Al/Al_2O_3P金属基复合材料的静动态压缩性能及损伤分析(英文)

用气压浸渗工艺制备了体积分数40％-50％Al2O3颗粒增强纯铝基复合材料,使用了4种不同尺寸的Al2O3颗粒,其平均粒径分别为5μm、10μm、30μm和60μm.测定了这些复合材料的静、动态压缩性能,并通过材料压缩前后密度变化的测量定量表征了材料的累计损伤.结果表明,与基体材料相似,这些复合材料表现出明显的应变率敏感性;当增强颗粒平均粒径小于60 μm时,材料的累计损伤基本与应变率无关,而主要取决于材料的应变.材料中颗粒的破裂主要是由颗粒间的相互作用引起的.较小尺寸颗粒增强的复合材料具有较高的流动应力和较小的累计损伤,并随着颗粒体积分数的增加,材料的流动应力和损伤率都相应增加.

Al2O3/Fe金属基复合材料的制备工艺及性能研究

为提高铁基复合材料的耐磨性能和降低生产成本,采用粉末冶金法制备Al2O3/Fe基复合材料,研究Al2O3/Fe金属基复合材料制备工艺及性能。结果表明:Al2O3/Fe基复合材料的硬度随着成型压力的增加先升高后降低,80 MPa时达到最大;随着保压时间的延长而升高,在10 min后升高趋势较小;随着烧结温度的升高而升高,1 600℃后升高趋势较小。通过工艺参数优化,得到成型压力为80 MPa、保压为10 min和烧结温度为1 600℃较适宜,获得的Al2O3/Fe基复合材料的硬度为194HV。

直接金属氧化法制备SiC_p/Al_2O_3-Al复合材料

利用直接金属氧化法制备了SiC颗粒增强Al2O3-Al基复合材料,借助于XRD和光学显微镜对该复合材料的组成及微观结构进行了观察,分析了SiO2层、合金成分和制备温度对复合材料性能的影响。结果表明:该复合材料结构致密且渗透完全,微观结构由三种相互穿插相组成:SiC预制体、连续的Al2O3基体及呈网状结构分布的未被氧化的残余铝合金。

直接金属氧化法制备SiC_p/Al_2O_3-Al复合材料的显微结构及工艺因素的研究

在低成本的前提下 ,利用直接金属氧化法 (DIMOX)制备了SiC颗粒增强Al2 O3-Al基复合材料 ,并详细叙述了此种方法的工艺过程。借助于X—射线衍射 (XRD)和扫描电镜 (SEM)对该种复合材料的微观结构进行了观察 ,分析了SiO2 层、合金成分和温度制度对复合材料性能的影响。结果表明 ,此种复合材料结构致密且渗透完全 ,微观结构由三种相互穿插相组成 :SiC预制体、连续的Al2 O3基体 ,呈网状结构分布的未被氧化的残余Al。合金成分及烧成制度是此工艺过程中的最重要的工艺参数。

直接金属氧化法制备SiC_p/Al_2O_3-Al复合材料的微观结构与工艺性能的研究(英文)

采用直接金属氧化法制备了SiC颗粒增强Al2O2 Al基复合材料,借助XRD和光学金 相显微镜对该复合材料的组成及微观结构进行了观察,分析了SiO2层、合金成分和温度制度 对复合材料性能的影响。结果表明该复合材料结构致密且渗透完全,微观结构由3种相互穿 插相组成,即SiC预制体、连续的Al2O3基体及呈网状结构分布的未被氧化的残余Al。

