SiCP/ZL 109 复合材料中SiC 的界面行为

以常规TEM 为工具, 研究了SiCP/ ZL 109 复合材料中数十个SiC 颗粒及其界面,Si 优先在SiC 表面上形核、长大, 形成界面Si, 并形成大量SiC/S i 界面。靠近SiC 界面的Al 基体中, 普遍存在一层厚度小于1Lm 的“亚晶铝带”, 其内有大量位错。SiC 与Al、SiC 与Si 之间虽然没有固定的晶体学位向关系, 但是存在下列优先关系: (1103) _SiC//(111)_Al, [1120]_SiC//[110]_Al; (1101) _SiC//(111) _Si; [1120]_SiC//[112]_Si。      

SiC_P/Al基复合材料在等径角挤扭变形中的界面原子扩散行为

为了研究金属基复合材料在剧烈塑性变形(SPD)过程中增强颗粒与金属基体的界面连接机制,通过等径角挤扭(ECAP-T)工艺在较低温度下制备块状10wt%SiCP/Al基复合材料,并对经过1、2和4道次ECAP-T变形的SiC颗粒与纯Al之间的界面反应以及元素扩散进行了研究。通过TEM和XPS研究了界面和元素扩散,结果表明:即使在较低的外界制备温度下,Al和SiC颗粒表面的SiO2层也能够发生反应,形成主要由Al2O3组成的界面层。相比理论计算值,ECAP-T变形可以将Al的扩散系数提高约1016倍,增强扩散的原因主要是ECAP-T变形促使界面温度升高,且在铝基体内产生空位、位错和晶界等高密度晶格缺陷。     

超声化学原位合成纳米Al_2O_3/6063Al复合材料组织及高温蠕变性能

为研究纳米颗粒增强铝基复合材料的高温蠕变特性,基于6063Al-Al2(SO4)3体系,采用超声化学原位合成技术,制备出不同Al2O3体积分数(5%、7%)的纳米Al2O3/6063Al复合材料,通过高温蠕变拉伸试验测试其高温蠕变性能,利用XRD、OM、SEM及TEM分析其微观形貌。结果表明:施加高能超声可显著细化增强体颗粒并提高其分布的均匀性,所生成的Al2O3增强颗粒以圆形或近六边形为主,尺寸为20~100nm;纳米Al2O3/6063Al复合材料的名义应力指数、表观激活能和门槛应力值与基体相比大幅提高,均随着增强体体积分数的增加而提高,表明纳米Al2O3/6063Al复合材料的抗蠕变性能提高;纳米Al2O3/6063Al复合材料的真应力指数为8,说明复合材料蠕变机制符合微结构不变模型,即受基体晶格扩散的控制;纳米Al2O3/6063Al复合材料的高温蠕变断口特征以脆性断裂为主,高应力下形成穿晶断裂,低应力下形成沿晶断裂和晶界孔洞;纳米Al2O3/6063Al复合材料的主要强化机制为位错强化与弥散强化。     

SiCw/Al复合材料的一种界面结构

应用透射电镜技术研究了用高压凝固铸造法(Squeeze casting)制备的碳化硅晶须增强铝(SiCw/Al)复合材料界面两侧晶须与基体的位向关系。结果表明,碳化硅晶须与基体铝之间至少存在一种匹配关系,这种关系是:<110>_SiC//<110>_Al,<111>_SiC//<100>_Al(约差4°)。由此提出了SiCw/Al复合材料的半共格界面结构模型。      

高压扭转对SiC_P/Al复合材料微观组织和力学性能的影响

为研究大塑性变形对金属基复合材料微观组织和力学性能的影响,利用高压扭转工艺(HPT)在200℃下将纯Al粉末和经氧化处理的SiC粉末混合固结成10wt%SiC_P/Al复合材料。采用TEM观察HPT变形后不同圈数试样的SiC-Al界面及Al基体微观组织,采用EDS能谱仪分析界面处原子扩散现象,采用万能拉伸试验机测试研究不同扭转圈数试样的力学性能。结果表明:不同圈数试样Al基体内出现大量位错、非平衡晶界等晶格缺陷;组织内存在两种SiC-Al界面,含SiO_2层的原始界面和因颗粒破碎而新生成的界面。两种界面结合良好,界面处元素相互扩散;随着扭转圈数的增加,10wt%SiC_P/Al复合材料抗拉强度增加,延伸率得到较大提高。分析发现高压扭转后不同圈数组织内产生的大量晶格缺陷和细小晶粒,促进界面处元素的相互扩散,使界面结合良好,同时大量晶格缺陷和细小晶粒的产生以及结合良好的SiC-Al界面是SiC_P/Al复合材料力学性能大幅提升的主要原因。     

