金属基复合材料国家重点实验室建成

金属基复合材料,是在各金属基体内用多种不同复合工艺,加进增强体,如碳纤维、硼纤维、碳化硅及氧化铝颗粒,以改进特定所需的比强度、比钢度、导电性、耐磨性、减震性、热膨胀……等等多种机械物理性能,在新兴高科技领域,宇航、航空、能源及民用机电工业,汽车、电机、电刷。

颗粒增强金属基复合材料的干摩擦性能与磨损机理

颗粒增强金属基复合材料 (PMMCs)具有优良的耐磨性 ,在摩擦磨损领域有着广阔的应用前景。本文评述了近年来关于PMMCs干摩擦磨损行为的研究结果 ,从材料因素和外部条件两个角度分析了各种因素对材料耐磨性、摩擦系数和配偶件磨损的影响 ,总结了不同条件下复合材料的磨损机制 。

热管理用金属基复合材料的应用现状及发展趋势

从不同种类金属基复合材料的性能特点、国内外主流企业与主要产品、典型热管理应用等几方面,综述了近年来金属基复合材料在热管理领域的实际应用现状,并展望了金属基复合材料在应对未来高功率密度热管理需求的发展方向。基于高导热、低膨胀的共性特征,硅/铝、碳化硅/铝、碳纤维/铝等铝基复合材料以轻质、低成本、可加工的性能优势,在航空航天、交通运输领域得到了广泛应用;而碳纤维、碳化硅、金刚石等增强铜基复合材料则凭其高的环境耐受性和稳定性,在军事国防领域逐渐崭露头角。针对电子器件功率密度的持续攀高,国家重点研发计划已立项专门开展超高热导率(≥800 W/(m·K))金属基复合材料的研制,纳米尺度复合界面改性设计、新型复合构型化及超高导热增强体的发展,可能引领热管理领域新的研究热点。

高阻尼金属基复合材料的发展途径

在综述传统的高阻尼金属材料和金属基复合材料阻尼特性的基础上 ,探讨获得高阻尼性能金属基复合材料的途径。指出 ,采用高阻尼的基体合金、高阻尼的增强物以及设计高阻尼的界面层是有效的三种方法 ,为制备密度更小、同时兼有优良力学性能和阻尼功能的新型金属基复合材料提供了可能。

高效热管理用金属基复合材料研究进展

从高导热复合构型、高导热复合界面及新型高导热纳米碳增强体3个方面,综述了热管理用铜基和铝基功能复合材料的研究进展,并对高导热金属基复合材料的未来发展方向进行了预测与展望。在材料组分相同的情况下,基于金属基体与导热增强体之间复合构型和复合界面的差异,制备的金属基复合材料的导热与热膨胀性能会发生显著变化。此外,由于纳米增强体与基体在形貌、尺寸及表面化学性质等方面的不相容性,在新型高导热金属基纳米复合材料的研发过程中,更需要兼顾高导热复合构型与复合界面的优化设计。可以预言,采用碳纳米管、石墨烯纳米片等新型纳米碳增强体,设计与制备具有微/纳米跨尺度分级复合构型的金属基复合材料将成为未来的研究热点。

金属基复合材料的现状与发展趋势

在过去的二十多年里,金属基复合材料凭借其结构轻量化和优异的耐磨、热学和电学性能,逐渐在陆上运输(汽车和火车)、热管理、民航、工业和体育休闲产业等诸多领域实现商业化的应用,确立了作为新材料和新技术的地位。但是,金属基复合材料的未来发展仍然面临不确定性,既有可能持续扩大应用领域和市场规模,也有可能在其它材料和技术的竞争下停滞甚至萎缩。在综述金属基复合材料的研究与应用现状的基础上,对其可预期的增长点和发展趋势进行了展望。

