表面镀铜C_f对Mg_2Si力学及导电性能的影响

采用机械合金化与热压烧结相结合的方法制备Cf/Mg_2Si复合材料,研究表面镀铜Cf对该复合材料组织、性能的影响.结果表明:Mg_2Si中加入表面电化学包覆镀Cu的短Cf后并未生成新相,而是均匀分布在Mg_2Si中,与基体之间界面平直,结合良好,说明界面反应得以抑制.随着Cf质量分数的增加,复合材料的致密度降低,硬度、抗压强度和抗弯强度呈先增大后减小的趋势,当Cf质量分数达到1.5%时,复合材料的综合性能最佳,此时,硬度为302.7HV,抗压强度为143 MPa,抗弯强度为34.6 MPa,电导率为12.85×103 S·m-1.     

Cf表面修饰对C_(f-包覆Cu)/Mg_2Si-Al_2O_3复合材料组织与性能的影响

用电化学的方法对碳纤维表面进行包覆Cu修饰,并采用机械合金化+热压烧结制备C_(f-包覆Cu)/Mg_2Si-Al_2O_3复合材料,研究C_(f-包覆Cu)质量分数对该复合材料组织、密度、强度及导电率的影响.结果表明:电化学包覆Cu修饰的Cf加入后并未生成新相,而是均匀地分布在复合材料中,与基体之间界面平直,结合良好.Al_2O_3主要分布在Mg_2Si基体的晶界处,部分分布在C_(f-包覆Cu)周围.随着C_(f-包覆Cu)质量分数的增加,致密度有所降低,复合材料电导率、硬度、抗压强度和抗弯强度均先增大后降小,在1.5%时取得最大值.复合材料的强化主要是纤维拔出.     

伪半固态挤压成形制备高体积分数SiCp/Al复合材料的性能

采用伪半固态挤压工艺制备SiC体积分数为40%、50%、65%的SiCp/Al复合材料,并对其微观组织和性能进行研究.结果表明:制备的高体积分数SiCp/Al复合材料中SiC颗粒分布均匀,铝合金填充在SiC缝隙中,形成致密组织.Mg和SiO2均能改善SiC颗粒与Al的界面润湿性,增加界面结合强度.所制得的φ(SiC)=65%的复合材料密度为3.11g/cm3,表面硬度为HB 108.5,抗折强度302.1 MPa,热膨胀率低于5.6×10-6/K,热导率为74 W/(m·K);SiC与Al基体界面的破坏以脱粘机制为主.     

纳米SiCp/108Al复合材料的组织与性能

采用粉末冶金法制备了不同体积分数SiC颗粒增强的纳米SiCp/108Al复合材料。利用光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜对复合材料的微观组织及拉伸断口形貌进行了表征,测定了复合材料的相对密度、硬度、抗拉强度、屈服强度及延伸率,分析了纳米SiC颗粒体积分数对复合材料组织及性能的影响。分析结果表明:添加纳米SiC颗粒的SiCp/108Al复合材料组织明显细化,性能得到提高。当纳米SiC颗粒体积分数为2%时,复合材料组织的晶粒最细小,缺陷较少,同时纳米SiC颗粒分布均匀,复合材料的性能最佳,相对密度达到98%。复合材料的硬度达到102HV,抗拉强度达到348MPa,屈服强度达到229MPa,分别比108Al基体提高了34%、26%和43%。当纳米SiC颗粒体积分数较大时,SiC颗粒会出现明显团聚现象,导致复合材料的性能降低。     

碳纤维镀铜对C_f/C/Cu复合材料组织及性能的影响

利用粉末冶金法制备Cf/C/Cu复合材料,通过改变碳纤维表面镀铜工艺条件,研究碳纤维表面镀铜对Cf/C/Cu复合材料组织及性能的影响。结果表明,碳纤维表面经浓硝酸处理再镀铜1 h,试样的动摩擦因数先增大后减小,至0.106后趋于不变,电阻率最低达0.12Ω.m。     