Al2O3颗粒增强聚氨酯基复合材料耐磨性研究

本文研究了Al2O3颗粒增强聚氨酯基复合材料在浆料冲蚀下的耐磨性.结果表明,复合材料的耐磨性随着Al2O3颗粒含量的增加先升高,达到一个峰值后,开始下降.在一定Al2O3颗粒含量下,复合材料的耐磨性好于纯聚氨酯弹性体.这是由于复合材料中的Al2O3颗粒硬度高,可以抵抗浆料的冲蚀磨损,保护周围和下层的基体组织.Al2O3颗粒与基体界面的结合强度对复合材料耐磨性有明显的影响.用KH550处理的复合材料的界面结合强度比用KH560处理的好,所以耐磨性更好.     

Al2O3微粉Y2O3改性对Al基复合材料性能的影响

采用液相包裹法用Y2O3对Al2O3微粉表面进行改性，用挤压铸造法制备表面改性的Al2O3p／6061A1复合材料，研究改性对复合材料的显微组织和力学性能的影响．结果表明，用Y2O3表面改性后，Al2O3微粉在6061Al基体中的分布均匀性明显改善，复合材料的力学性能明显提高．与改性前比较，Al2O3体积分数为25％的复合材料，抗拉强度提高30％，屈服强度提高40％，弹性模量提高20％．其原因是，改性Al2O3微粉表面的Y2O3与Al基体间发生界面反应，使界面润湿性得以改善：界面相Y2Al与Al2O3和Al基体间均形成良好结合的界面。     

双屏蔽(B4C-W)/6061Al层状复合板设计与性能

基于B₄C和W良好的屏蔽中子和γ射线性能,采用6061铝合金作为基体,设计了一种新型双屏蔽(B₄C-W)/6061Al层状复合材料,通过放电等离子烧结后加热轧制成板材,对制备的复合材料微观组织和力学性能进行了研究。结果表明,屏蔽组元B₄C和W颗粒均匀地分布在6061Al基体中,层界面、B₄C/Al、W/Al异质界面之间结合良好,无空隙和裂纹。在颗粒与基体界面处形成扩散层,扩散层的厚度约为6 μm (W/Al)和4 μm (W/Al)。轧制态的(B₄C-W)/6061Al层状复合板的屈服强度(109 MPa)和极限抗拉强度(245 MPa)明显优于烧结态的复合材料,但断裂韧性降低。强度提高的原因主要是轧制后颗粒的二次分布、均匀性及界面结合强度提高,基体合金的晶粒尺寸减小,位错密度增加。层状复合板的断裂方式为基体合金的韧性断裂和颗粒的脆性断裂。      

Al2O3:Cu3+晶体EPR参量及其晶格畸变研究

按照EPR参量的四阶微扰理论和叠加晶场模型,建立了EPR参量(D,g∥,g⊥)与Al2O3:Cu3+晶体结构之间的定量关系.在此基础上,计算了Al2O3:Cu3+晶体的EPR参量,理论与实验符合甚好.研究表明,Cu3+掺入Al2O3晶体后,沿[111]晶轴方向Cu3+离子上方三角配位的三个O2-配体偏向[111]轴1.336°,而下方的三个O2-配体偏向[111]轴0.618°,同时,六个O2-配体向Cu3+中心移动0.001nm.本文的方法为研究掺杂晶体晶格畸变、缺陷及离子占位提供了一条有效途径.     

近熔态扩散新工艺制备SiC纤维增强Al基复合材料的界面分析

采用近熔态扩散新工艺制备了SiCf /Al(5A02)铝合金基复合材料,采用透射电镜(TEM)和X射线能谱 (EDX)分析了界面产物和反应机理.与采用传统固态扩散法制备的样品相对比,样品界面处没有形成脆性相Al4C3,且Al2O3被MgO取代;而固态扩散工艺制得的样品界面处发现针状或块状的Al4C3在C涂层或附着在C涂层上的Al2O3边缘形成,并向基体中生长,破坏了界面的连续性.采用近熔态扩散法制备的样品由于合金元素Mg在从半液态冷却过程中偏聚到界面附近,并与Al2O3发生反应,生成细小的MgO颗粒,阻碍了C的扩散,并抑制了脆性相Al4C3的形成,有利于对界面有害反应的控制.     

