金属基复合材料概述(1)

金属基复合材料是由陶瓷颗粒成纤维（如SiC,Al2O3,TiC,TiB等）增强金属或者合金基体而得到的,具有高的比刚度、比强度、耐磨性和高温性能,且具有可设计性,是一类高性能先进材料,在航空、航天、汽车等领域具有良好的应用前景。东南大学已开发出铝基、镁基、锌基、钛基等多种复合材料,有些已开始应用于汽车发动机。目前,可供应多种金属基复合材料的铸件与型材。     

真空热压烧结SiC_p/Al复合材料的界面元素扩散及增强断裂机理

采用真空热压粉末冶金烧结工艺制备了含SiC颗粒体积分数分别为 5 %、15 %和 2 5 %的SiC颗粒增强铝基复合材料 ,结合其力学性能、扫描电镜和界面微区能谱分析结果 ,分析了SiC/Al复合材料的真空烧结过程中的界面现象 ,以及材料增强和断裂机理。结果表明 ,真空烧结过程中出现了界面反应 ,改善了界面结合强度 ,断裂破坏主要在基体上进行。随着SiC粒子体积分数的增加 ,SiCp/Al复合材料的抗拉强度增加 ,弹性模量显著增加 ,延伸率降低 ,材料脆性增加。     

SiC颗粒表面处理对SiC/Cu复合材料性能的影响

将SiC颗粒在1 100℃和空气气氛下锻烧6 h得到氧化态的SiC颗粒,在5%HF酸中浸泡24 h得到酸洗过的SiC颗粒;然后采用非均相沉淀包裹法制得铜包裹不同状态SiC复合粉体,采用热压烧结工艺制备了含有35%SiC(体积分数)的SiC/Cu复合材料;对复合材料的微观结构和性能进行了研究和分析。结果表明:与原始态SiC颗粒的复合材料相比,对SiC颗粒进行高温氧化和酸洗后使得SiC/Cu复合材料具有不同的界面结合状态,均能提高复合材料的强度和硬度,酸洗态SiC颗粒制备的复合材料强度和硬度均最高。     

碳化硅纤维增强金属基复合材料的国外专利动向

SiC纤维增强金属基复合材料是一种性能优越的新型工程材料。本文在收集和整理近二十年来国外有关专利文献的基础上,概述了SiC 纤维和晶须的制备方法,SiC 纤维或晶须增强金属基复合材料的研制和应用,以及一些技术问题的解决途径。文中还列举了一些工业上的应用实例,如SiC 纤维增强钛和镍合金等。     

SiC颗粒对镁基复合材料摩擦磨损性能的影响

采用粉末冶金法制备了AZ91镁合金和SiC颗粒增强的镁基复合材料,SiC的粒度分别为18 μm和8μm,经热压烧结后制得试样.通过扫描电子显微镜观察分析基体和增强体的微观组织形貌,并将制备出的材料分别放入MMW-1型摩擦磨损试验机上,研究SiC的粒度对镁基复合材料摩擦磨损性能的影响.实验结果表明:SiC颗粒的加入能有效...     

快速凝固结合粉末冶金法制备SiC_p/AZ91复合材料的组织及性能

用快速凝固结合粉末冶金法制备了SiC颗粒增强镁合金基复合材料(SiCp/AZ91)棒材,研究了SiC颗粒含量对复合材料室温力学性能及显微组织的影响.结果表明:制备的复合材料棒材中SiC颗粒在基体中分布均匀,但仍存在局部颗粒团聚现象;随SiC颗粒含量的增加,复合材料的屈服强度、抗拉强度和断后伸长率均逐渐降低;热挤压过程中,镁、SiC和SiO2之间发生了界面反应,在界面生成Mg2Si等脆性相,影响了复合材料的界面性能.     

喷雾造粒技术在反应烧结SiC密封材料中的应用研究

研究了水基料浆喷雾造粒粉体在反应烧结SiC密封材料中的应用.通过对均匀、稳定分散的水基SiC C料浆进行喷雾干燥,制备的反应烧结碳化硅复合粉体与传统工艺相比流动性能得到明显改善,适用于连续自动干压成型,并且避免了传统工艺的热压成型.采用新工艺制备出密度为3.10 g/cm3,游离硅含量为8.22Wt%,硬度(HRA)90,抗折强度为434MPa的碳化硅密封材料,主要性能高于传统工艺和行业标准,可以与国外同类产品技术指标相比.     

