选择性激光烧结碳化硅及铝合金氧化入渗

采用选择性激光烧结和金属直接氧化法相结合的技术,制备SiC-Al2O3-Al陶瓷基复合材料零件。研究选择性激光烧结成形碳化硅零件坯体的工艺和脱脂预处理工艺对坯体孔隙率的影响规律,以及氧化入渗工艺影响因素;采用扫描电镜、X射线衍射仪分别对成形好的复合材料进行微观形貌和物相分析。结果表明:用选择性激光烧结和金属直接氧化技术相结合的工艺可以直接利用三维图形,快速成形出复杂形状的SiC-Al2O3-Al复合材料零件;其陶瓷相和金属相都呈三维网络状分布,SiC、Al2O3和金属相的体积分数分别为45.1%、32.7%和18.0%,孔隙率为4.2%,抗弯强度为361.2MPa。     

连续C_f/Al复合材料碳纤维SiC涂层研究进展

连续Cf/Al复合材料日渐成为最具发展潜力的先进复合材料之一,近净成形技术是决定其能否大规模工程化应用所亟待解决的关键技术难题,而连续Cf/Al复合材料的低压浸渗制备是最可能的工艺方法之一。但Cf与Al之间润湿性差、碳纤维的高温氧化以及Cf与Al的界面反应都影响浸渗和材料的性能,采用碳纤维表面涂覆SiC涂层是解决上述问题的重要途径。分析了连续碳纤维SiC涂层不同制备技术的优缺点,探讨了制备技术的发展方向;分析了涂层对连续Cf/Al复合材料浸渗及性能的影响,并指出SiC涂层用于制备连续Cf/Al复合材料存在的问题及其发展前景。     

复杂形状SiCp/Al复合材料零件的制备与性能

采用粉末注射成形制备SiC预成形坯和铝合金无压熔渗相结合的技术,成功制备出高体积分数且形状复杂的SiCp/Al复合材料零件.研究了烧结工艺对SiC预成形坯开孔率和强度的影响规律,并对所制备的复合材料的热物理性能进行了评价.结果表明:经1 100℃真空烧结8 h的SiC预成形坯开孔率可以达到99.6%,抗压强度为0.57 MPa所制备的57%SiCp/Al复合材料相对密度为98.7%,热膨胀系数为7.5×10-6℃-1,与GaAs、BeO的接近,热导率为1.65×105W/K,与传统Cu(15%)/W相当,是柯伐合金的10倍,在密度上接近Al,不到Cu/W的1/5.由综合比较可以看出,采用注射成形与无压熔渗相结合的制备工艺,可以低成本制备综合性能优异的高体积分数SiCp/Al复合材料.     

SiCp／3003Al复合材料与3003Al的闪光对焊研究

采用连续闪光对焊的焊接方法,对SiCp/3003Al复合材料与3003Al合金的焊接性进行研究。试验结果表明,在合适的工艺参数下,SiCp/3003Al与3003Al合金闪光对焊焊缝区结合致密、地气孔及裂纹等缺陷,接头强度高且随增强相（SiC颗粒）体积分数的增加而增加,因此,采用闪光对焊方法焊接颗粒增强型Al基复合材料是可行的。     

碳化硅陶瓷预制体的选区激光烧结及真空压力渗铝

提出采用选区激光烧结法(SLS)制备碳化硅(SiC)陶瓷预制体,探讨SiC陶瓷表面改性对激光烧结成形性的影响,进行SiC陶瓷粉末的激光烧结成形工艺实验,并对SiC陶瓷激光烧结件进行热脱脂和真空压力渗铝.结果表明:SiC陶瓷表面经硅烷偶联剂KH.570(5%)改性处理后的激光烧结成形性得到很大的改善;同时,所添加粘结剂中的无机磷酸二氢氨含量控制在8%,其激光能量密度在0.10～0.12 J/mm2范围内均能烧结成形,而激光能量密度0.11J/mm2的烧结件密度为2.31g/cm3,抗弯强度达到0.81MPa.对SiC陶瓷激光烧结件的热脱脂和真空压力渗铝后的XRD和OM分析表明:脱脂过程中生成的SiP207是陶瓷预制体的新粘结剂;而真窄浸渗过程中也仅有微量的AIPO4新生成相,并没有其它的残留物;且SiC陶瓷分布均匀,大小颗粒相互搭配,组织致密.此外,其外形形状与CAD模型吻合,可实现SiCp/Al复合材料的近净成形.     

