金属基原位复合材料的特性与进展

本文综述了金属基原位复合材料的特点 ,对该复合材料的结构和机械性能进行了分析 。

Cu-纳米TiB_2原位复合材料的摩擦磨损性能

采用销-盘式摩擦磨损试验机考察了Cu-纳米TiB2原位复合材料在滑动干摩擦条件下的磨损行为.结果表明:载荷和滑动速度对纳米TiB2颗粒原位增强Cu基复合材料的摩擦磨损性能有重要影响;随着载荷的增加,Cu-纳米TiB2原位复合材料的磨损率和摩擦系数增大;由于在较高载荷下发生表面开裂,TiB2增强相含量较高的原位复合材料的磨损由轻度磨损向严重磨损转化;在中等载荷下,表面保护性氧化膜和基体中纳米TiB2相使复合材料具有良好的抗软化能力,Cu-纳米TiB2原位复合材料的磨损率和摩擦系数随着滑动速度的增加而降低;在较高滑动速度下,复合材料的主要磨损机制为塑性流变和氧化磨损.

Cu-Cr-Zr原位复合材料的组织与性能

采用真空熔铸与形变相结合的方法制备高强高导Cu-Cr-Zr原位复合材料,利用SEM和TEM分析材料在铸态及变形态的显微组织,研究不同变形量和中间热处理对Cu-Cr-Zr原位复合材料的抗拉强度和导电率的影响。结果表明:Cu-Cr-Zr合金经室温冷变形,Cr相由铸态树枝状转变为纤维状;中间热处理能够明显提高材料的导电率;采用500℃中间热处理并结合冷变形,能得到具有较好综合性能的Cu-Cr-Zr原位复合材料,其抗拉强度达到1119MPa,导电率(vsIACS)达到76%。

Cu-Fe-Ag原位复合材料的组织和性能

系统研究了合金元素Ag对Cu-Fe原位复合材料微观组织、力学性能和导电性能的影响规律。采用熔铸-形变法分别制备了Cu-12 wt%Fe、Cu-14 wt%Fe-1 wt%Ag、Cu-14 wt%Fe-3 wt%Ag和Cu-11 wt%Fe-6 wt%Ag4种原位复合材料。测试了不同应变下材料的抗拉强度和电阻率。采用扫描电镜(SEM)观察了材料的微观组织演变和拉伸断口形貌,用能谱仪(EDS)分析了Fe和Ag在Cu基体中的分布。结果表明,添加Ag可以细化初生的Fe枝晶,强化Cu基体,降低高温下Fe在Cu中的固溶度,材料的强度和电导率同时得到提高。但添加Ag后,材料的塑性变形能力降低,在较低的应变下,拉伸试样的断口就表现出剪切断裂特征。

形变Cu-Cr原位复合材料中纤维相的热稳定性

研究不同温度时大变形Cu-15Cr-0.1Zr原位复合材料中Cr纤维的热稳定性,采用扫描电镜和透射电镜观察Cr纤维形态变化,测定Cr纤维的断开直径,并进行数值模拟。并根据模界面分裂模型计算了550～900℃时Cr在Cu/Cr界面的界面扩散系数。结果表明:高温条件下纤维的形态由片状到球体化断裂,其过程为,Cr纤维逐步形成空洞、纵向开裂、断开和球化;高温条件下纤维断裂受界面扩散控制。

MC尼龙6/纳米TiO_2原位复合材料性能研究

通过阴离子原位聚合法制备了MC尼龙 6/纳米TiO2 复合材料 ,采用透射电子显微镜观察了纳米TiO2 在复合材料中的分散形态 ,并研究了纳米TiO2 含量对复合材料的热稳定性和力学性能的影响。结果表明 :在纳米TiO2 质量分数低于 2 %时 ,纳米TiO2 能较均匀地分散在复合材料中 ,对复合材料同时具有增强和增韧的作用 ;纳米TiO2 的加入提高了复合材料热稳定性 ,使MC尼龙 6的起始降解温度提高 2～ 3℃ ,最大失重速率温度大幅度提高 ,并随纳米TiO2

聚丙烯/尼龙6/聚丙烯接枝物原位复合材料的形态与力学性能——共混过程对体系的影响

聚丙烯／尼龙６／聚丙烯接枝物原位复合材料的形态与力学性能———共混过程对体系的影响黎学东陈鸣才黄玉惠丛广民（中国科学院广州化学研究所广州５１０６５０）关键词原位复合材料，成纤，相容性原位成纤复合材料是指在加工过程中增强相在基体中就地形成微纤，不...

