颗粒增强铝基复合材料粉末冶金制备方法(国外进展)

一、前言 近十几年来,由于航天航空等工业的发展,极大地推动了高性能铝合金及铝基复合材料的研究和应用。 高性能铝合金及颗粒增强铝基复合材料的制备,其方法大致可分为粉末冶金法和铸造法两类。由于用粉末冶金方法制备上述材料可获得许多优异的性能,所以,国外近年来对这两类材料的粉末冶金制造工艺的技术基础及制备工艺进行了大量的研究工作。 由于高性能铝合金与颗粒增强铝基复合材料的粉末冶金制备技术中有许多关键问题是相同的,如粉末原料的氧化、吸气及除气、模压成型、烧结、热压及热加工技术,甚至Al_2O_3(内在或外加)和SiC(外加)粒子分布的控制,均有许多共同之处,故本文将对铝合金及颗粒增强铝基复合材料的一般粉末冶金制备方法、热压、除气、氧化物颗粒分布的控制及粉末锻造等技术的国外进展作一综合介绍。 二、一般粉末冶金方法 在国外,至今仍有相当多的科学工作者在研究用一般粉末冶金方法(制粉—成型—烧结)来制取高性能的铝     

SiC陶瓷基片的烧结工艺与SiC_p/Al复合材料的制备方法

概述了电子封装基片材料的基本性能要求;讨论了SiC陶瓷基片常用的4种烧结工艺,即常压烧结、热压烧结、反应烧结和放电等离子烧结;介绍了SiCp/Al复合材料的制备方法,即搅拌铸造法、无压渗透法、喷射沉积法、粉末冶金法;据此进一步提出了SiC陶瓷基片材料的发展方向。     

SiC/Al层状梯度复合材料的制备与抗毁伤特性

用真空热压法制备了SiC/Al层状梯度复合材料;采用热压扩散工艺,实现了不同SiC含量的复合材料间的有效连接.实验表明SiC/Al层状梯度复合材料制备时,添加纯铝过渡层有助于提高层间结合强度.通过穿甲试验对SiC/Al层状复合材料的抗毁伤性能进行了分析,结果表明所制备的SiC/Al层状复合材料具有比纯铝材料更为良好的抗毁伤性能.     

粉末冶金法制备CNT和SiC混杂增强铝基复合材料的摩擦磨损性能EI北大核心CSCD

以7055Al为基体,通过粉末冶金法分别制备碳化硅(SiC)颗粒、碳纳米管(CNT)以及SiC和CNT混杂增强7055Al复合材料,并对三种复合材料的干滑动摩擦磨损行为进行研究。结果表明:随着载荷提高,复合材料磨损失重增加,摩擦因数略有降低。在0.5 MPa与1.0 MPa载荷条件下,SiC-CNT/7055Al复合材料磨损失重低于单一SiC/7055Al和单一CNT/7055Al复合材料。2.0 MPa时,SiC-CNT/7055Al复合材料磨损失重急剧增加。随着载荷提高,CNT/7055Al复合材料耐磨性逐渐增加,在中、高载荷下,材料具有更为优异的耐磨性。SiC/7055Al复合材料磨损量则随着载荷提高,磨损失重逐渐增加,当载荷为2.0 MPa时,材料磨损量增加幅度较小。     

粉末冶金法制备碳纳米管增强金属基复合材料研究进展

粉末冶金法具有工艺灵活,可设计性强等特点,是制备碳纳米管增强金属基复合材料的重要制备方法之一。简述了粉末冶金工艺制备金属基复合材料的流程和工艺特点,枚举若干实例总结了粉末冶金法制备碳纳米管增强金属基复合材料的性能特点,以及国内外研究现状,展望了该类材料未来发展前景。     

SiCp/Al复合材料的制备与力学性能

一、前言 以SiC颗粒作为增强物的Al基复合材料,由于其热膨胀系数低,耐磨、耐热性能好,高温强度优异,在航空航天工业、汽车工业、内燃机工业、军事工业等领域具有广阔的应用前景 制备金属基陶瓷颗粒增强复合材料的方法可分为两大类:粉末冶金法和铸造法。铸造法工艺成本低、操作简便,得到了广泛的应用。但采用铸造法制备SiCp/Al复合材料存在一个难点,即SiC/Al润湿性很差,需要采取措施改善其润湿能力。常见的措施可归纳成四个方面:①颗粒表面涂覆金属,例如涂Ni、Ag、Cu、Cr等;②向金属液中添加合金元素,降低熔体的表面张力;③超声波振动降低熔体表面张力;④颗粒预处理,包括化学焙烧以及用化学溶液进行浸渍处理。 金属基陶瓷颗粒增强复合材料的力学性能与其制备工艺,颗粒/基体的界面粘接状态,颗粒在基体中的分布,以及颗粒的尺寸、形状、加入量等因素有关。只有当牢固的颗粒/基体界面形成后,才会产生增强强度的作用。J.Arsenault等认为:微细颗粒增强基体合金     

