纤维增强铜基复合材料。实验结果表明,在本实验工艺条件下可获得致密的纤维/Cu基复合材料,并具有优良的力学性能。复合材料的断口形貌及显微结构的SEM观察表明,纤维与铜基体之间的界面结合良好,纤维不受任何损伤。证实了ECI在室温下快速制备纤维增强金属基复合材料的可行性。     

铜基表面复合材料的组织与弯曲变形

研究了铜合金表面镍基渗层的显微组织和铜基表面渗层的弯曲行为,结果表明：渗层包括表面烧结层、冶金熔合层和扩散固溶层,表面烧结层主要由镍基固溶体、CrB以及Cr3Ni2组成,冶金熔合层主要有镍基固溶体、CrB组成,扩散固溶层主要有镍基和铜基固溶体组成．在弯曲实验中,渗层分别位于试样的上部和下部,与基体的应力-应变曲线相比,表面带有渗层的试样的应力曲线上分别出现了屈服点和应力峰值,在相同应变条件下其弯曲强度分别比基体提高76％和32．9％,渗层的破坏为表面压溃剥离或产生裂纹,其破坏均发生在表面烧结层．     

无压渗透法制备铸造表面复合材料

提出用无压渗透法制备铸造表面复合材料的新方法。通过预先制备带有孔隙的硼铁合金 预制块, 用普通浇注的方法, 获得以灰铸铁为基的铸造表面复合材料。复合层从化合物层到亚共晶 层的厚度达8 mm , 其组织和硬度由表层向基体呈梯度分布, 表面化合物及过共晶层的耐磨性优于 Cr12 型高铬铸铁。      

铸渗法制备颗粒增强钢基复合材料的研究

通过对负压铸渗理论的分析, 得出了影响负压铸渗深度的因素及其影响规律(见式(9) ) ;用碳化钨、镍包氧化铝及不同粒度氧化铝为陶瓷颗粒、耐热钢为基体进行了负压铸渗实验, 得到了颗粒分布均匀的复合材料, 揭示和证实了颗粒与金属液间的湿润特性及颗粒粒度对铸渗的影响规律。      

铸渗法制备颗粒增强钢基复合材料的研究

通过对负压铸渗理论的分析，得出了影响负压铸渗深度的因素及其影响规律（见式（９））；用碳化钨、镍包氧化铝及不同粒度氧化铝为陶瓷颗粒、耐热钢为基体进行了负压铸渗实验，得到了颗粒分布均匀的复合材料，揭示和证实了颗粒与金属液间的湿润特性及颗粒粒度对铸渗的影响规律。     

碳纳米管表面处理及其在铜基复合材料中的应用

碳纳米管因特殊结构带来的优异性能而被海内外学者广泛关注,以碳纳米管为增强相制备铜基复合材料是使铜基导体同时具有高强度和高导电性能的有效途径。然而,由于碳纳米管表面能高、表面反应活性低,碳纳米管/铜复合材料制备的过程中存在增强体分散性差和界面结合强度弱两大问题,从而阻碍了复合材料高性能的实现。在碳纳米管/铜复合材料的制备过程中,采用适当的方法对碳纳米管进行表面处理能改变碳纳米管的表面结构和反应活性,在改善碳纳米管的分散性的同时增强碳纳米管与铜基体的界面结合,从而提高碳纳米管的增强效率,保证复合材料良好的综合性能。然而,表面处理过程可能会破坏碳纳米管的结构完整性,影响碳纳米管的本征性能,进而影响其增强效果,或可能在基体中引入其他杂质,影响复合材料的导电和导热性能。因此,在进行表面处理时应综合考虑其对碳纳米管结构性能及复合材料增强作用的影响。近年来,研究者们通过优化碳纳米管表面处理工艺突破了碳纳米管/铜复合材料在制备过程的难点,在保证铜基体优异的导电、导热性能的同时,大幅提高了碳纳米管/铜复合材料的力学性能。碳纳米管表面处理工艺类型大致可分为机械球磨、化学表面改性、表面镀层和联合表面处理四类。传统的机械球磨表面处理对碳纳米管的结构破坏较大;化学表面改性又分为共价表面改性和非共价表面改性,非共价表面改性在保持碳纳米管完整的管状结构和优异性能的同时,提高了碳纳米管在溶液中的分散性,但用于复合材料制备时会给基体引入有机杂质,影响复合材料性能;共价表面改性和表面镀层是铜基复合材料制备过程中最为常用和有效的表面处理方法,其能够在提高碳纳米管在基体中的分散性能的同时改善碳纳米管表面的反应活性,从而形成碳纳米管和铜基体之间强度较高的反应结合界面,实现碳纳米管/铜复合材料高强高导的综合性能。此外,可通过综合利用各种表面处理方法,结合各表面处理工艺的优势,获得更为优异的改性效果。本文从碳纳米管表面处理工艺的基本类型以及碳纳米管表面处理对铜基复合材料结构和性能的影响两方面阐述了碳纳米管表面处理在铜基复合材料中的应用和研究进展,并对其未来的研究方向进行了展望。     

