SiC_p/Al-30Si复合材料的界面反应机理

利用真空热压法制备25SiCp/Al-30Si复合材料,采用SEM、TEM对SiCp、Sip与基体结合界面及微观组织进行表征,采用XRD分析材料的物相组成。从热力学、界面化学反应及界面润湿原理计算解释SiCp、Sip与基体的结合界面特征。结果表明,Sip/Al界面清晰、平直,表明该界面结合良好,SiC及Si未与基体发生反应。SiC与Al具有如下的匹配关系:[011]SiC//[011]Al(约差1°~2°),(111)SiC//(111)Al,(022)SiC//(022)Al,Al与SiC在{111}、(022)晶面上形成半共格相界。     

高硅铝合金及颗粒增强铝基复合材料组织性能的探究

采用真空热压烧结工艺制备Al-30Si合金、30%Sip/Al、30%SiCp/2024Al、30%SiCp/6061Al(均为体积分数)复合材料,测定其热膨胀系数及力学性能。利用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)对其微观组织结构及断口形貌进行表征,探究了高硅铝合金及颗粒增强铝基复合材料的组织与性能,分析了材料的断裂机制。结果表明:SiCp/2024Al复合材料中SiC颗粒分布均匀,组织致密,综合性能好,热膨胀系数(CTE)为13.69×10-6/K,硬度达到134 HB,极限抗拉强度达353 MPa。SiCp/6061Al复合材料中SiC颗粒分布较均匀,界面结合较好,组织不够致密,有少许孔隙,性能较好。SiCp/6061Al和SiCp/2024Al复合材料的断裂方式都是界面基体的撕裂结合SiC颗粒的断裂。Sip/Al复合材料中Si颗粒分布较均匀,断裂方式为界面脱开,性能较差。Al-30Si合金在烧结过程中形成大量板条状的Si相,性能最差,断裂方式以合金撕裂为主。     

专利信息

梯度功能陶瓷刀具材料及其制备方法本发明属机械制造和无机非金属材料领域,涉及一种Al2O3/TiC对称型梯度功能陶瓷刀具材料及其制备方法。该梯度功能陶瓷刀具材料具有对称型双向组成分布结构。其制备步骤为:采用湿法工艺分散混料,分别配制不同混合比的Al2O3/TiC复合粉并添加微量烧结助剂,干燥过筛后,按照设计的质量比称取各种不同混合比的复合粉的重量,逐层进行粉末叠层填充,在1 700~1 750℃的烧结温度及30 MPa的压力下进行热压烧结,保温10~20 min,然后随炉冷却。该陶瓷刀具材料各项力学性能指标均高于相同材料体系的普通陶瓷刀具材料,是…     

快速热压法制备B_4C/Al中子吸收材料的力学性能

采用粉末冶金快速热压法制备B_4C/Al中子吸收材料,对其进行T6态热处理,通过对材料的密度、硬度与抗弯强度等性能的测试以及材料微观组织、物相组成和弯曲断口形貌的观察与分析,研究成形压力、热压压力与温度以及B_4C颗粒含量的影响。结果表明,B_4C/Al复合材料的物相组成为Al和B_4C;B_4C颗粒均匀地镶嵌在基体中,颗粒与基体结合紧密。材料密度随压制压力增加而增大,随B_4C含量增加而降低,在热压压力和温度共同作用下,铝合金液充分填充压坯孔隙从而实现高致密。当B_4C的质量分数为30%时,在150 MPa预成形压力下压制、530℃/10 MPa条件下热压后所得B_4C/Al复合材料的相对密度最高,达到99.87%,断裂方式为韧性断裂。经T6态热处理后,硬度HB和抗弯强度均提高,分别达到123.49和394.117 MPa,断裂方式转变为脆性断裂。     

