CuO/Al反应自生复合材料的机械性能研究

采用液态搅拌法制备了反应自生 Al2 O3增强金属基复合材料并研究了它的机械性能 .采用 X衍射和扫描电镜分析了相组成和断口形貌 .与基体合金比较 ,复合材料的强硬性得到较大提高 ,其中 10 % Cu O复合材料的抗拉强度提高了 5 2 .3% ,硬度提高近一倍 .复合材料中的拉伸断裂特征为韧性断裂 ,铸造缺陷渣气孔是主要的裂纹源     

Al2O3p非均匀增强Al基复合材料的制备及性能研究

采用挤压铸造法制备了Al2O3p颗粒非均匀增强Al基复合材料，并对其组织和性能进行了分析和测试。结果表明：与均匀增强复合材料相比，其挤压铸造所需的浸渗压力以及预制体压缩变形减小，在保持复合材料强度的同时，韧性有所提高。     

玻璃纤维和石墨增强PTFE复合材料的力学性能

通过机械混合、冷压和烧结成型制备了不同质量分数(5%～30%)的玻纤和石墨填充聚四氟乙烯(PTFE)复合材料.测试了不同样品的拉伸、冲击和硬度等力学性能,利用扫描电镜对冲击断面形貌进行观察.结果表明:加入玻纤后,拉伸强度、断裂伸长率和冲击强度迅速下降,弹性模量增加,材料呈脆性;材料硬度随玻纤加入量增加而增加,随软质石墨的加入量增加而减小;玻纤改性处理,会提高复合材料硬度;石墨对材料冲击韧性影响较小,少量加入时对拉伸强度影响也较小;质量分数10%的石墨和20%的玻纤填充增强PTFE复合材料的综合力学性能较好.     

镀钨碳纳米管增强铜基复合材料的制备及性能

采用羰基热分解法对多壁碳纳米管表面进行镀钨处理,并以镀钨碳纳米管和电解铜粉为原料,进行机械球磨混粉和放电等离子体烧结,制备了镀钨碳纳米管/铜基复合材料.采用场发射扫描电镜观察了粉体和复合材料的组织形貌,并对复合材料物相进行了X射线衍射分析.探讨了镀钨碳纳米管含量和放电等离子体烧结温度对复合材料致密度、抗拉强度、延伸率和电导率的影响.结果表明,镀钨碳纳米管质量分数为1%和烧结温度为850℃时,复合材料的致密度、抗拉强度和电导率最高.与烧结纯铜相比,复合材料的抗拉强度提高了103.6%,电导率仅降低15.9%.     

Sr变质对新型铸造铝合金组织的影响

采用金相、断口扫描分析手段,研究了未变质和锶变质新型高强韧铸造铝合金的组织形貌.实验结果表明,变质后合金组织的形貌较未变质合金有较大变化,适当的Sr变质,可以获得球状共晶Si在基体内弥散均匀分布的组织,改善材料的力学性能.     

氧化石墨烯增强环氧树脂复合材料的制备及其力学性能研究

以天然石墨为原料,利用改进的Hummers法制备氧化石墨烯,并对其进行X-射线衍射（XRD）和傅里叶变换红外光谱（FT-IR）表征。之后利用一种新型的有机溶剂三缩水甘油基对氨基苯酚（TGPAP）作为相转移剂和表面活性剂,将氧化石墨烯（GO）从水溶液转移到环氧树脂基体中,去除水分,加入固化剂进而得到混合液,最后利用浇铸法得到复合材料。通过万能测试拉力机对复合材料的拉伸性能和弯曲性能进行测试,结果表明氧化石墨烯的加入能够有效增强复合材料的力学性能：在添加0.1%（质量分数）的氧化石墨烯时,复合材料拉伸强度达到最大值77.29 MPa,与不添加氧化石墨烯相比提高了26.60%;在添加1.0%的氧化石墨烯时,拉伸模量达到最大值2 451.99 MPa,与纯环氧树脂相比提高了21.69%。     

