TiB_2-Cu复合材料热冲击损伤行为的数值模拟

利用等离子电弧加热器结合数值模拟,考察了燃烧合成制备的TiB2-Cu金属陶瓷复合材料热冲击损伤行为;通过热物理性能实验数据,模拟了材料在高温环境中非均匀热传输边界条件作用下瞬态温度场和热应力场的分布。结果表明:材料中心位置处于压应力,并且沿径向递减;当越过电弧加热区,压应力逐渐转变为拉应力,并且最大拉应力处于试样周边区域;在热冲击条件下的损伤行为是热裂纹产生于试样边缘,然后沿径向中心区域扩展;等离子电弧加热实验也证实了理论模型的合理性。

B的计算纯度对TiB_2-Cu复合材料的影响

用SHS工艺制备了TiB2-Cu复合材料,研究了B的4组计算纯度90%、92%、95%和100%对复合材料的相对密度、相组成、微观组织、弯曲强度和断裂韧性的影响.结果发现TiB2-Cu复合材料的综合性能在B计算纯度为92%时最好,而并非实际纯度90%.基于B与粉末中的杂质O反应生成B2O3而挥发掉的原理,得出产生这种结果的原因主要是:B的计算纯度越低,表明B的实际含量越高,但同时相应的杂质含量也越高,这样由于杂质的挥发而产生的孔隙也越高;一小部分Ti在高温下固溶于基体Cu中而消耗Ti,使B剩余,所以在计算配比时,B的计算纯度应大于实际纯度,但是考虑到两种原因的综合作用,应存在一个最佳的计算纯度.

燃烧合成-熔铸工艺制备MoSi2-Cu复合材料的实验研究

本文建立了电场作用下的燃烧合成反应的热力学模型,利用燃烧合成-熔铸技术探讨了原位合成MoSi_2-Cu复合材料的可能性。实验表明,随着MoSi_2-Cu复合材料中Cu含量的增加,燃烧模式从热爆模式变为自蔓延模式。增加复合材料中的Cu含量,可降低MoSi_2颗粒的尺寸,改善其分布。

Al_(2)O_(3)-Cu/25Cr复合材料的热变形行为与热加工图

采用内氧化-快速热压烧结方法制备了Al_(2)O_(3)-Cu/25Cr复合材料,利用Gleeble-1500D型热模拟试验机对其进行热变形试验(变形温度为600~900℃,变形速率为0.001~1 s^(-1)),绘制了其真应力-真应变曲线,根据双曲正弦模型计算了复合材料的热变形激活能和本构方程,得到了Al_(2)O_(3)-Cu/25Cr复合材料热变形过程的热加工图。结果表明:Al_(2)O_(3)-Cu/25Cr复合材料的热变形激活能为287.227 kJ/mol,根据热加工图,确定了复合材料最佳的热加工工艺参数为变形温度为800~900℃、变形速率为0.25~1 s^(-1)。

双连续TiB_2-Cu基发汗陶瓷复合材料抗烧蚀行为

用粉末烧结结合自发浸渗法制备高体积TiB2含量(～83%)的双连续TiB2/Cu基复合材料。利用扫描电镜(SEM)和电子探针(EPMA)分析了试验材料烧蚀前后微观组织形貌。用等离子火炬电弧加热器对材料表面瞬时加热来考察复合材料的抗热冲击和抗烧蚀行为。结果表明:材料在电弧加热和冷却过程中没有出现崩裂现象,材料表面也没有裂纹产生,说明该材料具有良好的抗热冲击性能;微观组织分析表明,金属Cu相在材料烧蚀区-过渡区-基体区存在明显的梯度分布,靠近烧蚀区没有检测到金属相的存在,说明在高温下金属起到了“发汗冷却”作用,烧蚀机理为金属相的发汗冷却、化学烧蚀和机械剥蚀。

