高含量Sip/Al热控制复合材料性能研究

首次采用无压浸渗工艺,使Al液自发浸渗进入多孔Si预制件中,制备出Al/70vol%SiP复合材料,对该材料的浸渗过程、组织特点和热物理性能进行了分析.研究发现,与其他方法相比,无压浸渗料获得的高含量Sip/Al复合材料,在性能上具有低密度、高导热率、低膨胀系数等特点,具备了热控制材料的基本特征,明显优于Cu-W、Fe-Ni合金、Kovar合金、SiCp/al复合材料,以及采用其他工艺制备的Si/Al复合材料.     

无压渗透法制备SiCp/Al复合材料工艺优化研究

无压渗透法是制备SiCp/Al复合材料的重要技术.应用实验方法系统地研究了无压渗透法的工艺参数和添加元素对制备工艺的影响.结果表明,在无压渗透法制备SiCp/Al复合材料的工艺过程中,浸渗温度是浸渗过程顺利进行的重要因素,900℃的浸渗温度为最佳浸渗温度.适量加入Mg元素能提高熔融金属Al和增强体SiC颗粒之间的浸润性,获得结合强度好、孔洞和疏松较少的SiCp/Al复合材料,Mg元素的最佳含量约为1.2%(质量分数).适量添加Si元素能增强熔融铝液的流动性,降低SiC颗粒与Al液间的表面张力,改善其润湿性.     

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...     

无压浸渗法制备Al/70vol%Sip复合材料

采用无压浸渗工艺,成功制备出Al/70vol%Sip复合材料,对Al-Si体系进行了自发浸渗的热力学及动力学分析,并分析了组织中残留微细孔隙的形成机理.研究表明:由于存在冶金润湿,在毛细压力作用下,Al合金液能较好浸渗Si多孔预制体,浸渗深度与时间成抛物线关系;采用饱和成分的Al合金浸渗,可有效抑制对Si预制体的溶解浸蚀;对复合材料浸渗组织观察表明,Si颗粒发生钝化,相邻颗粒融合连接,呈连续三维网状.     

B4C／Al复合材料的制备工艺和组织研究

研究了用无压浸渗法制备的B1C/Al复合材料的制备工艺和组织。通过对碳化硼陶瓷预制体成型压力和保压时间的控制,采用X射线衍射、扫描电子显微镜及能谱仪分别对B1C／Al复合材料的相组成、微观形貌和微区成分进行分析。结果表明：成型压力为100MPa,保压时间选择1．5min,预烧温度在1700℃时,可以制得组织致密、均匀的B1C／Al复合材料。金属铝在高温下浸渗时与碳化硼陶瓷骨架反应生成Al3BC,AlB2,Al2C3等陶瓷相。Al3BC和AlB2为主要反应产物。B4C／Al复合材料中碳化硼是以连续的骨架结构存在,渗入的铝相则以连续基体的形式铺满整个组织。     

镁基复合材料力学性能与微观组织研究

采用了液态浸渗法制备了Al2O3短纤维和SiC颗粒混杂增强镁合金复合材料.研究了浸渗压力对镁基复合材料力学性能和微观组织的影响.研究表明,当浸渗压力从0.4 MPa增加到60 MPa的过程中,由于组织的密实使得力学性能上升;随着浸渗压力的增加,将导致预制体受到压缩变形,纤维折断,从而导致综合力学性能下降.     

碳化硅颗粒增强铝基复合材料的无压浸透反应机理探讨

为探讨SiCp/Al基复合材料无压浸渗反应机理,利用XPS鉴定了SiC预制体浸渗前沿界面上的反应产物结构.采用HRTEM研究了SiCp/Al基复合材料的界面结构.结果表明,浸渗与未浸渗部分之间的界面上存在MgO.Al2O3和ZnO诸化合物,没有发现氮的化合物.在SiC相与铝相的界面上仅存在MgAl2O4相,MgAl2O4相几乎连续地包敷在SiC颗粒上.这表明,高温下SiC与熔Al合金接触后,SiC颗粒表面上的SiO2与Al,Mg,Zn诸元素发生了放热反应,从而降低了表面张力,提高了湿润性.促进了自发浸渗.     