微合金化对原位复合材料组织与性能的影响

利用熔体原位反应法制备了(Al2O3 Al3Zr)p/A356复合材料.研究了添加质量分数均为0.2%的Mn和Cr微合金元素对所制备的复合材料微观组织和室温力学性能的影响.SEM分析结果表明:添加微合金元素改善了(Al2O3 Al3Zr)p/A356复合材料的微观组织,原位Al3Zr颗粒和初生α相得到了有效细化,尺寸大部分为2～3 μm,增强颗粒均匀分布在A356基体中,颗粒呈球形或椭球形.室温拉伸试验结果表明,添加微合金元素对复合材料的力学性能有一定程度的改善,其抗拉强度σb,屈服强度σs和延伸率δ较添加前分别提高了13.9%,16.9%和10.6%,达到326.1MPa,252.2 MPa和5.2%.SEM拉伸断口形貌分析表明,其断裂属于塑性断裂.     

YAl_2颗粒增强Mg-Li-Al基复合材料性能的研究

本文系统研究了YAl2增强颗粒加入后,Mg-Li-Al基复合材料在室温及高温下力学性能的变化规律.结果表明,YAl2颗粒的添加有效改善了Mg-Li-Al基体合金的力学性能,复合材料室温抗拉强度、屈服强度以及高温抗变形能力得到显著提高,同时塑性也得到较好保持.     

碳纳米管增强环氧树脂基复合材料的制备及其力学性能

通过对多壁碳纳米管进行表面处理,用超声分散和模具浇注成型法制备了碳纳米管/环氧树脂纳米复合材料。研究了碳纳米管含量和表面处理对碳纳米管/环氧树脂复合材料力学性能和断面形貌的影响,分析了碳纳米管对环氧树脂的增强机理。结果表明,随着碳纳米管含量的增加,碳纳米管/环氧树脂复合材料的拉伸强度和弯曲强度及模量先增加后减小;当碳纳米管的质量分数为0.5%时,复合材料的拉伸强度、弯曲强度和弯曲模量分别达到最大值69.8MPa、136.9MPa和3.72GPa,比纯环氧树脂提高了33.9%、29.3%和4.8%;当碳纳米管的质量分数为1.5%时,拉伸模量达到最大值2050.5MPa,比纯环氧树脂提高了7.3%。     

搅拌铸造法制备石墨烯增强铝基复合材料的组织和力学性能研究

石墨烯增强铝基复合材料满足轻量化用材的同时兼具良好的力学性能,是一种极具应用前景的复合材料。通过粉末混合、压坯和热还原,制备了含石墨烯的预制块,并将其作为中间体在搅拌铸造过程中加入,成功制备了石墨烯增强铝基复合材料。通过扫描电子显微镜、拉曼光谱、X射线衍射仪等表征了复合材料的微观组织结构;通过力学性能测试,研究了石墨烯含量对复合材料力学性能的影响。表征结果表明,搅拌铸造法制备的石墨烯增强铝基复合材料中石墨烯结构完整,复合材料的晶粒得到明显细化。拉伸试验表明,石墨烯质量分数为0.4%的铝基复合材料的综合力学性能最佳,抗拉强度、屈服强度和维氏硬度分别较同条件下制备的纯铝提高了55%、47%和63%。断裂机制研究结果表明,随着石墨烯含量的增加,复合材料由韧性断裂转变为脆性断裂。     

Effect of Graphene Nanoplatelets addition on mechanical properties of pure aluminum using a semi-powder method

In recent years, graphene has attracted considerable research interest in all fields of science due to its unique properties. Its excellent mechanical properties lead it to be used in nano-composites for strength enhancement. This paper reports an Aluminum–Graphene Nanoplatelets(Al/GNPs)composite using a semi-powder method followed by hot extrusion. The effect of GNP nano-particle integration on tensile, compressive and hardness response of Al is investigated in this paper. It is demonstrated that 0.3 wt% Graphene Nanoplatelets distributed homogeneously in the matrix aluminum act as an effective reinforcing filler to prevent deformation. Compared to monolithic aluminum(in tension), Al–0.3 wt% GNPs composite exhibited higher 0.2% yield strength(+14.7%), ultimate tensile strength(+11.1%) and lower failure strain( -40.6%). Surprisingly, compared to monolithic Al(in compression), Al–0.3 wt% GNPs composite exhibited same 0.2% compressive yield strength and lower ultimate compression strength(- 7.8%),and lower failure strain(- 20.2%). The Al–0.3 wt% GNPs composite exhibited higher Vickers hardness compared to monolithic aluminum(+11.8%).Scanning electron microscopy(SEM), Energy-Dispersive X-ray Spectroscopy(EDS) and X-ray diffraction(XRD) were used to investigate the surface morphology, elemental percentage composition, and phase analysis, respectively.     

