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。     

梯度三明治银基钎料复合界面组织及生长动力学研究

针对梯度钎料轧制过程中易出现撕裂的问题,借助扫描电镜、EDS 能谱仪、万能力学试验机等手段研究气保护热压复合BAg40CuZnNi/CuMn2/BAg40CuZnNiMnCo梯度三明治复合钎料均匀化退火工艺对界面扩散组织和性能的影响规律,探明复合界面生长行为,为优化退火工艺提供技术参考。研究结果表明:热压复合界面扩散层主要为富铜相、富银相;随均匀化退火时间的延长,界面两侧元素不断发生互扩散,界面结合强度有所下降,当保温时间在5 ~18 h时强度稳定在180 MPa左右。继续延长时间,界面扩散层厚度超过20 μm,脆性的AgZn₃相尺寸不断粗化增大,强度由初始态的260 MPa下降到100 MPa左右,导致复合钎料在轧制过程中出现开裂。退火不同时间后,界面扩散层厚度逐渐增加,其趋势符合抛物线法则;当退火温度达823 K,保温18 h时,扩散层厚度由原来的12.5 μm增加到22.4 μm;运用Arrhenius方程计算得出界面扩散层生长激活能为20.810 8 kJ/mol,并获得其生长动力学模型,通过此模型可对扩散层厚度进行初步计算。     

颗粒尺寸对B4C增强铝基中子吸收材料界面反应与力学性能的影响

采用粉末冶金真空热压法制备了B₄C质量分数为31%、平均颗粒尺寸分别为6.5 μm、9.3 μm、17.3 μm、28 μm、39.5 μm的纯Al和6061Al基体的复合材料。对复合材料进行微观结构和力学性能检测,结果表明:所有复合材料的B₄C颗粒在基体中都均匀分布,且致密度都达到99%以上;对于纯Al基复合材料,随着颗粒尺寸增加,其致密度和塑性逐渐增加,强度逐渐下降;对于6061Al基复合材料,致密度随着颗粒尺寸的增加稍有降低,其强度和塑性受颗粒尺寸和热压温度共同影响,当热压温度610℃时,界面反应严重,随B₄C颗粒尺寸增加,强度先下降后上升,塑性先上升后下降;当热压温度580℃时,界面反应轻微,复合材料强度逐渐下降,塑性逐渐上升。颗粒尺寸、界面反应和基体材料等均影响B₄C增强铝基复合材料的力学性能。      

热压复合制备Ti-Al3Ti层状复合材料组织结构研究

采用热压复合工艺在不同工艺参数下制备了Ti-Al3Ti层状复合材料,利用SEM和EDS对材料的组织结构进行了观察,研究了热压复合工艺参数对Ti/Al扩散反应及反应层微观组织结构的影响规律.结果表明,在不同工艺参数下,Ti/Al叠层热压复合反应的初生相均为Al3Ti.600℃时Ti/Al叠层只发生少许反应,在界面处生成一薄层Al3Ti,650和700℃时,Al层完全反应,各层界面处结合状态良好,层间结合紧密.650℃时Al3Ti为唯一生成相,但700℃时,由于反应动力学的影响Al3Ti/Ti层之间有TiAl层生成,Ti-Al系金属间化合物的生成顺序为Al3Ti→TiAl.反应过程中液相的存在能够使Ti、Al持续紧密接触,加快反应速度,促进反应顺利进行.     

合金元素对C/Cu复合材料界面结合特性及性能影响的研究

作者采用连续电沉积法,在碳纤维表面沉积单层或复层金属,如Cu、Ni、Cr、Sn等,并通过真空热压扩散制备复合材料.本文研究了合金元素对C/Cu复合材料界面结合特性和组织性能的影响,并定量地研究了复合材料的界面结合强度.     