稀土元素的热力学特性及在金属基复合材料中的应用

稀土元素具有许多独特的性质，少量稀土元素的存在能极大地影响金属材料的结构与性能。本文在分析稀土元素热力学特性的基础上，从物理化学角度和复合材料结构与性能的关系上，讨论了稀土元素对金属基复合材料的影响。在铝基复合材料中加入Ｌａ系元素后，由于形成了Ａｌ－Ｌａ金属间化合物，从而使其耐热性能有明显增加，同时稀土元素的加入也可使Ａｌ基体晶粒细化，使复合材料的综合机械性能得到改善，此外还有提高耐腐蚀性能的效果。在镁基复合材料方面，由于加入稀土元素后可增加镁合金的力学性能并可提高其耐温性，而且改善其加工性能，因而扩大了选择镁合金作为复合材料基体的应用范围。关于最近研制成功的纳米级Ｍｇ－Ｙ金属间化合物颗粒原位增强复合材料方向，由于所生成的颗粒很细，使该种复合材料的延伸率大大提高，而且还具有高温强度高又耐腐蚀的特点。

改善颗粒增强金属基复合材料塑性和韧性的途径与机制

评述了影响颗粒增强金属基复合材料塑性和韧性的各种因素 ,在此基础上深入研究了颗粒形状对SiCp/LD2复合材料塑性和断裂韧性的影响规律。采用有限单元法分析不同形状的SiC颗粒增强的LD2复合材料的微区力学环境和整体力学行为 ,结果表明颗粒的尖锐化导致基体内应变集中和颗粒尖端断裂的可能性加剧 ,因而降低材料的塑性 ;而在外加载荷的作用下 ,由于复合材料基体整体均处于较高的加工硬化状态 ,因此颗粒形状对材料断裂韧性的影响并不明显。钝化处理过的颗粒和普通颗粒增强的SiCp/LD2复合材料的力学性能对比和断口分析验证了有限元分析的结果。对复合材料的宏观结构进行设计是提高复合材料韧性的一条有效途径。对以高体积分数连续SiCp/LD2复合材料棒作为增强体的LD2宏观结构韧化复合材料的研究表明 ,与同类普通复合材料相比 ,以大比率热挤出的结构设计复合材料断裂韧性可提高 32 % ,已接近基体合金的断裂韧性水平 ;而且材料的断裂功大大提高 ,断裂过程呈现阶段性 ,完全改变了传统复合材料的断裂模式 ,避免了普通颗粒增强金属基复合材料突发灾难性失效的缺点。

电铸Ni-SiC金属基复合材料的抗拉强度与微观结构分析

在氨基磺酸镍镀液中电铸制备了两种不同SiC微粒含量的复合材料,研究了热处理对复合材料的抗拉强度和微观组织的影响.研究表明,300℃热处理提高了两种复合材料的强度;但600℃热处理却降低了强度.基体金属Ni与SiC颗粒在600℃完全反应后,界面反应产物是Ni3Si、游离石墨和少量的Ni31Si12,并且产生相当于SiC微粒体积8%的微孔.断裂过程经历微裂纹萌生、长大和聚集,以基体断裂、界面脱粘和微粒断裂三种方式进行.

电子封装用金属基复合材料的制备

分析了电子封装用金属基复合材料的性能特点及其对制备工艺的要求,在此基础上论述了该种材料的各种制备工艺的特点及发展现状。

内部因素对金属基复合材料磨损性能的影响

综述和分析了金属基复合材料内部因素对磨损性能的影响。这些因素包括增强体种类、大小、形状和取向、体积分数。分析表明,上述因素通过影响复合材料的磨损机制而影响磨损性能。金属基复合材料在各种条件下表现的磨损机制的多样性是造成其磨损性能不稳定的原因。

外部因素对金属基复合材料磨损性能的影响

综述和分析了正载荷、滑动速度、滑动距离、环境温度等外部因素对金属基复合材料磨损性能的影响。与复合材料内部影响因素类似,外部因素通过影响复合材料磨损机制而影响复合材料磨损率。