新型基片材料——C/SiC复合材料

阐述了目前常用的3大类基片材料,即塑料基、金属基和陶瓷基材料,比较了3类材料的性能,得出了陶瓷基材料是综合性能较好的基片材料的结论,并比较了目前陶瓷基片材料中的Al2O3、AlN、BeO、SiC的性能,认为SiC作为基片材料具有良好的发展前景;针对单相SiC陶瓷固有脆性导致难以大尺寸成型的问题,提出了使用C/SiC复合材料制备基片材料的可能性,并综述了C/SiC复合材料的制备工艺,比较了3种工艺(PIP、CVI、LSI)所制备的材料的性能,认为液相渗硅(LSI)C/SiC复合材料制备大尺寸封装基片材料是未来最具前景的发展方向。     

喷丸强化对SiC颗粒增强铝基复合材料疲劳性能的影响EI北大核心

采用快速凝固/粉末冶金工艺制备SiC颗粒增强铝基复合材料,详细研究了喷丸强化对材料表面微观组织、残余应力和疲劳性能的影响,并观察了疲劳断口的微观形貌。结果表明:经喷丸强化后,SiC颗粒增强铝基复合材料疲劳性能明显提高;材料表面形成强化层,厚度约为95μm,压应力呈U型分布;位错在第二相质点周围形成位错缠结。     

SiC 晶须含量对 SiCw/2024Al 复合材料性能的影响

本文采用粉末冶金法制备了 SiCw/2024Al 复合材料,并对其性能及微观结构进行了研究。试验表明:这类复合材料具有可设计性,通过改变 SiC 晶须的加入量可获得不同的力学和物理性能。这类复合材料具有良好的高、低温性能及热稳定性。在 SiC 晶须的界面处存在θ(Al_2Cu)沉淀相的析出。     

高能球磨制备SiC／Al复合材料的研究

采用高能球磨法制备了SiC／Al复合粉体,研究了制备SiC／Al复合粉体的成型工艺、SiC粒度和质量分数的变化对材料机械性能的影响,SiC／Al复合材料性能研究表明,SiC／Al复合材料的硬度及抗拉强度随SiC的粒度降低和质量分数的增加而增加,当16％SiC／Al时,复合材料的硬度和抗拉强度都达到最佳值,分别为95HB和248MPa。     

碳化硅颗粒和晶须增强铝锂基复合材料

综述了近年来碳化硅颗粒(SiCp)和碳化硅晶须(SiCw)增强铝基复合材料的发展,尤其是铝锂基复合材料的发展。SiC/Al复合材料的制造方法有铸造法、粉末冶金法、溅射沉积法等。碳化硅和铝的界面结合良好,由于碳化硅和铝的热膨胀系数相差六倍,因而在生产及热处理过程中收缩差所产生的错配应变会在基体中产生大量位错。人们认为,高密度的位错是SiC/Al强化的主要因素。     

Ca含量对SiC/Al泡沫复合材料性能和结构的影响

研究了SiC颗粒增强铝基（SiC/Al）复合材料中Ca含量对SiC分散性的影响以及Ca含量对注气法制备的SiC/Al泡沫复合材料的压缩性能和结构的影响。首先,制备不同Ca含量的SiC/Al复合材料,用来制备SiC/Al泡沫复合材料的基本材料,并对不同Ca含量的SiC/Al泡沫复合材料进行压缩实验;然后,利用OM、SEM和XRD研究了SiC/Al复合材料及泡沫结构中Ca含量对SiC分散性的影响。结果表明:Ca的加入会明显影响SiC/Al复合材料中SiC的分布,且存在Ca含量临界值。当Ca含量小于1.5wt%时,SiC在基体中分布较均匀;当Ca含量达到或超过1.5wt%时,熔体中生成一种富含Al、Ca和Si的金属间化合物Ca₂Al₄Si₃,且其体积分数和尺寸随Ca含量的提高而显著增大,SiC集聚在这些金属间化合物区域内及其边界上而影响SiC分布的均匀性。压缩实验表明,SiC/Al泡沫复合材料压缩应力-应变曲线的平台应力和抗压屈服强度随着Ca含量的增加有提高的趋势。相应的SiC/Al泡沫复合材料的胞壁厚度随着Ca含量的提高明显增加,这不仅与金属间化合物的形成提高了熔体黏度相关,更可能是与金属间化合物在熔体中尺寸随Ca含量提高而明显增大相关。      

B_4C颗粒增强铝基复合材料的研究及应用开发

本项目研究了高性能颗粒增强铝基复合材料的机械合金化粉末冶金制备技术及B_4Cp/Al复合材料的微观组织、性能特点以及制备工艺对材料组织和性能的影响,并探索了复合材料在陀螺仪动压气体轴承领域中的应用。经过大量研究,本项目成功地开发出了机械合金化粉末冶金制备颗粒增强铝基复合材料的技术,制备出了高性能的颗粒增强铝基复合材料,材料的制备技术和性能接近或达到了国外先进水平,研究的陀螺仪动压气体轴承用复合材料性能达到了用户提出的材料性能指标。 本项目自行设计研制了两套由高能球磨机、气体保护粉末收集器以及粉末处理装置组成的制备高质量铝合金/陶瓷复合粉     