不同SPS烧结温度下制备WS2 -Cu复合材料及其摩擦磨损性能

通过在WS 2表面镀Cu预处理获得Cu包覆的WS 2粉末,并以纯Cu和Cu包覆WS 2粉末为原料,利用放电等离子烧结技术(SPS)制备WS 2-Cu复合材料,研究不同烧结温度下制备的复合材料的微观结构、力学性能和摩擦磨损性能。结果表明:烧结后的WS 2-Cu复合材料中,WS 2均匀分布在Cu基体中,WS 2与Cu界面结合良好。随着烧结温度的升高,复合材料的硬度呈上升趋势。在500~750℃烧结温度所制备的WS 2-Cu复合材料的摩擦因数较低(0.15~0.18),而在高于750℃烧结温度下所制备的复合材料的摩擦因数较大(0.42~0.54)。在700~750℃烧结温度下制备的WS 2-Cu复合材料磨损率最低为(1.6~1.8)×10-5 mm 3/(N·m)。WS 2表面镀Cu处理提高了WS 2-Cu复合材料的耐磨性能。WS 2-Cu复合材料合适的SPS烧结温度为700~750℃。WS 2-Cu复合材料在摩擦磨损过程中主要发生了不同程度的塑性变形、氧化磨损和粘着磨损。当WS 2-Cu复合材料中WS 2转变成W以后,复合材料的磨损表面还出现了明显的磨粒磨损现象。

TiB_2-Cu基复合材料的燃烧合成研究

通过燃烧合成工艺制备了 Ti B2 - 4 0 % Cu (质量分数 )基复合材料 ,对复合材料的反应热力学、相组成以及微观组织进行了研究。热力学计算结果表明 Ti B2 是最稳定的相 ,中间相 Ti- Cu化合物最终转变为 Ti B2 相 ;XRD结果显示复合材料的相组成为 Ti B2 相和 Cu相 ,没有生成其他中间相 ;微观组织观察表明 ,合成产物组织致密 ,增强体 Ti B2陶瓷颗粒尺寸细小 ,形貌主要呈近等轴状和块状 ,Cu作为金属粘结剂将 Ti B2 陶瓷颗粒相互连接在一起 ,Cu的存在促进了燃烧合成过程中材料的致密化行为。 Cu的加入使 Ti B2 - Cu基复合材料的致密度、弯曲强度和断裂韧性较 Ti B2纯陶瓷均有大幅度提高 ,材料的韧化机制为裂纹尖端塑性钝化机制。

内氧化法制备Al_2O_3-Cu复合材料的反应动力学分析

对于内氧化法制备 Al2 O3 - Cu复合材料 ,为了精确控制生成的 Al2 O3 粒子的形态及分布 ,对其反应动力学进行了理论分析 ,并将分析结果与实验结果进行对比。分析得出 :当内氧化温度一定时 ,内氧化时间 t与 Al2 O3 点状化合物层厚度δ为抛物线关系 ,高的内氧化温度使 Al2 O3 颗粒尺寸增大。理论分析结果与实验结果一致 。

高强高导TiB_2-Cu基复合材料的研究现状及展望

TiB2-Cu基复合材料具有高强度、高导电性等优异性能,有着广泛的应用前景.重点介绍了高强高导TiB2-Cu基复合材料的制备方法,并对其发展趋势进行了展望.

燃烧合成TiB2-Cu陶瓷基复合材料的无损检测

对自蔓延燃烧合成(SHS)结合准等静压同时致密化技术制备的TiB2-40Cu-8Ni复合材料进行了无损检测研究.选用X射线照相法和X射线计算机断层扫描成像法(CT)作为无损检测手段,对TiB2-40Cu-8Ni复合材料样品进行了缺陷检测.2种方法的检测结果均显示被测材料中未发现宏观气孔和裂纹等缺陷,其主要缺陷形式为陶瓷分布不均匀,且缺陷呈现各种不规则形态.选取CT检测试样中具代表性缺陷的切片位置剖开,进行电子探针实验及剖面的能谱定量分析,其结果与CT检测结果相符.

