B_4C量对TiC-TiB_2颗粒增强金属基复合材料涂层制备的影响

对Al-B4C体系下B4C的量与原位内生TiC-TiB2颗粒增强金属基复合材料涂层制备之间的关系进行了研究。结果表明,Al:B4C质量比大于9:1可制备出高质量的TiC-TiB2颗粒增强金属基复合材料涂层,提高Al:B4C质量比虽有利于涂层的制备,但不利于涂层中增强相体积分数的提高。Al在涂层制备过程中的作用主要是降低单位体积内参加反应物的量、降低生成TiC-TiB2反应的门槛温度和充当除氧剂的作用,为涂层的制备提供了一种更加便利的途径。

颗粒增强金属基复合材料的强化机理研究现状

本文总结了较低颗粒体积分数(≤14%)的颗粒增强金属基复合材料中主要存在的Orowan强化应力、位错强化应力、颗粒承载强化应力和其他强化应力的理论研究现状,以及各项强化应力之间的耦合关系。得出以下结论:(1)降低颗粒尺寸、提高颗粒体积分数和提高颗粒分布均匀性能够同时提高Orowan强化应力和位错强化应力,提高颗粒体积分数还能够提高颗粒承载强化应力;(2)采用微观非均匀分布的颗粒包围金属基体的材料设计方法,通过提高颗粒承载强化应力和提供塑性形变区,能够进一步提高复合材料屈服强度和延展性;(3)晶界强化效应和晶格摩擦应力对复合材料屈服强度也有贡献,但较少通过增强这两项强化效应提高复合材料屈服强度,通常可忽略复合材料中的固溶强化效应;(4)各项强化应力的耦合关系存在线性叠加、乘积叠加和均方根叠加3种形式。线性叠加和乘积叠加适用于纳米颗粒增强金属基复合材料,其中乘积叠加关系应用效果更好;均方根叠加主要应用于微米级颗粒增强金属基复合材料。

颗粒增强金属基复合材料的发展概况

从材料选择、制备工艺和生产应用等多方面对颗粒增强金属基复合材料的发展现状进行了综合评述，指出颗粒增强金属基复合材料的研究与开发应走系统化、规模化、可持续发展的道路。

颗粒增强金属基复合材料的制备技术和界面反应与控制

金属基复合材料被誉为２１世纪的材料，其中短纤维或陶瓷颗粒增强金属基复合材料（ＰＲＭＭＣｓ）更具有吸引力。铝合金和镁合金是基体材料的最佳候选者，而陶瓷颗粒由于具有优异的性能倍受青睐。在金属基体中加入增强相，可以提高材料的强度、弹性模量、硬度、耐磨性，降低热膨胀系数，改善高温性能和抗疲劳性，然而会导致材料的塑性、韧性下降。近年来，发展了许多制备技术，根据工艺的温度可分为三类：液相工艺、固相工艺和液－固两相工艺。增强相与基体之间的界面反应取决于制备工艺、增强相与基体材料的组成、温度和时间等因素，反过来又对制备工艺和材料的性能产生重要的影响，控制界面反应使之有利于制备工艺和材料的性能是研究的重要目标之一。本文重点对颗粒增强金属基复合材料研究中制备技术和界面反应与控制等热点问题进行分析讨论。

颗粒增强金属基复合材料的研究进展

介绍了关于金属基体、增强相的选择以及与基体—增强相界面有关的问题。综述了国内外颗粒增强金属基复合材料的制取工艺、相应性能和应用前景;并对今后的研究方向作了探讨。

高能超声在制备颗粒增强金属基复合材料中的作用

采用高能超声处理方法制备了致密度高、增强颗粒均匀分散的ＳｉＣ／ＺＡ２２基复合材料．对复合材料制备过程中高能超声的作用机理、有效作用范围进行了分析．结果表明，在试验所用高能超声处理条件下（２０ｋＨｚ，１ｋＷ），熔液中能造成瞬时局部高温、高压的声空化效应与具有较高速度和加速度的声流效应的协同作用，是高能超声处理技术在制备颗粒增强金属基复合材料时改善增强颗粒与基体合金润湿性，并使颗粒在合金中弥散分布的原因．而高能超声在熔体中有限的有效作用区域，要求利用该技术制备复合材料时。

颗粒增强金属基复合材料制备工艺评述

介绍了陶瓷颗粒增强金属基复合材料的进展状况,重点介绍了几种常用的制备方法,提出了一种新的制备工艺—块体分散法。指出了在制备技术中存在的主要问题及其解决方法。

喷射沉积成形颗粒增强金属基复合材料制备技术的发展

分析了喷射沉积成形颗粒增强金属基复合材料制备技术的研究现状。系统地介绍了原位反应喷射沉积成形过程中进行的各类反应。在总结国内外喷射沉积成形颗拉增强金属基复合材料制备技术优缺点的基础上,发展了熔铸-原位反应喷射沉积成形金属基复合材料制备新技术。