6061铝合金表面激光熔覆温度场的模拟与验证

根据激光熔覆的特点,建立了移动激光高斯热源作用下三维激光熔覆温度场的计算模型,利用有限元软件ANSYS对温度场分布进行了动态模拟.结果表明,激光熔覆温度场模拟等温线呈椭圆形,在移动热源的前方等温线密集,温度梯度较大,热源后方的等温线稀疏,温度梯度较小.采用高功率连续波Nd:YAG激光在6061铝合金表面激光熔覆SiC陶瓷粉末,形成SiCp/Al金属基复合材料改性层,熔覆层除含有Al,SiC之外,还含有少量的Al4C3,Al4SiC4相,通过熔覆层组织形貌观察及相结构分析验证了模拟结果的准确性和可靠性,为陶瓷-金属基复合材料激光熔覆工艺参数的优化提供了理论依据.     

热压扩散法制备层压编织C_f/Al复合材料工艺研究

采用热压扩散法制备了层压编织Cf/Al复合材料。研究了热压温度、热压压力、热压时间等工艺参数对复合材料成形效果和致密度的影响,优化了成形工艺参数,并分析了最优工艺参数下复合材料的微观组织和界面反应。结果表明,热压温度对复合材料致密度影响最为显著。热压扩散法制备层压编织Cf/Al复合材料的最优工艺参数:热压温度为640℃、热压时间为50min、压力为15 MPa。该工艺参数下复合材料的致密度为98.5%,界面反应产物Al4C3含量约为3.6%,复合材料组织中碳纤维与铝基体结合良好,铝基体与碳纤维形成的界面为粗糙界面,界面处形成少量的杆状Al4C3。     

热压烧结-热挤压复合工艺制备SiCp/6061Al基复合材料

采用热压烧结-热挤压复合工艺制备了SiC体积分数为35%的SiCp/6061Al基复合材料。观察了复合材料的金相组织和断口形貌,检测了复合材料的密度和抗拉强度。分析了热压和热挤压复合工艺对复合材料的影响。结果表明:采用热挤压二次成形后,增强体在基体中的分布均匀化,与挤压方向平行;复合材料的致密度达到98.09%,抗拉强度达到248 MPa;基体组织晶粒细化,并产生大量的位错和亚晶组织;SiCp/6061Al复合材料断裂机理主要由6061Al基体的韧性断裂和增强体SiC颗粒的脆性断裂组成。     

喷涂Al／SiC复合材料的制备与组织分析

采用等离子喷涂技术和亚音速火焰喷涂技术制备了高性能Al／SiC复合材料。利用OM，SEM，TEM，XRD等仪器详细分析了上述两种技术制备的Al／SiC复合材料微观组织。结果显示，亚音速火焰喷涂技术和等离子喷涂技术均可制备出SiC体积分数大于50％的Al／SiC复合材料，所制备的Al／SiC复合材料组织致密、颗粒均匀分布、SiC颗粒和Al之间的界面结合良好。XRD研究表明，等离子喷涂Al／SiC复合材料中存在着Al，SiC，晶体Si等相。亚音速火焰喷涂Al／SiC复合材料中的相是由Al，SiC和少量的Al2O3组成。与等离子喷涂相比，亚音速火焰喷涂Al／SiC复合材料的孔隙率较高，氧化程度较高。此外等离子喷涂Al／SiC复合材料中有一定量纳米尺度的晶粒和颗粒。     

SiCp/Al复合材料的离心熔渗法制备及其性能

研究了反应离心熔渗法制备高体积比SiCp／Al复合材料的工艺过程及其抗弯强度。结果表明：通过适当的粒度配比，可在低温、低离心力下熔渗制备组织均匀的高体积比SiCp／Al复合材料，SiC颗粒体积分数可达到63％；复合材料的强度在很大程度上依赖于SiC颗粒尺寸及界面反应程度，合适的界面结合及细SiC颗粒的掺入有利于复合材料强度的提高；基体热处理改变了SiC颗粒所受应力状态，提高了复合材料的强度，其最高值可达519MPa。     

高能球磨法制备SiC/Al复合粉末的工艺研究

采用高能球磨技术制备SiC和Al的复合粉末,研究了球磨时间、过程控制剂(PCA)、球料比以及SiC与Al混粉质量比对复合粉末粒度和包覆效果的影响。结果表明,复合粉末平均粒径的大小与PCA、混粉比、球磨时间和球料比有关,其影响程度依次为:PCA>混粉比>时间>球料比;复合粉末的粒径大小随着球磨时间、PCA和球料比的增加而显著减小,而随着混粉质量比的增加呈现先减后增的趋势。混粉质量比为3:7的复合粉末平均粒径达到最小值;球磨时间为9h、PCA添加量为1.5%、球料比为12:1和Al与SiC混粉质量比为3:7时,能制备出颗粒细小、包覆效果好的优质复合粉末。     

