颗粒增强铝基复合材料的制备及应用

综述了颗粒增强铝基复合材料的制工艺及其优缺点，以及在宇航、汽车等领域的应用情况。     

SiC颗粒增强6061Al基复合材料的动态拉伸性能Ⅰ应变硬化

利用拉伸split Hopkinson bar实验装置研究了SiCp/6061Al复合材料及其基体合金的动态拉伸性能及应变硬化行为。结果表明，与静态加载类似，在动态加载条件下，SiCp/6061Al复合材料的强度高于基体合金的强度，其断裂延伸率低于基体合金的断裂延伸率，在低应变动态拉伸时，复合材料的应变硬化指数高于Al合金材料的应变硬化指数，随着应变的增加，复合材料的应变硬化指数迅速下降，以至低于基体合金的应变硬化指数。     

颗粒增强SiCp/2024铝复合材料切削力特性研究

通过SiCp/2024铝复合材料的车削试验，阐述了刀具材料、切削用量（vc,f,ap)及颗粒增强相SiCp的含量、粒度等因素对切削力的影响规律，发现了发增强相体积分数Vf约为17％－18％以上时，用K类硬质合金刀具切削会出现切深分力Fp、进给分力Ff大于主切削力Fc的现象，并提出用切削力特性系数K表述这一现象。     

SiC颗粒增强6061Al基复合材料的动态拉伸性能Ⅱ应变速率效应

用拉伸split Hopkinson bar实验装置进行了SiCp/6061Al得合材料及基体合金的动态拉伸实验，研究了材料的应变速率敏感性。结果表明，SiCp/6061Al复合材料及其基体合金均具有明显的应变速率效应，且复合材料的应变速率敏感性高于基体合金的应变速率敏感性，根据位错机制对此进行了解释。     

Al2O3·SiO2颗粒增强铝基复合材料的摩擦磨损特性

对用挤压铸造法制备出的Al2O3@SiO2颗粒增强铝基复合材料在不同条件下的摩擦磨损特性进行了研究.结果表明:Al2O3@SiO2颗粒的加入可提高复合材料的耐磨性,复合材料同基体铝合金相比摩擦因数也较低.在较低载荷和滑动速度下,该复合材料的耐磨性明显优越于基体铝合金,摩擦因数也稳定地低于基体铝合金;而在较高载荷和滑动速度下,同基体铝合金相比,复合材料耐磨性的改善有所降低,但摩擦因数仍可以保持较低的水平.这是由于随着载荷和滑动速度的变化,复合材料的磨损机制发生了转化.对Al2O3@SiO2颗粒在摩擦磨损过程中所起到的作用进行了分析.     

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。     

热处理过程中SiCP/2024Al复合材料的热应力分析

为研究热处理过程中SiCP/2024Al复合材料的热应力的变化规律,及热处理工艺对SiCP/2024Al复合材料热残余应力的影响,利用Marc有限元软件对淬火和冷热循环热处理过程中的SiCP/2024Al复合材料的热应力进行了数值模拟.研究结果表明:热处理过程中,颗粒和基体的界面附近会产生很大的热应力场,并且在SiC颗粒的尖角处产生热应力集中;经淬火处理后的SiCP/2024Al复合材料的热残余应力与基体的屈服强度接近,但经过冷热循环处理后的SiCP/2024Al复合材料中的热残余应力明显降低.     

SiC颗粒增强Al基复合材料中有害界面反应的控制

对有害界面化学反应的控制，是当前SiC颗粒增强Al基复合材料研究中的主要问题之一，本文对近年来国内外研究工作者，通过添加Si元素及对SiC颗粒进行表面处理来控制SiC/Al之间有害界面反应的研究进展进行了评述。     

LiTaO3颗粒增韧Al2O3陶瓷复合材料的制备与性能

通过冷等胸压成型空气气氛下元压烧结把LiTaO3压电陶瓷颗粒作为增韧相引入Al2O3结构陶瓷，结果发现，LiTaO3与Al2O3在1300℃烧结后能稳定共存，LiTaO3颗粒弥散均匀分布；LiTaO3的加入改善了Al2O3陶瓷的烧结性能；LiTaO3颗粒含量适中的Al2O3基陶瓷复合材料的力学性能显著提高。     

SiC_p/2024Al复合材料尺寸稳定化处理工艺研究

采用挤压铸造技术制备了体积分数为40%的SiCp/2024Al复合材料,采用TEM对不同尺寸稳定化处理条件下复合材料的微观组织进行了观察,并探讨了尺寸稳定化热处理工艺对复合材料拉伸性能的影响.TEM观察表明:由于SiC颗粒与2024Al基体的热膨胀系数不同,热错配的作用使冷热循环处理后基体中的位错密度增加,为S′相的形成提供了有利的形核部位,促进了S′相的析出,这两种因素都有利于提高复合材料的强度.室温拉伸测试结果表明:零次冷热循环热处理后的SiCp/2024Al复合材料拉伸强度比较好,两次冷热循环处理后复合材料的强度有所下降,但随着循环次数的增加,复合材料的强度逐渐增加;不同的冷热循环次数对于拉伸断裂方式和断口形貌无显著影响.     

