铍/铝复合材料制备技术与性能设计研究进展

铍/铝复合材料因其高比强度、高比刚度等优异性能,在航空航天等领域备受关注。本文综述了近30年来国际上在铍/铝复合材料制备技术方面的研究进展,总结了改善铍/铝复合材料微观组织、提高材料性能的方法,并对未来铍/铝复合材料研究方向提供了思路,对铍/铝复合材料的制备技术发展以及性能的突破进行了展望。

纳米复合材料界面调控与强化机制研究进展

纳米复合材料受小尺寸效应、量子效应和表界面效应的影响,体现出与传统材料截然不同的理化性质。纳米复合材料中的界面具有表界面含量高、自由能大和反应活性强的特点,因此其对材料服役、失效和断裂的影响更为显著。为了实现对纳米复合材料性能的精确控制,界面结构设计成为研究的重点。纳米复合材料界面主要分为物理结合界面、反应型结合界面以及过渡层结合界面。详细总结了纳米复合材料常见制备方法与界面结构特征,并从微结构交互作用、析出交互作用和载荷传递作用3个方面对界面交互作用进行了深入讨论;进一步结合界面结构特征,对纳米复合材料的强化机制和断裂行为进行了系统的总结与分析,并在此基础上对其未来发展进行展望。

片状粉末冶金的石墨烯/铝基复合材料制备过程控制与力学性能

石墨烯/铝复合材料具有强化效率高、强塑性协同提升、综合性能优异的特点,有望突破现有金属基复合材料强塑性匹配性差的瓶颈问题,但石墨烯的难于分散是困扰材料制备的重要问题。基于机械球磨工艺的片状粉末冶金技术可以将球状铝粉变成片状,实现石墨烯的均匀分散。本研究通过添加过程控制剂PDMS调控机械球磨过程,制备片状铝粉,结合压力浸渗技术制备0.6%(质量分数)GNPs/6061Al复合材料。结果表明:随着球磨时间延长,片状铝粉直径呈先上升后稳定的状态;随过程控制剂黏度上升,片状铝粉直径上升,铝粉片状化效果更明显,同时石墨烯缺陷含量先降低后上升。结合组织表征和力学性能测试,讨论了材料性能与组织结构间的关系。