Cu-20vol%(Fe-Cr)原位复合材料中Cr元素的作用

通过冷拔变形制备了Cu 2 0vol% (Fe Cr)和Cu 2 0vol%Fe原位复合材料 ,研究了Cu 2 0vol% (Fe Cr)中Cr元素的作用。结果表明 ,Cr元素主要存在于增强相Fe中 ,铜基体中几乎是不含Cr的。Cr元素固溶强化增强相Fe,使Fe Cr相比Fe相具有更高的硬度。在拉拔变形过程中 ,Fe Cr相比Fe相的纤维细化困难 ,在同等冷拔变形量时 ,Fe Cr纤维比Fe纤维要宽。Cr元素的加入使Cu 2 0vol% (Fe Cr)具有比Cu 2

聚乳酸/纳米二氧化硅原位复合材料的制备和性能

以丙交酯和改性后的纳米二氧化硅为原料,在辛酸亚锡催化作用下,制备了聚乳酸纳米二氧化硅复合材料。分别用红外光谱(FT-IR),热失重分析(TG),扫描电镜(SEM)等对其化学结构和性能进行了分析和表征。FT-IR和SEM分析表明,纳米二氧化硅与聚乳酸发生了化学结合,并且均匀的分散于聚乳酸基体中。TG结果表明,随着纳米二氧化硅含量的增加,聚乳酸纳米二氧化硅复合材料的热稳定性提高。通过力学性能分析可以看出无机纳米粒子的加入提高了材料的拉伸强度。

微量Ag对形变Cu-Fe原位复合材料组织和性能的影响

采用熔铸-中间热处理-形变工艺制备了Cu-14Fe及Cu-14Fe-0.06Ag原位复合材料,利用光学显微镜、扫描电镜、数字微欧计及液晶电子拉力试验机研究了微量Ag对Cu-14Fe合金微观组织、力学性能及导电性能的影响。结果表明,微量Ag的加入使Cu-14Fe合金枝晶组织更发达且枝晶臂直径更小,相同形变量下形成的纤维更加细小均匀,材料的强度显著提高,电导率也有所上升,伸长率略有提高,冷加工性能明显改善。

合金元素对形变Cu-Fe原位复合材料性能的影响

利用电阻测量仪 ,电液伺服万能试验机 (MTS) ,扫描电镜 (SEM)和透射电镜 (TEM)研究了添加微量Zr,Mg元素及Fe含量对室温和退火状态的形变Cu Fe原位复合材料的组织、导电性和强度的影响。结果表明 ,添加Zr后 ,在不明显损失导电性的情况下 ,可使极限抗拉强度 (UTS)提高约 10 %。进行2h不同温度退火处理 ,材料的电阻率在 4 0 0℃之前稍稍减小 ,后快速增加 ;UTS在 15 0℃之前稍稍增加 ,后快速减小 ,Zr的加入改善了材料的热稳定性 ,表现在随着退火温度的增加 ,UTS下降的幅度变缓。添加Mg使材料变脆。形变量和Fe含量的增加使材料的电阻率和强度显著增大。经 15 0℃× 2h ,30 0℃×2h退火处理可改善此类材料的综合性能。

PANI－PVC原位复合材料的制备及性能

以聚氯乙烯（ＰＶＣ）为基体材料，吸附一定量的苯胺单体（ＡＮＩ）后，通过氧化剂使ＡＮＩ在ＰＶＣ中发生就位（ｉｎｓｉｔｕ）化学氧化聚合反应，制备了电导率高达０．２３３Ｓ／ｃｍ的聚苯胺－聚氯乙烯（ＰＡＮＩ－ＰＶＣ）原位复合材料。研究了单体用量、氧化剂种类及反应工艺条件对复合材料性能的影响，确定了合适的制备条件。ＳＥＭ观察的结果表明ＰＡＮＩ在ＰＶＣ中分散非常均匀，在ＰＡＮＩ含量较少时即能形成导电通路。

微合金化对Cu-15Cr原位复合材料组织和性能的影响

研究了合金元素Zr对Cu-15Cr原位复合材料微观组织、力学性能、导电性能及热稳定性的影响规律。用SEM和TEM分别观察了材料的微观组织演变和析出相形貌,测试了不同应变下材料的抗拉强度和导电率,测定了材料的抗软化温度。结果表明:Zr促进Cr的析出,保持了微合金化Cu-15Cr复合材料的导电性;添加少量Zr可使Cu-15Cr-0.1Zr的抗拉强度提高约15%;Zr的加入使复合材料的抗软化温度提高了50℃左右。

Mo对于Nb/Nb_5Si_3原位复合材料室温韧性的影响

利用真空电弧熔炼制备了Nb/Nb5Si3复合材料,在1200℃×100h热处理后,利用单边切口悬臂梁法 (SENB)测定了Nb-Si合金的室温断裂韧性。研究了合金化元素Mo对Nb/Nb5Si3复合材料微观结构和室温韧性的影 响。结果发现适量Mo的加入明显地改善了Nb-18Si的室温韧性。