SiC_p/6061Al原位合金化焊接增强相界面微结构分析

以Al-5Ti-5Si药芯焊丝为填充材料的SiCp/6061铝基复合材料,在交流电弧超声作用下进行等离子弧原位焊接,利用TEM和HRTEM测试手段研究了焊后新生增强相与基体的微界面结构,结果表明:所有新生增强相尺寸都有所减小,并且新生相与铝存在Al3Ti(020)∥Al(002),Al3Ti[001]∥Al[100],AlN[100]∥Al[100]的位相关系。细小的Al3Ti,TiC,Si以及AlN相与基体的结合界面干净无任何反应物生成,与基体Al原子错配度低的新生相还可作为铝的异质形核核心,细化基体晶粒。焊接接头最大抗拉强度为92.69MPa,达到母材强度的62%。     

Deformation-induced α_2/γ Interfaces in a Hot-deformed Ti-45Al-10Nb Alloy

The structure change of α2/γ interface in a Ti-45Al-10Nb alloy induced by hot deformation was investigated by conventional and high-resolution transmission eIectron microscopy. Two types of hot deformation induced special α2/γ intedeces, coherent intedeces with high density of ledges and semi-coherent α2/γ intedeces were found to be due to the absorption of mobile dislocations into the α2/γ inteface. For the misoriented semi-coherent α2/γ interfaces, the densities of dislocation ledges increase with the misoriented angle between (111)γ and (0001)α2 planes, and 1/3[111] Frank partial dislocations were involved in the dislocation ledges. Formation mechanism of these deformation-induced α2/γ interfaces was discussed to be related to the role of α2/γ interface5 adjusting the deformation as a dislocation sink absorbing the slipping dislocations in the γ phase     

ZnAl 2O 4涂覆 Al 18B 4O 33( w)增强 6061Al 复合材料界面结构与拉伸性能

使用溶胶2凝胶法在硼酸铝晶须表面制备 ZnAl 2O 4涂层 , 采用挤压铸造法制备了 ZnAl 2O 4涂覆的硼酸铝晶须增强 6061Al 复合材料。研究了 ZnAl 2O 4涂覆对复合材料界面润湿性、 室温拉伸性能以及高温热暴露后界面热稳定性的影响。试验结果表明: 纳米 ZnAl 2O 4涂覆能够明显提高复合材料的界面润湿性 , 从而提高复合材料的室温拉伸性能; 均匀的 ZnAl 2O 4涂覆能有效地阻碍界面反应 , 使复合材料具有良好的热稳定性能。研究了涂覆对复合材料在铸态及高温热暴露后拉伸断裂行为的影响。未涂覆硼酸铝晶须增强的铝基复合材料在拉伸变形过程中晶须以折断为主 , ZnAl 2O 4涂覆硼酸铝晶须增强的铝基复合材料在拉伸变形过程中晶须以拔出为主。     

Al( Cr) 2O32Cr(Mo) 陶瓷基复合材料的制备与组织

在Al-Cr₂O₃ 体系中引入稀释剂(Al₂O₃ 、Cr₂O₃ ) 和反应性添加剂(MoO₃ ) 。利用热爆式燃烧合成法成功制备了含有细小棒状金属相共晶体的Al (Cr) ₂O₃-Cr (Mo) 陶瓷基复合材料。探讨了反应体系成分和制备工艺对复合材料微观组织的影响。对燃烧合成熔体施加1. 26 MPa 压力, 致密度可达90 %左右。陶瓷基体具有3 种形态:边界较圆整的块状, 细小的、按一定的取向交叉排列的长条状以及粗大的长条状。金属相以颗粒状分布在陶瓷晶体内或晶界处, 或与陶瓷相形成共晶组织。产物的共晶体呈准规则的结构, 细小棒状的金属相弥散分布在连续的陶瓷基体中。共晶体的分布具有区域性。原位生成的长条状陶瓷晶粒及金属相呈棒状的共晶结构是制得的复合材料的重要组织特征。      

YAl 2P / Mg -Li -Al复合材料动态拉伸断裂过程原位观察

通过 SEM中静载动态拉伸 , 原位观察和研究了搅拌铸造法制备的 YAl _2P/ Mg-Li-Al 基复合材料裂纹的萌生及扩展机制。结果表明 , 微裂纹萌生位置主要为复合材料的铸造缺陷处、 复合材料的基体中以及颗粒/基体界面处 , 并以在复合材料基体中萌生为主。微裂纹的扩展主要在基体和 YAl ₂颗粒/基体界面处进行。主裂纹的长大方向具有选择性 , 裂纹主要沿颗粒贫化区与颗粒富集区的交界处开裂 , 主裂纹扩展到一定程度后 , 试样全面失稳而迅速断裂。基体的断裂失效在 YAl 2P/ Mg2Li2Al复合材料拉伸断裂过程中起很大作用。     