TiC基对称成分功能梯度材料残余热应力分析

采用有限元方法对TiC基对称成分功能梯度材料 (SCFGM)中的残余热应力进行了理论计算。在此基础上 ,采用热压烧结工艺制备了表面无宏观缺陷的TiC(Mo ,Ni) x/TiC(Mo ,Ni) y/TiC(Mo ,Ni) x对称成分功能梯度材料。力学性能测试表明 ,对称成分功能梯度材料较之相应单一组分材料而言 ,在抗弯强度、断裂韧性等力学性能方面有较大程度的提高。这也表明 ,通过材料设计的手段可以改善材料的某些力学性能     

喷射成形70Si30Al合金的显微组织与性能

利用喷射成形技术制备了70Si30Al合金,研究了合金的显微组织演变,检测了合金的热膨胀系数和热导率,用三点弯曲法测试了合金的弯曲强度.结果表明,喷射成形70Si30Al合金经热压后的组织结构为连接成网状的近球形硅相和穿插于其中的二次富铝相.合金具有低密度(2.42 g·cm-3)、高弯曲强度(180 MPa)、低热膨胀系数(6.9×10-6/K)、高热导率(118 W·m-1·K-1),硬度BH=261的特点,是一种性能优良的电子封装材料.     

专利名称：Mo—Mo＋Sj＋Al功能梯度材料及其制备方法

一种Mo—Mo＋si＋Al功能梯度材料及其制备方法，属冶金材料技术领域，用于解决功能梯度材料梯度层薄、微裂纹自愈能力差的问题。特别之处是，     

共沉降-热压法原位反应合成TiC/Ni连续梯度材料

研究了制备连续梯度功能材料的共沉降－热压法（CS／RHP），采用该方法以Ti,C,Ni三种粉末为原料原位反应TiC，制备了TiC/Ni梯度材料，用X射线衍射仪和SEM分析了试样的组织。     

多坯料挤压法制备近全致密W-Cu梯度热沉材料

采用多坯料挤压法制备封接层、中间过渡层和散热层分别为W/Cu20、W/Cu33和W/Cu50的近全致密均厚结构W-Cu梯度热沉材料,梯度层厚度均为0.5 mm,并对工艺过程、致密性能和显微结构进行研究。结果表明:采用多坯料挤压法制备W-Cu梯度预制块时压力仅为0.6 KN,经10 h自然干燥后,预制块外观平整,无开裂;在350℃脱脂1 h、然后在烧结温度1 060℃、压力85 MPa条件下,保温3 h可以获得各层相对密度分别为98.3%、99.3%、99.9%的近全致密的W-Cu均厚结构梯度热沉材料;各层间界面位置清晰,层间为冶金结合界面;各层中Cu相呈网状分布,W颗粒镶嵌于网络结构中。     

掺杂Nb2O5对RHP合成Al2O3-TiAl复合材料的影响

采用反应热压(RHP)工艺,利用Ti、Al、TiO2及Nb2O5之间的放热反应,在较低温度下制备了Nb2O5强化Al2O3/TiAl复合材料.借助XRD、OM及SEM等手段,考察了Nb2O5对Al2O3/TiAl复合材料的相分布及组织结构的影响.结果表明:材料产物由γ-TiAl、α2-Ti3Al、Al2O3和NbAl3相构成,Al2O3颗粒分布于基体交界处,存在一定的偏聚.Nb2O5的引入,使得γ-TiAl相含量减少,α2-Ti3Al相含量增大;基体晶粒有所细化,且分布逐渐趋于均匀.当Nb2O5的引入量(质量分数)为6%时,组织主要由α2-Ti3Al/γ-TiAl层片状晶团组成,出现了较完整的γ-TiAl晶粒,属于近片层(NL)组织结构,层片状晶团的尺寸小于50μm,γ晶粒尺寸小于5μm.力学性能测试表明,当Nb2O5的引入量(质量分数)为6%时,材料的抗弯强度达到最大值,约为593MPa,硬度为4.77 GPa;断裂韧度达到最大值,为8.93MPa·m1/2,具有可接受的力学性能.     