槽形Cf/Al复合材料构件真空液相成型工艺控制

为制备性能较高的Cf/Al复合材料构件,选用M40J为增强体,AlMg5为基体,采用真空液相浸渗工艺,研究了复合过程中温度、涂层等工艺参数对槽形复合材料构件性能的影响.结果表明,预制件的预热温度对复合材料的性能有显著影响,预热温度由680℃降到620℃时,复合材料的抗拉强度提高了94 MPa;C-Al2O3涂层对复合材料的性能有较大影响,经涂层处理后的预制件制备的复合材料的最高强度比未经涂层处理的最高强度提高了50 MPa,构件的密度小于2.5g/cm3.     

网状结构Si3N4陶瓷增强金属基复合材料的研究

利用有机前驱体浸渍法制备了Si3N4网络陶瓷预制体,利用液态金属浸渗法制备出Al基、Mg基复合材料.分析了在浸渗过程中浸渗温度、润湿角、浸渗时间、浸渗高度的相互关系.在压力下金属液克服浸渗阻力,使浸渗得以完成.网络陶瓷骨架孔筋表面覆盖一层氧化膜有利于自发浸渗的进行.合金中适量镁元素的存在使界面上发生轻微化学放热反应,对浸渗有利.指出压力浸渗制备铝基复合材料与无压浸渗制备镁基复合材料的特点.探讨了这种复合材料抗压强度和摩擦磨损性能特点.指出Si3N4/Al复合材料,Si3N4/Mg复合材料抗磨擦性能明显优于基体,抗拉强度大大高于基体.     

熔体浸渗法制备镁/氧化铝复合材料

采用熔体浸渗法制备了Mg/Al2O3复合材料,利用X射线衍射、扫描电镜、金相显微镜等测试手段对其微观组织结构和力学性能进行了表征,并对试样断裂韧性和耐磨性进行了研究.结果表明:熔体浸渗法制备的Mg/Al2O3复合材料具有双连续相网络结构,且界面结合良好;随着Mg含量的减少,复合材料断裂韧性降低、耐磨性大幅度提高.     

低价硫化铝法从氧化铝直接炭还原制铝的动力学研究

低价硫化铝法从氧化铝直接炭还原制铝的动力学过程极为复杂,过程的前期受界面化学反应控制,过程后期受扩散过程控制,并求得不同时期的活化能,反应前期:E1=63.81 kJ/mol(6.67 Pa)、E2=50.82 kJ/mol(66.7 Pa)、E3=54.72 kJ/mol(666.7 Pa)、E4=39.61 kJ/mol(1333 Pa);反应后期:E*1=112.90 kJ/mol(6.67 Pa)、E*2=89.92 kJ/mol(66.7 Pa)、E*3=97.32 kJ/mol(666.7 Pa)、E*4=51.83 kJ/mol(1333 Pa).从动力学的角度提出了反应的较佳条件.温度、真空度的提高一方面可增大反应速率,但另一方面却加大了硫化铝的挥发,仅从增大速率而言,温度应大于1100 ℃,真空度应优于1333 Pa为宜.     

定向金属氧化法制备Al/Al2O3陶瓷基复合材料研究现状

回顾了国内外在定向金属氧化法制备Al/Al2O3陶瓷基复合材料方面的研究成果,详细讨论了合金成分、外敷剂、温度和气氛以及预形体对其反应机理和显微结构的影响,指出了今后定向金属氧化法制备Al/Al2O3陶瓷材料的研究重点和发展方向.     