铝合金表面激光熔覆原位自生TiC增强金属基复合材料涂层

以Ti,SiC混合粉末作为预置合金涂层,采用2kW连续Nd:YAG固体激光器进行激光熔覆处理,在6061铝合金表面借助于接触反应法制备原位生成TiC颗粒增强Al-Ti复合材料涂层。试验结果表明：采用适合的激光辐照工艺参数,可获得增强相TiC弥散分布,以Ti-Al金属间化合物及Al过饱和固溶体为主要组成相的复合材料熔覆层组织。TiC颗粒与复合材料基体润湿良好,熔覆层结晶致密,与6061铝合金基材呈良好的冶金,珂明显地改善铝合金的表面性能。     

弥散质点和SiC颗粒复合强化Al基复合材料 Ⅱ．性能和断裂特征

对机械合金化制备的Ａｌ_４Ｃ_３、Ａｌ_２Ｏ_３弥散质点和ＳｉＣ颗粒复合强化Ａｌ基复合材料进行了拉伸试验和断口分析，并测定了弹性模量和热膨胀系数．研究表明，在ＳｉＣ_ｐ／Ａｌ复合材料中引入弥散的Ａｌ_４Ｃ_３和Ａｌ_２Ｏ_３质点可以明显提高复合材料的室温和高温强度，随加入Ｃ含量的增加或Ａｌ粉氧化时间的加长，复合材料的强度提高．在Ａｌ_４Ｃ_３／Ａｌ复合材料的基础上加入ＳｉＣ颗粒可以提高复合材料的弹性模量并进一步降低其热膨胀系数．复合材料断口为大韧窝加细小韧窝的混合断口，随复合材料基体强度的增加，拉伸断口上断裂的ＳｉＣ颗粒数量增多．     

DISPERSOID AND SiC PARTICULATE STRENGTHENED Al COMPOSITES Ⅱ. PROPERTIES AND FRACTURE BEHAVIOUR

对机械合金化制备的Ａｌ_４Ｃ_３、Ａｌ_２Ｏ_３弥散质点和ＳｉＣ颗粒复合强化Ａｌ基复合材料进行了拉伸试验和断口分析，并测定了弹性模量和热膨胀系数．研究表明，在ＳｉＣ_ｐ／Ａｌ复合材料中引入弥散的Ａｌ_４Ｃ_３和Ａｌ_２Ｏ_３质点可以明显提高复合材料的室温和高温强度，随加入Ｃ含量的增加或Ａｌ粉氧化时间的加长，复合材料的强度提高．在Ａｌ_４Ｃ_３／Ａｌ复合材料的基础上加入ＳｉＣ颗粒可以提高复合材料的弹性模量并进一步降低其热膨胀系数．复合材料断口为大韧窝加细小韧窝的混合断口，随复合材料基体强度的增加，拉伸断口上断裂的ＳｉＣ颗粒数量增多．     

Microstructure Characteristics of SiC Particle-Reinforced Aluminum Matrix Composites Coatings by Cold Spraying

A dense Al/SiCp composite coating with high volume fraction(60%)of nano SiCp reinforcement was fabricated by cold spraying of ball-milled Al-60SiCp composite powder.The morphologies evolution of the Al-60SiCp composite powder during ball milling and the microstructure and microhardness of the cold-sprayed Al-60SiCp composite coating were investigated.The results show that Al particles undergone fracture deformation and nano SiC particles are uniformly distributed in soft Al matrix after ball milling.A dense Al-60SiCp composite coating can be fabricated by cold spraying of ball milled composite powder.Nano SiC particles in the cold-sprayed Al-60SiCp composites coating exhibit a reasonably uniform distribution.The Hv0.5 microhardness of the Al-60SiCp composite coating is reached up to(5.30±0.53)GPa due to the enhancement of SiC particles,compared to(0.34±0.03)GPa for the pure Al bulk.     

