LLDPE/Al_2O_3纳米复合材料的形态、结构及力学性能

在超声作用下利用异丙基十二烷基磺酰钛酸酯改性Al2O3纳米粒子,然后把改性纳米Al2O3粒子及LLDPE颗粒引入密炼机中,以熔融共混方法制备LLDPE/纳米Al2O3复合材料.采用FESEM对复合材料中纳米粒子的分散形态进行表征,结果表明,当纳米Al2O3粒子含量为3%时,绝大多数的纳米粒子以<100nm的尺寸均匀分散在基体中;采用FTIR对纳米复合材料的结构进行表征,结果表明,纳米Al2O3与LLDPE之间形成了化学键合结构;力学分析表明,纳米复合材料的拉伸强度及断裂伸长率均有所增加;采用SEM观察拉伸断裂面的形貌,结果表明,适量的纳米Al2O3粒子可以增强、增韧聚合物基体,而基体和纳米粒子的相容性差时,会逐渐引入缺陷.     

原位合成TiB2/ ZL109 复合材料的高温蠕变行为

采用原位合成方法制备了TiB₂ 超细颗粒增强ZL109 复合材料, 对材料进行了高温拉伸蠕变实验。实验结果表明, 复合材料在高温恒应力条件下, 表现出高的名义应力指数和高的名义蠕变激活能, 优于纯Al 和ZL109 合金, 而且比常规外加颗粒复合材料具有更好的高温蠕变性能。引入门槛应力概念, 复合材料的蠕变实验结果能够用微观结构不变模型来解释, 说明复合材料的蠕变受到基体点阵扩散的控制。复合材料的蠕变断裂行为可以用Monkman2Grant 经验公式来描述, 蠕变断裂特征为延性断裂。     

Al_2O_3-SiO_(2(sf))/AZ91D镁基复合材料蠕变本构方程

利用常应力拉伸蠕变试验法对体积分数为25%的硅酸铝短纤维(Al2O3-Si O2(sf))增强AZ91D镁基复合材料及其基体合金AZ91D在温度为473 K和573 K、外加应力为30～100 MPa下进行蠕变测试。根据应变和应变速率曲线,计算出复合材料的真应力指数、真蠕变激活能、真门槛应力、载荷转移因子和蠕变本构方程。TEM分析结果表明,复合材料蠕变后的门槛应力来源于短纤维表面上的MgO颗粒和Mg17Al12析出相对可动位错的钉扎作用,短纤维具有承载和传递载荷作用,从而提高了复合材料的抗蠕变性能。     

增强颗粒与基体适配性对颗粒增强铝基复合材料强化机理的影响

用粉末冶金法制备了分别用Al2O3、SiC颗粒增强的颗粒体积分数为25%的6061Al基复合材料,在不同温度对其进行固溶-时效热处理,通过拉伸曲线分析和断口SEM分析研究了增强颗粒与基体适配性对颗粒增强铝基复合材料拉伸性能的影响。结果表明,低强度Al2O3颗粒不适合用于增强高强度的6061Al基体;研究了增强颗粒与基体适配性对颗粒增强铝基复合材料强化机制的影响,发现主要通过影响应力传递机制来影响复合材料性能;揭示了适配性与增强颗粒开裂、复合材料屈服之间的关系,得出增强颗粒相对于基体强度越高,颗粒开裂越少,并总结了一种表示增强颗粒与基体适配性关系的方法。     

20vol%体积分数纳米Al2O3颗粒增强铝基复合材料的高温压缩性能

为提高铝基材料的高温力学性能以满足其在573 K以上用于航空航天装备结构件的性能需求,采用高能球磨结合真空热压烧结工艺制备了体积分数高达20vol%的纳米Al₂O₃颗粒(146 nm)增强铝基复合材料,对其微观结构和高温压缩性能进行了研究。结果表明：纳米Al₂O₃颗粒均匀分散于超细晶铝基体中,且复合材料完全致密;该复合材料具有优异的高温压缩性能：应变速率为0.001/s时,473 K时压缩强度高达380 MPa,即使673 K时依然高达250 MPa,比其他传统铝基材料提高至少1倍;通过对其流变应力进行基于热激活的本构模型拟合可以发现,该复合材料具有高的应力指数(30)和表观激活能(204.02 kJ/mol)。这是由于高体积分数纳米颗粒能够有效钉扎晶界,并与铝基体形成热稳定的界面结合,显著提高复合材料的组织热稳定性,而且在变形过程中与晶界有效阻碍位错运动,显著提高复合材料的热变形门槛应力(在473～673 K时为190.6～328.4 MPa),其热变形过程可以由亚结构不变模型进行解释。     