Al_2O_3/SiC纳米陶瓷复合材料的制备及力学性能

采用一次粒径分别为10nm和15nm的αAl2O3和SiC粉体为原料,制备了Al2O3/SiC纳米陶瓷复合材料·纳米SiC颗粒明显抑制Al2O3基体晶粒的长大,SiC体积分数超过4%时,材料的断裂方式由沿晶断裂变为穿晶断裂·随SiC含量的增加,Al2O3/SiC纳米复合材料的硬度增大·材料的弯曲强度和断裂韧性在SiC体积分数为5%时达到最大值·最大三点弯曲强度和断裂韧性分别为641MPa和47MPam1/2,明显高于热压单相Al2O3陶瓷(344MPa和31MPam1/2)·复合材料的强化主要来源于内晶颗粒残余应力强化和晶粒细化...     

两步包埋法制备C/C复合材料SiC/Cr-Al-Si涂层研究

采用两步包埋法在碳/碳复合材料表面制备了SiC/Cr-Al-Si涂层.采用XRD、SEM和EDS分析了涂层的物相组成、微观结构及断面元素分布,测试了双涂层碳/碳复合材料试样在1 500℃静态空气中的抗氧化性能.结果表明:SiC/Cr-Al-Si涂层主要由SiC、AlCr2Si及Al4Si2C三相组成,厚度约为120μm,无穿透性裂纹;与一步包埋法所得SiC涂层相比,SiC/Cr-Al-Si涂层碳/碳复合材料试样的抗氧化性能有所提高,该涂层试样氧化12 h后的失重不超过5%.两步包埋法所得SiC/Cr-Al-Si涂层表面存在微裂纹,并且包埋过程易于使Cr-Al-Si合金成分扩散到SiC涂层内部,从而无法形成内SiC涂层、外Cr-Al-Si涂层的双层涂层结构,降低了Cr-Al-Si合金涂层对C/C复合材料基体的高温氧化保护效果.     

封装SiCp/Cu复合材料组织性能研究

采用粉末冶金法制备SiC体积分数分别为20％、35％、50％的SiCp/Cu复合材料,并采用扫描电镜、热膨胀仪、热分析仪、洛氏硬度计等对其显微组织、热物理性能和力学性能进行表征.结果表明,随着SiCp含量升高,偏聚现象趋于明显,SiCp/Cu复合材料热导率减小,分别为167、145、130 W/m·K,SiCp/Cu复合材料热膨胀系数分别为10.2×10-6、8.6×10-6、9.6×10-6 K-1,呈先减小后增大趋势;在SiCp/Cu复合材料中,当SiC体积分数小于35％时,其硬度值变化取决于SiCp含量,当SiC体积分数大于35％时,其硬度值取决于致密度.     

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%.     

不同工艺条件对半固态挤压Mg2 Si/Al复合材料组织和性能的影响

采用等温热处理半固态挤压的方法制备Mg2Si/Al复合材料,研究等温热处理温度、保温时间和挤压比压对复合材料组织和布氏硬度的影响.结果表明:经过等温热处理后得到了基体α-Al和Mg2Si增强相双球化的半固态组织,其中,Mg2Si颗粒呈现球化,α-Al呈现规则球形或椭球形.当挤压比压恒定时,Mg2Si/Al复合材料显微组织中α-Al和Mg2Si颗粒的球化随着温度和保温时间的增加而更加明显,同时α-Al的粗化也更加明显;当等温热处理温度和保温时间恒定时,挤压比压对半固态挤压Mg2Si/Al复合材料显微组织的影响不大.硬度测试表明,当挤压比压恒定时,布氏硬度随着等温热处理温度和保温时间的增加呈现先增加后减小的趋势;但当等温热处理温度和保温时间恒定时,随着挤压比压的增加,布氏硬度随之提高.     

Si对无压浸渗SiCp/Al复合材料显微组织与热导率的影响

研究了Al-8Mg基体中添加Si对无压浸渗SiCp/Al复合材料显微组织和热导率的影响.结果表明,Si能够改善Al与SiC的润湿性,减少复合材料孔隙度,抑制界面反应,提高相对密度.不含Si时,Al与SiC界面反应严重,并且润湿性较差,导致复合材料的热导率和相对密度较低;当基体中添加质量分数12%的Si时,界面反应受到完全抑制,热导率取得最大值;进一步提高基体中Si含量,由于铝基体的热导率随Si含量的增加而降低,导致复合材料的热导率也随之降低.     

