泡沫SiC/Cu双连续相复合材料在NaCl溶液中的腐蚀行为

用腐蚀失重法和电化学阻抗谱研究了泡沫SiC/Cu双连续相复合材料和对应的基体材料纯Cu在3.5%NaCl水溶液中的腐蚀行为。结果表明,在3.5%NaCl水溶液中,泡沫SiC/Cu双连续相复合材料比纯基体Cu具有更大的腐蚀敏感性,主要原因是该复合材料的特殊结构及残余应力的存在致使泡沫筋微孔中的Cu严重腐蚀。

工艺参数对SiC/Cu双连续相复合材料在NaCl溶液中腐蚀行为的影响

用腐蚀失重法及SEM研究了SiC孔径及体积分数对泡沫SiC/Cu双连续相复合材料在3.5%(质量分数)NaCl水溶液中腐蚀行为的影响。结果表明:SiC体积分数不变时,随着孔径的增大,SiC/Cu双连续相复合材料单位面积的腐蚀失重增加;孔径不变时,随着SiC体积分数的增加,其单位面积的腐蚀失重增大。

双连续结构陶瓷-金属复合材料研究现状及展望

双连续相复合材料的两相组织在三维空间呈各自连续的状态,二者互相缠绕、互为支撑、强弱互补,由于双连续相复合材料具有特有的拓扑结构,复合材料通常表现出独特的力学性能、耐磨性能、热力学性能、耐高温性能、减震性能。因此,对其进行深入地研究具有重大的意义。主要介绍了国内外双连续相陶瓷-金属复合材料的结构、性能特点、成型方法,对比了不同陶瓷相与金属复合所表现出的结构特性和性能特点,并展望了该结构材料的应用前景及发展趋势。

泡沫SiC/Cu双连续相复合材料的盐雾腐蚀行为

用5.0 mass%的NaCl水溶液对泡沫SiC/Cu双连续相复合材料和对应的基体材料纯铜进行盐雾腐蚀实验.采用腐蚀失重法、扫描电子显微镜和X射线衍射仪对比研究这两种材料的腐蚀行为.结果表明:两种材料的腐蚀产物成分相同,为"铜绿"Cu2Cl(OH)3(碱式氯化铜),下层为Cu2O保护层;在NaCl水溶液中,该复合材料比纯铜材料的腐蚀敏感性大,主要是因为在含氧的Cl-水溶液中该复合材料的结构特性致使泡沫筋微孔中和两相界面处的Cu严重腐蚀.

骨架结构对SiC/Al双连续相复合材料的影响

用挤压铸造法制备了不同结构的SiC泡沫增强ZL109双连续相复合材料,研究了增强体骨架结构(筋的结构、泡沫孔和体积分数)对复合材料压缩性能和弯曲性能的影响。结果表明:SiC泡沫增强体的筋的结构影响了界面的结合,影响了材料的压缩性能;当筋具有三明治结构时,复合材料的强度最大;当筋具有双层结构时,复合材料的强度最低;随着SiC泡沫孔径的增大,复合材料的压缩强度、弹性模量和屈服强度都有所提高,材料的屈服应变减小,弯曲强度先升高后降低,弯曲强度在泡沫孔径为1.5 mm时达到最大值;复合材料的压缩强度随着增强体体积分数的增大而提高,屈服应变随着体积分数的增大而减小。

挤压铸造SiC／ZL109铝合金双连续相复合材料的凝固组织

研究了挤压铸造工艺参数和SiC泡沫增强体对ZL109铝合金基体凝固组织的影响,探讨了复合材料的凝固过程．结果表明,采用先浇注基体熔体、后放置骨架的复合工艺制备的复合材料组织比先放置骨架、后浇注熔体的复合材料均匀; SiC泡沫增强体降低了复合压力对基体组织的影响,使得提高复合压力虽然可以细化基体的组织,但效果不明显． SiC泡沫增强体对基体的晶粒尺寸没有明显的影响,但是改变了晶粒的形态．泡沫孔内的α-Al初晶表现为粗大的柱状晶,其方向垂直于泡沫增强体的筋．泡沫孔的尺寸越小,越容易形成枝晶组织,枝晶的方向性越强． SiC／ZL109铝合金双连续相复合材料基体凝固时, α-Al 首先在泡沫筋的附近形核,然后逐渐向泡沫孔的中心长大．α-Al枝晶形成轮廓以后,中心富硅区发生共晶反应,筋表面的共晶硅最后形成．

