不同陶瓷颗粒增强铁基复合材料力学性能的研究(英文)

Mechanical properties of iron matrix composites reinforced by different types of ceramic particles(SiC,Cr3C2,TiC and Ti(C,N)) prepared by the two-stage resistance sintering were studied experimentally.It was found that tensile strength of SiC/Fe composite shows the highest among the four types of composites.The elongation of all the composites decreases as increasing of reinforcement volume fraction.The stress-strain curves of the composites were simulated by Eshelby approach modeling to reveal the strengthening mechanisms.The modeling and microstructure observations suggest that the strengthening mechanism of the iron matrix composites relies not only on load sharing of the reinforcements but also on reinforcement increasing matrix strength.     

α-SiC粉体化学镀铜及其对铁基复合材料性能的影响

目的优化α-SiC颗粒化学镀铜工艺,改善α-SiC/Fe之间的界面浸润性和匹配性,提高α-SiC/Fe复合材料的力学性能。研究α-SiC粒径大小和镀液工艺对镀铜的影响以及镀铜对α-SiC/Fe复合材料力学性能的影响。方法在对α-SiC颗粒粗化、敏化和活化后,采用化学镀覆的方式对5、10、15、20μm四种不同粒径的α-SiC进行表面镀铜。采用SEM和XRD对镀层的表面形貌和物相进行表征,采用SEM对α-SiC/Fe复合材料的显微组织进行观察。结果 4种粒径的α-SiC表面都成功地镀上了铜,且α-SiC颗粒粒径越小,表面积越大,镀速越高。确定了化学镀液的最佳工艺:温度65℃,溶液pH值9~11,SnCl_2加入量9 g/L,Pd Cl2加入量1.5 g/L。镀层形貌为凹凸不平的铜粒子集合体,物相为α-SiC、Cu和少量的Cu_2O。5、10、15、20μm的α-SiC颗粒镀铜提高了α-SiC/Fe复合材料的致密度、抗拉强度和延伸率,镀铜后致密度分别提高了0.62%、0.73%、0.95%、1.06%,抗拉强度分别提高了5.58%、10.97%、11.63%、13.02%,延伸率分别提高了6.35%、12.35%、10.19%、10.37%。结论α-SiC的粒径和镀液工艺显著地影响着镀速和镀层形貌。镀铜能够有效地改善α-SiC/Fe复合材料的界面缺陷,提高其力学性能。     

铁基复合材料碳化硅粒子混合尺寸增强作用机理

采用粉末冶金电流直加热动态热压烧结工艺,制备了混合尺寸粒子增强SiCp/Fe复合材料,研究了四种不同尺寸增强粒子的混合对铁基复合材料力学性能的影响。结果表明,合理地设计混合尺寸强化粒子利于提高铁基复合材料的力学性能,标称粒度为13μm与23μm的粒子组合,增强粒子体积含量10%时,小粒子与大粒子的最佳质量混合比为2∶1,而含量为20%时最佳为1:1。与13μm单尺寸颗粒增强SiCp/Fe复合材料相比,采用最佳比例混合尺寸粒子增强,10%SiCp/Fe复合材料的抗拉强度提高了9.7%,而与23μm单尺寸颗粒增强复合材料相比,其抗拉强度提高了38.3%。混合尺寸粒子优良的增强作用是由于提高了复合材料的相对密度,减少增强粒子间的直接接触,有利于载荷从基体向强化粒子传递。     

包覆混料对镀铜混合尺寸SiCp/Fe力学性能的影响

为探索提高SiCp/Fe力学性能的途径,采用包覆混料工艺,研究了该工艺对镀铜SiCp/Fe力学性能的影响,以及该工艺下增强粒子混合尺寸的影响.结果表明:包覆混料相比于普通混料,可显著改善SiC粒子在基体中分散的均匀性,而镀铜的作用是显著消除界面缺陷;性能的改善是包覆混料改善粒子分散性和镀铜改善界面结合的综合结果.对于体积分数30%SiCp/Fe的抗拉强度,通过包覆改善均匀性的贡献可提高7.2%,通过镀铜消除界面缺陷的贡献可提高12.5%,因此减少界面缺陷对颗粒增强复合材料力学性能的提高更重要.混合尺寸粒子对力学性能的增强效果明显高于其对应单一尺寸,这是由于小尺寸粒子能有效地提高基体的强度,而大尺寸颗粒更有效地承担载荷传递的作用.     

碳化硅颗粒化学镀镍对铁基复合材料性能的影响EI北大核心CSCD

采用化学镀方法对SiC粒子表面镀镍,研究了镀镍对SiCp/Fe复合材料力学性能的影响。结果表明:镍盐量与还原剂量为1:3、温度为93-95℃时,镍盐可以近100%镀在SiC粒子表面,控制镍盐加入量可控制镀层的厚度.SiC表面镀镍的粒度为45μm、体积分数为10%的复合材料,其抗拉强度最大提高22.9%。SiC表面镀镍的SiC粒度为21μm、体积分数为15%时,复合材料的延伸率提高近30%.     

不同类型陶瓷颗粒对铁基复合材料力学性能的影响

采用电流直加热动态热压制备,研究了不同类型陶瓷颗粒(SiC、Cr3C2、TiC和Ti(C,N))增强铁基复合材料的力学性能,并应用Eshelby等效夹杂方法来考察不同类型增强粒子载荷传递的贡献,用以解释实验现象和揭示强化机理。结果表明,SiC颗粒对改善复合材料抗拉强度的作用最好,Cr3C2粒子次之;TiC/Fe和Ti(C,N)/Fe复合材料的强化机理以增加粒子承担载荷的方式为主,而SiC/Fe和Cr3C2/Fe复合材料的增强机理除载荷传递外,还存在增强铁基体本身强度的作用。