碳化硼颗粒增强Cu基复合材料的研究

研究了用表面涂覆含钛金属涂层的碳化硼颗粒增强 Cu基复合材料 [B4Cp/(Ti B2 +Ti N) /Cu],并与未经涂覆的 B4C颗粒增强 Cu基复合材料 (B4Cp/Cu)进行了对比。实验结果表明 ,前者的致密度和电导率比后者好。磨损实验结果表明 ,使用有涂层颗粒的复合材料的耐磨性比无涂层颗粒的好。通过对复合材料界面和磨损表面的电镜观察表明 ,B4C颗粒经过涂覆处理后 ,改善了复合材料的界面粘结性能 。

车离合器用SPS烧结B4C颗粒增强Cu基复合材料组织和摩擦性能分析

为了提高汽车制动性能,通过B4C颗粒增强Cu基复合材料,并对其进行放电等离子烧结(SPS)制造。采用实验测试的手段研究不同质量分数的B4C颗粒对复合材料组织和摩擦性能的影响。研究结果表明:B4C处于10%~30%范围时,未出现明显团聚;当B4C达到50%时,B4C颗粒出现团聚状态。材料密度随着B4C含量的上升而逐渐增加,通过SPS烧结,能够明显降低Cu合金的体积膨胀率。当B4C含量处于较低水平时,摩擦副能够良好地贴合Cu基体,导致基体产生剥离现象。当材料中增强体含量继续上升,犁沟状磨损形貌。B4C/Cu基材料具有较高的最大摩擦系数与平均摩擦系数。通过降低B4C/Cu基材料颗粒脱落程度,可以有效提高材料的摩擦稳定系数。

金属颗粒增强镁基复合材料制备技术及性能的研究进展

镁基复合材料具有低的密度、优异的力学性能等特点,在汽车、电子、航空航天等领域有广阔的应用前景。本文综述了国内外金属颗粒增强镁基复合材料的研究进展,详细介绍了金属颗粒增强镁基复合材料常见制备方法的特点,分析了金属颗粒增强镁基复合材料的界面结构和主要强韧化机理。最后,对金属颗粒增强镁基复合材料制备材料及工艺的发展进行了展望。

颗粒增强Cu基复合材料的导电性

采用内氧化工艺和粉末冶金制备了不同体积分数和不同增强相的Cu基复合材料,测试了Cu基复合材料的导电性能。结果表明,内氧化工艺制备的Al2O3/Cu复合材料的电导率和密度均高于粉末冶金工艺制备的Al2O3/Cu复合材料,且复合材料的电导率和密度随Al2O3颗粒增强相含量的增加而降低;另外,Cu基复合材料的电导率随颗粒-基体的热膨胀系数差值的增大而降低。微观组织观察表明,界面结合状态与复合材料的电导率密切相关。内氧化法制备的Al2O3/Cu复合材料比粉末冶金法制备的Al2O3/Cu复合材料晶界排列更整齐致密。

固态法制备颗粒增强铝基复合材料的研究进展

颗粒增强铝基复合材料具备优异的综合性能,可用作结构-功能一体化构件,在新能源汽车、航空航天、核电和兵器装备等领域的应用潜力巨大。不同铝基体、颗粒增强体和制备方法对铝基复合材料的力学性能与物理性能的影响至关重要。近年来,科研工作者在颗粒增强铝基复合材料及其高性能制备方法上开展了大量工作,并取得一定进展。本文通过综述1xxx系、6xxx系等铝基体,氧化物、碳化物等颗粒增强体,粉末冶金法、大塑性变形法等固态法制备方法,力学性能、耐腐蚀性能等服役性能的最新研究进展,系统分析了不同制备方法的优势与目前存在的不足,以期为高性能颗粒增强铝基复合材料的选择、制备与应用提供参考。

