低熔点Sn界面涂覆对Al_(18)B_4O_(33)/6061Al复合材料轧制行为及织构的影响

采用传统挤压铸造工艺制备了Al18B4O33晶须增强6061铝基复合材料,为提高复合材料的热轧变形能力预先对Al18B4O33晶须表面进行了低熔点金属Sn的涂覆,并在500℃实现了复合材料的热轧变形,最终轧制比达到了70%.研究表明,低熔点金属Sn的界面涂覆可以明显提高Al18B4O33/6061Al复合材料的高温塑性,并且对轧制复合材料Al基体中织构的形成和演化有重要的影响.     

原位观察铜网格增强Al/Cu复合材料的断裂行为

将一种按正交法编织的铜网格作为增强体引入到铝基体中制备了Al/Cu复合材料,再借助原位拉伸扫描电镜(SEM),观察了铝铜复合材料的组织演变,研究了其断裂机理与力学性能之间的关系.结果表明:在相同轧制变形量下,25 ℃冷轧和400 ℃热轧均可破碎增强体铜网格,并使其均匀分布于基体铝板.复合板原位拉伸下的载荷-位移曲线均表现出明显的弹性阶段、塑性阶段和失效阶段,微裂纹在Cu颗粒周围和应力集中处萌生,主裂纹及其扩展主要是Cu颗粒周围界面分层开裂与微裂纹沿滑移线方向的扩展共同作用下形成的,并且最终沿滑移线的断裂路径与单轴拉伸方向呈45°.发生在Al层的塑性断裂和Al/Cu结合界面上的界面分层断裂是Al/Cu复合板两种主要的失效方式.     

不同晶须体积分数Al18B4O33w/Al复合材料的腐蚀敏感性

采用循环极化曲线及电化学极化曲线的测试方法，研究了3种晶须体积分数的硼酸铝晶须增强纯铝基复合材料在3.5％NaCl溶液中的电化学腐蚀行为，并用扫描电子显微镜观察了经极化处理及循环极化处理后，复合材料表面的微观组织形貌，研究结果表明，随晶须体积分数的增加，复合材料阳极钝化区域逐渐减小，腐蚀滞后环面积逐渐增大，且相应复合材料表面被腐蚀程度显著增加，复合材料发生腐蚀的敏感性逐渐增加。     

氧化物夹杂对热轧带钢拉伸性能的影响

分析横向拉伸性能偏低的热轧带钢试样发现,其氧化物夹杂含量较多,且主要是沿轧制方向的带状夹杂物;其存在破坏了金属的连续性,在拉伸过程沿带状夹杂物的垂直方向会产生破裂.分析认为冶炼终点碳含量低,脱氧后钢包搅拌效果差,脱氧产物上浮不充分是其主要原因.冶炼过程中应控制好终点碳,加强脱氧操作,减少钢中的夹杂物含量,提高热轧带钢的拉伸性能.     

(TiB_2+Al_2O_3)增强铝基复合材料的组织分析与硬度测试

将TiO2和B2O3原料混合后加入ZL102铝熔体,采用原位反应的方法,使其与铝液发生反应,制备出(TiB2+Al2O3)双相增强铝基复合材料.用EPMA及SEM分析反应合成的增强颗粒在基体上的分布状态以及TiB2和Al2O3颗粒的微观组织,用显微硬度仪测定复合材料组成相的显微硬度.结果表明,利用Al-TiO2-B2O3体系可以原位制备颗粒增强的铝基复合材料,合成的复合材料硬度比ZL102提高37.3%.     

Al-Zr(CO3)2-KBF4反应合成复合材料的制备与性能

采用熔体反应法，以Al-Zr(CO3)2-KBF4反应体系原位反应合成颗粒增强铝基复合材料。用SEM分析生成的复合材料微观组织，用水淬快速冷却得到的增强相颗粒，尺寸细小并且在基体中分布均匀.XRD分析表明：Zr(CO3)2和KBF4与铝液反应生成ZrB2、Al2O3、ZrAl3颗粒，金属型复合材料的增强相颗粒尺寸显著增大，复合材料的拉伸强度和显微硬度随加入的反应物质量分数的增加而增大，但是延伸率先升后降，属塑性断裂。     

真空吸渗挤压二维正交铺层C_f/Al复合材料压缩失效机制

采用真空吸渗挤压技术制备了二维正交铺层碳纤维增强铝基(2D-C_f/Al)复合材料,研究了室温下2D-C_f/Al复合材料沿不同方向的压缩性能及其失效行为.研究结果表明:利用真空吸渗挤压技术制备的复合材料的浸渗质量良好,微观组织致密,基体铝合金和纤维分布均匀,无明显缺陷存在;沿垂直于纤维铺层方向的压缩屈服强度约为平行方向的2.5倍,比基体铝合金的压缩强度提高了57%.复合材料的压缩破坏机制与纤维铺层方向密切相关:当压缩载荷垂直于纤维铺层方向时,主要以剪切失效为主;当压缩载荷平行于纤维铺层方向时,主要以界面脱粘和纤维弯折失效为主.     