连续碳纤维/聚酰胺6混编织物复合材料的成型及性能研究

为了改善碳纤维/聚酰胺6织物复合材料界面的结合状态,提高复合材料的力学性能,通过混编的方式制备了碳纤维/聚酰胺6预制体,混编织造前碳纤维经500℃-2 min高温处理后浸泡在1wt%浓度的PA 845H-TDS-CN上浆液中20 s,最后将预制体通过热压成型,制备碳纤维织物/聚酰胺6复合材料。采用TGA、DSC、SEM、万能拉伸试验机分析碳纤维/聚酰胺6复合材料的热性能、晶型变化、微观形貌及力学性能。结果表明,聚酰胺6树脂主要以α晶型存在,结晶较为完善。纤维拔出后,单根碳纤维表面附着部分尼龙基体,碳纤维与尼龙基体形成了良好的界面层。优化后的层合板工艺为：铺层数10层,热压温度240℃,热压压力3 MPa,热压时间15 min。此工艺下,复合材料平均拉伸强度达到了825 MPa,弯曲强度平均值达到了520 MPa。     

难互溶金属复合材料及其界面模型

难互溶金属材料作为金属基复合材料的一种,其组元之间既不相互反应也不相互溶解,而阻碍其发展与应用。回顾了国内外难互溶金属材料及其复合界面的研究概况,以Cu-Fe、Mo-Cu为例介绍难互溶金属复合材料的特点、常用加工工艺及应用领域,研究表明,固相焊接可制备界面复合良好的难互溶复合材料,其结合处存在原子级的相互扩散区域。建立了难互溶材料的轧制复合与扩散焊接复合模型,为高效、优质制备难互溶复合材料提供指导依据。     

NaxCo2O4基复合材料的制备及其热电性能

采用固相反应法制备出NaxCo2O4(x=0.9,1.1,1.3)多晶氧化物,采用水热法制备出(Bi0.1Sb0.9)2Te3单相粉末材料,再用球磨法将二者均匀混合获得了复合材料(Bi0.1Sb0.9)2Te3/NaxCo2O4。在5～300K的温度范围内,利用综合物性测试系统(PPMS)对热压复合材料的热电性能进行测量与评价。实验结果表明复合材料的热导率显著降低,同时电导率增大,与NaxCo2O4相比,复合材料的热电性能获得了显著提高。在室温下,复合材料的热电优值ZT约为3.5×10-4。热电性能的改善源于复合材料界面的声子散射的增强。     

AIN-堇青石玻璃复合材料的介电性能

为了研究热压温度和AIN含量对AIN-堇青石玻璃复合材料烧结和介电性能的影响,采用真空热压方法在900～1000℃低温烧结制备AIN-堇青石玻璃复合材料,利用X射线衍射、扫描电镜和阻抗分析仪对复合材料的微结构和介电性能进行了研究,结果表明,随着热压温度的提高,复合材料的相对密度增加,复合材料的介电常数和介电损耗减少;在一定的热压温度下,复合材料的介电常数和介电损耗随着AIN引入量的增加而增加,从复合材料的相组成和结构角度对以上结果予以解释,提高热压温度和增加α-堇青石数量均有利于降低复合材料的介电常数和介电损耗,.制备的复合材料具有低的介电常数(5.6～6.5)和低的介电损耗(≤10-3),有望用于微电子封装领域.     

AlN-堇青石玻璃复合材料的介电性能

为了研究热压温度和AlN含量对AlN-堇青石玻璃复合材料烧结和介电性能的影响,采用真空热压方法在900~1000℃低温烧结制备AlN-堇青石玻璃复合材料.利用X射线衍射、扫描电镜和阻抗分析仪对复合材料的微结构和介电性能进行了研究.结果表明,随着热压温度的提高,复合材料的相对密度增加,复合材料的介电常数和介电损耗减少;在一定的热压温度下,复合材料的介电常数和介电损耗随着AlN引入量的增加而增加.从复合材料的相组成和结构角度对以上结果予以解释,提高热压温度和增加α-堇青石数量均有利于降低复合材料的介电常数和介电损耗.制备的复合材料具有低的介电常数(5.6~6.5)和低的介电损耗(≤10-3),有望用于微电子封装领域.     

