高体积分数SiCp/Al复合材料的微观组织与导热性能

选用两种粒径的SiC颗粒,采用挤压铸造方法制备了体积分数为70％的SiCp／LD11（Al-12％Si）复合材料,研究了材料的微观组织和导热性能．研究表明：复合材料组织均匀、致密;SiC—Al界面干净,而基体中的Si相分别存在从铝中直接析出和依附SiC颗粒表面生长这两种分布形态;复合材料导热性能优异,其导热率大于基体LD11铝合金的导热率．     

纤维增强ZrO2泡沫陶瓷的制备及导热性能

ZrO₂气凝胶具有比表面积大、吸附能力强、隔热等优异性质,在催化剂载体、气体过滤材料、高效隔热材料、高温构件等领域具有广阔的应用前景。然而,氧化锆气凝胶在高温环境下因晶型转变导致孔结构破坏、骨架结构坍塌而表现出较差的力学性能,使其在实际应用中受限。采用纤维增强方法,在高热稳定氧化锆气凝胶基础上,通过H₂O₂发泡法制备了高强度ZrO₂泡沫陶瓷,并对其进行了制备工艺以及高温热温度性、表观密度、气孔率、抗压强度和导热性能进行测试分析。测试结果表明,气凝胶与纤维增强结合的泡沫陶瓷经5 h、1 400℃高温处理后仍然保持四方晶相结构,表现出优良的高温热稳定性。当纤维含量为35%时,氧化锆泡沫陶瓷抗压强度最佳,为15.3 MPa。当纤维含量为30%、H₂O₂与ZrO₂气凝胶质量比为4∶8时,泡沫陶瓷的表观密度最低,仅为1.104 g·cm^-3,气孔率为81.6%,且分别在室温、1 000℃条件下,泡沫陶瓷的导热系数分别为0....     

聚甲醛/泡沫铝合金互穿复合材料导热性能的研究

使用硅烷偶联剂KH570对孔隙率不同的泡沫铝合金进行表面改性后,通过注塑成型法制备了聚甲醛/泡沫铝合金互穿复合材料。采用傅立叶变换红外光谱仪(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)和导热系数测试仪分别研究了改性后的泡沫铝合金的表面的红外结构、复合材料的界面结合问题以及所制备复合材料的导热性能。结果表明,硅烷偶联剂KH570成功接枝到了泡沫铝合金的表面;泡沫铝合金与聚甲醛两相界面结合良好;泡沫铝合金的充填提高了复合材料的导热性能。当泡沫铝合金孔隙率为60.48%~75.41%时,聚甲醛/泡沫铝合金互穿复合材料的导热系数随孔隙率(λ)的增大而降低,其导热系数在10.2945~17.6471 W/(m·K)之间。     

具有木材结构Al/C、Al/(SiC+C)复合材料的制备及热学性能

该研究以柳桉木材结构为模板,通过对木材的碳化、硅树脂的浸渍与反应、铝合金的浸渍处理,制备了具有木材结构的Al/C、Al/(SiC C)两种复合材料,并对复合材料的微观结构、热膨胀性能及导热性能进行了研究.结果表明:该复合材料保持了所选木材的天然结构特征,并且其热膨胀系数明显低于铝合金,导热系数远高于由木材转化的多孔碳.     

SiC泡沫陶瓷/球墨铸铁双连续相复合材料的气固两相流冲蚀性能

将SiC泡沫陶瓷氧化后用挤压铸造法制备了SiC泡沫陶瓷/球墨铸铁(DI)双连续相复合材料(SiC_foam/DI)。使用气固两相流冲蚀磨损试验机对比研究了冲蚀时间(t)、粒子速度(ν)和冲蚀角度(α)对SiC颗粒/球墨铸铁复合材料(SiC_p/DI)、SiC_foam/DI复合材料和DI冲蚀性能的影响，并分析了冲蚀机理。结果表明：随着冲蚀时间的增加三种材料的冲蚀速率逐渐减小并趋于稳定；随着粒子冲击速度的提高DI的冲蚀速率逐渐增加，冲蚀速率与ν^2.95成正比；在冲击速度小于87.5 m/s时SiC_p/DI和SiC_foam/DI复合材料的冲蚀速率相近，冲击速度大于87.5 m/s时SiC_p/DI复合材料的冲蚀速率明显地比SiC_foam/DI复合材料的高。随着冲蚀角度的增大DI呈现出脆性材料的冲蚀特征，SiC_p/DI和SiC_foam/DI表现出典型的塑性材料的冲蚀特征，最大冲蚀速率对应的冲蚀角为45°。低角度时DI的冲蚀机理为微切削，高角度时为冲蚀坑和微裂纹。用高速粒子冲击时，由于SiC泡沫陶瓷的整体增强作用和阴影保护效应，SiC_foam/DI比SiC_P/DI和DI具有更高的抗冲蚀磨损性能。     

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。     

新型复式连通SiC/390Al复合材料的制备和性能

以空心多孔SiC泡沫陶瓷为增强体,用挤压铸造法制备了新型复式连通双连续相SiC/390Al复合材料,研究了泡沫陶瓷骨架筋的结构对复合材料的影响,以及复合材料中的界面对力学性能的影响.结果表明,SiC空心多孔泡沫陶瓷与390Al复合后形成了复式连通双连续相复合材料,具有独特的互穿式界面结构,材料界面的结合优异.随着复合材料界面结合的加强和泡沫增强体的复合韧化,复合材料的屈服强度、压缩强度和弯曲强度明显提高,韧性显著增强.     