界面过渡层对SiC/Al双连续相复合材料性能的影响

研究了界面过渡层对SiC/Al双连续相复合材料性能的影响。结果表明,界面过渡层降低了复合材料中的残余应力,改善了界面的结合,提高了复合材料的压缩性能。当界面过渡层中SiC的体积分数接近50%时,复合材料的压缩强度最高,塑性最好,但弹性模量较低。界面过渡层的存在改变了复合材料的弯曲断裂机制。SiC原始泡沫增强的复合材料在断裂时,增强体SiC泡沫先断裂,基体后破坏,断裂表面凹凸不平;含界面过渡层的复合材料断裂时,过渡层的外侧界面先被撕开,内侧界面结合良好,基体与增强体同时断裂,断口平整。

一种互穿网络结构的碳化物陶瓷-铜双连续相复合材料及其制备方法

专利申请号:2022114579372公布号:CN115747559A申请日:2022.11.21公开日:2023.03.07申请人:昆明冶金研究院有限公司北京分公司本发明公开了一种互穿网络结构的碳化物陶瓷-铜双连续相复合材料及其制备方法。该材料中碳化物陶瓷的体积分数为40%~60%,其余为铜或铜合金。碳化物与金属相铜或其合金各自呈三维连续网络分布,在空间呈网络交叉结构。采用固体和气体双碳源碳热还原金属氧化物的方法,制备多孔金属碳化物预制体,在通过铜或铜合金无压熔渗得到碳化物-铜基双连续相复合材料,获得两相均匀分布的三维互穿网络双连续相复合材料。

SiC_(foam)/Al双连续相复合材料的压缩行为

采用实验和模拟相结合的方法,利用ANSYS有限元软件对SiCfoam/Al(碳化硅泡沫增强铝基复合材料)双连续相复合材料的压缩行为进行了研究,分析变形过程中应力应变分布和材料特殊双连续结构对复合材料性能的影响。结果表明:应力和应变分布都具有明显的轮廓曲线,且与SiC泡沫轮廓吻合,最大应力和应变均出现在泡沫筋的连接区,加速了材料的失效。复合材料的弹性模量同时具有奇异的成分效应和结构效应,即弹性模量不但与材料成分有关,而且由材料中连续的强化相决定,特殊的双连续相结构使复合材料具有高的弹性模量和压缩屈服强度。随着增强体体积分数的增加,复合材料的屈服强度具有最大值,模拟结果和实验结果一致。

浸渗温度对SiC/Al双连续相复合材料界面组织和导热性的影响

采用原位反应无压浸渗工艺,制备了Si C/Al双连续相复合材料,研究烧结温度对Si C/Al双连续相复合材料的导热性能的影响,观察Si C/Al双连续相复合材料的表面形貌。结果表明:Al合金熔体在无压下能渗入三维网状Si C多孔陶瓷孔隙,形成组织均匀具有网络贯穿结构的Si C/Al双连续相复合材料。浸渗温度对复合材料的导热系数影响很大,当浸渗温度为900、1000、1100和1200℃时,复合材料室温下的导热系数分别为167.4、160、154和152 W/(m·K),与浸渗温度900℃相比,浸渗温度1200℃复合材料室温下的导热系数下降了9%。因此,在保证浸渗完全的情况下,随着浸渗温度的升高,复合材料的导热性能越来越差,这主要是由于高温下熔融Al液与Si C陶瓷之间发生界面反应所致;适当地降低熔渗温度可以减缓界面反应的程度,从而提高复合材料的导热性能。本实验的最佳工艺条件为N2气氛,900℃保温3 h。