纳米Al2O3增强金属基复合材料的研究进展

纳米Al2O3颗粒具有优异的力学性能,加入金属中可以大幅提高材料的拉伸强度、屈服强度、硬度等常温力学性能及高温性能。在目前的实验室及工业生产中,制备纳米Al2O3应用最广泛的是液相法,包括沉淀法、溶胶-凝胶法、水解法、微乳液法等。纳米Al2O3增强金属基复合材料可以通过外加法或原位法制备。外加法是在制备复合材料之前单独合成纳米Al2O3颗粒,结合粉末冶金、熔铸等方法引入金属基体,但往往容易出现纳米增强体团聚及增强体与基体界面结合不好。适当的加工工艺,如机械合金化、摩擦搅拌工艺,能在一定程度上弥补这些缺点。原位法是使金属Al发生氧化反应,或基体中其他元素的氧化物与金属Al发生铝热反应生成Al2O3,再通过热压、挤出等致密化手段来制备纳米Al2O3增强金属基复合材料。原位法制备的复合材料往往增强相与基体界面结合更好,且纳米Al2O3在基体中分布更均匀、分散。纳米Al2O3在金属基复合材料中增强机制主要有两方面,一是Orowan机制,弥散在金属晶粒内部的纳米Al2O3颗粒起到阻碍位错通过的作用;二是部分纳米Al2O3分布在金属晶界附近,阻止晶界移动,从而阻止晶粒长大。最后展望了纳米Al2O3增强金属基复合材料的发展前景,指出显微组织结构的构型设计是进一步提高这类材料综合力学性能的有效途径。

PPS／Al2O3导热复合材料的性能及其应用

以微米级三氧化二铝(Al2O3)为导热填料,制备了聚苯硫醚(PPS)/Al2O3导热复合材料,研究了硅烷偶联剂表面改性对PPS/Al2O3复合材料力学性能和导热性能的影响。研究表明,硅烷偶联剂对Al2O3的表面改性提高了PPS/Al2O3导热复合材料的力学性能,且材料的热导率随着Al2O3含量的增加而增大,当Al2O3的质量分数为70%时,未改性和改性Al2O3填充PPS导热复合材料的热导率分别达到2.279 W/(m.K)和2.392 W/(m.K),后者的热导率在Al2O3含量较高时偏离Agari理论曲线。SEM分析表明,改性Al2O3在PPS中分散均匀,两者结合紧密。经应用研究表明,PPS/改性Al2O3质量比为40/60的导热复合材料完全可满足发动机零部件、高耐热电子元器件对材料导热与力学性能的要求。

亚微米Al_2O_3颗粒的微观结构及Al_2O_(3p)/1070Al复合材料的界面

利用透射电镜和高分辨电镜对直径为 0 .15 μm的球形Al2 O3 颗粒增强相及其增强 10 70Al复合材料的界面进行了观察 ,结果表明 :Al2 O3 颗粒是由一些角度相差较小的晶面构成的多面体 ,多面体的各晶面是由密排面沿着密排晶向形成的台阶式结构 ;0 .15 μm的Al2 O3 p/10 70Al复合材料界面结合良好 ,没有发现任何界面反应物 ;由于颗粒的台阶式结构导致铝基体与Al2 O3

Al_2O_(3(p))/ZA35锌基复合材料的制备及其磨擦性能

利用Al2(SO4)3分解,在铝熔体中原位生成Al2O3颗粒。实验结果表明:采用石墨坩埚、电磁搅拌和铝熔体中加入镁的工艺流程,可实现Al2O3颗粒和铝熔体的有效复合,进而制备出Al2O3(p)/ZA35锌基复合材料;与基体合金ZA35相比,复合材料的耐磨减摩性能有了明显的提高。

原位Al_2O_3片晶/Ce-TZP和SrO·6Al_2O_3棒晶/Ce-TZP复合材料的制备与显微结构

通过在 Ce- TZP基体中加入 Al OOH及矿化剂 Ti O2 或反应剂 Sr CO3制备了原位 Al2 O3片晶 / Ce- TZP复合材料和原位 Sr O· 6 Al2 O3棒晶 / Ce- TZP复合材料。在烧结过程中 Ti O2 促进 Al2 O3晶粒发生显著的各向异性生长原位生成的片晶、Al2 O3与 Sr CO3发生反应 ,原位生成的高度各向异性的棒晶 ,它们在基体中分布均匀 ,具有较大的纵横比。烧结温度对片晶 /棒晶的大小和含量有明显影响。通过在基体中原位形成片晶或棒晶 。

