Al_2O_3纤维及炭纤维增强ZL109混杂复合材料的高温摩擦磨损性能研究

利用预制体挤压浸渗法制备了Al2O3+Cf/ZL109短纤维混杂金属基复合材料,并探讨了炭纤维含量对该混杂复合材料高温(400℃)下的摩擦磨损性能的影响.结果表明:混杂炭纤维的复合材料具有优异的高温耐磨性能;由于12%Al2O3和4%C短纤维的协同作用,复合材料从轻微磨损向急剧磨损转变的临界温度比基体合金的提高了1倍;混杂复合材料的摩擦系数和磨损率随着炭纤维体积分数的升高而不断减小,这在较高温度(300℃)下更加明显;在较低温度下,基体及复合材料的磨损机制主要为犁沟磨损和轻微粘着磨损,当温度超过临界温度后,磨损机制转变为严重粘着磨损.

Al_2O_3纤维对Al_2O_3基陶瓷型芯材料性能的影响

采用常压烧结制备Al2O3基陶瓷型芯材料,通过XRD,SEM分析表征了材料的成分和内部结构。测量了Al2O3基陶瓷型芯气孔率、抗蠕变性能、80℃饱和NaOH溶液中侵蚀性能,并讨论了材料性能随Al2O3纤维含量变化的原因。

SiO_2对Al_2O_3凝胶纤维相变的影响

以尿素催化硅酸乙酯水解制得SiO2溶胶。采用29Si NMR、27 Al NMR、FT-IR、TEM、DTA、XRD和SEM等对SiO2溶胶、Al2O3凝胶纤维化学结构和微观结构研究结果表明,该SiO2溶胶稳定性好,含有大量的单硅酸Si(OH)4,能和Al2O3表面的Al—OH反应生成Al—O—Si键而有效地将其包裹,从而阻止了过渡态Al2O3微晶的相互接触,抑制了α-Al2O3的成核和生长。

表面处理Al_2O_3纤维对PTFE复合材料性能的影响

采用钛酸酯偶联剂对Al2O3纤维进行表面处理,介绍Al2O3纤维增强聚四氟乙烯(PTFE)复合材料的力学和摩擦磨损性能,通过扫描电子显微镜(SEM)观察了复合材料断面微观形貌的变化。结果表明:经偶联剂处理后的Al2O3纤维/PTFE复合材料的拉伸强度、冲击强度、减摩耐磨性能有所提高。拉伸断面的SEM分析表明:PTFE与偶联剂处理后的Al2O3纤维界面粘结性能较好。

Al_2O_3纤维增强铝基复合材料储能焊接头微观组织分析

应用自制微型储能电阻焊机对Al_2O_3纤维增强铝基复合材料进行了点焊连接,分析了接头的组织形貌。在储能焊接头中形成了规则的扁平熔核,复合材料基体与熔核金属过渡良好。极短的焊接时间和大的冷却速率使共晶Si显著细化。细小的共晶Si颗粒均匀分布于铝基体中,形成与MMCs不同的基体组织。少量Al_2O_3纤维发生了一定程度的破碎,大部分纤维仍保持其原有的形貌特征,随机分布于熔核金属基体中。适当增大电极压力,焊前对复合材料做除氢处理并保持干燥是减小和消除气孔、提高和改善MMCs储能焊接头质量的有效途径。

Al_2O_3纤维填充PTFE复合材料摩擦磨损性能分析

利用M 2000型摩擦磨损试验机考察了填料含量及载荷对粉状Al2O3纤维填充PTFE复合材料摩擦磨损性能的影响,采用扫描电子显微镜观察分析磨损表面形貌及磨损机理。结果表明:Al2O3纤维填料可提高PTFE的硬度,从而可提高PTFE的耐磨性,但复合材料中Al2O3含量较高时会导致磨粒磨损,且Al2O3含量越高相应的磨粒磨损越严重。在本试验条件下,当Al2O3的质量分数为20%左右时,PTFE复合材料的耐磨性最佳;PTFE复合材料同钢对磨时的摩擦系数比纯PTFE大,且随Al2O3含量的增加而增大。

Al_2O_3纤维增强铝基复合材料干滑动磨损机制的研究

采用销-盘式磨擦磨损试验机研究了A l2O3纤维增强铝基复合材料的干滑动摩擦磨损性能,理论分析了磨损率与A l2O3纤维体积分数的变化规律,探讨了在干滑动摩擦条件下复合材料的磨损机制.结果表明:在干滑动摩擦条件下,随着A l2O3纤维体积分数增加,磨损率急剧下降,当纤维体积分数为9%时达到最小值,尔后略有回升;当纤维体积分数小于5%时,可用A rchard模型对复合材料的磨损率进行理论预测;磨损亚表层中基体金属沿滑动方向的塑性流动是铝基复合材料磨损的基本特征,A l2O3纤维可有效地阻止基体的塑性流动,提高复合材料的耐磨性;随着滑动距离增加,摩销前端的变形量增大,甚至出现形变坑,将从复合材料中剥离出坚硬A l2O3磨粒并镶嵌于其中,很容易在铝基复合材料表面产生犁沟,从而加速铝基复合材料的磨损.