烧结温度对碳化钨/高强钢复合材料界面微观组织和元素扩散的影响

利用"冷压成型-真空烧结法"制备了碳化钨/高强钢复合材料。结合光学显微镜、扫描电镜和显微硬度计等分析测试技术对不同烧结温度下获得的复合材料以及界面的显微组织和硬度进行了分析。实验结果表明,烧结温度高于1 300℃时,碳化钨/高强钢复合界面存在明显的过渡层,且Fe、Co、Cr元素发生了明显的扩散,W元素在1 340℃时有微量扩散;随着烧结温度的升高,WC孔隙逐渐减少并趋于致密化;同时WC晶粒尺寸逐渐变大,且WC晶粒形状逐渐规则化。烧结温度为1 300和1 320℃时,WC晶粒尺寸均匀; WC的硬度随着烧结温度的升高而呈增大趋势,烧结温度为1 340℃时WC的硬度达到1 575 Hv_(0.1);在靠近结合界面处WC硬度明显高于碳化钨基体;在不同温度下,心部的高速钢材料硬度都在500 Hv_(0.1)左右。     

原位TiB晶须和TiC颗粒复合增强Ti复合材料的压缩性能及微观结构

采用反应热压方法制备了原位TiB晶须和TiC颗粒复合增强钛复合材料，对复合材料进行了高温压缩试验，对变形前后的微观结构进行了分析。在350-650℃温度范围内，复合材料的强度均明显高于钛基体。原位增强相与钛基体具有良好的界面结合，压缩变形后在钛基体中产生大量的形变孪晶。     

铜铝双金属复合材料的研究进展

铜铝双金属复合材料由于其优良的综合性能受到广泛关注和研究。介绍了铜铝双金属复合材料的发展概况,综述了复合技术、界面行为、金属间化合物的形成和生长规律、金属间化合物的微观结构以及铜铝间的扩散行为等方面内容,论述了铜铝复合材料的力学和电学性能的研究进展,并提出了其发展趋势。     

制备工艺对Cf/SiC复合材料力学性能的影响

分别采用先驱体裂解-热压和先驱体浸渍-裂解方法制备出了Cf/SiC复合材料.重点探讨了不同制备工艺对复合材料纤维/基体间界面和力学性能的影响.研究表明,采用先驱体裂解-热压工艺制备复合材料时,由于制备温度较高,复合材料中纤维与基体间的界面结合强,同时纤维本身性能的退化严重,因此复合材料表现为脆性断裂,具有较低的力学性能.而采用先驱体浸渍-裂解法制备复合材料时,由于致密化温度较低,复合材料中纤维与基体的界面结合较弱,而且纤维的性能保留率较高.因此,纤维能够较好地发挥补强增韧作用,复合材料具有较好的力学性能, 其抗弯强度和断裂韧性分别为573.4MPa和17.2 MPa*m1/2.     

SiCf/SiC复合材料的制备与力学性能

分别采用先驱体裂解-热压和先驱体浸渍-裂解方法制备出了SiCf/SiC复合材料.重点探讨了不同制备工艺对复合材料纤维/基体间界面和断裂行为的影响.研究表明,采用先驱体裂解-热压工艺制备复合材料时,虽然烧结液相可以促进复合材料的致密化,但其同时导致纤维与基体间的界面结合强以及纤维本身性能的退化,因此复合材料表现为脆性断裂,具有较低的力学性能.而采用先驱体浸渍-裂解法制备复合材料时,由于致密化温度较低,复合材料中纤维与基体的界面结合较弱,而且纤维的性能保留率较高,因此,纤维能够较好地发挥补强增韧作用,复合材料具有较好的力学性能,其抗弯强度和断裂韧性分别为703.6MPa和23.1Pa.m1/2.     