铝酸盐体系中氧化时间对碳化硅颗粒增强铝基复合材料微弧氧化膜层的影响

[目的]探究氧化时间对碳化硅颗粒增强铝基(SiC_(p)/Al)复合材料微弧氧化膜层的影响。[方法]选用铝酸盐体系作为电解液,对SiC_(p)/Al复合材料进行微弧氧化处理,分析氧化时间对膜层组织结构、物相、厚度、粗糙度、结合力、电绝缘性及耐蚀性的影响。[结果]随着氧化时间延长,膜层逐渐变得连续均匀,厚度增加。若氧化时间过长,膜层会出现层叠现象,形成大尺寸微孔及裂纹,且生长速率越来越低。膜层结合力随氧化时间延长先增大后减小,在60 min时最大,达到39.85 N。氧化时间为10 min时,膜层的电绝缘性及耐蚀性最优,100 V和500 V电压下的绝缘电阻分别达到3.11×10^(12)Ω和1.41×10^(12)Ω,腐蚀电位为-0.6298 V,腐蚀电流密度为1.332×10^(-7)A/cm^(2)。[结论]SiC_(p)/Al复合材料表面微弧氧化膜层的连续性、均匀性及生长速率均与氧化时间有关。需选择合适的氧化时间,才能制备出连续、均匀且综合性能优异的膜层。

颗粒增强铝基复合材料热等静压近净成形有限元模拟

目的建立可靠的模拟方法,以更高效地预测颗粒增强铝基复合材料(PRAMC)粉末热等静压中的形状变化和不同部位致密度的差异,解决传统实验试错方法适用性差且费时费力的问题,满足批量应用的需求。方法以45%(体积分数)SiCp/6092Al复合材料为研究对象,构建了能预测粉末热等静压成形过程的有限元模型。使用Gurson-Tvergard-Needleman(GTN)模型作为粉末本构模型,建立了粉末尺度的代表性体积单元(RVE)对GTN模型进行修正。结果通过对比GTN模型计算结果与实验结果,发现修正后的GTN模型能更准确地预测模型的最终变形尺寸,与修正前相比,相对误差降低了1.6%~2.9%。使用修正后的GTN模型对杯形回转体零件的热等静压成形过程进行预测,最终形状的计算结果与实验结果的相对误差仅为0.2%~3.1%,致密度分布的相对误差在0.5%以内。在探究包套厚度对热等静压过程的影响时发现,随着包套厚度的增大,热等静压过程中的屏蔽作用增强,内部粉体致密度下降。结论为PRAMC热等静压近终形制备的形状和致密度控制问题提供了有限元预测工具,辅助优化了热等静压工艺和包套设计,降低了颗粒增强铝基复合材料热等静压近净成形过程开发的试错成本。

碳纤维增强树脂基复合材料的层间颗粒增韧技术研究进展

碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)具有高强高模的优点,被广泛应用于汽车、体育、船舶、航空航天等领域,达到了材料轻量化的要求。目前使用较多的树脂基体以环氧树脂(EP)等热固性树脂为代表,普遍存在脆性大、韧性差的问题,导致复合材料层合板容易在层间发生开裂。层间增韧是一种有效的增韧方式,它可以在不改变基体树脂粘度的情况下对特定区域进行增韧,提高材料的断裂韧性。本文介绍了层间断裂模式并总结了层间断裂韧性(ILFT)测试的数据处理方法,总结了聚合物颗粒与无机纳米颗粒(主要是碳纳米管)的颗粒种类、增韧机制、引入方式,并主要通过层间断裂韧性评价了各种颗粒的增韧效果。

粉末冶金法制备氧化物颗粒增强Cu基复合材料

采用粉末冶金工艺制备了不同氧化物颗粒增强的Cu基复合材料,研究了Cu基复合材料的组织与性能变化,探索了不同氧化物颗粒对Cu基复合材料的增强效果和强化机理。结果表明,具有相近物理性能的氧化物颗粒增强Cu基复合材料的性能也相近,Al_2O_3和MgO粉体颗粒的物理性质相近,而Al_2O_3/Cu和MgO/Cu复合材料的性能也相近,其硬度均高于SiO_2/Cu复合材料。当颗粒体积分数为2.5%时,Al_2O_3/Cu复合材料和MgO/Cu复合材料的硬度(HB)分别为94.4和93.9。复合材料的强化机制以位错强化和颗粒复合强化为主,纳米级氧化物颗粒的钉扎和挤压过程中产生的位错等共同作用提高了复合材料的力学性能。

