SiC_p尺寸及基体强度对铝基复合材料破坏机制的影响

对粉末冶金法制备的尺寸分别为3．5，10，20μm的Sicp增强Al-Cu基复合材料的拉伸断口及EDX成分分析表明，增强相尺寸大于10μm时，复合材料的破坏归因于SiCp解理形成的裂纹；增强相尺寸为3．5μm时，复合材料的破坏则归因为SiC-Al界面撕裂形成空洞和裂纹.拉伸试验表明，小尺寸SiCp增强的复合材料具有高的拉伸强度及延伸率.低强度复合材料由于基体强度降低，塑性增加，破坏过程主要表现在拉伸载荷下SiCp附近铝基体的空洞形核、长大和聚合.

超声液相铸造SiC_w/Al及SiC_p/Al复合材料

用超声液相铸造新技术制备了碳化硅晶须及碳化硅颗粒增强铝基复合材料.证明铸造时对铝液进行超声振荡可以促进增强相与铝液的润湿,改善增强相在铝基体中分布的均匀性,减少气孔率,且用超声液相铸造技术制备的铝基复合材料具有较好的重熔性.还对超声液相铸造的SiCw/Al和SiC_p/Al复合材料制备过程特点、显微组织特征、断口形貌及重熔性能进行了初步探讨.

金属和陶瓷界面对复合材料特性的影响

对粉末冶金、挤压铸造和液相铸造工艺制备的各种陶瓷增强铝基、钛基复合材料中金属和陶瓷的界面特性、显微结构、界面对复合材料力学性能的影响进行了初步的探讨。研究结果指出，金属和陶瓷界面存在机械结合和反应结合的不同特性，并在受载破坏时表现出不同的断裂形貌。复合材料界面上存在析出相割裂了陶瓷增强相与基体界面的联系，降低了界面结合强度，陶瓷增强相表面的物理、化学状态及基体的化学成分对金属基复合材料的特性具有重要影响。

超声铸造铝基复合材料研究

一、前言 非连续增强铝基复合材料具有比模量、比强度高,耐磨损,热膨胀系数低等特点,并可用常规的加工技术进行制备,受到了材料科学界的重视,相继开发出粉末冶金,挤压铸造,流变铸造、液相铸造、喷镀沉积,爆炸复合等多种复合技术,以满足工业技术领域的不同需求。其中,增强相直接加入铝液中的液相铸造技术有成本低、工艺简便的显著特点,可广泛地推广应用。近年来,各国在理论或技术上仍继续进行研究,以进一步提高铸造复合材料性能。众所周知,提高铸造复合材料性能必须改善陶瓷增强相与铝液的润湿性,提高增强相在铝基体中分布的均匀性,抑制增强相与铝合金间的化学反应以及降低气孔率。同时,铸造复合材料的重熔性也是实现应用的重要性能之一。 对液相铸造法制备非连续增强铝基复合材料进行研究过程中,应用超声波对铝液进行振荡可以缩短增强相与铝液润湿所需要的时间,明显改善增强相在铝基体中的分布均匀性,减少气孔率,显著提高了铸造复合材料的质量。早期P.K.Rohatgi曾报道过超声可改善增强相在液金属中的润湿性,但未见到详细的研究报道。本文对超声铸造法制备铝基复合材料过程的特点,显微组织特征,断口形貌及重熔性等进行了初步的探讨。

SiC纤维增强Ti基复合材料的组织

采用真空热压扩散结合工艺制备出ＳｉＣｆ／Ｔｉ－１５—３复合板材．研究制备工艺，ＳｉＣｆ基体合金特性，复合材料的显微组织及界面特征结果表明，合适条件下国产射频加热ＣＶＤ法制备的ＳｉＣｆ与Ｔｉ－１５—３基体具有较好的相容性，界面结合良好在拉伸条件下ＳｉＣｆ有从基体拔出的倾向，纤维具有脆性解理断口特征，Ｔｉ－１５—３基体具有塑性断口特征．