陶瓷/纤维/树脂超混杂复合材料的力学性能

以泡沫SiC陶瓷为基本骨架,以改性酚醛树脂为基体,加入短切高硅氧玻璃纤维制备出陶瓷/纤维/树脂超混杂复合材料(SHCM),研究了泡沫陶瓷骨架和高硅氧纤维对材料力学性能的影响.结果表明,泡沫陶瓷骨架有利于材料的刚度和尺寸稳定性提高.加入泡沫陶瓷骨架后,纤维/树脂/陶瓷超混杂复合材料的压缩强度和压缩模量增大,随着泡沫陶瓷骨架含量的提高,弯曲模量大幅度提高而弯曲强度略有下降;随着高硅氧纤维含量的提高,材料的弯曲强度及弯曲模量均明显提高.     

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。      

Mg对无压渗透制备Al/SiCp陶瓷基复合材料的影响

本文采用无压浸渗法,研究了Mg对Al/SiC.(SiC体积分数为40%-70%)陶瓷基复合材料制备及组织影响.结果表明,Al浸渗液中添加Mg可以显著提高铝液的浸润性,因为Mg扩散并富集于Al/SiCp界面,通过界面反应促使Al2O3膜的破裂降低界面张力,增加了铝合金液的流动性,而且Mg与骨架孔隙内的气氛反应形成负压,促...     

碳化硅增强铝基复合材料界面改善对力学性能的影响

用粉末冶金法制备了致密度较好的镀铜碳化硅增强铝基复合材料,并对碳化硅的表面化学镀工艺进行了分析.通过化学镀前后复合材料力学性能的对比研究表明,碳化硅表面镀铜较好地解决了碳化硅与基体的相容性问题,使复合材料的力学性能得到明显提高.     

界面过渡层对SiC/Al双连续相复合材料性能的影响

研究了界面过渡层对SiC/Al双连续相复合材料性能的影响.结果表明,界面过渡层降低了复合材料中的残余应力,改善了界面的结合,提高了复合材料的压缩性能.当界面过渡层中SiC的体积分数接近50%时,复合材料的压缩强度最高,塑性最好,但弹性模量较低.界面过渡层的存在改变了复合材料的弯曲断裂机制.SiC原始泡沫增强的复合材料在断裂时,增强体SiC泡沫先断裂,基体后破坏,断裂表面凹凸不平;含界面过渡层的复合材料断裂时,过渡层的外侧界面先被撕开,内侧界面结合良好,基体与增强体同时断裂,断口平整.     

导热铝合金及铝基复合材料的研究进展

铝合金具有密度小、强度高、导电导热性好及加工简单等优点,基于这些综合性能的优势,其作为结构和散热材料广泛应用于汽车、电子及通讯等领域。然而随着系统及设备向着集成化、小型化、轻量化及高功率等方向发展,以铝为主体的金属材料的散热面临着严峻挑战。本文综述了国内外高导热铝合金及铝基复合材料的研究与开发现状,阐述了铝合金的导热机理以及合金成分和加工工艺等对铝合金导热性能的影响规律,分析了高硅铝、铝-碳化硅、铝-金刚石、铝-石墨片/碳纳米管等系列铝基复合材料的导热特性,展望了高导热铝合金及铝基复合材料研究存在的问题及未来的发展方向。     

碳化硅纳米线增强多孔碳化硅陶瓷基复合材料的制备

构建多孔碳化硅纳米线(SiCNWs)网络并控制化学气相渗透(CVI)过程,可设计并获得轻质、高强度和低导热率SiC复合材料。首先将SiCNWs和聚乙烯醇(PVA)混合,制备具有最佳体积分数(15.6%)和均匀孔隙结构的SiCNWs网络;通过控制CVI参数获得具有小而均匀孔隙结构的SiCNWs增强多孔SiC(SiCNWs/SiC)陶瓷基复合材料。SiC基体形貌受沉积参数(如温度和反应气体浓度)的影响,从球状颗粒向六棱锥颗粒形状转变。SiCNWs/SiC陶瓷基复合材料的孔隙率为38.9%时,强度达到(194.3±21.3) MPa,导热系数为(1.9 ± 0.1) W/(m∙K),显示出增韧效果,并具有低导热系数。     