Al2O3/SiO2纳米复合陶瓷型芯材料的制备与性能

用粉体分散及热压注方法制备了Al2O3/SiO2纳米复合陶瓷型芯材料，研究了Al2O3/SiO2纳米复合陶芯材料的增强机理，SiO2纳米粉在Al2O3微粉基体中较均匀分布，不含纳米粉材料的断裂方式为典型的沿晶断裂，SiO2含量为3％和5％时，为沿晶／穿晶混合断裂，SiO2含量为7％时，以穿晶断裂为主，加入SiO2纳米粉后，复合材料的孔洞减少，致密度增加，致使烧结温度降低，含7％SiO2纳米粉的陶芯强度比不含纳米粉的提高了约4倍，其原因是纳米晶的析出和材料断裂方式的改变。     

球磨-转喷微注法制备纳米Al2O3颗粒/Al(7075)复合材料的组织及磨损特性

采用球磨-转喷微注相结合的新工艺制备纳米Al₂O₃颗粒(Al₂O_3p)/Al(7075)复合材料,设计一种转喷微注装置,该装置能将连续、微量的纳米Al₂O_3p注入到Al熔体中。观察纳米Al₂O₃增强相对Al(7075)基体合金材料微观组织的影响,并测试Al(7075)基体和纳米Al₂O_3p/Al(7075)复合材料的磨损特性。对纳米Al₂O_3p/Al(7075)复合材料和Al(7075)基体在不同载荷(15 N、25 N和35 N)下的磨损特性进行对比研究。结果表明:球磨-转喷微注法制备的纳米Al₂O_3p/Al(7075)复合材料晶粒较小,且增强相在基体中分布均匀且结合良好;随着载荷增大,纳米Al₂O_3p/Al(7075)复合材料磨损量的上升趋势慢于Al(7075)基体。载荷为35 N时,纳米Al₂O_3p/Al(7075)复合材料的磨损量较Al(7075)基体少,磨屑尺寸较小,其耐磨性能明显改善,这主要得益于纳米Al₂O_3p的支撑作用和材料的细晶强化作用。      

纳米Al_2O_3分布对Al_2O_3/PE-EVA复合材料导热性能与力学性能的影响

旨在将纳米Al2O3分散在聚乙烯(PE)和乙烯醋酸乙烯共聚物(EVA)的共混物中,构建具有选择性分布结构的局域高粒子浓度导热复合材料。采用纳米Al2O3为导热填料,以PE和EVA为基体树脂,使用熔融共混法制备了Al2O3/PE-EVA导热复合材料。利用选择性溶液萃取方法和SEM研究了PE-EVA共混物的相结构及纳米Al2O3在共混物中的分布,评价了Al2O3/PE-EVA复合材料的导热性能与力学性能。结果表明:在PE与EVA质量比为1∶1时可获得具有两相共连续结构的共混物;在两相共连续PE-EVA共混物中引入纳米Al2O3后,发现纳米Al2O3主要分布在PE相中;纳米Al2O3的分布行为及共连续结构的形成有助于提高复合材料的导热性能,在纳米Al2O3质量分数为50%时,与Al2O3/PE复合材料相比,具有选择分布和相连续结构的Al2O3/PEEVA复合材料的热导率提高了21.2%;随着纳米Al2O3质量分数的增加,Al2O3/PE-EVA复合材料的拉伸强度与Al2O3/PE复合材料的拉伸强度相近,同时由于EVA相的增韧作用,其断裂伸长率优于Al2O3/PE复合材料。     

Al2O3sf·SiCp/Al复合材料的压缩变形力学行为及机制

对Al2O3sf·SiCp/Al复合材料进行高温及半固态区间压缩变形,观察其微观组织和组成,研究了在高温及半固态温度下的压缩变形力学行为和变形机制.Al2O3sf·SiCp/Al复合材料的流动应力随着压缩温度的提高而下降,随着增强体的体积分数、基体材料强度和应变速率的提高而上升.高温压缩使材料屈服后,由于动态回复抵消了材料的加工硬化,其流动应力值基本上保持不变.在半固态温度区间压缩而液相体积分数较低时,其流动应力的变化规律与高温压缩时相似;液相体积分数较高时,流动应力在材料屈服以后,液相的流出使流动应力下降;液相被挤出到侧表面后,流动应力呈上升趋势.复合材料在半固态区间压缩时具有应变速率敏感性.     

往复挤压法制备Al2O（3P）/Al复合材料的室温阻尼性能

以纯Al粉及Al2O3粉为原料,采用往复挤压法制备了不同体积分数的Al2O3颗粒增强纯Al基复合材料,并测试了材料的阻尼性能,研究了室温条件下,阻尼与应变振幅及频率变化的关系以及增强颗粒的含量对材料阻尼性能的影响。结果表明：通过往复挤压,Al2O3均匀地分布于Al基体上,形成了致密、均匀的复合材料。往复挤压法制备的Al...     