原位生长TiB_2增强Al复合材料的研究

将纯Al,Ti,B粉进行真空热压反应烧结,成功地制备了原位生长TiB_2增强Al复合材料。生成的TiB_2具有亚微尺寸,基本无点阵缺陷。这种复合材料具有高的室温强度和模量,以及良好的高温性能。

弥散质点和SiC颗粒复合强化Al基复合材料 Ⅰ．制备和微观结构

采用纯Ａｌ粉、Ｃ粉和ＳｉＣ颗粒进行机械合金化和热处理，经冷压实后直接进行热挤压，成功地制备了Ａｌ_４Ｃ_３、Ａｌ_２Ｏ_３弥散质点不和ＳｉＣ颗粒复合强化Ａｌ复会材料．金相显微镜、透射电镜和高分辨电镜观察表明，ＳｉＣ颗粒与Ａｌ基体具有较好界面结合，其在基体中分布的均匀性受基体粉末特性的影响Ａｌ_２Ｏ_３含量较低且尺寸细小，Ｘ射线衍射和透镜分析难以确定．Ａｌ_４Ｃ_３为尺寸细小（直径约０．０２μｍ，长度约０．２μｍ）的棒状单晶体，与Ａｌ基体没有固定的取向关系，界面结合良好，无中间过渡层．

晶须增强Al－8．5Fe－1．3V－1．7Si复合材料及晶须增强效果的评价

采用粉末冶金法在较高的温度下制备了ＳｉＣ，Ｓｉ_３Ｎ_４和Ａｌ_（１８）Ｂ_４Ｏ_（３３）晶须增强Ａｌ－８．５Ｆｅ－１．３Ｖ－１．７Ｓｉ耐热铝合金复合材料，山于采用不含Ｍｇ的基体避免了Ａｌ_（１８）Ｂ_４Ｏ_（３３）晶须界面上出现界面反应和Ｓｉ_３Ｎ_４，ＳｉＣ晶须界面上出现的界面生成物，所以所有晶须界面都是清洁的．加入晶须可以明显提高材料的强度和模量，三种晶须的增强效果依次为ＳｉＣ，Ｓｉ_３Ｎ_４和Ａｌ_（１８）Ｂ_４Ｏ_（３３）．这类复合材料的强度随温度的升高呈线性下降。

Al_2O_3,TiB_2粒子增强铝基复合材料的动态压缩性能和高温蠕变性能

对ＴｉＯ２－Ａｌ－Ｂ和ＴｉＯ２－Ａｌ－Ｂ２Ｏ３体系制备的两种Ａｌ２Ｏ３和ＴｉＢ２原位粒子增强铝基复合材料进行了动态压缩试验和高温拉伸蠕变试验．动态压缩试验表明，随着应变速率的提高，复合材料的强度和初始加工硬化率明显增加．然而，复合材料中含有的条状Ａｌ３Ｔｉ对复合材料的动态机械响应基本没有影响．透射电镜观察表明，在高应变速率下两种复合材料强度和初始加工硬化率的明显提高可由复合材料基体中位错密度的显著增加来解释．高温蠕变试验表明，两种复合材料均表现出高的显态应力指数和蠕变激活能．复合材料中含有的Ａｌ３Ｔｉ对蠕变速率的应力依赖性（应力指数）基本没有影响，对复合材料的蠕变抗力亦无明显的降低作用．然而Ａｌ３Ｔｉ提高了复合材料蠕变速率的温度依赖性（蠕变激活能）．在引入门槛应力后，两种复合材料的蠕变数据均可由微观结构不变模型来解释．

碳化硅颗粒增强铝基复合材料(SiCp/2024Al)的扩散焊研究

采用加纯铝箔中间层的方法，研究了１５％ＳｉＣｐ／２０２４Ａｌ复合材料的固态扩散焊结果表明：在温度为 ５７０℃、压力为 １６ＭＰａ、焊接时间为６０ｍｉｎ的条件下，获得了较高质量的复合材料扩散焊接头对接头进行的剪切强度试验和金相分析发现，焊接界面平行性特征不明显，中间层明显变薄的接头具有较高的剪切强度．扫描电镜观察分析显示，接头断口呈现明显的韧性断裂特征。