三维网络SiC多孔陶瓷增强铝基复合材料的制备

以中间相沥青添加质量分数为50%的Si粉制备的炭泡沫预制体为坯体,在高温感应烧结炉中结合反应烧结工艺制备了SiC多孔陶瓷预制体.利用挤压铸造工艺制备了SiC多孔陶瓷增强铝基复合材料.采用扫描电子显微镜(SEM)观察了SiC多孔陶瓷骨架及复合材料的微观形貌和界面结构,通过X射线衍射分析仪(XRD)对多孔陶瓷预制体物相组成进行了分析.利用阿基米德排水法,测试了多孔陶瓷的孔隙率和复合材料的密度.结果表明:添加Si的质量分数为50%的炭泡沫预制体反应烧结后获得的SiC多孔陶瓷具有三维连续通孔结构,孔筋致密并且具有较高的开口孔隙率.通过挤压铸造工艺制备的SiC多孔陶瓷增强铝基复合材料界面结合良好,无明显缺陷.     

新型化学反应法制备SiC/Al2O3复相陶瓷涂层

陶瓷涂层材料以其高硬度、耐腐蚀、耐高温、抗氧化等一系列优点,在航空航天、武器装备、核工业、石油化工等领域具有广阔的应用前景.SiC/Al_2O_3复相陶瓷在常温和高温下都具有较好耐磨性和化学稳定性,是一种极具工程应用前景的复合陶瓷材料.本研究采用优质陶瓷先驱体聚合物PCS,添加惰性填料SiC纳米颗粒和活性填料金属Al粉共同作用,克服了先驱体法制备陶瓷材料中存在较大体积收缩的缺点,在金属基体上制备了单层厚度可达50 μm的致密SiC/Al_2O_3复相陶瓷涂层,复相陶瓷涂层中的SiC来自于先驱体PCS热解转化的SiC和添加的纳米SiC颗粒;其中的Al_2O_3来自于金属Al粉的氧化.该化学反应方法在金属基体上成功地制备出连续、致密的SiC/Al_2O_3复相陶瓷涂层,既简单又方便,表现出极大的应用潜力.     

K2ZrF6助浸SiC涂层碳纤维增强Al复合材料的研究

研究了用K_2ZrF_6助浸法制造C/Al复合材料的工艺和K_2ZrF_6的助浸机理结果表明:K_2ZrF_6处理后,C,Al间的润湿性仍比SiC,Al间的差C,Al间的润湿主要靠大量的界面化学反应、这使得复合材料的制造十分困难;而SiC、Al间的润湿靠微量的SiC在Al中的溶解K在纤维或涂层中的扩散也可能起助浸作用Al液在极短时间内对SiC涂层后的纤维束或纤维预制件浸渍良好同时,将基体Si合金化后,获得了完整的CF/SiC/Al界面,圆满解决了C/Al复合材料的界面相容性和制造中的问题     

冷喷涂SiC/Al纳米复合涂层的组织结构与性能

为制备基体相晶粒细小、增强相均匀分布的SiC/Al纳米复合涂层,以Al、SiC为原料,采用高能球磨法获得SiC颗粒弥散分布的纳米晶Al基复合材料粉末,利用冷喷涂技术低温成型制备了SiC/Al纳米复合涂层,分析了SiC含量对复合涂层相结构、晶粒尺寸、微观结构、硬度及磨损性能的影响规律。结果表明：冷喷涂可实现球磨纳米晶复合粉末结构的原位移植,所制备SiC/Al纳米复合涂层组织致密,微米及亚微米级SiC弥散分布在纳米晶Al（约80 nm）基体之上;SiC颗粒对Al基体有明显强化作用,冷喷涂SiC/Al纳米复合涂层的硬度随SiC体积分数的增加而显著增加,50% SiC/Al纳米复合涂层的硬度高达515 HV_0.3,约为Al块材的13倍;冷喷涂SiC/Al纳米复合涂层的耐磨损性能随着SiC含量增加而显著提高,涂层磨损失效机制为磨粒对基体的切削犁沟变形。     

Copper-Ti3SiC2 composite powder prepared by electroless plating under ultrasonic environment

In this article, a new type of Cu-Ti3SiC2 composite powder prepared using the electroless plating technique was introduced. The initial Ti3SiC2 particles are 11 μm in diameter on an average. The Cu plating was carried out at middle temperature （62-65℃） with the application of ultrasonic agitation. The copper deposition rate was determined by measuring the weight gain of the powder after plating. It has been found that the pretreatment of Ti3SiC2 powder is very important to obtain copper nanoparticles on the surface of Ti3SiC2 The optimum procedure before plating aimed to add activated sites and the adjustment of the traditional composition of the electroless copper plating bath could decelerate the copper deposition rate to 0.8 gm/h. X-ray diffraction （XRD） indicates that the chemical composition of the plating layer is copper. SEM images show that the surface of the Ti3SiC2 particles is successfully coated with continuous copper layer. The wetting property between the copper matrix and Ti3SiC2 can be improved so as to increase the interfacial strength.