原位CuYSi颗粒增强块体镁基非晶合金复合材料的研究

用Mg-4%Si合金、纯Cu、纯Mg、Cu-38%Y合金经普通铜模铸造方法制备了一种原位颗粒增强Mg60Cu30Y10块体非晶合金复合材料。运用XRD以及EDS确定其颗粒为CuYSi相,采用SEM-EDS对颗粒的形貌、大小及成分进行了分析,并对Mg60Cu30Y10块体非晶合金复合材料的硬度及热稳定性进行了研究。结果表明,原位生成的CuYSi颗粒尺寸细小(10μm左右),形状规整并且均匀分布在非晶合金基体上;与Mg60Cu30Y10块体非晶合金相比,CuYSi颗粒的生成使得非晶合金复合材料的硬度增加102.5HV,ΔTx增加6.1K。

颗粒增强铝基复合材料的制备与界面行为

【目的】探讨颗粒增强铝基复合材料(particle-reinforced aluminum matrix composites,PAMCs)性能提升、应用前景等。【研究现状】概述PAMCs复合材料的主要制备方法,主要包括搅拌铸造法、原位合成法、粉末冶金法、喷射成形法、挤压铸造法、直接氧化法、高温水热合成法等;从结合方式、结合强度、界面表征等方面对PAMCs界面进行介绍;从强化机制和增强体因素等方面对界面力学性能进行概括。【结论与展望】复合材料的制备方法对增强体在基体中的分布、界面结合和性能产生显著影响,选择制备方法时应综合考虑所需的材料性能、生产成本及工艺可行性;界面结合对PAMCs的整体性能至关重要,良好的界面结合能提高材料的强度和韧性;强化机制决定材料的特性,通过成分设计、微观结构调控以及制备工艺优化等手段,实现多种强化机制的协同作用,可最大限度地提升材料的性能。未来的研究应致力于开发低成本、绿色环保等新型高效的制备技术,优化PAMCs的微观结构和性能;通过设计界面结构并调控界面反应等,可以进一步提升PAMCs的性能;控制界面反应也是PAMCs关键发展方向之一。

原位合成Al_(2)O_(3)/TiB_(2)颗粒混杂增强铝基复合材料的性能研究

针对传统铝合金无法满足工业和民用中对高强高导铝合金需求的问题,开发一种提升铝合金表面硬度且保证其导电导热性能的新型铝基复合材料。通过机械合金化法制备了Al-TiO_(2)-B混合粉末,采用放热弥散结合接触反应技术成功原位合成Al_(2)O_(3)/TiB_(2)颗粒混杂增强铝基复合材料,探究了原始粉末Al-TiO_(2)-B体系反应生成Al_(2)O_(3)/TiB_(2)颗粒混杂增强铝基复合材料的反应机理及反应温度对原位反应的影响,分析了铝基复合材料的微观组织形貌以及表面显微硬度和导电导热性能。XRD分析结果表明,反应温度达到1100℃保温200 min后,原始粉末Al-TiO_(2)-B体系中的TiO_(2)和B粉末完全反应,并且在反应过程中B粉抑制了中间产物Al3Ti和AlB2的生成,最终原位生成为Al_(2)O_(3)和TiB_(2)颗粒混杂增强的铝基复合材料。显微组织观察表明,在铝基体中原位生成了TiB_(2)颗粒(直径小于1μm)和Al_(2)O_(3)颗粒(粒径约为2μm),且铝基复合材料表面组织均匀致密。原位合成Al_(2)O_(3)/TiB_(2)混杂颗粒增强铝基复合材料的电导率为46.1%IACS,热导率约为198.5 W·m-1·K-1,显微硬度较传统A356铝合金的68 HV提升至76 HV,新型原位合成铝基复合材料在保证导电导热性能的前提下提升了铝基复合材料的显微硬度。