La_2O_3,Ce_2O_3掺杂对原位合成Al_2O_3(p)/TiAl复合材料显微组织与性能的影响

借助XRD,SEM分析及力学性能测试,分析了La2O3,Ce2O3掺杂对原位合成Al2O3颗粒强化钛铝基复合材料组织与性能的影响,探讨了稀土氧化物(La2O3,Ce2O3)的细化机制。研究结果表明:掺杂稀土氧化物后产物由-γTiAl/α2-Ti3Al双相、Al2O3及Al4La或Al4Ce相组成;Al2O3颗粒分布于晶界处,使基体晶粒得以细化;引入稀土元素后材料的密度明显增强,氧化铝的团聚现象减弱。力学性能测试表明,La2O3,Ce2O3的引入,有效改善了复合材料的力学性能,尤其是掺杂Ce2O3后,材料的抗弯强度比未掺杂时提高了160%以上。

PTFE/Al_2O_3纳米复合材料的摩擦磨损性能研究

利用MM-200型摩擦磨损试验机研究了PTFE/Al_2O_3纳米复合材料的摩擦磨损性能,并采用扫描电子显微镜观察、分析了试样磨屑形状及磨损机理。结果表明,经表面处理的纳米Al_2O_3能明显提高PTFE的耐磨损性并改变其磨屑形成机理;当表面处理纳米Al_2O_3含量为3％时,PTFE纳米复合材料的磨损量最小,但在试验范围内,表面处理纳米Al_2O_3含量变化对PTFE纳米复合材料的耐磨损性影响不大,而PTFE纳米复合材料的摩擦系数则随表面处理纳米Al_2O_3含量增加而略有增大,导致PTFE磨损的机理主要是粘着磨损。

纳米Al_2O_3增强PA6复合材料的摩擦磨损性能研究

利用MMW 1型摩擦磨损试验机考察了纳米Al2O3增强PA6复合材料同45#钢对摩时的摩擦磨损性能,采用扫描电子显微镜观察分析了试样磨损表面形貌.结果表明:纳米Al2O3可以提高PA6的耐磨性能;在小于100N低载荷下纳米Al2O3填充PA6复合材料的滑动摩擦系数符合粘弹性材料的变化规律;只有当填充量适当时,纳米Al2O3微粒才能有效地增强聚合物基体的抗磨粒磨损性能,并阻碍聚合物基体向偶件磨损表面的粘着转移;纳米Al2O3质量分数为10%的PA6复合材料的抗磨性能最佳.

UHMWPE/纳米Al_2O_3复合材料在不同温度下的摩擦磨损性能研究

利用QG-700高温气氛摩擦磨损实验机研究了纯超高摩尔质量聚乙烯(UHMWPE)和质量分数为5%的纳米Al2O3/UHMWPE复合材料在不同温度下的摩擦磨损性能;并利用扫描电子显微镜观察了磨损表面形貌。结果表明:在实验温度条件下,5%纳米Al2O3/UHMWPE复合材料的耐磨性好于纯UHMWPE。纯UHMWPE的磨损机制主要是黏着磨损和疲劳磨损,而5%纳米Al2O3/UHMWPE复合材料的磨损机制转变为黏着磨损和磨粒磨损。

TiO_2对挤压铸造Al_2O_(3p)/钢基复合材料组织与力学性能的影响

在预制坯中加入TiO_2粉末,利用挤压铸造法制备Al_2O_3颗粒增强1065钢基复合材料,研究TiO_2对复合材料组织与力学性能的影响。结果表明:TiO_2使基体与Al_2O_3的结合界面形成了TiO_2、Al_2TiO_5界面层;添加TiO_2的复合材料硬度和三点弯曲强度分别为39.0HRC,743.94MPa,比未添加TiO_2的复合材料分别提高了10.0%,26.4%;断口扫描表明,添加TiO_2的复合材料界面结合良好无裂纹,Al_2O_3颗粒表现为穿晶断裂。说明加入的TiO_2改善了Al_2O_(3p)/钢基复合材料界面结合强度,提高了复合材料力学性能。