Ni的添加对TiB_2-Cu基复合材料微观组织的影响

利用燃烧合成工艺原位合成了 Ti B2 - Cu基复合材料 ,为了改善 Ti B2 陶瓷和 Cu基体的润湿性 ,将金属 Ni作为合金化元素加入到 Ti B2 - Cu复合材料。通过 XRD,SEM,EPMA和 TEM等检测手段对金属 Ni的添加对 Ti B2 - Cu基复合材料微观组织的影响进行了研究。结果表明 ,含 Ni复合材料的金属粘结相的面间距比不含 Ni时 Cu的面间距均有不同程度的减小 ;Ni加入后 ,Ti B2 - Cu- Ni复合材料的组织较 Ti B2 - Cu复合材料更加致密 ,但陶瓷颗粒尺寸却大于Ti B2 - Cu复合材料的颗粒尺寸 ;Ni的加入降低了复合材料的导热率和冷却速度 ,使得部分 Ti B2 陶瓷颗粒有足够的时间长成棒状 ,同时造成 Ti B2 陶瓷颗粒间形成更多的烧结颈 ;Ni的加入也改善了陶瓷与金属粘结相之间的润湿性 ,使陶瓷相与金属粘结相的界面结合牢固 ,看不到 Ti B2 - Cu复合材料中界面脱开的现象。金属 Ni的添加有利于改善 Ti B2 -Cu基复合材料的微观组织 。

0.5GO/CeO_(2)-Cu30Cr10W复合材料的热变形行为

采用冷冻干燥和放电等离子烧结的方法制备了原位石墨烯掺杂氧化铈增强的0.5GO/CeO_(2)-Cu30Cr10W复合材料。在600~900℃的变形温度范围和0.001~1 s^(-1)应变速率条件下,利用Gleeble-1500D热模拟试验机对复合材料进行了等温压缩试验,利用光学显微镜和透射电镜分析了其微观组织,绘制了不同试验条件下的真应力-真应变曲线,基于双曲正弦模型构建了复合材料的本构方程。结果表明:复合材料的抗拉强度为386 MPa,导电率为63.8%IACS;在热变形过程中,复合材料的流变应力随着热变形温度的升高而减小,随着应变速率的增大而增加,呈现出热敏感性和正应变速率敏感性;铬颗粒被挤压成条状,大量的位错缠结成网状位错结构,复合材料的动态再结晶机制是不连续的动态再结晶。

Al2O3-Cu/25W10Mo4Cr复合材料的电接触行为

采用真空烧结和内氧化法制备了Al2O3-Cu/25W10Mo4Cr复合材料,研究了其硬度、导电率、密度等综合性能和电接触性能。利用JF04C电接触触点测试系统测试了复合材料的熔焊力、燃弧时间、质量转移等电接触性能参数;利用JMS-5610LV扫描电镜对电接触试验后复合材料的表面进行微观形貌分析。结果表明:电压为DC 25 V时,Al2O3-Cu/25W10Mo4Cr复合材料的燃弧时间、燃弧能量随负载电流的增大而增大;接触电阻随负载电流的增大而减小;电接触后触点材料表面有气孔、裂纹、凹坑等典型电弧侵蚀特征。

0.5Y_(2)O_(3)/Al_(2)O_(3)-Cu/20Mo3SiC复合材料的热变形行为及热加工图

采用真空快速热压烧结法制备了0.5Y_(2)O_(3)/Al_(2)O_(3)-Cu/20Mo3SiC复合材料,在650~950℃温度范围和0.001~10 s^(-1)应变速率条件下,利用Gleeble-1500D数控动态-力学模拟试验机对0.5Y_(2)O_(3)/Al_(2)O_(3)-Cu/20Mo3SiC复合材料进行热变形试验,根据试验结果绘制了其真应力-真应变曲线。根据动态材料学模型,构建了复合材料的热加工图,确定其适宜的热加工参数。结果表明:0.5Y_(2)O_(3)/Al_(2)O_(3)-Cu/20Mo3SiC复合材料的真应力-真应变曲线存在典型的动态再结晶特征,其热激活能为211.109 kJ/mol,并构建了本构方程;基于动态材料模型构造的热加工图,确定了复合材料最佳的热加工工艺参数为:变形温度为725~950℃,应变速率为0.006~0.223 s^(-1)。