Micro-yield property of sub-micron Al2O3 particle reinforced 2024 aluminum matrix composite

The microstructure and micro-yield strength of sub-micron Al₂O₃ particle reinforced 2024Al composites and the effect of the thermal-cold cycling treatment on the microstructure and properties were studied. The results show that the dislocations are rare in the microstructure of the sub-micron Al₂O_3p/2024Al composite in the squeeze casting condition. Aging and thermal-cold cycling treatment does not change this phenomenon. The Al₂O₃ particles are fine, so the thermal misfit between particles and the matrix is very small during the temperature change, resulting in decreased dislocations. The tiny and uniformly dispersed S′ precipitates and sub-micron particles can effectively pin dislocations, therefore, the micro-yield strength of the composite increases. Depending on the condition of the thermal-cold cycling treatment after aging, both the size and distribution of the S′ precipitates in the composite change, and they have great effect on the micro-yield strength of the composite.     

Wetting and oxidation during ultrasonic soldering of an alumina reinforced aluminum-copper-magnesium (2024 Al) matrix composite

The effect of ultrasonic vibration on the solderability of a 30 vol% Al₂O₃ reinforced Al-Cu alloy matrix composite in an air atmosphere was investigated. The results showed ultrasonic vibration gave the liquid filler an excellent ability to spread on the non-wetting base metal in both drop formation and soldering tests. Wetting was improved by removing the oxide film from the base metal, during which previous diffusion of the filler elements in the composite material producing partial melting played an important role. The joint strength increased significantly with soldering time, reaching a value equal to that of the filler metal after 3 s of ultrasonic vibration. The use of ultrasonic soldering is a possible solution to the problems in joining aluminum alloys highly reinforced with ceramic particles.     

碳化硅增强铝基复合材料的力学性能和断裂机制

研究了碳化硅颗粒(SiCp)尺寸对用粉末冶金法制备体积分数为15%的SiCp/2009铝基复合材料力学性能和断裂机制的影响.结果表明,复合材料的强度随着SiCp尺寸的增大而减小,塑性则随着颗粒的增大而增大.当SiCp尺寸为1.5μm时,SiCp/2009A1复合材料的断裂主要以界面处撕裂和基体材料的开裂为主;当SiCp尺寸为20 μm时,复合材料的断裂主要以SiCp断裂为主;当SiCp尺寸处于两者之间时,SiCp/2009A1复合材料界面处撕裂和SiCp断裂的共同作用决定复合材料的断裂.     

Al/Al2O3复合材料伪半固态触变模锻成形

在粉末成形的基础上,结合金属半固态加工技术提出了金属/陶瓷复合材料伪半固态触变模锻成形工艺,并成功制备出 Al/Al₂O₃复合材料杯形件。微观组织观察及力学性能分析表明制件微观组织致密、力学性能优异。当铝体积分数增加到37%时,不同成形压力下复合材料制件抗弯强度可达430~690 MPa,断裂韧性达8.5~16.8 MPa·m1/2,与原位反应及高温氧化工艺相比抗弯强度及断裂韧性大幅度提高。同时分析了成形温度、成形压力等工艺参数对制件性能的影响。研究结果证明采用该工艺成形金属/陶瓷复合材料是可行的。     

A nanoindentation study on Al3Ni interface of Ni reinforced aluminum-silicon composite

Aluminum-silicon (AlSi) composite reinforced with 20 wt% Ni particulates was produced by hot pressing and characterized using nanoindentation. Energy dispersive spectrometry and X-ray diffraction analyses showed that Al₃Ni intermetallic was formed in the interface between Ni particulates and AlSi matrix. Chemical composition, hardness, and elastic modulus were studied along the interface from inner (near Ni) to outer (near AlSi) regions. A uniform composition was found throughout the interface, having 805.6 HV hardness and elastic modulus of 185.4 GPa. Interface properties have a crucial influence on the composite performance and their assessment is of paramount importance on composite properties estimation using predictive models.     

A study of continuous filament reinforced aluminum matrix composites

Some principal results of the research work on metal matrix composites at Beijing Institute of Aeronautical Materials, concerning CVD-produced continuous B and SiC filaments reinforced aluminum and its alloys, are summarized. The processing, fiber degradation, interface, mechanical properties and fracture behavior of the composites are discussed.Abbreviations CVD chemical vapor deposition - MMCs metal matrix composites - ROM rule of mixtures     

多孔Al_2O_3陶瓷/Al_2O_3超微粉/环氧树脂新型复合材料的性能研究

以孔隙规则排列的Al2O3多孔陶瓷为骨架,制备了多孔Al2O3陶瓷/Al2O3超微粉/环氧树脂新型复合材料。研究了三维连通陶瓷骨架对复合材料力学性能和高温尺寸稳定性的影响。研究结果表明,新型复合材料具有更优越的室温和高温力学性能。当陶瓷骨架含量为16.8%时,其室温的抗弯强度、抗弯模量、抗压强度和抗压模量分别为115.5MPa、3.6GPa、170.2MPa、2.4GPa。在120℃压缩时,其抗压强度、抗压模量分别为47.8MPa、0.9GPa。新型复合材料具有良好的高温尺寸稳定性,在180℃尚未发现变形。     

载银 Al2O3抗菌剂的制备及性能研究

报导了采用 Al2O3为载体的银型无机抗菌材料的制备工艺及性能,所制备的无机抗菌材料具 有良好的抗菌性能及安全性能,其中对大、小白鼠的急性经口毒性的 LD50 >5000mg/kg,亚急性毒 性试验的无异常、无作用的量为 100 mg/kg· d; Ag2O的较佳掺入量为 3wt%- 5wt%,较佳的烧结 温度范围为 1000- 1200℃.