Al-2O_3纤维增强钛酸铝陶瓷

介绍了一种Al_2O_3纤维增强钛酸铝陶瓷复合材料。在一定范围内随着Al_2O_3纤维含量的增加,复合材料的抗弯强度和断裂韧性均提高。当Al_2O_3纤维含量达到4.5％(体积分数)时抗弯强度和断裂韧性达到最大值,使钛酸铝基体材料分别提高近120％和75％。

稀释剂对Al_2O_(3(f))/Ti-Al原位复合材料纤维相的影响

以Ti、Al、TiO2及Al2O3为原料,制成预制体,通过石墨与Al2O3混合粉对预制体的覆埋实现气氛保护并进行热处理,使其原位合成Al2O3纤维增强Ti-Al金属间化合物复合材料。考察了Al2O3对材料断口形貌组织、物相成分的影响,并结合DTA进行了热力学分析。XRD表明,外加Al2O3后材料氮化严重,主晶相由Al3Ti变为AlN。SEM表明,材料基体周围分布大量纤维,稀释剂Al2O3的加入有利于纤维的生长及分布。

添加剂对Al_2O_(3(f))/Ti-Al原位复合材料纤维生成形式的影响

以金属钛粉、铝粉及添加剂为原料压制成预制体,通过石墨与氧化铝混合粉对预制体的覆埋实现气氛保护并进行热处理,使其原位合成氧化铝纤维增强钛铝金属间化合物复合材料。通过XRD和SEM测试,分析了材料最终晶相组成及内部显微结构,并结合DTA进行了反应的热力学研究。SEM分析显示Ti-A l-Nb2O5、Ti-A l-La2O3、Ti-A l-Kaolin三种体系配料均可合成出A l2O3(f)/Ti-A l原位复合材料,但A l2O3纤维的生成方式不同:Ti-A l-Nb2O5体系以A l、Nb2O5的铝热反应为主生成;其余两种体系主要是A l纤维被氧化形成A l2O3纤维。铝热反应迅速且放热量高,使纤维纤细,团聚性较强;缓慢氧化得到的纤维直径较粗,分散性较好。

Al_2O_3纤维—Y-TZP基复合材料高温强韧化的研究

研究了加入Al_2O_3纤维对Y-TZP室温和高温力学性能的影响。虽然这种热压复合材料的室温力学性能随纤维的加入量增大而依次下降,但其高温力学性能却得到补偿。添加l0V%,20V%Al_2O_3纤维,其复合材料600℃K_1c比Y-TZP分别提高15%,35%;800℃强度分别提高18%,57%,并对高温补强机理作了探讨。

改性Al_2O_3纤维阻燃POM复合材料的性能研究

以有机硅树脂材料对Al_2O_3纤维进行表面改性,并采用经改性处理的Al_2O_3纤维和三聚氰胺对聚甲醛(POM)进行阻燃,利用傅里叶变换红外光谱仪、接触角测试仪、锥形量热仪等对改性前后的Al_2O_3纤维和阻燃POM复合材料进行表征。结果表明:m(POM)∶m(改性Al_2O_3纤维)∶m(三聚氰胺)为60∶30∶5时,阻燃POM复合材料的极限氧指数达到42%,垂直燃烧UL-94测试达到V-1级别,拉伸强度达到40.4MPa。

Al_2O_3纤维增强SiO_2气凝胶复合材料的制备及其隔热机理

以正硅酸乙酯为先驱体,采用溶胶-凝胶工艺制备SiO2溶胶,将其与Al2O3纤维复合,经超临界流体干燥技术制得SiO2气凝胶复合绝热材料。采用透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、压力试验机、平板导热仪等测试手段对样品的微观形貌、抗压强度以及热导率等进行了研究。讨论了材料的绝热机理,并对进一步降低SiO2气凝胶热导率的途径进行了概述。结果表明:添加Al2O3纤维能够明显增强SiO2气凝胶的综合力学性能;经过1000℃热处理的复合材料仍保持SiO2气凝胶的纳米多孔结构,这赋予复合材料优异的绝热特性。当Al2O3纤维添加量为8%(质量分数)左右时,可使复合材料同时具有较低的热导率(λ=0.051W/(m.K),298K)和较高的抗压强度(σbc=1.977MPa)。

块状石英纤维/Al_2O_3气凝胶复合材料的非超临界干燥法制备及表征

采用溶胶-凝胶法和常压干燥法以N,N′-二甲基甲酰胺(DMF)作为干燥控制化学添加剂制备了低密度石英纤维增强Al2O3气凝胶复合材料.通过氮气吸附-脱附实验比较研究了石英纤维对氧化铝气凝胶孔结构参数的影响;采用X射线衍射技术表征了在升温过程中石英纤维/Al2O3气凝胶复合材料的相结构变化;利用扫描电子显微镜和透射电子显微镜观察了Al2O3气凝胶基体及其石英纤维复合材料的微观形貌;初步探讨了DMF对Al2O3气凝胶形貌和密度的影响.研究结果表明石英纤维/Al2O3气凝胶复合材料成块性好,纤维与气凝胶基体结合紧密,石英纤维提高了Al2O3相转变温度,适量的DMF有利于形成均匀凝胶网络结构,减小干燥收缩压力.

