粉末冶金法制备镀铜石墨烯/铝复合材料的组织与性能研究

采用真空热压烧结法制备了分别添加体积分数为5%和10%镀铜石墨烯的铝基复合材料。通过金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、布氏硬度计、导热系数测试仪和四探针电阻率测试仪,检测了复合材料的组织、硬度、导热和导电性能。试验结果表明:采用简化的化学镀铜方法在石墨烯表面成功化学镀铜,镀铜后增重2倍左右,镀铜后仍然存在石墨烯团聚现象。利用镀铜石墨烯制备铝基复合材料,避免了石墨烯与铝发生界面反应生成Al4C3。复合材料主要由铝相组成,加体积分数为5%的石墨烯时生成少量Cu Al2,在加体积分数为10%的石墨烯时,铝晶粒细化。随着镀铜石墨烯加入量增加,复合材料致密度下降,导电性能有一定改善,导热性能显著提高,硬度显著增大,添加体积分数为5%和10%石墨烯时其硬度较纯铝的分别提高了12%和75%。     

熔渗法制备CrW/Cu复合材料的组织与性能研究

采用熔渗法制备了CrW/Cu复合材料,即首先把铬粉和钨粉的混合粉末烧结成骨架,然后把铜液渗入CrW骨架的孔隙中制备CrW/Cu复合材料;研究了气氛、熔渗温度、溶渗时间对CrW/Cu复合材料的显微组织和性能的影响.研究结果表明:真空环境下溶渗法制备的CrW/Cu复合材料组织最致密;当熔渗温度大于1 350℃时,尽管没有达到铬的熔点温度,但W-Cr骨架中的Cr颗粒开始逐步消失,随着熔渗温度的提高或熔渗时间的延长,Cu取代其位置;Cr通过Cu合金液迁移到W骨架的孔隙中,与W形成Cr-W固溶体;材料组织的变化导致材料的硬度明显升高,导电率明显降低.     

片状粉末法制备碳纳米管/铝复合材料的组织特征及性能调控

本文利用片状粉末法中片状铝粉末大比表面积优势,结合粉末冶金法成功制备了碳纳米管/铝复合材料,实现了碳纳米管的低结构损伤和在铝基体中的良好分散。但片状铝粉表面自发生成的氧化铝薄膜阻碍了碳纳米管与铝的直接结合。由于粉末冶金低的制备温度,这种碳纳米管-氧化物-铝之间难以形成强的化学键合,复合材料在拉伸后直接在混合界面上破坏,导致复合材料相比基体合金强度不增反降。通过增加片状粉末厚度进而减小其表面的氧化物以及结合添加镁元素的方法,大幅增加界面结合强度,复合材料的屈服强度和抗拉强度相比基体出现高效提升。     

SPS制备铜/石墨烯复合材料的组织与摩擦性能

通过放电等离子烧结(SPS)制备纯铜及铜/石墨烯复合材料,其中石墨烯含量为1.0vol%;使用金相显微镜、扫描电子显微镜、天平和摩擦磨损实验机对制备好的材料进行金相分析、SEM观察、密度测试及摩擦磨损实验。结果表明:石墨烯弥散地分布在铜基体内细化了基体组织,并通过改变基体组织的磨损方式(由粘结磨损转变为磨粒磨损),降低了金属基体的摩擦系数,提高了材料的摩擦性能。同时发现,由于石墨烯具有吸氢的特点,引入少量的石墨烯降低了烧结体的致密度。     

无压熔渗法制备TiC/Ni3Al复合材料及其微观组织和性能

采用无压熔渗法制备了TiC／Ni3Al复合材料,研究丁渗透时间及温度对TiC／Ni3Al复合材料的微观组织、硬度、断裂韧性以及其力学性能的影响,采用XRD、SEM／DES分析了复合材料的相组成、微观结构。结果表明：无压熔渗法是制备敛密的TiC／Ni3Al复合材料的有效方法,适当提高渗透温度,可大大缩短渗透时间。在完成渗透获得致密组织的前提下,渗透温度和渗透时间对TiC／Ni3Al复合材料的硬度及断裂韧性无显著影响。Ni3Al相和TiC颗粒结合良好,是渗透后复合物的仅有组成相。     