铸造金属基颗粒增强复合材料的研究现状与展望

铸造法是生产复合材料的主要方法之一。本文着重阐述了金属基颗粒增强复合材料的研究现状以及用各种铸造方法生产金属基颗粒增强复合材料的工艺 ,指出了生产过程中需要解决的一些主要问题 ,并展望了其应用前景。

颗粒增强金属基复合材料的屈服行为

运用空间轴对称弹塑性有限元方法和混合律模型、给出了应力应变分配系数与复合材料的弹性模量、屈服强度以及切线模量之间的定量关系式、并由此提出了一种新的定义颗粒增强金属基复合材料比例极限和屈服行为的方法、进而研究了颗粒形状（球体 正圆柱体以及椭球体）和材料结构参数（颗粒体积分数和颗粒根间距）对颗粒增强金属基复合材料拉伸变形行为的影响．研究表明，通过研究应力应变分配系数及其二阶导数来确定复合材料屈服行为的方法不仅适用于短纤维增强金属基复合材料．而且也适用于颗粒增强金属基复合材料．该方法可以较好地反映出颗粒形状和材料结构参数对复合材料屈服行为的影响．

颗粒增强金属基复合材料的干摩擦性能与磨损机理

颗粒增强金属基复合材料 (PMMCs)具有优良的耐磨性 ,在摩擦磨损领域有着广阔的应用前景。本文评述了近年来关于PMMCs干摩擦磨损行为的研究结果 ,从材料因素和外部条件两个角度分析了各种因素对材料耐磨性、摩擦系数和配偶件磨损的影响 ,总结了不同条件下复合材料的磨损机制 。

颗粒增强金属基原位复合材料的制备技术回顾与展望

综述了国内外制备颗粒增强金属基复合材料的各种原位合成方法、工艺原理 ,并基于原位合成技术实现产业化的关键是优化工艺、降低成本的分析 ,对各种工艺的特点进行了探讨 ,在此基础上介绍了一种原位合成新工艺──反应稀释法。

颗粒增强金属基复合材料热错配应力分析

基于弹塑性力学理论，分析了颗粒增强金属基复合材料在降温及升温循环过程中的热错配应力结果表明，降温期间复合材料基体发生了热错配塑性应变，升温期间则经历卸载过程；在升温期间存在一特定温度，此温度复合材料基体平均错配应力为零．在零应力温度下，热错配应力分布不均匀程度有所减小．零应力温度受复合材料冷却温度的影响，利用低温处理方法可以调整复合材料的零应力温度。

改善颗粒增强金属基复合材料塑性和韧性的途径与机制

评述了影响颗粒增强金属基复合材料塑性和韧性的各种因素 ,在此基础上深入研究了颗粒形状对SiCp/LD2复合材料塑性和断裂韧性的影响规律。采用有限单元法分析不同形状的SiC颗粒增强的LD2复合材料的微区力学环境和整体力学行为 ,结果表明颗粒的尖锐化导致基体内应变集中和颗粒尖端断裂的可能性加剧 ,因而降低材料的塑性 ;而在外加载荷的作用下 ,由于复合材料基体整体均处于较高的加工硬化状态 ,因此颗粒形状对材料断裂韧性的影响并不明显。钝化处理过的颗粒和普通颗粒增强的SiCp/LD2复合材料的力学性能对比和断口分析验证了有限元分析的结果。对复合材料的宏观结构进行设计是提高复合材料韧性的一条有效途径。对以高体积分数连续SiCp/LD2复合材料棒作为增强体的LD2宏观结构韧化复合材料的研究表明 ,与同类普通复合材料相比 ,以大比率热挤出的结构设计复合材料断裂韧性可提高 32 % ,已接近基体合金的断裂韧性水平 ;而且材料的断裂功大大提高 ,断裂过程呈现阶段性 ,完全改变了传统复合材料的断裂模式 ,避免了普通颗粒增强金属基复合材料突发灾难性失效的缺点。

颗粒增强金属基复合材料挤压性能的研究

研究了挤压变形对颗粒增强铝基复合材料微观组织的影响和挤压成形的力能变化规律．结果表明，该材料挤压载荷随行程呈阶段性变化特征，温度每升高４０℃，单位挤压力降低大约４０～６０ＭＰａ．挤压变形有助于细化增强体颗粒体积，促进颗粒分布均匀化．经热挤压后，颗粒沿挤压方向呈定向分布。