原位Al_2O_3和TiB_2粒子增强Al-Cu合金基复合材料的制备和性能

由ＴｉＯ２ＡｌＢＣｕＯ体系制备了原位Ａｌ２Ｏ３和ＴｉＢ２粒子增强Ａｌ３．２％Ｃｕ和Ａｌ６．０％Ｃｕ合金基复合材料。Ｘ射线衍射分析表明，在两种复合材料中均有Ａｌ２Ｏ３和ＴｉＢ２生成，没有发现Ａｌ３Ｔｉ相产生。原位生成的Ａｌ２Ｏ３和ＴｉＢ２粒子为尺寸小于２μｍ的等轴状粒子，在Ａｌ基体中均匀分布。室温拉伸试验表明两种ＡｌＣｕ合金基原位复合材料具有很高的强度，并且随着基体合金中Ｃｕ含量的增加复合材料的强度增加。动态压缩试验表明，这种ＡｌＣｕ合金基原位复合材料的强度对应变速率是不敏感的，这可由不同应变速率变形后的复合材料基体中位错密度大致相同来解释。高温压缩蠕变试验表明，两种复合材料均表现出高的显态应力指数。随基体合金中Ｃｕ含量的增加复合材料的蠕变抗力明显提高。

SiCp／2024Al复合材料拉伸断裂过程的SEM研究

对粉末冶金法制备的２０μｍＳｉＣ颗粒增强２０２４Ａｌ复合材料进行了动态拉伸试验。试验表明，在比较低的应力下就有ＳｉＣ颗粒产生开裂，大量ＳｉＣ颗粒开裂造成的材料累积损伤导致复合材料的最终断裂，从复合材料的强化机制和力学计算对试验结果给出了解释。

弥散质点和SiC颗粒复合强化Al基复合材料 Ⅱ．性能和断裂特征

对机械合金化制备的Ａｌ_４Ｃ_３、Ａｌ_２Ｏ_３弥散质点和ＳｉＣ颗粒复合强化Ａｌ基复合材料进行了拉伸试验和断口分析，并测定了弹性模量和热膨胀系数．研究表明，在ＳｉＣ_ｐ／Ａｌ复合材料中引入弥散的Ａｌ_４Ｃ_３和Ａｌ_２Ｏ_３质点可以明显提高复合材料的室温和高温强度，随加入Ｃ含量的增加或Ａｌ粉氧化时间的加长，复合材料的强度提高．在Ａｌ_４Ｃ_３／Ａｌ复合材料的基础上加入ＳｉＣ颗粒可以提高复合材料的弹性模量并进一步降低其热膨胀系数．复合材料断口为大韧窝加细小韧窝的混合断口，随复合材料基体强度的增加，拉伸断口上断裂的ＳｉＣ颗粒数量增多．

SiC颗粒尺寸及含量对SiCp/2024Al复合材料性能的影响

本文对粉末冶金法制备的SiCp/2024Al复合材料的性能进行了研究。随SiC颗粒尺寸的增大,复合材料的强度降低,而塑性和磨损抗力则增加。SiC颗粒尺寸对复合材料的物理性能没有什么影响。增加SiC颗粒含量,复合材料的强度、模量均增大,磨损抗力亦明显增加,而塑性和热膨胀系数则降低。

碳化硅颗粒增强2124Al复合材料特性研究

本文对粉末冶金法制备的SiCp/2124Al复合材料进行了不同温度的拉伸试验和物理性能测试,对并其时效析出特性和磨损性能进行了研究。结果表明,这种复合材料不仅具有高的室温强度、模量和低的热膨胀系数,而且表现出良好的高、低温性能和抗磨损性能。SiC颗粒加入铝合金显著加速了其时效析出过程。