SiCp/Al复合材料的离心熔渗法制备及其性能

研究了反应离心熔渗法制备高体积比SiCp／Al复合材料的工艺过程及其抗弯强度。结果表明：通过适当的粒度配比，可在低温、低离心力下熔渗制备组织均匀的高体积比SiCp／Al复合材料，SiC颗粒体积分数可达到63％；复合材料的强度在很大程度上依赖于SiC颗粒尺寸及界面反应程度，合适的界面结合及细SiC颗粒的掺入有利于复合材料强度的提高；基体热处理改变了SiC颗粒所受应力状态，提高了复合材料的强度，其最高值可达519MPa。     

铜/石墨烯复合材料的制备及性能研究

为了提高铜和石墨烯之间的界面结合强度,采用化学镀的方法使石墨烯表面均匀包裹纳米铜颗粒,然后利用粉末冶金工艺制备铜/石墨烯块体复合材料。本文研究了石墨烯含量对复合材料硬度和致密度的影响,并通过HSR-2M高速往复摩擦磨损试验机研究了铜/石墨烯块体复合材料的摩擦磨损性能。结果表明:石墨烯的加入对铜/石墨烯块体复合材料的硬度有显著的提高,但致密度随石墨烯含量的增加而降低,块体复合材料的摩擦系数和磨损率均低于未增强的纯铜。     

石墨烯含量对多层石墨烯/银复合材料组织和性能的影响

采用粉末冶金法制备了多层石墨烯/银电接触复合材料,并系统研究了多层石墨烯含量对多层石墨烯/银复合材料微观组织、导电率、硬度及电弧侵蚀的影响。结果表明,复合材料密度随多层石墨烯含量的增加而减小。多层石墨烯含量为0.5%的石墨烯/银复合材料具有最佳的导电率,为84.5% IACS。当多层石墨烯含量高于2.0%以后,复合材料硬度降低幅度明显增大。多层石墨烯含量为1.5%的多层石墨烯/银电接触复合材料表现出最优异的抗电弧侵蚀性能。     

粉末热挤压法制备ZrO_2/Cu复合材料及性能研究

采用新型加工工艺制备铜基复合材料,采用水雾化法制取Cu-0.4%Zr(质量分数)合金粉末,经内氧化、还原处理后,通过真空包套在900℃以不同挤压比挤压成型,获得ZrO2/Cu复合材料。通过XRD、扫描电镜、硬度计和涡流导电仪等设备研究了不同挤压比及冷变形对该材料组织性能的影响。结果表明:经内氧化、还原处理后得到的Cu-ZrO2复合粉末呈球状或类球状;随挤压比增加,挤压坯料的硬度和导电率均提高;以27∶1的挤压比制得的ZrO2/Cu复合材料经冷变形处理后可使导电率达到80%IACS以上,硬度达117HV。     

高导热AlSi12Fe铸造铝合金的组织和性能

试验研究了变质元素Sr和Ca对新开发的高导热AlSi12Fe铸造铝合金导热性能的影响,以及工业批量化生产AlSi12Fe铸造铝合金铸锭的组织和性能,并进行了该合金压铸件应用于通信机箱的可行性研究。结果表明:Sr和Ca均能通过对共晶硅的变质作用来提高AlSi12Fe铸造铝合金的热导率,且Sr的改善作用比Ca的更明显,当添加w(Sr)=0.03%0.05%时效果最优;AlSi12Fe铸造铝合金锭横截面各个位置的电导率有所差异,这主要与冷却速率有关,最先冷却凝固位置的α-Al、共晶硅和Fe相更为细小,因而电导率和热导率更好;采用AlSi12Fe铸造铝合金可顺利压铸1.8 mm厚、60 mm高的复杂薄壁通信机箱散热翅片,机箱压铸态的热导率为160 W/(m·K),经时效热处理后热导率可达172 W/(m·K)。     