充型速度对半固态A1Si9Mg组织及性能的影响

采用倾斜冷却剪切流变法制备半固态A1Si9Mg合金熔体,流变压铸标准力学性能试样并进行了力学性能测定,用定量金相技术对力学性能试样的初生固相微观组织特征参数(固相率、晶粒尺寸和形状因子)进行了分析,研究了充型速度对半固态AlSi9Mg合金组织及性能的影响.研究结果表明:随着充型速度的提高,AlSi9Mg合金组织的初生固...     

浇注长度对流变压铸AlSi9Mg组织及性能的影响

采用自制的倾斜流变装置制备半固态合金熔体并直接进行流变压铸,研究了浇注长度对半固态AlSi9Mg组织及性能的影响。结果表明:浇注长度对抗拉强度和伸长率影响较大,对硬度和冲击韧性影响较小。浇注长度为500 mm时,抗拉强度为290 MPa,延伸率为4.1%,硬度为77.9HBS,冲击韧性为0.72 kJ/m2。流变压铸后AlSi9Mg组织晶粒尺寸明显减小,形状明显圆整。浇注长度为500 mm时,流变压铸组织中的初生固相平均尺寸为7.1μm,形状因子为0.73。     

Influence of nano-Al<Subscript>2</Subscript>O<Subscript>3</Subscript>-reinforced oxide-dispersion-strengthened Cu on the mechanical and tribological properties of Cu-based composites

The mechanical and tribological properties of Cu-based powder metallurgy (P/M) friction composites containing 10wt%–50wt% oxide-dispersion-strengthened (ODS) Cu reinforced with nano-Al₂O₃ were investigated. Additionally, the friction and wear behaviors as well as the wear mechanism of the Cu-based composites were characterized by scanning electron microscopy (SEM) in conjunction with energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS) elemental mapping. The results indicated that the Cu-based friction composite containing 30wt% ODS Cu exhibited the highest hardness and shear strength. The average and instantaneous friction coefficient curves of this sample, when operated in a high-speed train at a speed of 300 km/h, were similar to those of a commercial disc brake pad produced by Knorr-Bremse AG (Germany). Additionally, the lowest linear wear loss of the obtained samples was (0.008 ± 0.001) mm per time per face, which is much lower than that of the Knorr-Bremse pad ((0.01 ± 0.001) mm). The excellent performance of the developed pad is a consequence of the formation of a dense oxide composite layer and its close combination with the pad body.     

玻璃纤维的含量对复合材料的力学性能影响及表征研究

为研究不同质量分数的玻璃纤维对增强聚丙烯复合材料力学性能的影响,选择直径为10μm的玻璃纤维制备复合材料小样.测试在不同质量分数时材料的拉伸强度、弯曲弹性模量等力学性能,并应用扫描电镜(SEM)对其微结构进行表征.结果表明:玻璃纤维质量分数对复合材料的取向分布有很大影响,随着玻璃纤维质量分数增加,拉伸强度增大,但弯曲弹性模量、弯曲强度变化不明显,此外,随着质量分数的增加,复合材料的脆性变大;SEM分析表明复合材料中玻璃纤维有一定的取向且分布相对均匀,玻璃纤维和复合材料基体结合良好.     

