W/ZrC复合材料的反应熔渗法制备

采用W/WC多孔预制体中低温熔渗Zr2Cu合金的方法成功制备了W/ZrC复合材料.结果表明:与传统粉末冶金方法相比,制备温度降低了500℃左右.复合材料的组织均匀,致密度较高;抗弯强度和弹性模量分别可达600MPa和360 Gpa:断裂韧性达11.0 Mpa·m1/2,比纯ZrC的断裂韧性提高了4倍.     

浸渗温度对Wf/Zr非晶复合材料界面及压缩性能的影响

用逆向浸渗工艺制备了直径为0.5mm的钨丝增韧Zr41Ti14Cu12.5Ni10Be22.5块体非晶复合材料。研究了浸渗温度对复合材料界面状态以及压缩性能的影响。当浸渗温度分别为1000、1100和1200K时,复合材料的界面结合分别为机械结合、机械结合与冶金结合共存和反应结合形式。较低的浸渗温度会造成界面结合强度不足,过高的浸渗温度导致钨丝脱熔而形成界面反应产物,二者均对Zr41Ti14Cu12.5Ni10Be22.5块体非晶复合材料的压缩强度和变形行为产生不利影响。在1100K浸渗时、保温30min获得的W/Zr块体非晶复合材料具有2409MPa的最高压缩强度和19.5%的塑性变形能力。     

DCP法W/ZrC金属陶瓷组成结构的高温演变研究

采用置换填充工艺制备了W/ZrC金属陶瓷,研究了其在不同超高温温度环境中的组成结构演变规律。结果表明：随着热处理温度的升高,材料的质量损失率先增大后减小,在2200 ℃时有最大值2.05 wt.%,而孔隙率则不断增大,在2600 ℃时达到9.29 vol.%。在材料表面,残留Cu最先熔化挥发流失,其次残留Zr,在2600 ℃时部分ZrC也分解流失。在材料内部,1800 ℃时未反应完的WC相消失,2200 ℃时残留Zr-Cu合金相和W2C相消失,2600 ℃时仅剩下W相和ZrC相,且随着热处理温度的升高,W原子向ZrC基体中的扩散增多,导致ZrC点阵常数逐渐减小,W相由颗粒状变为无规则的长条状,其颗粒数量和体积含量明显减少,并形成了大量闭孔。Zr-Cu合金的流失和W原子的扩散是引起W/ZrC金属陶瓷在超高温环境中组织结构变化的重要原因。     

Si/Zr质量比对SiC/ZrC涂层微观结构及其抗氧化性能的影响

采用反应熔体浸渗工艺在C/C复合材料表面制备了SiC和SiC/ZrC抗氧化涂层,并利用XRD、SEM和EDS等分析手段研究了浸渗粉料中Si/Zr质量比对抗氧化涂层的相组成和微观结构的影响,考察了SiC和SiC/ZrC涂层在1 400℃静态空气气氛中的抗氧化性能,初步探讨了SiC/ZrC涂层的抗氧化机制。研究结果表明,随着浸渗粉料中Si/Zr质量比由4.5∶1.5降至2∶4,制得的SiC/ZrC涂层表面涂层致密性呈现先增后降的趋势,而涂层厚度则逐渐减小。当Si/Zr质量比为3∶3时,制得SiC/ZrC涂层C/C复合材料表现出优良的抗氧化性能,在空气气氛中1 400℃氧化6h后增重0.5%左右,而SiC涂层C/C复合材料在相同条件下氧化5h后失重率达到26.71%。SiC/ZrC涂层优异的抗氧化性能与其表面形成的一层致密、连续的ZrSiO4-SiO2-ZrO2玻璃膜有关。     

浸渗温度对W_f/Zr基非晶合金复合材料压缩性能的影响

基于逆向浸渗工艺方法,制取了不同浸渗温度下的Wf/Zr基非晶合金复合材料。研究了此种合金复合材料晶体界面组织形态及其压缩性能和结合强度受浸渗温度的影响。结果表明,在浸渗温度1 100 K的环境下保温30 min制备出的Wf/Zr基非晶合金复合材料的最高压缩强度可达2 409 MPa,其塑性变形程度达到19.5%。     

DCP法W/ZrC金属陶瓷组成结构的高温演变

采用置换填充工艺制备了W/ZrC金属陶瓷,研究了其在不同超高温环境中的组成结构演变规律。结果表明:随着热处理温度的升高,材料的质量损失率先增大后减小,在2200℃时有最大值2.05%(质量分数),而孔隙率则不断增大,在2600℃时达到9.29%(体积分数)。在材料表面,残留Cu最先熔化挥发流失,其次残留Zr,在2600℃时部分ZrC也分解流失。在材料内部,1800℃时未反应完的WC相消失,2200℃时残留Zr-Cu合金相和W_2C相消失,2600℃时仅剩下W相和ZrC相。且随着热处理温度的升高,W原子向ZrC基体中的扩散增多,导致ZrC点阵常数逐渐减小,同时W相由颗粒状变成无规则的长条状,其颗粒数量和体积含量明显减少,并形成了大量闭孔。Zr-Cu合金的流失和W原子的扩散是引起W/ZrC金属陶瓷在超高温环境中组织结构变化的重要原因。     

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。     

ZrC对W合金性能与组织结构的影响

采用粉末冶金方法制备W-ZrC合金,研究ZrC对W合金的力学性能和组织结构的影响。显微组织分析表明:ZrC显著提高了合金相对密度和拉伸强度。ZrC均匀分布在W基体中,并与W生成含W、Zr、C和O等多元素的第二相粒子。存在于晶界之间的第二相粒子,有效抑制了合金烧结过程中的晶粒长大,随合金中ZrC含量的增加,合金晶粒尺寸减小。同时,随ZrC的添加,合金断口由沿晶断裂转变为沿晶断裂和穿晶断裂的混合断裂特征。     

Mo2C+Mo涂层对C/Cu复合材料界面及浸渗的影响

分析了C/Cu复合材料的界面润湿特性及多种润湿涂层的性质. 选择Mo2C+Mo作为C/Cu复合材料的润湿涂层, 研究了该涂层对真空液相浸渗C/Cu复合材料界面润湿特性的影响. 结果表明, 传统金属Cu涂层在浸渗温度下失效, 而Mo2C+Mo涂层在液相浸渗温度下较稳定, 能显著提高C/Cu界面润湿性, 有效改善界面结合, 并促进液相浸渗复合过程的进行.     

Ti对C/Cu复合材料界面润湿及浸渗组织的影响

采用含Ti的铜合金及无压反应浸渗工艺制备C／Cu复合材料,利用XRD,SEM和EDS等检测手段分析研究试样的显微组织,讨论浸渗过程中的界面反应。结果表明：在铜基体中加入强碳化物形成元素Ti,可提高铜及铜合金与碳的自发润湿性,使无压浸渗工艺制备C／Cu复合材料成为可能;复合材料中的主相为Cu、C和TiC,TiC以溶解析出的形式形成于碳纤维周围,合金中的Ti含量决定复合材料中TiC的含量,适量Tj可降低系统的润湿角并有利于浸渗进行,但Ti过量将对纤维造成损伤,使复合材料中碳纤维的体积分数下降。