粉末布法制备SiC/Ti基复合材料

用粉末布法制备了低成本SiC/Ti基复合材料.结果表明,采用合适的轧制参数即可容易地获得厚度合适、均匀的粉末布;热失重分析和热解残余物分析指出用来制备粉末布的有机粘结剂的去除过程分成两个阶段,合理除气后,基本没有残余物.使用真空热压工艺制备的SiC/Ti基复合材料,纤维分布基本均匀,纤维与基体的界面结合良好.     

球磨时间对石墨烯/铜复合材料组织和性能的影响

采用机械球磨湿磨法在不同球磨时间下将0.5%(质量分数,下同)石墨烯与纳米铜粉混合,然后通过等离子烧结(SPS)技术制备石墨烯/铜(G/Cu)复合材料。利用SEM、XRD等对球磨过程中复合颗粒形貌及其组织结构变化规律进行分析。结果表明,当球磨时间延长至8 h时,石墨烯在铜基体中有更好的结合和分布,性能改善相对最佳,G/Cu复合材料的拉伸屈服强度为183 MPa,较纯铜提高52.5%;压缩屈服强度也由纯铜的150 MPa提高到365 MPa,提升近1.4倍;HV硬度也提高到了1350 MPa,导电率达到了66.5%IACS,综合性能得到明显提高。     

机械搅拌制备SiC_p/AlSi7Mg2复合材料性能研究

采用机械搅拌制备SiC_p/Al Si7Mg2复合材料,对比不同体积分数(3.5vol.%、10vol.%、20vol.%和25vol.%)的Si C颗粒对复合材料力学性能的影响,当α-Si C颗粒的粒径为20μm时,20vol.%SiC_p/Al Si7Mg2复合材料铸态力学性能较高,其硬度达到HB 76.3。将20vol.%SiC_p/Al Si7Mg2复合材料做538℃/10 h+160℃/6 h热处理以后进行拉伸试验,复合材料抗拉强度311 MPa,屈服强度290 MPa,硬度HB 142,弹性模量90 GPa。进一步研究复合材料可重熔性,20vol.%SiC_p/Al Si7Mg2复合材料经过一次重熔后相比原铸态复合材料屈服强度提高了14.6%,硬度提高了8.8%,继续对熔体进行不同时间的静置和二次重熔,复合材料力学性能下降。     

石墨烯/铜复合材料的制备与摩擦性能测试

以化学镀结合粉末冶金法制备石墨烯/铜基复合材料(Cu@r GO/Cu)。为了改善石墨烯(r GO)在铜基体中的分散性以及两者之间的可润湿程度,首先采用化学镀工艺制备镀铜石墨烯(Cu@r GO),并通过SEM和XRD对镀层形貌和物相组成进行检测分析。为了检验Cu@r GO/Cu复合材料的摩擦性能,对Cu@r GO/Cu复合材料摩擦性质进行测试。结果表明:Cu@r GO表面均匀镀覆一层铜并附着粒径约为50 nm的纳米铜颗粒,rGO的褶皱结构以及化学镀的预处理过程有利于纳米铜颗粒长大。呈网状结构的镀铜rGO可以很好的释放掉因摩擦而产生的应力集中,形成C—Cu力转移体系,保护摩擦表面;同时散落在r GO表面的纳米铜颗粒,在摩擦过程中类似于许多"滚动轴承",有效地改善复合材料的摩擦性能。     