Al2O3,Al3Zr颗粒增强Al-12%Si基原位复合材料的高温热膨胀性

以Al-12%Si和Zr(CO3)2作为反应组元,通过原位反应法制备出Al2O3,Al3Zr颗粒增强铝硅基复合材料,通过快速凝固成型得到铸态试样.用热膨胀仪测试了材料在50～500℃范围内的膨胀位移与温度的关系,进而得出平均线膨胀系数.结果表明:在同一温度条件下,随颗粒理论体积分数增加,复合材料的平均线膨胀系数减小.温度是影响平均线膨胀系数的重要因素.当试样温度在50～300℃时,随温度增加,平均线膨胀系数逐渐增加;当试样温度在300～500℃时,随温度增加,平均线膨胀系数逐渐减小;300℃时平均线膨胀系数最大.用Rom、Turner和Kerner模型计算了理论热膨胀系数.比较发现,实测值更接近Turner模型理论预测值.最后通过界面残余热应力分析指出具有高温低膨胀性的(Al2O3+Al3Zr)p/Al-12%Si颗粒增强铝基复合材料能有效防止材料高温时的塑性变形.     

非连续增强金属基复合材料在热循环载荷下的力学行为研究回顾与展望

文中就非连续增强金属基复合材料在循环温度场作用下的复合材料力学行为从实验研究和理论模型建立两个方面作一回顾和介绍;并阐述了未来的发展趋势。     

挤压态Mg-9Li-3Al-xSr镁合金的微观组织与力学性能

采用SEM、EDS、XRD、TEM和力学性能测试等手段研究了挤压态Mg-9Li-3Al-xSr(LA93-xSr,x=0,1.5,2.5,3.5wt%)镁合金的微观组织与力学性能,探讨了Sr含量对挤压态合金的微观组织及力学性能的影响规律。结果表明:LA93-xSr镁合金包括α-Mg(hcp)和β-Li(bcc)两种基体相。Sr含量对挤压态合金的晶粒大小没有明显影响。随着Sr元素的加入,合金中形成Al4Sr新相,主要分布于α/β相界面,并沿挤压轴向呈流线分布。合金的强度随着Sr含量的增加呈现先增加后降低的趋势,合金的延伸率随着Sr含量的增加呈现逐渐降低的趋势。当Sr含量为2.5wt%时,挤压态Mg-9Li-3Al-2.5Sr(LAJ932)合金的抗拉强度达到最大值235.2MPa,屈服强度达到220.6MPa,延伸率为19.4%,合金呈现出良好的力学性能。挤压过程中,α-Mg相中发生形变诱发的晶粒细化,β-Li相中发生常规动态再结晶。     

Microstructural evolution of hybrid aluminum matrix composites reinforced with SiC nanoparticles and graphene/graphite prepared by powder metallurgy

The dispersion of ceramic nanoparticles is of significance to the microstructure and properties of particulate reinforced metal matrix composites.In this study,two hybrid enhancers,SiC-graphite and SiC-graphene nanosheets(GNSs),were incorporated into aluminum matrix composites using powder metallurgy.The dispersion of the reinforcements and microstructural evolution of the composites were characterized by using Scanning Electron Microscopy,X-Ray Diffraction,Transmission Electron Microscopy,and Raman spectroscopy.The results show that thin GNSs accelerated the deformation of the aluminum particles,and defects were introduced into the carbonaceous phases during the ball milling process.Al_4 C_3 needles generated during hot pressing,and were observed to bridge the aluminum grains.Compared with graphite,GNSs were more uniformly dispersed throughout the composite,which in turn restrained grain growth.As a result,a nanostructured composite(57.7 nm) was successfully produced upon the addition of SiC-GNSs.     

改性尼龙6复合材料的力学性能研究

采用经化学改性的芳纶纤维增强尼龙6,并通过红外光谱和环境扫描电镜分析其界面层.结果表明,芳纶纤维经异氰酸酯化及封端稳定处理后,其表面所接枝的不稳定基团-NCO转化成稳定的-NHCO-,封端结果较为明显;改性后纤维表面附有接枝物,从而使表面粗糙程度大大增加.力学性能测试结果显示改性尼龙6复合材料的拉伸和弯曲强度得到了改善,但冲击性能略为下降.