Mo–Cu芯材表面状态对多层Cu/MoCu/Cu复合材料界面结合的影响

采用粉末冶金熔渗法制备Mo–30Cu合金板坯，Mo–30Cu板坯和无氧铜板经轧制后在30 MPa、970℃的条件下进行热压复合，制得5层铜/钼铜/铜(Cu/MoCu/Cu,CPC)复合材料。通过金相组织观察、超声波扫描分析、高温热考核、漏气率测试等方法，研究了不同Mo–30Cu芯材表面处理方式对多层CPC复合材料层间结合强度的影响。结果表明，采用拉丝处理的Mo–30Cu芯材制备的多层CPC复合材料经830℃高温烘烤10min热考核后，材料内部无空洞缺陷，漏气率小于5×10^-3 Pa·cm³·s^-1。采用研磨处理的Mo–30Cu芯材所制备的多层CPC复合材料经热考核后，材料出现鼓包现象，内部存在明显空洞缺陷，漏气率大于5×10^-3 Pa·cm³·s^-1。     

纳米复合W-Cu FGM的致密性及界面结合特征

以溶胶-喷雾干燥-热还原制备的纳米晶W-Cu复合粉末为原料,通过球磨改性、叠层压制和一步液相烧结分别制备3种两层梯度复合细晶W-Cu材料(W-10Cu/W-30Cu,W-20Cu/W-30Cu和W-30Cu/W-50Cu),对其致密度、组织成分特征及界面结合性能进行研究与分析。结果表明:3种梯度材料各均质层都达到高致密(相对密度98%);梯度材料具有明显的梯度组织,界面结合完好,Cu相呈连续网状结构,包裹在均匀分布的细小W晶粒周围;成分呈阶梯式变化,各层成分因Cu相的迁移和流失与初始设计值有一定的偏差;材料力学性能呈现梯度性,界面显微硬度处在两层显微硬度之间,结合强度高于各自富Cu层的拉伸强度,表明纳米复合W-Cu功能梯度材料各成分层之间有着优良的结合性。     

元素粉末法制备SiC_p/2024Al复合材料扩散均匀化研究

利用元素粉末真空热压工艺制备SiCp/2024Al复合材料,采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对真空热压中各元素粉末的扩散均匀化过程及扩散均匀化温度和保温时间对颗粒增强Al基复合材料显微组织的影响进行了研究。结果表明,该复合材料热压态组织中有Cu的富集相存在;随着扩散均匀化处理过程中温度的升高和时间的延长,Al2CuMg相完全溶入Al基体中,Cu的扩散逐渐充分,各元素分布趋于均匀。该复合材料最佳扩散均匀化处理工艺参数为500℃保温3h。     

Al2O3/AlTiC/ZrO2/透辉石陶瓷材料的力学性能及微观结构

将金属Al、Al3Ti和TiC以AlTiC中间合金的形式以及ZrO2颗粒共同引入Al2O3基体材料中,热压制备了Al2O3/TiC/ZrO2/AlN复合材料.在此基础上,添加(体积分数)1%透辉石作为烧结助剂,以实现复合材料的液相烧结并促进其致密化程度.复合材料在烧结过程中有新相AlN生成;同时Al、TiC以及Al3Ti释放的Ti原子发生原子重组生成Al2Ti4C.对热压后材料的硬度、断裂韧度和抗弯强度进行了测试和分析;探讨了透辉石对材料致密化程度及力学性能的影响效果;研究了复合材料断面断裂方式的变化对其力学性能的影响;并对AlTiC中间合金的细化特性进行了分析.     