不同类型颗粒混合增强铁基复合材料的磨损性能

采用电流直加热动态热压烧结工艺制备陶瓷颗粒增强铁基复合材料,研究高体积分数(25%,30%,35%)下,单一类型颗粒(SiC,TiC,TiN)及混合类型颗粒(TiC+TiN,SiC+TiN,SiC+TiC)作为增强相对铁基复合材料磨损性能的影响。结果表明:单一类型粒子强化时,TiNP/Fe复合材料的耐磨性最好,TiCP/Fe次之,SiCp/Fe最差。混合粒子作为增强体时,(TiC+TiN)P/Fe复合材料磨损性能显著优于其对应的单一颗粒增强材料;其中粒子含量为30%时,(TiC+TiN)P/Fe复合材料磨损性能提高最大,其磨损量比TiCP/Fe降低了51.9%,比TiNp/Fe复合材料降低了44.1%,体现出可贵的混合增强价值。(SiC+TiC)_P/Fe和(SiC+TiN)P/Fe复合材料的磨损性能分别处于对应的两个单一颗粒增强材料之间。磨损表面观察表明,耐磨性好的(TiC+TiN)P/Fe复合材料的磨损机理为磨粒磨损,而(SiC+TiC)_P/Fe和(SiC+TiN)P/Fe复合材料除磨粒磨损外还存在明显的疲劳磨损现象。     

颗粒增强铝基复合材料的焊接性及其搅拌摩擦焊

从化学和物理相容性角度综合分析了颗粒增强铝基复合材料的焊接性,阐述了熔化焊、钎焊、固相连接等对铝基复合材料的适应性。在介绍了搅拌摩擦焊原理的基础上,结合试验结果,着重探讨了搅拌摩擦焊焊接参数对颗粒增强铝基复合材料焊缝成型、焊接接头的组织特征及连接接头的性能的影响,说明搅拌摩擦焊用于焊接颗粒增强铝基复合材料具有明显的优势。     

SiC颗粒强韧MoSi2复合材料

采用湿法混合及热压成型法制成不同体积百分比（１０、２０、３０ｖｏｌ％）的ＳｉＣｐ／ＭｏＳｉ２复合材料。运用维氏压痕法对这些材料进行室温断裂韧性（Ｋ１ｃ）的估算；测试了室温和高温（１２００℃）的三点弯曲强度。实验结果表明，复合材料的力学性能都比ＭｏＳｉ２基材有较大的提高。     

碳化硅晶须和颗粒增强铝基复合材料的时效行为EI

综述了近年来碳化硅晶须（ＳｉＣｗ）和碳化硅颗粒（ＳｉＣｐ）增强铝基复合材料（ＳｉＣｗ（ｐ）／Ａｌ）时效行为的研究发展状况。主要包括碳化硅晶须与颗粒对基体时效硬化动力学、基体沉淀脱溶过程的影响规律和作用机制，以及影响ＳｉＣｗ（ｐ）／Ａｌ复合材料时效特性的因素。     

SiC颗粒增强镁基复合材料的制备与组织性能研究

目的 研究SiC体积分数对复合材料显微形貌、物相组成、拉伸性能、磨损性能和腐蚀性能的影响。方法 采用粉末冶金法制备SiC_p/AS81复合材料,采用相关仪器设备对不同SiC体积分数的SiC_p/AS81复合材料的显微形貌进行观察,对物相组成和组织性能进行分析。结果 随着SiC体积分数的增加,SiC增强镁基复合材料的平均晶粒尺寸逐渐减小。0.25%(体积分数,下同)–SiC_p/AS81和0.50%–SiC_p/AS81复合材料中的Si元素分布较为均匀,而在1.0%–SiC_p/AS81复合材料中可见较多的Si元素团聚。随着SiC体积分数的增加,复合材料的抗拉强度、屈服强度和断后伸长率先增大后减小,均在SiC体积分数为0.50%时取得最大值。在5～30 N载荷下,0.50%–SiC_p/AS81复合材料的耐磨性能要优于AS81复合材料的耐磨性能。复合材料按耐腐蚀性能从高至低顺序排列如下：0.50%–SiC_p/AS81>0.25%–SiC     

Thermo-physical Properties of Continuous Carbon Fiber Reinforced Copper Matrix Composites

Continuous carbon fiber reinforced copper matrix composites with 70％(volume fraction)of carbon fibers prepared by squeeze casting technique have been used for investigation of the coefficient of thermal expansion(CTE)and thermal conductivity．Thermo-physical properties have been measured in both, longitudinal and transversal directions to the fiber orientation．The results showed that Cf／Cu composites may be a suitable candidate for heat sinks because of its good thermo-physical properties e．g．the low CTE(4.18×10-6／K)in longitudinal orientation and(14．98×10-6／K)in transversal orientation at the range of 20-50℃，a good thermal conductivity(87．2 W／m·K)in longitudinal orientation and(58．2 W／m·K)in transversal orientation．Measured CTE and thermal conductivity values are compared with those predicted by several well-known models．Eshelby model gave better results for prediction of the CTE and thermal conductivity of the unidirectional composites．