原位自生纳米Al2O3/Al-Zn-Cu复合材料的力学性能

将纳米ZnO粉末和Al粉球磨后冷压成Al-ZnO预制块,然后将其加到Al-Zn-Cu熔体中进行Al-ZnO原位反应,制备出纳米Al₂O₃颗粒增强Al-Zn-Cu基复合材料。能谱面扫描分析和透射电镜观察结果表明,复合材料由纳米Al₂O₃颗粒和Al₂Cu析出相两种颗粒/析出相组成。纳米Al₂O₃颗粒通过异质形核和晶界钉扎,细化了Al-Zn-Cu合金晶粒组织和Al₂Cu析出相。原位纳米Al₂O₃颗粒的生成提高了基体合金的拉伸性能,轧制+热处理使Al₂O₃/Al-Zn-Cu复合材料的拉伸强度比相同处理的基体合金提高约100%,总伸长率提高约98%。     

Improvement of the tensile strength of Al18B4O33w/Al composite at elevated temperatures by change of interfacial state

In general, it is very difficult to obtain obviously reinforced effect in discontinuously reinforced aluminum matrix composites at the temperature above 400 °C. In the present study, we report an effective method to improve the high-temperature tensile strength of Al₁₈B₄O₃₃w/Al composite by change of interfacial state. The pure aluminum matrix composites reinforced by Al₁₈B₄O₃₃w with different ZnAl₂O₄ coating contents were fabricated by squeeze casting. The results indicate that ZnAl₂O₄ coating of the whiskers can effectively improve the high-temperature tensile strength of Al₁₈B₄O₃₃w/Al composite, although the tensile strength of the composite decreases with increasing the tensile temperature. On the basis of fractograph analysis, the fracture mechanism of the composites at elevated temperatures was investigated.     

亚微米级Al2O3颗粒增强LD2铝合金复合材料的拉伸性能与强化机制

为克服颗粒增强铝基复合材料的强度低、脆性大、机械加工难等问题, 选用平均直径为0.15Lm, 细小且接近圆形的Al₂O₃颗粒增强LD2铝合金, 对其铸态材料和挤压材料的室温及高温拉伸性能进行了考察和组织分析, 结果发现: 颗粒尺寸小到亚微米级之后, 材料的组织中极难观察到位错, 增强机制也有所变化。在30～ 40% 体积率的挤压材上得到了640～ 760M Pa 拉伸强度和8. 6～2% 的延伸率, 增强率达到了212% , 获得了高强度、高塑性、易加工性的复合材料。      

纳米Al_2O_3/聚酰亚胺复合薄膜的介电与力学性能

采用原位聚合与热亚胺化的方法,成功制备了一系列不同纳米Al_2O_3粒子质量分数的纳米Al_2O_3/聚酰亚胺(PI)复合薄膜。通过SEM、TEM、XRD、FTIR、LCR数字电桥、高压电源及电子万能材料试验机对纳米Al_2O_3/PI复合薄膜的微观结构、介电性能及力学性能进行了表征和测试。结果表明:纳米Al_2O_3粒子在均匀地分散在PI基体中;当纳米Al_2O_3粒子质量分数为8%时,纳米Al_2O_3/PI复合薄膜的击穿强度和拉伸强度均达到了最大值;纳米Al_2O_3/PI复合薄膜的介电常数随纳米Al_2O_3质量分数的增加而增加。     

添加La_2O_3对搅拌摩擦加工制备Ni/Al复合材料组织和性能的影响

采用搅拌摩擦加工(FSP)方法在Al基体中添加微米级Ni粉及(Ni+La_2O_3)混合粉末,制备Ni/Al及(Ni+La_2O_3)/Al复合材料。采用SEM、EDS及XRD对复合区微观结构及相组成进行分析,采用室温拉伸试验对Ni/Al、(Ni+La_2O_3)/Al复合材料力学性能进行了测试。结果表明:Ni/Al复合材料中主要成分为Al、Al3Ni和Ni粉团聚物,Ni粉团聚物尺寸粗大,形貌呈壳-核结构,核为团聚的Ni,壳为Al3Ni增强相层;La_2O_3对Al-Ni原位反应有较大影响,能够强化Al-Ni原位反应,生成更多增强相;La_2O_3阻碍了Ni粉的相互吸附和聚拢行为,从而减少了团聚现象;(Ni+La_2O_3)/Al复合材料的抗拉强度可以达到186 MPa,与Al基体(抗拉强度72 MPa)、纯Al FSP(抗拉强度90 MPa)、Ni/Al复合材料(抗拉强度144 MPa)相比,其抗拉强度分别提高了158%、107%、29%。     