6066Al/SiCP复合材料的组织特征与阻尼性能

研究了经制粉→混料→真空抽气→热挤压工艺制备的6066Al/SiCp复合材料的组织特征与阻尼性能.复合材料的阻尼特征通过动态机械热分析仪(DMTA)测量,得出了2种不同SiC含量的6066Al/SiCp复合材料及6066Al合金在温度为30～250℃,频率为0.1,1,10和30Hz时的阻尼值.利用扫描电镜、光学显微镜对复合材料组织特征进行了分析,根据组织特征及阻尼数据对复合材料的阻尼机制进行了讨论.结果表明将2～3μm的SiC颗粒加入6066Al中,当SiC含量为7%(体积分数)时,增强的SiC颗粒分布较均匀,与基体结合良好;当SiC含量为12%时,SiC易聚集成团.少量SiC能明显提高6066Al的阻尼能力,尤其是高温阻尼性能;6066Al/SiCp复合材料的高阻尼性能主要是SiC颗粒加入后使位错密度大大增加,基体晶界及基体与SiC颗粒界面的存在使材料在循环载荷下消耗能量所致.     

封装SiCp/Cu复合材料组织性能研究

采用粉末冶金法制备SiC体积分数分别为20%、35%、50%的SiCp/Cu复合材料,并采用扫描电镜、热膨胀仪、热分析仪、洛氏硬度计等对其显微组织、热物理性能和力学性能进行表征。结果表明,随着SiCP含量升高,偏聚现象趋于明显,SiCp/Cu复合材料热导率减小,分别为167、145、130W/m·K,SiCp/Cu复合材料热膨胀系数分别为10.2×10-6、8.6×10-6、9.6×10-6 K-1,呈先减小后增大趋势;在SiCp/Cu复合材料中,当SiC体积分数小于35%时,其硬度值变化取决于SiCp含量,当SiC体积分数大于35%时,其硬度值取决于致密度。     

化学镀碳纤维增强钛酸铝莫来石基复合材料

通过化学镀方法,在碳纤维表面分别镀上Ni、Cu和Cu+Ni镀层,以这种表面改性碳纤维与钛酸铝 莫来石陶瓷复合,制备表面改性碳纤维增强钛酸铝 莫来石基复合材料,研究不同质量分数的碳纤维对复合材料抗弯强度、断裂韧性、尺寸变化率和孔隙率等的影响规律·结果表明,碳纤维可以显著地提高材料的性能,表面改性碳纤维可以进一步提高材料性能,尤其是铜镍复合镀碳纤维的效果更好,其抗弯强度可达基体抗弯强度的2 8倍,断裂韧性可达基体断裂韧性的2 74倍,增强后的复合材料的尺寸变化率和孔隙率变化不大·     

SiC颗粒增强6013铝基复合材料时效析出行为及力学性能

采用球磨-冷等静压-热等静压-热挤压工艺制备组织均匀、颗粒分散良好的15%质量比 SiCp/6013Al复合材料,并利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜和室温力学性能测试等研究不同人工时效温度下SiCp/6013Al复合材料的析出行为和力学性能. 结果表明,复合材料析出行为受热扩散控制,温度升高导致沉淀相析出加速;复合材料中的主要强化相为Mg2Si,而且SiC颗粒能显著增强强度,但也导致复合材料的塑性快速下降;相比基体6013铝合金,15%质量比SiCp/6013Al复合材料能在更低温度、更短时间内达到峰时效,经过人工时效处理后的最高硬度为180 HV0.2,抗拉强度为522 MPa.     

纳米SiC颗粒强化AA6061的磨粒磨损行为

实验制备了纳米SiC颗粒强化AA6061基材料,并考察了其微观组织、硬度及磨损性能.结果表明:在20 N载荷下,强化试样的磨损率及摩擦系数均低于AA6061基体,其中0.6%SiC/AA6061复合材料的磨损率较基体降低50%.这主要是由于SiC颗粒自身良好的载荷承载能力,加之增强颗粒/基体间界面良好的结合,使SiC颗粒的添加提高了复合材料的磨损抗力.同时,促进了富铁机械转移层的形成,降低了摩擦系数和磨损率.AA6061基体和强化材料在20 N载荷下的磨损机制均为磨粒磨损.     