纳米Al/Al2O3复合材料的热稳定性机理

通过对纳米Al/Al2O3复合材料微观结构的研究，揭示了这种材料热稳定性的特点，在550℃以下，完整的Al2O3的外壳限制了Al的传输，从而保持了原来的晶粒形态和尺寸。在570～650℃的温度范围内，弥散分布的Al2O3碎片通过钉扎晶界抑制了Al晶粒的长大，即使在660℃，Al晶粒熔化后，弥散的Al2O3碎片仍可在冷凝过程中有效地抑制Al晶粒的长大。     

泡沫Al制备研究进展

综述了泡沫Al的各种制备方法及发展状况.制备闭孔泡沫Al的方法有熔体发泡法、粉体发泡法;制备开孔泡沫Al的方法有渗流法、熔模铸造法、烧结溶解法和电沉积法.现有制备工艺的改进及新制备工艺的开发仍是泡沫Al研究的重要领域.     

铝合金时效成形及时效成形铝合金

介绍了铝合金时效成形的方法、基本原理、工艺特点及应用情况,概括了国外研究铝合金时效成形工艺及相关可时效成形铝合金的现状,重点阐述了时效成形对铝合金微观组织结构的影响.     

Al/Al2O3多层膜的表面和界面的分析研究

用热蒸发沉积和自然氧化及加热法制备纳米量级的Al/Al2 O3薄膜和多层膜。用X射线光电子谱仪 (XPS)和透射电镜 (TEM)对样品进行检测。XPS实验说明自然氧化的Al2 O3膜层厚在 2～ 5nm。Al/Al2 O3薄膜及多层膜的O与Al的原子浓度比为 1 4 3～ 1 85。Ar离子刻蚀的XPS实验结果 (刻蚀速率为 0 0 9nm/s)说明 :2个对层的Al/Al2 O3多层膜截面样品具有周期性结构。TEM观察到了 5个对层的Al/Al2 O3多层膜的层状态结构 ,其周期为 4nm。由此说明 ,热蒸发及自然氧化法是制备纳米量级的Al/Al2 O3多层膜的有效方法     

纳米Al/Al2O3复合材料中Al2O3膜的碎化对性能的影响

观察了在不同温度下退火的Al/Al2O3复合材料的微观组织，结果表明，当退火温度达570℃时包裹着Al核的非晶Al2O3壳开始破碎。研究了非晶Al2O3膜的破碎机理并在此基础上讨论了材料微观结构与力学性能和内耗的关系，发现氧化膜的状态对材料的力学性能和内耗特征具有决定性的影响。     

Al2O3/Al复合材料氧化生长的动力学研究

通过热重分析实验,研究了Al-Mg-Si合金熔体在高温空气气氛中直接氧化的孕育期与工艺温度及母合金中Mg、Si含量的关系,摸清了铝合金本体氧化的表观活化能与母合金Mg、Si含量的关系,证实了Al-Mg-Si合金直接氧化过程符合Arrhenius公式.     

SiC-Al界面Al_4C_3的生成及其控制

系统研究了在Ａｌ中添加Ｓｉ对控制ＳｉＣ－Ａｌ之间生成Ａｌ４Ｃ３的化学反应的作用和对ＳｉＣ－Ａｌ系统化学反应动力学的影响，以及温度对化学反应程度的影响，探讨了Ａｌ４Ｃ３生成的机理。研究表明，添加Ｓｉ于Ａｌ中使ＳｉＣ和Ａｌ之间生成Ａｌ４Ｃ３的化学反应得到有效的控制并明显影响化学反应的速度；ＳｉＣ－Ａｌ系统化学反应的程度随温度升高而增大；Ａｌ４Ｃ３的生成通过两个步骤进行，即ＳｉＣ溶解于熔融金属Ａｌ中，然后和Ａｌ发生化学反应。研究结果为用熔融金属加工技术合成无Ａｌ４Ｃ３生成的ＳｉＣ／Ａｌ复合材料提供了可靠的途径。     

Al_2O_3/Al复合材料型内处理成型工艺研究

论述了Ａｌ２Ｏ３（ｐ）／Ａｌ复合材料型内处理成型工艺，并讨论了影响复合区域凝固过程的有关因素，指出了控制复合区域内Ａｌ２Ｏ３粒子的分布的途径。