碳纳米管增强铜基复合材料的研究进展

高强高导铜基材料是一类有着广阔应用前景的材料,将碳纳米管作为增强相来制备铜基复合材料可以满足其对于强度和导电性的要求。制备出性能优良的复合材料的关键是解决碳纳米管的均匀分散及其与铜基体的界面结合问题。介绍了目前碳纳米管增强铜基复合材料的制备工艺及其所取得的成绩,并展望了将来的发展方向。     

颗粒增强金属基表面复合材料的研制

为了提高金属材料的表面综合性能，作者研究了用快干涂料铸渗法来制造颗粒增强金属基表面复合材料的工艺，通过大量试验，开发出了一种新型的铸渗用快干涂料；分析了复合层的显微组织和主要质量影响因素，研究表明，直接用铸造的方法可在铸件表面形成同时具备外硬内韧、耐磨，耐热，耐蚀等优良综合性能的颗粒增强金属基表面复合材料，结果表明，浇注温度影响复合质量的最主要因素，在1450－1550℃范围内均能获得优良的表面复合层；表面复合材料的硬度在60HRC以上，是普通耐磨铸铁硬度的1．4－1．6倍，这是一种工艺简单，成本低且有广阔前途的新工艺。     

用铸渗工艺对消失模铸件件进行表面合金化的研究

利用干砂消失模铸造工艺,对铸铁件表面合金化铸渗机理进行了研究,通过建立数学模型,对铸渗过程中铁水传输进行了理论分析,给出了铸渗量与浇口的大气压力、铁水静压力、渣液阻力及附加压力的关系,提出了铸渗量大小主要取决于铸渗孔道半径的新观点,用正交试验对合金涂层中合金粉粒度,合金粉加入量、溶剂加入量及涂层中聚苯乙烯泡沫加入量等进行了考证,得出最佳工艺配方为：合金粉粒度75－100目,泡沫加入量30％－50％（ψ（B））;溶剂加入量4％,在配制涂料时,适当加入一定量泡沫珠粒,有利于母液透,这与理论推导结果相符,易获得3mm以上合金层厚度,合金层具有珠江体基体及大量M7C3碳化物,并且有高硬度及高抗磨性。     

原位反应铜基复合材料制备工艺

用原位反应法制备了氧化物颗粒增强铜锆基（Ａｌ２Ｏ３＋Ｃｕ２Ｏ）／Ｃｕ－Ｚｒ复合材料，并对其组织和性能进行了研究。结果表明，复合材料增强相分布均匀，尺寸细小，体积分数随反应温度和时间的不同，可以在５％￣１５％内调节，铸态显微硬度可达１０４．１。最后讨论了热处理及形变处理对复合材料组织和性能的影响。     

压铸法制造SiCw/Al复合材料的渗透过程分析

本文深入分析了用压铸法制造SiCw/Al复合材料过程中液态铝渗入SiC晶须预制块中的渗透过程。通过理论计算得到液态铝渗入晶须预制块的临界渗透压不超过2MPa。对不同晶须含量的预制块所进行的模拟渗透过程的压缩试验结果表明,随外力的增加,预制块被压缩的程度增大,从而使预制块的晶须相对含量增大。通过对渗透过程的分析,认为液态铝渗透晶须预制块需要一定时间,因此当外力以较大的速度达到最大值时,液态铝不能完全渗入预制块中,这时预制块将被压缩,导致所得复合材料晶须相对含量提高。研究结果表明,复合材料晶须体积分数主要取决于预制块晶须体积分数和复合压力。      