真空烧结原位合成制备SiC+WSi2/MoSi2复合材料及其性能

以钼粉、硅粉、钨粉和石墨粉为原料,采用真空烧结原位合成方法制备了不同SiC和WSi2配比颗粒增强的SiC+WSi2/MoSi2复合材料,研究了其物相组成、力学性能和室温断口形貌,并分析了复合材料的强韧化机理.结果表明:该复合材料主要由WSi2、MoSi2和SiC相组成,还有微量的(Mo,W)5Si3相;其中10%SiC...     

网络结构增强金属基复合材料的研究进展

网络结构增强是一种全新的复合材料增强方式,其特征是增强相与基体在复合材料中形成各自连续且相互贯穿的三维网络结构,增强相因与之相互贯穿的基体所具有的韧性而得到增韧,基体则由于硬质网络结构增强相的骨架刚性承载作用而得到增强。主要评述了国内外网络结构增强金属基复合材料的制备工艺、特点及组织结构,重点介绍了复合材料的力学、热学、摩擦学性能及其今后发展趋势。     

高导电耐磨铜基复合材料的研究

用冷压-烧结-热挤压工艺制备了SiCp／Cu复合材料，得到组织均匀、致密、导电导热的复合材料。干磨损试验结果表明，随着SiC含量的提高，复合材料具有更高的耐磨性；SiC颗粒增强物的加入减小了材料的粘着磨损，使复合材料在高载荷条件下具有更为优越的耐磨性。SiC体积分数不超过15％的铜基复合材料具有比铬锆铜合金更高的导电、导热性能和耐磨性。     

热解碳-SiC共沉积界面SiCf/SiC Mini复合材料的制备及其拉伸行为

以国产第三代碳化硅纤维(SiCf)为增强体,通过化学气相渗透(CVI)工艺在SiCf表面同时沉积热解碳(PyC)和SiC形成共沉积界面层,沉积时间为20～70 min,然后继续沉积SiC制备出致密的Mini SiCf/SiC复合材料,研究复合材料的界面结构和拉伸行为.结果表明:20,40,70 min沉积时间下得到共沉积界面层的平均厚度分别为500,1100,2100 nm,界面层厚度均匀,为单层界面;当共沉积界面层厚度为1100 nm时,Mini复合材料的界面结合强度适中,拉伸强度最大,达到626.0 MPa,对应的断裂应变为0.45％.     

模压压力对PIP法制备2D-SiCf/SiC复合材料力学性能影响

对PIP法制备2D-SiCf/SiC复合材料成型过程中模压压力对2D-SiCf/SiC复合材料致密度、孔隙率以及力学性能影响进行了研究.结果表明,材料的致密度随模压压力的增加而上升,而复合材料弯曲强度随模压压力的增加先升后降.当模压压力为1～3 MPa时,复合材料具有较高的致密度,同时SiC微粉对纤维的机械损伤以及模压成型过程中在复合材料中产生的残余应力均较小.纤维的就位强度较高,故复合材料具有较好的力学性能.     

分散剂对FSP制备IMC/Al复合材料组织与拉伸性能的影响

采用搅拌摩擦加工(FSP)技术制备了金属间化合物增强铝基(IMC/Al)复合材料,通过扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)和拉伸试验机等研究了分散剂SiC和CNTs对复合材料组织的均匀性、增强相含量与尺寸及拉伸强度的影响。结果表明:通过FSP制备IMC/Al复合材料时出现镍粉团聚现象,团聚体的形状主要为类条形和类椭圆形;分散剂的添加对镍粉的团聚起到抑制作用,改善了复合材料复合区组织的均匀性,其中CNTs抑制镍粉团聚的效果优于SiC的;分散剂的添加促进了铝和镍原位反应的进行,使得复合材料中增强相Al3Ni的数量增多;分散剂的添加提高了复合材料的力学性能,添加CNTs制备复合材料的最大抗拉强度为171MPa,比未添加分散剂制备复合材料的提高了15.5%。     