硅烷偶联剂改性的木粉/P34HB复合包装材料的制备

目的研究硅烷偶联剂KH550含量对木粉/P34HB复合包装材料性能的影响。采用KH550改性木粉,提高与聚(3-羟基丁酸酯-4-羟基丁酸酯)(P34HB)的结合强度,改善复合材料的力学性能和界面相容性。方法以KH550为改性剂,木粉和P34HB为原料,利用共混热压工艺制备改性木粉/P34HB复合材料;通过对复合材料的形貌进行观察,以及傅里叶变换红外光谱(FTIR)、热重分析(TGA)和力学性能分析,研究KH550质量分数不同时对复合材料界面相容性、力学性能和热性能的影响。结果添加KH550后,复合材料的的界面相容性得到改善;FTIR分析表明,KH550已经成功接枝到木粉中;适量的KH550提高了复合材料的热稳定性;复合材料的储能模量增加;复合材料的力学性能也有所提高。此外还得到了最佳的KH550添加量,即质量分数为0.5%。结论 KH550不仅使得木粉与P34HB的相容性得到改善,同时也增强了复合包装材料的力学性能和热性能。     

粉末热压成形工艺对WCp/2024Al复合材料力学性能的影响

采用真空热压方法制备了WC颗粒增强2024铝基复合材料(WCp/2024Al),并利用XRD,SEM,拉伸性能测试等检测手段研究了复合材料的热压温度和WC颗粒尺寸对WCp/2024Al复合材料力学性能的影响.结果表明,热压温度是控制复合材料发生界面反应的关键因素之一,并且界面反应所生成的反应产物导致复合材料的强度和塑性...     

纺织结构碳纤维增强聚醚醚酮基复合材料的制备及界面改性

采用热压成型法制备纺织结构碳纤维增强聚醚醚酮(CFF/PEEK)航空热塑性复合材料。通过对碳纤维(CF)进行去浆、活化,及采用磺化聚醚醚酮(SPEEK)进行表面涂层,显著提高了CFF/PEEK复合材料的层间剪切强度。讨论了热压温度、压力等工艺参数对材料综合力学性能的影响规律,确定优化工艺条件,制备的复合材料拉伸强度和弯曲强度分别达到714.29 MPa和955.84 MPa。借助扫描、金相显微镜等观察手段,发现经过界面改性处理后,复合材料断裂发生在基体内部而非界面处,基体与增强体浸润性和结合性良好。     

真空压力熔渗与热压烧结制备(SiCp+Al2O3f)/2024Al复合材料的组织与拉伸性能分析

分别采用真空压力熔渗法和粉末冶金热压烧结法制备了(40%SiC_p+Al_2O_(3f))/2024Al复合材料,所得材料的抗拉强度分别达到了364 MPa和310 MPa,致密度达到了98.78%和96.42%。通过对金相组织进行对比发现,热压法制备的复合材料中部分增强颗粒发生聚集。采用TEM对界面结合进行了对比,发现热压工艺制备的复合材料界面局部存在微孔洞,导致材料的致密性降低,真空压力熔渗制备的复合材料增强相和铝基体的界面结合较好,这也是熔渗法所得复合材料的性能优于热压法的主要原因。     

SiC纤维增强Ti基复合材料的组织

采用真空热压扩散结合工艺制备出ＳｉＣｆ／Ｔｉ－１５－３复合板材，研究制备工艺，ＳｉＣｆ，基体合金特性，复合材料的显微组织及界面特征，结果表明，合适条件下国产射频加热ＣＶＤ法制备的ＳｉＣｆ与Ｔｉ－１５－３基体具有较好的相容性，界面结合良好，在拉伸条件下ＳｉＣｆ有从基体拔出的倾向，纤维具有脆性解理断口特 ，Ｔｉ－１５－３基体具有塑性断口特征。