SPS制备金刚石/铜基复合材料的组织和性能

采用放电等离子烧结(SPS)方法制备了低金刚石含量的金刚石/铜基复合材料,研究了金刚石含量对复合材料的致密度、热导率、抗拉强度和伸长率等的影响。结果表明,随着金刚石含量的增加,金刚石/铜基复合材料的致密度、热导率、力学性能都先增后减。当金刚石含量为1.0%时,复合材料的抗拉强度达到221.35 MPa;在金刚石含量为1.5%时致密度达到最大值;热导率和伸长率都是在金刚石含量为2.0%时达到最大值。金刚石/铜基复合材料的断裂机制主要是韧性断裂以及增强体界面剥离。     

热压温度对超声辅助粉末热压法制备n-SiC/Mg-9Al复合材料组织和性能的影响

利用超声辅助粉末热压法在热压温度分别为470、490、510和530℃条件下制备出了n-SiC_p/Mg-9Al镁基复合材料。采用OM、EDS、SEM及电子拉伸试验机等设备研究了该复合材料的显微组织及室温力学性能。结果表明:超声辅助粉末热压法能够使n-SiC_p良好地分散在n-SiC_p/Mg-9Al复合材料中,并且随着热压温度的升高,n-SiC_p的团聚现象先减少后增加,复合材料的致密度呈现出先升高后降低的趋势。当热压温度为510℃时,复合材料的致密度最高,晶粒尺寸最为细小,n-SiC_p分散最为均匀。n-SiC_p/Mg-9Al复合材料的室温力学性能随着热压温度的升高而先升高后降低;在510℃制备的复合材料的力学性能最为优异,其屈服强度、抗拉强度和伸长率分别达到178 MPa、210 MPa、4.5%。     

熔渗法制备C/C-Cu复合材料的力学性能

以炭纤维(Cf)针刺整体毡为预制体,分别采用化学气相渗透(Chemical vapor deposition,CVI)和浸渍炭化(Impregnation and carbonization,I/C)制备不同密度和基体炭的C/C坯体;通过添加Ti元素改善熔融Cu与C/C坯体的润湿性.采用真空熔渗法制备C/C-Cu复合材料.对复合材料的力学性能及其与坯体之间的关系进行研究,并与常用滑板材料的力学性能进行比较.结果表明:随着坯体密度的增加,复合材料的抗弯强度下降,而坯体密度为1.4 g/cm3的复合材料的冲击韧性达到最大值.与用I/C坯体制备的复合材料相比,用CVI坯体制备的复合材料具有更高的强度和韧性,其弯曲曲线呈“假塑性”断裂特征,断裂时纤维从热解炭层或熔渗金属相中拔出,熔渗金属相呈“韧窝状”的塑性断裂形貌.冲击断裂时,复合材料倾向于沿TiC/熔渗金属界面断裂.C/C-Cu复合材料的抗弯强度为180～300 MPa、冲击韧性高于3.5 J/cm2,优于常用滑动电接触材料的性能,是一种极具潜力的新型滑动电接触材料.     

W/ZrC复合材料的反应熔渗法制备

采用W/WC多孔预制体中低温熔渗Zr2Cu合金的方法成功制备了W/ZrC复合材料.结果表明:与传统粉末冶金方法相比,制备温度降低了500℃左右.复合材料的组织均匀,致密度较高;抗弯强度和弹性模量分别可达600MPa和360 Gpa:断裂韧性达11.0 Mpa·m1/2,比纯ZrC的断裂韧性提高了4倍.     

石墨烯对Gr/CuCr10复合材料显微组织和性能的影响

采用热压烧结工艺制备石墨烯含量分别为0.1％、0.3％、0.5％和0.7％(质量分数)的Gr/CuCr10合金.与CuCr10合金相比,石墨烯添加量为0.3％(质量分数)的CuCr10复合材料相对密度保持不变,而电导率从62.2％(IACS)增加到69.5％(IACS).导电率增加的主要原因是石墨烯的加入导致Cr相尺寸...