稀土氧化物(La2O3或CeO2)对搅拌摩擦加工制备Ni/Al复合材料组织和性能的影响

采用搅拌摩擦加工（FSP）的方法制备Ni/Al复合材料,并在此基础上添加不同种类稀土氧化物（La₂O₃或CeO₂）,通过SEM、EDS、XRD、电子探针（EPMA）和室温拉伸试验研究稀土氧化物对FSP制备Ni/Al复合材料组织和性能的影响。结果表明：Ni/Al复合材料复合区有较明显的Ni粉团聚物存在,Ni-La₂O₃/Al、Ni-CeO₂/Al复合材料中Ni粉团聚物数量减少,尺寸减小。La₂O₃和CeO₂均对Al-Ni原位反应有较大影响,能够促进Al-Ni原位反应的进行,生成更多增强相。Ni-CeO₂/Al复合材料与Ni-La₂O₃/Al复合材料相比,复合区组织更加均匀,增强颗粒Al₃Ni含量更多。La₂O₃和CeO₂均能显著提高FSP制备Ni/Al原位复合材料的抗拉强度。Ni-La₂O₃/Al复合材料的抗拉强度达到221 MPa,Ni-CeO₂/Al复合材料的抗拉强度达到238 MPa,两者相比于Ni/Al的复合材料抗拉强度（166 MPa）分别提高了33.1%和43.4%。     

Fe/Al2O3复合材料的制备和性能

用石墨埋烧方法制备Fe/Al₂O₃复合材料,对其力学性能和微观结构进行了分析。结果表明:Fe/Al₂O₃复合材料的弯曲强度与断裂韧性均随Al₂O₃含量的升高先升高后降低,当Al₂O₃含量（质量分数）为70%时,其弯曲强度与断裂韧性分别达到602.49 MPa和9.33 MPa·m¹/2,其硬度随Al₂O₃含量先降低后升高。在烧结过程中在Fe颗粒周围形成一种成分为FeO与FeAl₂O₄的壳体,在壳体与Fe颗粒之间存在微裂纹缺陷。壳体的形成和壳体与金属颗粒间的微裂纹钝化了外部应力,从而提高了复合材料的韧性。     

特高压气体绝缘金属封闭开关设备用Al2O3/环氧树脂复合材料的非等温固化动力学及蠕变性能

针对特高压气体绝缘金属封闭开关设备（GIS）用Al₂O₃/环氧树脂（EP）复合材料,采用非等温差示扫描量热（DSC）法研究了Al₂O₃/EP复合材料的固化行为,对其DSC曲线进行分峰处理,利用等转化率方法求得不同反应阶段的表观活化能。根据Málek判据得到Al₂O₃/EP复合材料的固化行为符合的模型类型,并求得不同反应阶段的各个动力学参数及固化动力学方程。利用SEM观察Al₂O₃/EP复合材料的微观形貌,通过动态热力学分析仪（DMA）分析其动态热力学性能和高温蠕变性能,利用时温等效预测了Al₂O₃/EP复合材料的长时蠕变行为。结果表明,DSC热流曲线表现为双峰分布;Al₂O₃/EP复合材料的两个反应阶段的表观活化能分别为35.3 kJ/mol及48.1 kJ/mol,Sestak-Berggren自催化模型能够很好地描述Al₂O₃/EP复合材料体系在不同固化阶段的固化行为。Al₂O₃颗粒均匀分散于树脂基体中,填料的加入使裂纹发生偏转。Al₂O₃/EP复合材料的储能模量（E'）随温度的升高而降低,损耗因子（tanδ）峰值对应的玻璃化转变温度（T_g）为120.03℃。Al₂O₃/EP复合材料的抗蠕变性能随着拉伸应力和温度的增加而减弱,随着时间的延长,其蠕变速率减小。      

Study of the densification of a nanostructured composite powder: Part 1: Effect of compaction pressure and reinforcement addition

Al/Al₂O₃ composite coating was prepared by plasma spraying and characterized by XRD and SEM. Some thermal–mechanical properties of the composite coating including thermal diffusivity, microhardness, fracture toughness and sliding wear rate were measured. The results showed that the Al/Al₂O₃ composite coating, compared with Al₂O₃ coating, exhibits denser structure and developed splat interface. The coexistence of Al metal phase and Al₂O₃ ceramic phase effectively increased the fracture toughness and thermal diffusivity of composite coating, in spite of the slight decrease in microhardness. Furthermore, the wear resistance of Al/Al₂O₃ composite coating is superior to that of Al₂O₃ coating.