喷射成形颗粒增强金属基复合材料研究进展

喷射成形是将熔融金属雾化和沉积过程相结合,直接由熔融金属制备具有快速凝固组织特征坯体的新型金属材料成形工艺。被引入到非连续增强体金属基复合材料制备领域后,先后发展出了预混喷射成形、反应喷射成形和喷射沉积等工艺方法。介绍了上述颗粒增强金属基复合材料喷射成形工艺方法的基本原理、特点及研究现状。通过对比分析发现喷射沉积技术由于其成形条件限制较少,适用范围广等特点得到了更为广泛的发展,最后结合自身研究对传统喷射沉积技术进行了一定的改进,采用气体-增强颗粒两相流作为雾化介质以期获得提高雾化效率和改善增强颗粒分布均匀性的双重效果。

一种制备颗粒增强金属基复合材料的新工艺

提出一种新的制备陶瓷颗粒增强金属基复合材料的新方法———块体分散铸造法。介绍了立式混粉、卧式混粉和倾斜式混粉3种混粉方式,并比较了混粉的效果;利用SEM和XRD方法对所制得的复合材料进行了显微组织和成分的分析,检测了铝基体中SiC的存在,证实了块体分散铸造法的可行性。

颗粒增强金属基复合材料凝固过程的数值模拟研究进展

综述了颗粒增强金属基复合材料凝固过程数值模拟在宏观和微观两方面的主要研究进展情况。宏观部分着重介绍了一种耦合质量、动量、能量及溶质平衡方程的多相模型。微观部分介绍了临界速率确定模型并指出模拟的关键在于对颗粒/凝固界面相互作用、微观组织及使用性能的准确预测。最后指出了该研究领域目前存在的问题及发展方向。

颗粒增强金属基表面复合材料的研制

为了提高金属材料的表面综合性能 ,作者研究了用快干涂料铸渗法来制造颗粒增强金属基表面复合材料的工艺。通过大量试验 ,开发出了一种新型的铸渗用快干涂料 ;分析了复合层的显微组织和主要质量影响因素。研究表明 ,直接用铸造的方法可在铸件表面形成同时具备外硬内韧、耐磨、耐热、耐蚀等优良综合性能的颗粒增强金属基表面复合材料。结果表明 ,浇注温度是影响复合层质量的最主要因素 ,在 145 0～ 15 5 0℃范围内均能获得优良的表面复合层 ;表面复合材料的硬度在 60HRC以上 ,是普通耐磨铸铁硬度的 1.4～ 1.6倍 ,这是一种工艺简单。

颗粒增强金属基复合材料界面结合强度的表征：理论模型、有限元模拟和实验测试

金属基复合材料的综合性能优异,应用领域广泛,在这类材料中,增强相与基体之间的界面结合情况是影响材料性能的关键因素之一,而界面结合强度是衡量界面结合情况最重要的定量化指标。到目前为止,研究者们已经提出了许多测量复合材料界面强度的方法,包括早期就已经提出并一直沿用的微观力学测试方法,如单纤维拉出法、单纤维断裂法和微粘结测试法等,以及以材料宏观性能来评价界面应力状态的宏观实验方法,如横向弯曲实验、横向拉伸实验以及导槽剪切实验等。根据测量过程是否需要对界面进行破坏又可以分为声发射技术、声显微技术、拉曼光谱等技术的非破坏性方法以及一些需要破坏界面从而达到测量目的的破坏性方法。虽然诸多学者对复合材料界面结合强度的测量与表征做了大量的研究工作并取得了重大进展,但这些测试方法基本上都是基于纤维增强金属复合材料的成果,对于颇有前景的颗粒增强金属复合材料而言,这些测试手段却因颗粒增强相在形状和尺度上的特殊性而难以奏效,从而造成定量表征颗粒增强金属基复合材料界面结合强度相关研究的发展较为缓慢。为了解决颗粒增强相与金属基体界面强度难以测量的问题,许多研究者在建立理论模型的基础上通过有限元模拟的方法来表征界面的结合强度。这种方法可以用来预测颗粒增强金属基复合材料的界面结合强度,具有一定的指导意义,但是计算机模拟的方法在建模及计算过程中很大程度上对颗粒增强相的形状、分布状态以及界面的形变方式进行了简化处理,导致其结果与实际情况往往存在一定的误差。在这种情况下,研究者们开始寻求通过实验测试的方法来定量表征颗粒与金属基体之间的界面结合强度,也就是通过测量界面处的剪切强度或拉伸强度来表征界面的结合强度。本文针对颗粒增强金属基复合材料,归纳了国内外研究者们基于不同原理对界面结合强度进行研究和预测的理论模型,论述了对界面结合强度进行定量表征的有限元模拟测试法以及实验测试法,以期在一定程度上为界面设计与结合强度控制提供参考。