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。     

碳纤维增强TLCP复合材料的结构与性能

用不同类型的碳纤维(CF)增强热致性液晶聚合物(TLCP)制备了高性能复合材料;探讨了纤维含量、纤维类型对复合材料力学性能和微观结构的影响.实验结果表明,CF(连续纤维)/TLCP复合材料的拉伸强度最大可达385 MPa,比纯液晶材料提高60%;弯曲强度最大为242 MPa,冲击强度达到29 912 J@m-2,布氏硬度为20,热变形温度高达203℃.CF/TLCP复合材料的力学性能受纤维类型的影响,连续碳纤维布增强的复合材料各项力学性能指标高于短切碳纤维增强复合材料.扫描电镜结果证实了液晶聚合物在加工过程中沿纤维方向发生自取向,形成了微纤结构,具有自增强作用.     

7090/SiCP轧制板材的显微组织和力学性能

利用喷射共沉积工艺制备了7090/SiCP复合材料坯,通过力学性能测试、SEM形貌分析、TEM分析等手段对热处理后的复合材料轧制板材的力学性能以及微观组织进行了研究.轧制薄板中SiC颗粒沿轧制方向均匀分布.轧制变形量的增加导致颗粒破碎的程度加剧,且形状更为规整.对复合材料轧制态薄板进行470 ℃/1 h 490 ℃/1 h双级固溶 120 ℃/28 h时效后强度可达到675 MPa.实验结果表明,轧制板中SiC颗粒的断裂和界面脱粘为复合材料薄板的主要断裂机制.     

氧化物夹杂对热轧带钢拉伸性能的影响

分析横向拉伸性能偏低的热轧带钢试样发现,其氧化物夹杂含量较多,且主要是沿轧制方向的带状夹杂物;其存在破坏了金属的连续性,在拉伸过程沿带状夹杂物的垂直方向会产生破裂。分析认为冶炼终点碳含量低,脱氧后钢包搅拌效果差,脱氧产物上浮不充分是其主要原因。冶炼过程中应控制好终点碳,加强脱氧操作,减少钢中的夹杂物含量,提高热轧带钢的拉伸性能。     

晶须改性氰酸酯树脂/玻璃纤维布复合材料的研究

为了改善氰酸酯树脂基复合材料的层间性能,研究了不同类型晶须材料,即硼酸铝晶须、钛酸钾晶须和硫酸钙晶须对氰酸酯树脂的增韧改性作用,并探讨了硼酸铝晶须对氰酸酯树脂/玻璃纤维布复合材料的力学性能和耐湿热性的影响.研究结果表明:3种晶须材料均可显著提高氰酸酯树脂的弯曲强度和冲击强度,硼酸铝晶须改性效果最佳;硼酸铝晶须添加到氰酸酯树脂/玻璃纤维布复合材料中,复合材料的层间剪切强度和弯曲性能大幅增强,耐湿热性能明显提高.SEM分析表明:晶须在材料破坏过程中,能起到"锚钉"和阻止微裂纹扩展的作用,是氰酸酯树脂的韧性以及复合材料的层间剪切强度得到改善的主要原因.     

稀土处理对碳纤维增强聚四氟乙烯复合材料拉伸性能的影响

采用空气氧化、空气氧化后稀土改性和稀土改性对碳纤维表面进行处理,并研究了3种表面处理对碳纤维增强聚四氟乙烯(CF/PTFE)复合材料拉伸性能的影响.探讨了稀土含量对于复合材料拉伸性能的影响,并运用扫描电子显微镜(SEM)对复合材料拉伸试件的断口进行分析.结果表明:稀土处理能够有效地提高碳纤维与聚四氟乙烯基体的界面结合力,从而提高CF/PTFE复合材料的拉伸性能.当稀土元素在表面改性剂中的质量分数为0.3%时,CF/PTFE复合材料的拉伸性能最佳.     