Ti形态对原位生长陶瓷粒子增强Al复合材料微观结构的影响

采用Ｔｉ－Ａｌ－Ｂ和ＴｉＯ２－Ａｌ－Ｂ两个体系利用反应热压方法制备了原位ＴｉＢ２粒子增强Ａｌ（ＴｉＢ２／Ａｌ）和原位Ａｌ２Ｏ３，ＴｉＢ２粒子复合增强Ａｌ（Ａｌ２Ｏ３．ＴｉＢ２／Ａｌ）两种复合材料，研究表明，对于Ｔｉ－Ａｌ－Ｂ体系，除ＴｉＢ２外还有一定量的尺寸可达几十微米的Ａｌ３Ｔｉ生成，原位形成的ＴｉＢ２大部分为０．１－５０μｍ的块状粒子，此外还有少量长宽比大于４的棒状ＴｉＢ２．对于ＴｉＯ２－Ａｌ－Ｂ体系，基本上没有Ａｌ３Ｔｉ生成，原位形成的Ａｌ２Ｏ３和ＴｉＢ２为００５－２０μｍ的近似等轴状的粒子．对两种复合材料差异的微观结构给出了解释．

TiO_2－Al－B系反应烧结制备的复相陶瓷和原位Al基复合材料

采用反应烧结方法，利用ＴｉＯ２，Ａｌ和Ｂ粉末间的放热反应在较低的温度下制备Ａｌ２Ｏ３－ＴｉＢ２复相陶瓷和原位生长Ａｌ２Ｏ３和ＴｉＢ２弥散粒子增强Ａｌ复合材料Ａｌ２Ｏ３－ＴｉＢ２复相陶瓷是密度ρ～０．８的多孔体，由尺寸约１０μｍ的生长单元构成晶粒，在陶瓷中还含有少量的Ａｌ３Ｔｉ．Ａｌ基复合材料中原位形成的Ａｌ２Ｏ３和ＴｉＢ２粒子尺寸小于２μｍ，在基体中呈现均匀分布，没有发现Ａｌ３Ｔｉ生成．这种原位Ａｌ基复合材料具有优于ＳｉＣｗ／Ａｌ复合材料的强度．

不连续纤维增强Ti基复合材料蠕变形变与断裂

研究了ＴｉＣ颗粒和ＴｉＢ_２晶须增强的Ｔｉ－６Ａｌ－４Ｖ复合材料高温蠕变形变与断裂行为，ＴｉＣ增强的复合材料比基体合金的蠕变速率低一个数量级，ＴｉＢ_２增强的复合材料比基体合金低二个数量级。蠕变速率与应力的关系曲线呈两个阶段：在低应力阶段，蠕变应力指数为２～４，蠕变激活能为１２６～１８８ｋｌ／ｍｏｌ；在高应力阶段，应力指数为７～９，激活能为２４３～２７６ｋｌ／ｍｏｌ。复合材料与基体合金的应力指数和激活能相同。用透射电镜和扫描电镜研究了形变和断裂后的位错结构、裂纹和断口形貌。

SiC_p增强铝基复合板材力学性能与晶粒取向分布

研究了粉末冶金法制备的SiCp增强铝基（Al—3．OCu—1．5Mg—0．4Mn）复合板材在热轧和冷轧状态下的力学性能及板材中的晶粒取向分布结果表明，热轧板材抗拉强度及塑性明显高于冷轧态，屈服强度则低于冷轧态.冷轧板织构主要包含微弱的剪切织构{001}<110>和两个常见的面心立方金属织构组分{110}<112>及{3314}<773>；而热轧板织构近乎无规分布.晶粒取向的择优对复合板材的屈服强度有一定影响，与抗拉强度无关.冷轧板抗拉强度的降低是轧制时产生的大量做裂纹所致．

SiCp／Al－Li复合材料的微观结构性能、及断裂特征

本文对粉末冶金法制备的ＳｉＣｐ／Ａｌ－Ｌｉ复合材料进行了不同温度的拉伸试验和透射电镜分析，结果表明，该复合材料具有高的室温强度和低的延伸率。在复合材料基体晶界和ＳｉＣ颗粒界面处均存在一定宽度的无沉淀带。微裂纹常在基体晶界和ＳｉＣ颗粒界面处形成。复合材料的断裂形貌为韧窝加沿晶断裂。