退火对熔渗法制备W/Y_(2)O_(3)-Cu复合材料组织和性能的影响

在1 250℃熔渗3 h制备了W/Y_(2)O_(3)-Cu复合材料,在700~1 000℃不同温度下对其进行高温退火处理,通过SEM对退火后复合材料表面和断口形貌进行表征,采用维氏硬度计、He检漏仪、激光导热仪、热机械分析仪和弯曲力学性能试验机对退火后复合材料的性能进行检测。研究结果表明:退火后复合材料与未退火样品具有相同的组织均匀性,退火降低了组织中的残余应力,使得W/Y_(2)O_(3)-Cu复合材料的热导率得到明显改善;退火对复合材料的热膨胀系数影响很小。900℃退火1h后W/Y_(2)O_(3)-Cu复合材料的热导率提升至最高197.67W/(m·K),热膨胀系数为6.9×10^(-6)/K,室温弯曲强度为1 169.7 MPa。

纳米TiO_2-Cu_2O复合材料可见光催化杀伤人宫颈肿瘤细胞研究

以人宫颈肿瘤细胞(Hela细胞)为研究对象,研究了可见光催化(光强为50mW/cm2)条件下,该复合材料Fenton作用对细胞的凋亡诱导作用和细胞周期的影响,并对抗肿瘤作用机理进行探讨.结果表明,该复合材料对肿瘤细胞具有明显的杀伤作用,抑制Hela细胞增殖,降低细胞存活率,诱导Hela细胞产生细胞凋亡.此外,还能够引起细胞周期各时相改变,使细胞生长阻滞于G2/M期.并引发细胞氧化应激反应的发生,最终破坏胞内抗氧化酶体系的平衡.由此可见,纳米TiO2-Cu2O复合材料在抗肿瘤的可见光疗应用中具有一定的应用价值.

弥散铜/35Cr电触头材料的热变形行为

通过快速热压烧结和内氧化法相结合制备了Al_(2)O_(3)-Cu/35Cr复合材料,在变形温度和试验速率分别为650~950℃和0.001~1 s^(-1)下,采用Gleeble−1500D型试验机对材料进行热变形试验,通过其真应力−真应变曲线分析了两种试验参数对流变应力的影响,并构建了复合材料的本构方程和热加工图,分析其热加工参数。结果表明:复合材料的Cr颗粒均匀分布在纳米γ-Al_(2)O_(3)弥散强化Cu基体上,其烧结态致密度、导电率和显微硬度分别为98.9%、44.4%IACS和145HV。Al_(2)O_(3)-Cu/35Cr复合材料具有热敏感性和正应变速率相关性,并且在变形量为0.3~0.5时最佳变形温度和应变速率参数分别为650~680℃、0.55~1 s^(-1)和810~950℃、0.007~0.123 s^(-1)。

熔渗法制备W/Y_(2)O_(3)-Cu复合材料的组织及性能

以湿化学法制备的W-Y_(2)O_(3)复合粉末进行骨架烧结,随后在1150~1450℃范围内进行不同保温时间的熔渗15%(质量分数)Cu处理,探究不同熔渗工艺对W/Y_(2)O_(3)-Cu复合材料组织和性能的影响。结果表明,对于800 MPa压制压力的W-Y_(2)O_(3)生坯,在1550℃高温烧结下具有最佳骨架结构,并且在1250℃、3 h进行熔渗15%(质量分数)Cu后制备的W/Y_(2)O_(3)-Cu复合材料组织最为均匀,具有较高的热导率(185.4 W/m·K)、抗弯强度(1050.0 MPa)、气密性(5.3×10^(-11)Pa·m^(3)·S^(-1))和较低的热膨胀系数(6.7×10^(-6)/℃)。W/Y_(2)O_(3)-Cu复合材料的性能显著优于商业W-15%(质量分数)Cu复合材料,这主要归因于Y_(2)O_(3)掺杂对渗铜用W骨架组织和性能的改善。