铝掺杂LiNi_(0.8)Co_(0.08)Mn_(0.12)O_2梯度正极材料的制备及电化学性能

采用共沉淀法制备了梯度核壳前驱体Ni_(0.8)Co_(0.08)Mn_(0.12)(OH)_2,并通过混锂煅烧合成了LiNi_(0.8)Co_(0.08)Mn_(0.12)O_2梯度正极材料。分别使用干混法和沉淀法对梯度正极材料进行了Al的掺杂改性。XRD及电解液浸泡实验表明,Al掺杂可以稳定梯度正极材料的层状结构并降低阳离子混排度,抑制正极材料在电解液中的溶解,从而提高材料的电化学性能。经沉淀法掺杂后正极材料在25℃下1 C循环100次容量保持率由92.5%提高到94.5%,55℃下1 C循环50次容量保持率由91.3%提高到95.8%。     

钨铜功能梯度材料中掺杂TiC和La2O3性能比较研究

采用超高压力通电烧结工艺制备了添加1%TiC和1%La2O3的W/Cu 功能梯度材料(FGMs),分析研究了其烧结性能、层间剪切强度及抗热冲击性能.此功能梯度材料孔隙度在6%左右;梯度层间剪切强度从富W侧向富Cu侧逐步增高;在激光功率密度200MW/m2下,对此材料进行激光热冲击试验,冲击1 000次,含1%La2O3钨-铜梯度材料表面没有损坏,而含1%TiC钨-铜梯度材料表面出现裂纹.     

等径角挤扭法制备SiC_p/Al复合材料的界面特性

以Al和SiC的混合粉末为原料,采用等径角挤扭工艺制备出含Si C颗粒(体积分数8.75%)的SiCp/Al复合材料,并对其界面情况进行研究。采用X射线光电子能谱(XPS)对制备出的复合材料界面结合处的Si和Al元素的价态进行测定,利用扫描电镜(SEM)和场发射扫描电镜(FE-SEM)观察结合界面。结果表明,SiC的氧化层与Al之间形成了冶金结合界面过渡层,材料界面处的显微硬度从1.73 GPa过渡到0.64 GPa,冶金结合界面使材料表现出优良的耐蚀性,材料的压缩断口界面层为塑性断裂。     

层状金属复合材料的发展历程及现状

三十多年来,多种层状金属复合材料的制备方法应运而生,蓬勃发展,包括爆炸复合法、轧制复合法、热压扩散法和沉积复合法等。爆炸复合法在中厚板的制备上具有不可替代的优势,其产品广泛应用于军工、船舶、电力和化工等领域。轧制法可以批量生产大尺寸层压板,应用最为广泛,目前层压板已经广泛用于汽车、船舶和航空航天等领域。真空热压扩散法由于可以避免氧气等气体的污染,几年来在Ti/Al、Ti/TiAl和Ti6Al4V/TiAl层状复合材料的制备上备受关注。沉积复合法制备的层状金属复合材料在作为耐蚀、耐磨涂层,高强导线,人体植入材料方面表现出巨大的潜力。在综述层状金属复合材料发展历程的基础上,介绍了层状金属复合材料的制备方法及各自的优缺点,并对层状金属复合材料目前在国内外的研究现状进行了分析和介绍。      

SiC颗粒增强铝基复合材料的制备工艺和性能研究

采用粉末冶金法制备SiCp/6061Al复合材料,研究热压温度、球磨工艺参数和SiC颗粒(SiCp)体积分数对SiC颗粒增强铝基复合材料性能的影响,测试其力学性能及物理性能,用扫描电镜对材料的微观组织和断口进行观察。结果表明:540℃是较适合的热压温度;随着SiCp含量的增加,复合材料的致密度、热膨胀系数下降,抗拉强度先提高后迅速降低。     

粉末冶金法制备TiB2—Cu梯度功能材料

本文运用冷压烧结法和热压法制备了ＴｉＢ２－Ｃｕ梯度功能材料，实验表明，热压工艺优于冷压烧结工艺，用热法法制得的ＴｉＢ２－Ｃｕ梯度功能材料结构致密均匀，实现了由富Ｃｕ侧到富ＴｉＢ２侧的平缓过渡，消除了传统金属陶瓷复合材料的性能突变界面，使该种材料同时具备了金属和陶瓷的优良特性，显示了该种材料广阔的应用前景。