Al_2O_3-Si_2O短纤维结构与长径比分析

利用TEM、XRD及偏光技术研究了国产Al2O3 Si2O短纤维的结构。结果表明,纤维具有分层结构;纤维外表面是由具有莫来石的织构所组成,织构轴为[101],纤维心部是细小的莫来石多晶结构;长径比的平均值是7.32。

模板浸渍法制备Al2O3-ZrO2-Y2O3复合陶瓷纤维及其烧结工艺

以蚕丝为模板,Al、Zr、Y的硝酸盐乙醇溶液为浸渍液,采用模板浸渍法制备了Al2O3-ZrO2-Y2O3复合陶瓷纤维。采用FE-SEM,XRD,TG-DTG和DTA对复合陶瓷纤维的制备及烧结工艺进行了分析研究,实验结果表明所得陶瓷纤维保留了原蚕丝模板纤维的形貌,随着烧结温度的提高,蚕丝基体逐渐热解,纤维直径逐渐变小,在1200℃烧结后的主要相组成为:α-Al2O3、θ-Al2 O3、Y2 O3稳定t-ZrO2和m-ZrO2。

Al_2O_3短纤维/铝基复合材料强度预测公式探讨

测定了Al_2O_3短纤维增强不同铝基复合材料的抗拉强度,利用SEM动态拉伸装置观察了复合材料的微观断裂过程,根据这些试验结果以及有限元计算结果对强度预测公式进行了修正。结果表明：目前普遍采用的强度预测公式,仅适用于断裂机理是纤维断裂型的复合材料,取向因子应为0．49。

Al_2O_3F/ADC12复合材料储能焊接头组织形成规律

采用储能焊方法对Al2O3纤维增强铝基复合材料进行了点焊连接。在焊接接头中,基体与熔核金属过渡良好,少量Al2O3纤维在电极力作用下发生破碎,并聚集于熔核周围。由于焊接时间极短,接头冷却速率高达106K/s,熔核组织具有明显的快速凝固组织特征。一方面,合金相中偏析程度减小,Si原子在α-Al中的固溶度也得到扩展;另一方面,共晶转变被抑制,熔核组织显著细化。在热循环作用下,由于增强相Al2O3纤维与α-Al基体的热膨胀系数不同,Al2O3F/ADC12界面成为潜在裂纹源。

Al2O3短纤维增强薄型瓷质陶瓷的试验研究

以小长径比Al_2O_3短纤维为增强体制备增强薄型瓷质陶瓷,研究Al_2O_3短纤维掺量对其吸水率、素坯和成品弯曲强度、断裂功、物相和显微结构的影响,并对其增强增韧机理进行了分析.结果表明:在增强薄型瓷质陶瓷配合料中,Al_2O_3短纤维的最佳掺量(质量分数)为1.5%,其素坯的弯曲强度比基质陶瓷素坯高6.2%,达到1.76MPa,烧成后其吸水率(质量分数)为0.45%,弯曲强度比基质陶瓷高16.90%,达到81.84 MPa,断裂功比基质陶瓷增加35.8%,达到670.22J/m2.在1 200℃的烧成过程中,Al_2O_3短纤维的主晶相由θ-Al_2O_3转变为α-Al_2O_3,促进了基体中二次莫来石的析出,从而使弯曲强度提高.断裂功的增加源于裂纹在Al_2O_3短纤维与基体界面发生偏转和界面脱黏,也得益于二次莫来石和Al_2O_3短纤维中大量纳米晶界对裂纹扩展能量的吸收.

Al_2O_3短纤维增强Al-Cu合金的微观组织结构和机械性能研究

为了研究铜元素含量变化对复合材料界面反应、微观组织结构和机械性能的影响,利用挤压铸造法制备了体积分数均为40%的Al2O3纤维增强纯铝和Al-Cu合金(1%,3%和5%)复合材料。采用X射线、TEM、SEM和拉伸实验手段,观察和测试了4种复合材料的微观组织和机械性能。结果表明,Al2O3纤维表面含有非晶SiO2成分,在高应力下易于开裂。铜元素的加入对材料的析出产生和机械性能有重要影响。铜元素引入后在复合材料中纤维表面处偏聚和富集,促进了界面θ相析出,并随基体中Cu含量提高而增加。当铜含量增加到5%后,基体内部也出现明显的析出相。拉伸实验结果表明随着Cu含量的增加复合材料的抗拉强度增高,Al2O3f/Al-Cu与Al2O3f/纯Al相比,抗拉强度分别增加了102%,146%和171%。SEM断口观察表明:基体合金的断口基本上都呈宏观脆性断口,具有低的展延性和撕裂纹理;大量的纤维从复合材料基体中拔出,一些纤维被拉断,这些特点与界面结合物和多晶的Al2O3纤维结构密切相关。