PP/PA66原位复合材料的增强和增韧效应

用挤出 拉伸 注塑法制得了增强又增韧的PP PA66原位复合材料 ,以未经拉伸的普通共混材料作对照 ,研究了PA66质量含量 (cd)对材料相形态和力学性能的影响及其作用机制 .结果表明 ,当cd 由 0 %增至2 0 %时 ,原位形成的PA66纤维数量增多 ,纤维直径及其分散性以cd =1 5 %为界先减小后增大 ,残留的PA66粒子数也增多 ;纤维数量的增多和纤维网络的发展导致材料冲击强度持续增高 ;纤维及粒子对基体的增刚作用使材料杨氏模量增高趋于极限值 ;受分散相对基体增强效应和两相弱粘结界面缺陷效应的综合影响 ,材料的拉伸强度以cd =1 5

碳纤维/MC尼龙6原位复合材料的制备与表征

提出一种表面接枝尼龙6的碳纤维/MC尼龙6原位复合材料的制备方法并加以表征.通过对碳纤维表面的-COOH和-OH官能团进行异氰酸酯化并用己内酰胺稳定化,再将碳纤维加入到己内酰胺单体融体中,采用阴离子聚合方法制得表面接枝尼龙6的碳纤维/MC尼龙6原位复合材料.红外和热重分析都表明,碳纤维表面已接枝上异氰酸酯和己内酰胺.热重分析计算得接枝率为2.69%.用DSC研究复合材料的非等温结晶和熔融行为,结果表明碳纤维对基体尼龙6具有异相成核作用,并且结晶速度提高;碳纤维表面接枝的尼龙6在结晶前期对晶体生长有诱导和促进作用,而在结晶后期有位阻作用,使晶体的粒度变小,结晶的完善程度降低.拉伸实验表明,碳纤维/MC尼龙6原位复合材料的拉伸强度与MC尼龙6相近.

定向凝固速率对Nb-Si系原位复合材料组织和性能的影响

采用光学悬浮晶体生长炉制备了Nb-Ti-Si-Cr-Al-Hf六元体系原位复合材料试棒,并对其定向微观组织、压缩性能和抗氧化性能进行了研究.结果表明:定向复合材料主要由Nb固溶体和β-Nb_5Si_3相组成,低的生长速率有助于定向组织的形成.力学性能测试表明,良好的定向组织有助于提高材料的抗压性能,以6 mm/h生长的定向凝固试样在1250℃的抗压强度约为396 MPa;定向生长速率对复合材料的抗氧化性能没有太大影响,其氧化动力学接近直线规律,观察到严重的内氧化现象,抗氧化能力无明显改善.

变形方式对Cu-8.3Fe-1Ag形变原位复合材料组织性能的影响

分别采用冷拉拔和冷轧变形并结合中间退火工艺,制备了丝状和带状形变Cu-8.3Fe-1Ag原位复合材料。用SEM、精密万能试验机、显微硬度计和电阻测量仪对两种变形方式下试样的微观组织、力学性能和导电性能进行了比较研究。微观组织观察表明:冷拉拔和冷轧变形试样的横截面组织形貌有显著差异,前者为基体上分布着弯曲、扭折、交叠的蠕虫状相,后者为基体上定向排列着与冷轧方向平行的平直颗粒相。力学性能和导电率测试结果表明:相同应变量下,冷拉拔变形的抗拉强度、硬度均高于冷轧变形,但二者的导电率几乎相同。应变量达到6.70时,二者的抗拉强度/硬度/导电率分别达到838 MPa/149 HV/58%IACS和924 MPa/160 HV/58%IACS。

形变Cu-11.5%Fe原位复合材料的强度和导电性

研究了经多次冷拔或冷拔配合中间热处理制得的形变Cu11.5%Fe原位复合材料的组织、强度和导电性。用SEM和TEM观察分析了材料的组织结构。结果发现,形变量η≥5.37的形变Cu11.5%Fe原位复合材料的Fe树枝晶已成为细纤维状,在横截面呈薄片弯曲状。形变量越大,纤维越均匀细化。力学性能和电阻率测试结果发现,随形变量增加,强度提高,同时电阻率增大。中间热处理可在不损失强度的同时,明显降低电阻率。经3次中间热处理后,不同形变量下的材料电阻率均可下降约4.4μΩ·cm。几个较好的电导率和极限抗拉强度组合为:70.6%/659MPa(Φ0.8)、64.6%/752MPa(Φ0.5)和51.9%/880MPa(Φ0.2)。

形变Cu-15%Cr原位复合材料的组织和力学性能

通过冷变形拉拔结合中间热处理制备了纤维相增强的Cu-15wt%Cr合金,研究了变形过程对组织形态和力学性能的影响。用SEM观察分析了材料的组织结构。研究表明,通过形变原位复合技术,可以获得抗拉强度大于1000MPa,导电率大于71%IACS的形变Cu-15wt%Cr原位复合材料。通过控制形变量以及调整中间热处理和稳定化热处理规范,可以获得不同强度和导电率的组合。形变量越大,纤维越均匀细化。力学性能和电阻率测试结果表明,随形变量增加,强度提高,同时电阻率增大。