颗粒增强铝基复合材料激光增材制造研究现状

首先,介绍激光增材制造技术;然后,重点论述颗粒增强铝基复合材料(PAMCs)的研究现状,并分析不同种类的强化相颗粒对复合材料性能的影响;接着,探讨PAMCs制备过程中存在的问题;最后,展望PAMCs未来的研究方向。

增强体颗粒预氧化对AlCuMgAg基复合材料强度与韧性影响

预先对增强体颗粒进行表面氧化处理，然后采用压铸浸渗法制备了体积分数为50％的SiC颗粒增强AlCuMgAg基复合材料。通过力学性能测试与扫描电镜观察，研究了SiC颗粒表面氧化处理对复合材料抗拉强度与韧性的影响。结果表明，适度的预氧化可以提高基体与颗粒之间的界面结合强度，使复合材料抗拉强度得到提高，但其韧性稍有下降。

考虑颗粒团聚影响的聚合物基复合材料温度相关性拉伸断裂强度理论表征模型

聚合物基复合材料在不同温度下的拉伸断裂强度一直是人们关注的焦点,颗粒作为一种常见增强相可以显著提高聚合物基复合材料的拉伸断裂强度。然而,随着颗粒体积分数的增加,颗粒将会发生团聚现象,从而影响增强效果。针对颗粒增强聚合物基复合材料,通过计及颗粒团聚的影响,以及材料热物理性能随温度的演化,建立了一个考虑团聚影响的温度相关性拉伸断裂强度理论表征模型。模型得到了实验数据的良好验证。研究成果为定量表征不同颗粒含量、不同温度下复合材料的拉伸断裂强度提供了一种有效途径,加深了对不同温度下团聚现象对复合材料力学性能影响的认识。

SiC颗粒增强铝合金基复合材料断裂与强化机理

对 Si C颗粒增强铝合金基复合材料的室温拉伸断裂与强化机理进行了研究。结果表明 :该类材料的断裂包括基体韧断、界面脱开和增强体颗粒断裂三种方式 ,均属于 MNG模式 ;该类复合材料的强化效果取决于基体强度与界面强度的匹配关系 ,当基体的屈服强度达到某一临界值时 。

颗粒增强铝基复合材料研究进展

综述了颗粒增强铝基复合材料研究现状,从增强体选择、材料制备方法、机械性能、应用研究等各个领域,详细阐述了复合材料的特点,并指出了今后复合材料的研究方向。

增强颗粒对铝基复合材料摩擦学性能的影响

采用自制的摩擦磨损试验机考察了增强颗粒对铝基复合材料摩擦磨损性能的影响 .结果表明 :在基体合金、陶瓷颗粒尺寸和体积分数相同的条件下 ,Si C增强铝基复合材料的摩擦磨损性能优于 Al2 O3增强铝基复合材料 ;增大颗粒尺寸或增加颗粒体积分数均使得 Si C颗粒增强铝基复合材料的平均摩擦系数略有降低 ,耐磨性能提高 ;在与半金属摩擦材料配副时 ,颗粒增强铝基复合材料的摩擦系数与基体合金的相近 ,耐磨性能提高了

颗粒增强铝基复合材料在航空航天领域的应用

详细介绍了制备颗粒增强铝基复合材料较为成熟的4种工艺,分析了各自的优缺点,综述了颗粒增强铝基复合材料在国内外航空航天领域中的一些成功应用,同时对我国发展颗粒增强铝基复合材料提出了一些建议。

碳纳米管增强Cu和Al基复合材料的研究进展

碳纳米管(CNTs)增强Cu基或Al基复合材料是未来铜材或铝材方面最具潜力的发展方向之一。在本研究中,综述了近几年在CNTs增强Cu基和Al基复合材料研究方面取得的进展,论述CNTs的预处理、CNTs-金属复合粉末的制备、CNTs-金属复合块体材料的制备、界面结合机制以及CNTs的强化机理5个主要方面。