双连续相SiC/Al复合材料压渗工艺初探

为了充分发挥陶瓷和金属的各自优势 ,同时避免它们的各自劣势 ,文章采用鲜有报道的多孔陶瓷骨架压渗工艺制备双连续相金属 /陶瓷复合材料。首先采用有机泡沫浸渍法制备 Si C多孔陶瓷骨架 ,然后将纯金属 A l压渗到骨架中 ,为了改善压渗效果 ,还对助渗剂进行研究。结果表明 ,纯金属 A l可以压渗进入陶瓷骨架中 ,使用助渗剂可得到更好的效果。该材料应用前须进一步改善压渗工艺 。

双连续相导热HDPE/PS/SiC复合材料的制备及性能研究

以碳化硅(SiC)或改性碳化硅(SMA-m-SiC)作为导热填料,高密度聚乙烯(HDPE)和聚苯乙烯(PS)为基体,制备HDPE/PS/Si C(SMA-m-SiC)复合材料,其中HDPE:PS=60:40,可形成明显的双连续结构。试验结果表明,在形成双连续结构的基础上,以SMA-m-Si C作为导热填料可以更好地改善聚合物基复合材料的导热性能和耐热性,且SMA-m-Si C含量为50 wt%时,复合材料的导热系数达到0.8109 W/m·k,提高30%,软化温度达到100.4℃。

SiC/Al-Mg双连续相复合材料的烧蚀性能研究

运用无压熔渗法制备了SiC/Al-Mg双连续相复合材料,研究了不同烧蚀时间对复合材料烧蚀性能的影响。研究表明,烧蚀时间为20 s时,试样表面没有出现明显的烧蚀坑,表现出较好的抗高温性能;烧蚀时间为40 s和60 s时,试样表面出现了明显的烧蚀坑,试样破坏严重。随着烧蚀时间的增加,试样表面温度急剧升高,合金快速挥发,烧结助剂发生熔化,导致试样破坏严重。

电弧加热器环境下双连续TiB_2-(Cu,Ni)复合材料的发汗冷却行为

采用粉末烧结结合浸渗法制备高体积TiB2含量的双连续81.6%TiB2/(Cu,Ni)复合材料,并利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和物相测定(XRD)对双连续复合材料的微观组织形貌进行了观测,表明复合材料中陶瓷骨架相和金属相在各自空间均形成三维网络结构且界面结合牢靠。用交流等离子电弧加热器对试件表面瞬时加热来考核复合材料的抗热冲击和抗烧蚀行为。结果表明,材料在电弧急剧加热和冷却过程中均没有出现"热裂"现象,烧蚀后材料的微观组织分析表明,金属(Cu,Ni)相在材料烧蚀区-过渡区-基体区存在明显的梯度分布,分析了高温下金属相"发汗冷却"行为和防热机理。

双连续相复合材料在高速列车制动盘及闸片中的应用

简述了国内外对高速列车制动材料的研究概况,探讨了高速列车制动系统对制动材料 的要求,分析了双连续相复合材料的性能及其在高速列车制动系统中的应用前景。

连续制动条件下泡沫陶瓷/金属双连续相复合材料的摩擦磨损性能

为解决履带式特种车辆机械制动器过热失效问题,采用挤压铸造法制备SiC/Cu和SiC/Fe双连续相复合材料,研究两种材料在连续紧急制动工况和连续高温制动工况下的摩擦磨损性能。结合扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱分析(EDS)、三维形貌仪等手段分析摩擦因数、温度和磨损率的变化规律,揭示相应的磨损机理。结果表明:在连续紧急制动实验中,接触表面经历了摩擦膜形成和层间断裂过程,摩擦因数随接合次数增加略微下降,并趋于稳定。在前40次接合中,SiC/Cu和SiC/Fe摩擦副的磨损率整体下降。在40~60次接合中,SiC/Cu摩擦副黏着磨损、氧化磨损和疲劳磨损加剧,磨损率升高。而SiC/Fe摩擦副以磨粒磨损为主,磨损率较低。在连续高温制动实验中,摩擦因数在前6次接合中逐渐升高,制动时间逐渐缩短。在第6次接合后,摩擦副边缘区域出现的黏着磨损和疲劳磨损导致力矩下降,摩擦因数和制动时间均呈先降后升趋势。连续高温制动过程中以严重的黏着磨损为主,SiC/Cu和SiC/Fe摩擦副的磨损率均随接合次数增加而升高。