SiCP/Al复合材料力学性能及显微结构分析

采用粉末冶金 热挤压法制备了10%SiCP/6066Al(体积分数)复合材料.对材料拉伸性能进行了研究,并利用金相显微镜、扫描电镜和透射电镜对微观组织结构进行了观测.实验结果表明:SiC颗粒在铝基体中分布比较均匀;T6热处理条件下10%SiCp/6066Al复合材料的抗拉强度和屈服强度分别约为430.5、354.1MPa,其延伸率为5%,弹性模量为84.5GPa.加入SiC颗粒后合金基体晶粒细化同时位错密度提高,位错强化和细晶强化在SiCP/Al复合材料的强化机制中起了主要作用.     

仿生构筑具有类贝壳“砖”砌式叠层结构的金属基复合材料制备

实验室主要开展了片状金属粉末的制备方法、纳米增强体与铝的复合方法、叠层复合构型的制备工艺等研究,取得了以下进展:(1)探索了CNT/Al复合粉末的致密化工艺,通过研究冷压成型工艺、烧结温度、烧结时间、挤压温度等参数对力学性能的影响,初步形成了CNT/Al的致密化工艺.所制备的CNT/Al复合材料具有良好的界面结合,其性能和国际同类材料相比,更好地发挥了CNTs的增强效率和延展性.研究成果分别发表于Carbon(2012,50:1 993-1 998)和Scripta Materialia(2012,66:331-334).(2)以表面改性片状粉末冶金方法制备了石墨烯增强铝基复合材料(GNS/Al),发现GNSs具有很好的增强效果.     

SiC颗粒尺寸及含量对SiCp／2024Al复合材料性能的影响

本文对粉末冶金法制备的SiCp/2024Al复合材料的性能进行了研究。随SiC颗粒尺寸的增大,复合材料的强度降低,而塑性和磨损抗力则增加。SiC颗粒尺寸对复合材料的物理性能没有什么影响。增加SiC颗粒含量,复合材料的强度、模量均增大,磨损抗力亦明显增加,而塑性和热膨胀系数则降低。     

基于高压扭转法制备SiCp/Al基复合材料

基于高压扭转法制备SiCp/Al基复合材料(SiC体积分数为8.75%),采用排水法、金相显微镜、数字式显微硬度计,研究SiCp/Al基复合材料致密度、显微组织分布和硬度等性能。结果表明,基于高压扭转法可制备致密度高的SiCp/Al基复合材料,随着扭转半径的增加,SiC颗粒团聚现象减小,颗粒分布越均匀。材料的显微硬度呈先增加后减小的趋势。     

Cu/C复合材料的研究现状

Cu/C复合材料是一种极具发展前途的金属基复合材料.综述了Cu/C复合材料的性能特点和国内外的研究现状,并深入介绍了粉末冶金法、热压固结法、液相浸渗法3种主要的Cu/C复合材料的制备工艺.粉末冶金法的优点是制造温度低,适于多种基体与纤维,特别是短纤维的结合;缺点是对纤维的损伤大,纤维分布不均.热压固结法相对粉末冶金法而言,对纤维的损伤小,材料性能较好,但工艺较复杂,制造成本高.液相浸渗法制得的Cu/C复合材料在发达国家得到了广泛的应用,但工序繁复,设备庞大,能耗大,成本高,而且仅适用于高石墨比例的Cu/C复合材料的制备.     

SiCf/SiC陶瓷基复合材料制备技术与性能研究进展

连续SiC纤维增强SiC陶瓷基复合材料(SiCf/SiC)具有良好的高温力学性能、抗氧化性及放射耐受性等,是继Cf/C和Cf/SiC复合材料之后航空航天和原子能等领域最理想的新一代高温结构材料.从原材料、制备技术、微观结构与性能及应用等方面对SiCf/SiC复合材料的最新研究进展进行了综述,并对其发展趋势进行了展望.开发新型制备技术和优化现有技术及采用其联合工艺减低成本,进一步优化材料微观结构提高其使用性能是今后SiCf/SiC复合材料的研究重点.     

粉末冶金法制备铝基复合材料的研究

论述了铝基复合材料研究和发展的概况,简要介绍了非连续增强铝基复合材料常用的几种制备方法,包括挤压铸造法、原位反应法、搅拌铸造法和粉末冶金法等,并重点针对粉末冶金法做了系统的阐述,包括这种方法的优势、具体的制备工艺、材料性能的影响因素及研究进展等。最后,展望了粉末冶金法进一步用于制备非连续增强铝基复合材料的前景。