电磁分离法制备原位Al/Mg2Si功能梯度复合材料

用电磁分离技术(EMS)制备了原位Al/Mg2Si功能梯度复合材料(FGMs)，并采用复合盐变质剂对初生Mg2Si增强相进行细化和变质.实验结果表明，制备的圆棒状复合材料在近外壁区域形成φ(Mg2Si)=17.5％相偏聚层，提高了表面硬度.电磁力参数、铸型温度场和铸型尺寸是影响增强颗粒分布的主要因素.通过控制外加磁场的电磁力参数和温度场，可实现复合材料中φ(Mg2Si)在径向呈既定的梯度规律变化.相同条件下，铸型内径越大，复合材料内部区域的增强颗粒所占比例就越高，增强颗粒的分布就越分散.     

半固态等温热处理对原位Mg2Si/AZ91复合材料组织及性能的影响

为解决高体积分数Mg₂Si增强镁基复合材料中初生Mg₂Si相尺寸粗大导致的复合材料力学性能不佳的问题,提出了等温热处理细化Mg₂Si形貌的方法。研究了等温热处理对体积分数为10%的Mg₂Si/AZ91复合材料中Mg₂Si形貌、基体组织及硬度的影响规律,并揭示其演化机理。结果表明：在等温热处理过程中,初生Mg₂Si相曲率较小处优先溶解,导致初生Mg₂Si相在枝晶壁处熔断形成独立的颗粒,随后转变为具有最低表面能的球状,随着保温时间的延长,发生合并长大。对复合材料进行不同参数的等温热处理后发现,在510℃保温60 min后,初生Mg₂Si相的细化效果最好,颗粒尺寸达到30.6μm,较原始试样减小了58.6%。在热处理过程中,α-Mg枝晶与沿晶界分布的Mg₁₇Al₁₂相发生成分均匀化,α-Mg晶界圆整化并且晶粒尺寸减小;复合材料硬度在等温热处理后显著降低,但随着初生Mg     

涂层对三维碳纤维编织体/Al2O3陶瓷复合材料性能的影响

从自制的SiO2和SiC涂层/三维碳纤维编织体出发,采用溶胶浸渍-原位分解法得到三维碳纤维编织体/涂层/Al2O3陶瓷复合材料.采用等温氧化失重、XRD、SEM、电子拉伸试验等测试手段研究了涂层对碳纤维编织体抗氧化性、复合材料力学性能的影响及复合材料的强韧化机理.结果表明:涂层可明显提高碳纤维编织体的抗氧化性能;梯度SiC涂层可明显改善纤维与陶瓷颗粒的界面结合性能,使复合材料的强度、断裂韧性和弹性模量分别增加5~10倍,材料的断裂呈层间紧密的复合断裂;裂纹扩展和断口分析表明,复合材料的强韧化机理为Cf的拔出、桥接和诱导裂纹偏转.     

搅拌摩擦加工制备铝基复合材料的组织和力学性能

采用搅拌摩擦加工方法制备铝基SiC复合材料,研究SiC颗粒在复合材料中的分布均匀性问题,并对复合材料的力学性能及断口形貌进行分析.结果表明:1、2、3道次加工后SiC颗粒在复合材料中出现漩涡状和带状团聚现象;经4道次搅拌摩擦加工后复合层中SiC颗粒均匀弥散分布在基体金属中,复合层组织发生明显细化;添加SiC颗粒4道次加工后复合材料显微硬度提高,抗拉强度降低.搅拌摩擦区的显微硬度平均值为68HV,为基体金属显微硬度(45HV)的1.5倍;抗拉强度降低为176MPa,为基体金属的81%;复合材料拉伸试样总体表现为韧性断裂,断裂机制包含韧性断裂以及SiC颗粒与基体结合界面的撕裂.