通过基体合金化制备界面相容的Al_2O_(3p)/Al颗粒增强铝基复合材料

本文提出了通过基体合金化改良Ａｌ２Ｏ３/Ａｌ界面润湿的思路．添加元素Ｍ必须满足以下两个条件:(１)液态金属表面能γＭ＜γＡｌ;(２)氧化物Ｇｉｂｂｓ形成能△ＧＭｘＯｙ＜△ＧＡｌ２Ｏ３,并在实验中得到验证．Ｍｇ是良好的润湿增强剂．而且随Ｍｇ含量的增加,浸润效果增强．Ｂｉ、Ｐｂ和Ｌｉ合金化在Ｍｇ的基础上进一步加强润湿、但Ｃｕ的加入效果相反．在Ａｌ２Ｏ３/６０６１Ａｌ复合材料中,Ｍｇ偏析到界面．且在一定条件下生成界面反应产物ＭｇＡｌ２Ｏ４,但是在Ａｌ２Ｏ３/６２６２Ａｌ复合材料中富集Ｂｉ和Ｐｂ的纳米颗粒存在于增强体之间或增强体内部孔隙．讨论了０．５μｍ或４μｍ Ａｌ２Ｏ３/６０６１Ａｌ和４μｍＡｌ２Ｏ３/６２６２Ａｌ复合材料的力学性能与微观结构．

Ti_3SiC_2/Al_2O_3复合材料的SPS烧结及其性能研究

利用放电等离子烧结(SPS)方法成功制备了Ti3SiC2/Al2O3复合材料,用XRD及SEM对其组成和结构进行了表征。另外系统研究了Ti3SiC2/Al2O3复合材料的弹性模量及673K时的热传导性能。结果表明复合材料弹性模量高于理论上限模量,随着Ti3SiC2含量的增加复合材料弹性模量减小,且Ti3SiC2的加入使复合材料的热导率较Al2O3有一定的提高,673K时复合材料热导率符合"海岛-网络"模型。

(Al_2O_3+Si)_p/Al系铝基复合材料的原位制备及性能

以Al-Si O2为体系,通过粉末冶金液相烧结的方法原位合成(Al2O3+Si)p/Al系铝基复合材料,利用XRD、DSC和SEM等测试技术测试了复合材料的相组成、密度、电导率及热膨胀性能,观察了Si相和Al2O3相的形貌并分析了相与相之间的反应界面。结果表明,通过该方法可以制备出具有优良性能的电子封装材料,其密度、电导率和热膨胀系数分别达到了2.5 g/cm3、10-7Ω·m和5×10-6/K。原位生成的Al2O3相多数呈圆球状颗粒,Si相以片状形成,随着烧结温度的提高,两种相和基体结合紧密,分布更加均匀分散,且无界面反应物生成。

Al_2O_(3P)/ZA27复合材料的高温摩擦磨损特性

借助SRV高温摩擦磨损试验机、SEM及能谱分析仪研究了Al2 O3p/ZA2 7复合材料的高温摩擦磨损特性。结果表明 :在边界润滑条件下 ,Al2 O3p/ZA2 7复合材料的高温磨损质量损失较ZA2 7合金降低 0 .0 0 5 34g ;摩擦因数随着增强颗粒体积分数的增加而降低 ,当增强颗粒的体积分数由 10 %增加到 30 %时 ,Al2 O3p/ZA2 7复合材料的摩擦因数由 0 .142降低到 0 .132 ,但均高于ZA2 7合金。其高温失效形式为犁削和疲劳磨损。

Al-ZrOCl_2反应体系制备ZrAl_(3(p))+Al_2O_(3(p))/Al复合材料

从Al ZrOCl2 体系利用熔体直接反应法制备了原位ZrAl3 和Al2 O3 颗粒增强铝基复合材料。Al Zr O体系中原位形成的ZrAl3 具有四方结构 ,其最大尺寸为 4μm ,纵横长度比小于 2 .0。此外 ,还有一定数量的亚微米级Al2 O3 颗粒生成 ,其晶体为六方结构 ,纵横长度比大于 2 .0。ZrAl3(p) ,Al2 O3(p) /Al复合材料凝固组织中 ,随ZrOCl2加入量的增加 ,生成的颗粒尺寸更小 ,分布更均匀。拉伸试验表明 :Al ZrOCl2 体系制备的复合材料具有高的强度和塑性 ,断口组织中存在大量韧窝 ,韧窝中镶嵌着细小颗粒 ,属韧性断裂。