用渗流铸造法制备Zr55Al10Ni5Cu30非晶复合材料

用渗流铸造法制备出以Zr55Al10Ni5Cu30合金为基体，以W丝束为增强相的大块非晶复合材料，采用X-射线衍射分析了基体的相组成，在扫描电镜（SEM）下观察了反应界面的形貌，利用电子探针研究了元素的迁移情况，通过改变渗流温度和时间。研究了W丝和基体间界面的作用过程，选择适当的渗流温度和时间，可以制备出长65mm直径4.3mm的大块W丝束增强Zr55Al10Ni5Cu30非晶复合材料，在一定范围内提高渗流温度降低渗流时间或降低渗流温度延长渗流时间能得到同样的结果，在渗流铸造前，液态金属的过热有利于提高基体的非晶形成能力，降低渗流铸造时产生的缺陷。     

聚苯乙烯塑料表面化学镀铜的研究

研究了聚苯乙烯表面化学镀铜的表面预处理以及化学镀铜工艺对化学镀铜的影响。结果表明,聚苯乙烯经过硫酸和重铬酸钾处理后．表面的极性官能团如羰基、羧基等大大增加。表面处理提高了塑料表面对金属镀层的附着力。对工艺因素的研究表明．化学镀铜的速度与温度、反应时间以及还原剂浓度等相关。     

SiCP混杂对C/Al浸渍成型复合材料性能的影响

碳纤维经混杂SiC_P后用压力浸渍成型方法制备成C/Al复合材料,分析混杂的SiC_P对C/Al复合材料力学性能的影响。测试了制备成的复合材料性能,并用SEM对复合材料断面组织与断口形态进行分析。结果表明,混杂的SiC_P可以分隔纤维,有利浸渍,使纤维分布均匀从而提高了复合材料的性能,而用sol-gel方法涂复SiC层并混杂SiC_P可获得最佳的性能。     

用低压渗流法制备泡沫铝合金

用低压渗流法生产泡沫铝合金,研究了影响液体金属渗流高度的工艺参数。实验表明,渗流高度随着颗粒的预热温度、外加渗流压力和铝液浇注温度的升高而增加,其中颗粒预热温度的影响最为显著,其他因素的影响不大。实验还表明,颗粒尺寸对于降低渗流高度起了重要作用,颗粒尺寸越小,渗流高度越低。对于不同尺寸的颗粒,都存在一个临界预热温度。     

α-Al2O3 P/Al复合材料无压渗透制备反应加工机制的探讨

本工作利用无压渗透法制备刚玉颗粒(α-Al₂O_3p)增强AlMg10合金复合材料,采用扫描电镜和EDS分析显微组织,并对无压渗透过程热力学研究,提出其反应加工机制:刚玉颗粒间隙内有限容积气氛(21%O₂,79%N₂),同熔融合金中铝(Al)镁(Mg)元素反应,形成固相,造成某种真空度,为无压渗透的驱动力。高温长时间条件下熔融基体AlMg10合金同刚玉颗粒和附加物的残留物发生化学反应。     

离心渗铸工艺中铝熔体在SiC多孔介质内的渗流传热过程特征及最弱环损伤模型

针对离心力场中铝熔体在SiC多孔介质内的渗流传热现象,考虑离心力对渗流传热过程的影响,根据局部非热平衡假设建立了多孔介质渗流传热模型。采用全隐格式TDMA算法和第一类迎风差分方法对渗流过程的温度场进行了数值计算。研究分析了不同复合层厚度下离心渗透过程中的流场和温度场瞬态变化规律。计算结果表明,在渗透区域,熔体与SiC颗粒存在着一定温差,而在渗透前沿,这种温差相对较大。渗流速度变化存在两个十分明显的阶段,渗流速度较高且急剧下降的初始渗透阶段以及渗流速度相当平稳的后续阶段。渗流速度的这种瞬态变化规律主要是多孔介质内流体流动与离心压力相互作用的结果。渗透初期形成的紊流状态,是导致熔体卷吸空气、使复合材料内部形成气孔的主要原因之一。选择合适的工艺参数对于确保铸件质量是十分关键的。     

铝熔体在多孔介质中的渗流过程

在流体流动相似原理的基础上，提出了铝熔体在多孔介质间隙（简称多孔介质）中渗流模拟的原理和方法．设计建造了用于铝液和模拟液在外加压力下进行单向渗流的两套试验装置模拟试验揭示渗流时铝液在多孔介质中渗流的若干规律实践表明理论模型与试验吻合良好．