颗粒增强金属基复合材料挤压性能的研究

研究了挤压变形对颗粒增强铝基复合材料微观组织的影响和挤压成形的力能变化规律．结果表明，该材料挤压载荷随行程呈阶段性变化特征，温度每升高４０℃，单位挤压力降低大约４０～６０ＭＰａ．挤压变形有助于细化增强体颗粒体积，促进颗粒分布均匀化．经热挤压后，颗粒沿挤压方向呈定向分布，断裂颗粒不再成为损伤     

热轧双相钢微观应力--应变模型

利用扫描电子显微镜和透射电子显微镜对热轧后双相钢的微观组织进行分析,用Image-Pro Plus软件测定双相钢微观组织中各独立相的体积分数. 根据多相材料中间混合法则和Swift方程,建立热轧双相钢微观应力-应变模型,并用DP590和DP780钢单向拉伸曲线进行验证. 结果表明,该应力-应变关系微观模型基本阐明热轧双相钢微观组织参数与宏观力学性能的内在联系,能够准确地描述材料的变形行为,同时很好地预测热轧双相钢宏观的拉伸曲线.     

超精密加工铝基复合材料的切削变质层

采用聚晶金刚石PCD刀具对航天碳化硅增强铝基复合材料进行超精密车削加工,用扫描电子显微镜(SEM)对已加工切削变质层的微观结构进行检测,采用显微硬度计检测显微硬度,并从理论上分析切削变质层形成过程中碳化硅增强相断裂而细化的理论根据.结果表明,碳化硅增强铝基复合材料超精密加工仍会产生很薄的切削加工变质层,且显微硬度值最高点并不在已加工表面上,而在距表面约10~20μm处,切削变质层形成过程中碳化硅增强相发生了断裂破碎和细化.     

细观参数对纤维增强金属基复合材料宏细观力学性能的影响

B纤维、SiC纤维增强Al基及Mg基复合材料的微观参数对宏观性能具有重要影响.基于细观力学理论,利用代表性体积元(RVE)建立极坐标复合材料宏细观弹塑性本构模型,采用有限元法研究了Al基和Mg基复合材料的基体材料、纤维种类、纤维体积分数对复合材料整体力学性能的影响.研究结果表明:基体材料遵循自身弹塑性变化规律并引起复合材料整体的弹塑性变形,纤维保持其线弹性性能,在拉伸过程起主要承载作用;基体材料及纤维体积分数对复合材料力学性能的影响效应更强;利用宏细观本构模型计算获得的复合材料应力值与试验值接近,误差不超过2.5%.     

纳米碳纤维/聚二甲基硅氧烷复合材料的制备及其力学性能

为制备综合力学性能优异的纳米碳纤维(CNFs)增强聚合物复合材料,利用超声分散设备,采用1.6g/L的十二烷基酸钠(SDS)对纳米碳纤维进行表面处理,制备出不同纳米碳纤维质量分数的纳米碳纤维/聚二甲基硅氧烷复合材料.SEM和复合材料拉伸结果表明SDS分散处理在一定程度上能改善碳纳米纤维与基体的界面结合和分散情况,提高复合材料的拉伸性能.当纳米碳纤维的含量在3wt%左右时,复合材料的拉伸强度达到最大.动态拉伸结果表明对CNFs的表面处理能增加复合材料在动态变形时的内摩擦,且材料的动态力学性能稳定.     

不锈钢和铝固相轧制复合的结合机理

通过实验研究了不锈钢和铝双金属的固相轧制复合.研究表明, 增加变形程度和选择合适的轧制温度能提高复合板的界面初结合强度.通过电子显微镜观察 分析复合界面形貌,提出了不同于钢和铝或其他金属轧制复合时形成最初结合的结合机制.     

下期发表论文摘要预报

原位合成 Ti B/ Ti复合材料的微观结构及力学性能吕维洁 ,　张　荻 ,　张小农 ,　吴人洁(上海交通大学金属基复合材料国家重点实验室 ,上海 2 0 0 0 30 )摘　要 :利用钛与硼之间的自蔓延高温合成反应经普通的熔铸工艺原位合成制备了 Ti B增强的钛基复合材料 .通过 XRD、SEM、TEM和 HREM等分析方法测试了合成材料的物相及微观结构 .结果表明 :原位合成的增强体为Ti B,合金化元素铝的加入并不导致新相形成 ,增强体均匀地分布在基体合金上 .由于 Ti B的 B2 7结构导致 Ti B易于沿 [0 1 0 ]方向生长而长成短纤维状 .增强体与基体合金界…