包埋工艺参数对碳/碳复合材料表面SiC涂层致密性的影响

采用包埋法在碳/碳(C/C)复合材料表面制备出不同致密度的SiC涂层,用正交试验法系统研究了包埋温度(A)、包埋时间(B)、烧结助剂Ⅰ含量(C)、烧结助剂Ⅱ含量(D)、硅含量(E)等工艺参数对SiC涂层抗氧化性能(用抗氧化性能表征涂层的致密性)的影响.结果表明:研究的包埋工艺参数对SiC涂层抗氧化性能(致密性)影响的显著性从大到小依次为A,C,E,D,B;在A1B1C1DE1工艺条件下所得的SiC涂层最疏松;通过改进参数,在A3B2C4D2E4工艺条件下所得的SiC涂层最致密,该涂层可在1 500℃空气中提供10 h以上的抗氧化保护.     

电铸制备SiC颗粒增强镍基复合材料的工艺与性能

采用电铸技术(氨基磺酸镍电铸液)成功制备了SiC颗粒增强镍基复合材料;用Leica Qwin图形分析软件和显微硬度计分析了电铸工艺参数对SiC颗粒增强镍基复合材料中SiC颗粒含量以及SiC含量对该复合材料显微硬度的影响;用场发射扫描电镜分析了复合材料的截面形貌和SiC分布.结果表明:在SiC加入量50 g·L-1、电流密度3 A·dm-2和磁力搅拌强度1.5次/min条件下,复合材料中SiC颗粒体积分数达到最高值27%,其显微硬度值也最高,为710 HV.     

颗粒增强金属基复合材料的制备进展

介绍颗粒增强金属基复合材料的常用制备工艺,分析各种制备方法的优缺点;论述对颗粒增强金属基复合材料制备技术研究的难点,并展望金属基复合材料的发展。     

放电等离子烧结制备M42粉末高速钢/45钢双金属复合材料

利用放电等离子烧结方法一次性实现了M42粉末高速钢及其与45钢双金属复合材料的制备,分析了连接接头的界面形貌,测试了连接接头的结合强度。结果表明:在970℃×10 min、压力70 MPa烧结工艺下制备的复合材料连接接头组织致密均匀,复合材料实现了冶金结合,结合强度可达到550 MPa。     

SiCp/Cu复合材料的显微组织和力学性能

采用非均相沉淀包裹法制得铜包SiC复合粉体,利用热压烧结工艺制备了含有体积分数为20%～65%SiC颗粒的SiCp/Cu复合材料.用X射线衍射仪、扫描电镜、能谱分析等测试方法对试样进行了成分和微观形貌分析.结果表明:包裹法制得的SiCp/Cu复合材料中基体铜形成连续的结构,SiC分散较均匀;随着SiC含量的增加,试样孔隙率提高,抗弯强度下降;而硬度则先增后降,并在SiC体积分数为35%时出现最大值;所有试样均表现为脆性断裂.     

钻杆用铝基复合材料中SiC/Al界面润湿性研究进展

SiC增强铝基复合材料可显著提高铝合金耐磨性,可用于制备新型的高强耐磨轻质石油钻杆;但SiC/Al界面润湿性差,致使在真空熔炼时SiC颗粒加入困难,且在铸锭中分布不均,从而无法获得组织、性能均匀的优质钻杆。在概述SiC/Al界面润湿行为及界面反应的基础上,系统介绍了SiC高温氧化、SiC化学镀镍和基体合金化等3种常用的改性方法,及其对SiC/Al界面润湿性的作用机理。综合比较后指出,采用SiC化学镀镍法可有效改善SiC/Al的界面润湿性,且在界面生成的中间化合物稳定,在制备石油钻杆用铝基复合材料时可优先考虑使用。     

颗粒增强金属基复合材料加工表面质量的研究

颗粒增强金属基复合材料拥有比强度高、比模量高、膨胀系数低、耐磨性良好等良好的物理性能,但是由于其特殊的组织结构,导致其加工性能较差。本文从其加工表面质量方面综述了国内外颗粒增强金属基复合材料加工技术的进展情况,从传统加工和特种加工两个方面分析了几种加工颗粒增强金属基复合材料常用的加工方法,并指出当前存在的问题和不足。