挤压铸造制备三维连续网络结构增强金属基复合材料

基于真空反压浸渍多孔陶瓷获得一种新型三维连续网络结构增强的金属基复合材料的基础上，采用挤压铸造的方法对这种新型结构金属基复合材料的制备方法作进一步研究．以Ａｌ－ＴｉＯ２－Ｃ系为例，对利用自蔓延高温合成方法（ＳＨＳ）制备的Ａｌ２Ｏ３－ＴｉＣ多孔连通网络陶瓷骨架进行挤压铸造Ｌｙ１２Ａｌ合金液获得这种复合材料，并利用扫描电镜、光学显微镜和透射电镜对Ａｌ２Ｏ３－ＴｉＣ多孔陶瓷材料。

金属基复合材料界面反应的表征与测量

界面反应对金属基复合材料的性能有着极其重要的影响。精确表征、准确测量对控制和改善复合材料的性能有着重要的理论指导意义。为此，综述了金属基复合材料界面反应表征及测量的方法与技术。

如何韧化颗粒增强金属基复合材料

对颗粒增强金属基复合材料的韧性进行了综述。指出这类材料与对应基体合金相比韧性较低，其原因主要是：基体中流变应力的改变、颗粒的断裂、颗粒的不均匀分布和材料拉伸塑性的降低。可采用复合后二次加工或结构韧化的方法改善这类材料的韧性。

金属基复合材料焊接技术及其发展动向

本文参阅了大量外文文献，对国外在金属基复合材料焊接技术上的研究现状及其发展动向作了综述与评价，主要讨论了熔化焊、扩散焊、钎焊、瞬时液相焊、电阻焊及电容储能点焊在复合材料焊接应用中目前所存在的问题及相应的解决措施。特别对瞬时液相焊作了重要介绍与推荐。

金属基复合材料微区力学性能的不均匀现象

利用超显微硬度仪测量纤维、颗粒增强铝基复合材料内不同微区的超显微硬度，发现界面区附近越显微硬度值明显增高．显微硬度值与基体、增强体的性质、界面性能、增强体的尺寸、形状、分布有密切关系．

金属基复合材料的热力学与动力学研究进展

首先介绍了材料热力学和动力学模型,然后介绍了采用材料热力学和动力学模型在复合材料增强相与基体界面反应控制、反应自生增强相种类选择、反应自生增强相尺寸调控、复合材料体系设计以及复合制备工艺优化等方面研究和应用,最后进行了总结和展望。

金属基复合材料界面问题

金属基复合材料都要在基体合金熔点附近的高温下制备。在制备过程中，纤维、晶须、颗粒等增强体与基体将发生程度不同的的相互作用和界面反应，形成各种结构的界面。界面结构和性能对金属基复合材料的性能起着决定性作用，深入研究和掌握界面反应和界面影响性能的规律，有效地控制界面的结构和性能，是获得高性能金属基复合材料的关键。本文讨论金属基复合材料的界面反应，界面对性能的影响，以及控制界面反应和优化界面结构的有效途径等问题。

挤压铸造颗粒增强金属基复合材料过程中液态金属浸渗和传热行为的分析

挤压铸造颗粒增强金属基复合材料（ＭＭＣｓ）过程中，挤压压力、熔体的预热温度、预制件的体积分数、颗粒的半径等都将对压力浸渗效果乃至最终复合材料的力学性能产生深刻的影响．分析了挤压铸造ＭＭＣｓ过程中液态金属浸渗和传热行为，推导出挤压铸造ＭＭＣｓ过程中，液态金属浸渗规定深度所需要的时间，随着无量纲压力Φ的增大，浸渗所需的时间τ＊缩短；但当Φ值很大时，Φ的升高使τ＊的减少不明显．建立了挤压铸造ＭＭＣｓ过程中液态金属浸渗区和未浸渗区的温度平衡方程，并求出了差分解．