双连续相复合材料的振动阻尼性能研究

作为一种高性能的新型结构材料,双连续相复合材料在振动和噪声环境下的可靠性是结构安全服役的重要保障,对其振动特性的研究具有十分重要的意义。本文主要针对开孔金属泡沫填充环氧树脂等聚合物组成的双连续相复合材料的振动阻尼性能进行研究,希望给出这类材料阻尼性能参数的预测方法。首先,推导了黏弹性悬臂梁的损耗因子的理论预测公式。随后,利用三种不同具有双连续结构的力学模型,用有限元方法对聚合物-金属双连续相复合材料进行了振动模拟。最后,对双连续相复合材料的迟滞回线和损耗因子等振动阻尼性能进行了有限元预测,并通过文献中的实验数据进行了验证。

骨架表面改性对SiC/Al复合材料性能的影响

采用挤压铸造法制备丁SiC/Al双连续相复合材料,并对增强体SiC泡沫陶瓷骨架进行了表面改性处理,研究了网络骨架的表面粗化和表面涂覆K2ZrF6对骨架和双连续相SiC/Al复合材料性能的影响.结果表明:随着粗化时间的增加,SiC陶瓷骨架表面的粗化程度增大.粗化时间为12min对骨架表面粗化最佳,而且保持了骨架的致密结构.SiC陶瓷骨架表面粗化增加了骨架筋的表面积,加强了界面的机械结合;SiC陶瓷骨架表面涂覆K2ZrF6,提高了基体纯铝对SiC陶瓷骨架的润湿,改善了复合材料中增强体与基体间界面的结合,增强了材料的三维连续性,提高了复合材料的力学性能.骨架表面涂覆K2ZrF6的复合材料的界面结合得最好,复合材料的强度最高,为纯铝基体的5倍.

SiC泡沫陶瓷/SiC_p/Al复合材料的热膨胀行为

运用挤压铸造法制备SiC泡沫陶瓷/SiC颗粒/Al复合材料,研究SiC泡沫陶瓷体积分数和温度对复合材料热膨胀的影响。结果表明,随着SiC的总体积分数的增加,混杂复合材料的热膨胀系数逐渐减小。与单一颗粒增强复合材料相比,当膨胀系数系数相同时,混杂复合材料中的SiC增强体体积分数降低了015。由于混杂复合材料具有独特的复式双连续结构,复合材料的膨胀系数远低于现有理论的预测值。随着温度的升高,材料的热膨胀系数在350℃～450℃时最大。

SiC_(f)/SiC复合材料致密化过程模拟

在等温化学气相渗透条件下对二维叠层SiC纤维预制体的致密化过程进行模拟,根据传质过程和反应动力学计算得到双活性位竞争模型和孔隙演变过程。结果显示,预制体束内10μm以下的小孔优先被填充,随后束间孔隙逐渐被填充变为小孔,当孔隙率降至20%时,预制体内部存在约为50μm的等效孔隙。预制体比表面积的变化存在两个阶段,孔隙率为40%以上时,比表面积减小的速度较快。特定工艺条件下模拟结果显示复合材料密度在2.48 g·cm^(−3)~2.38 g·cm^(−3)范围内,与实际样品最大误差0.73%;孔隙率在13.94%~17.75%范围内,与实际样品最大误差为4.21%。气相组分浓度变化表明此工艺条件下更易生成富硅的复合材料。