核-壳式纳米Al2O3 / PS 复合粒子改性聚苯乙烯的选区激光烧结实验研究

针对纳米粒子易团聚的特点, 利用乳液聚合方法制备纳米Al₂O₃ / PS 复合粒子。用TEM、FTIR 对复合粒子结构进行了表征。结果表明, 所制备的复合粒子具备以纳米氧化铝为核、以聚苯乙烯为壳的核2壳式结构, 而且包覆层厚度大约为10～20 nm。用复合粒子改性选区激光烧结制备聚苯乙烯基纳米复合材料, 通过SEM 和FE2SEM 研究纳米复合材料烧结体的显微结构, 发现纳米粒子较好地分散在聚合物基体中, 且纳米氧化铝与聚合物基体之间的界面相容性和粘结性较好, 烧结体结构较致密。      

亚微米SiCP 增强Al 基复合材料摩擦磨损性能

采用冷压烧结和热挤压方法制备出1. 5～5 vol % SiC_P (130 nm) / Al (149～75μm) 复合材料, 并对其抗压、硬度和滑动磨擦特性进行了研究, 旨在研究引入弥散的亚微米级SiC_P 对SiC_P / Al 复合材料磨擦性能的影响。结果表明: 随着SiC_P (130 nm) 含量的增加, 其显微硬度值也增加, 在SiC_P (130 nm) 含量为1. 5 vol %和5 vol %时,SiC_P (130 nm) Al 复合材料显微硬度分别为28. 4 和33. 3 ; 复合材料的抗压强度分别是170 MPa 和186 MPa ; 在较高载荷下, 随SiC_P 含量增加, 复合材料的耐磨性能提高, 1. 5 vol % 和5 vol % SiC_P / Al 基复合材料具有优异的滑动磨损抗力, SiC_P / Al 基复合材料耐磨性优于挤压态QSn6. 520. 4 和纯Al ; 磨损表面形成Al 基体弥散分布着SiC_P和孔隙的理想耐磨组织。      

电铸nano-Al2O3 / Cu 复合材料的组织与性能

采用复合电铸工艺, 在硫酸铜镀液中加入纳米氧化铝颗粒制备了纳米颗粒弥散增强铜基复合材料, 利用扫描电镜、电子透镜对复合材料的表面、拉伸断面和摩擦磨损表面的形貌以及微观组织进行了观察, 并对显微硬度、拉伸性能、磨损性能及电阻率进行了研究。结果显示, 氧化铝颗粒及其团聚体以纳米级尺寸弥散分布在铜基体中, 且与铜基体结合良好。复合材料的硬度最大增幅达42 %。氧化铝颗粒含量在1. 26 %时, 复合材料的拉伸强度和延伸率分别高达385 MPa 、26 %。相对电铸纯铜, 复合材料的耐磨性能明显提高, 而复合材料的电阻率最大增幅小于6 %。      

Investigation of the 12 orientations variants of nanoscale Al precipitates in eutectic Si of Al-7Si-0.6Mg alloy

Various orientations and diffraction patterns from nanoscale Al precipitates in eutectic Si were investigated by high-resolution transmission electron microscopy combined with transition matrix and stereographic projection.It was found that the Al precipitates had 12 variants,all orientation relationships can be expressed as:(001)Al//{111}Si,[110]Al//<110>Si.Further,a new diffraction pattern model from Al precipitates was established under[111]Si zone axis,which was in good agreement with the experiment data.The microstructure,adhesion strength and electronic structure of the interface between Al precipitate and Si matrix were studied by first-principles calculation and experimental observation.The results show that the covalent bonds are formed between interfacial Al and Si atoms,which play a key role in interfacial bind strength.Based on the Griffith fracture theory,the cracks tend to form and expand in the interior of Al precipitates firstly,and the interfaces can act as a protective layer to prevent crack propagation.Therefore,the nanoscale Al precipitates will improve the toughness of eutectic Si particles by releasing part of stress through lattice distortion.In addition,the stretched nanoscale Al precipitates can act as effective heterogeneous nucleation sites for high density deformation nanotwins in eutectic Si during deformation,which significantly improved the deformability of eutectic Si.     

Interface Characterization of the SiCp/Al Composites Made by Powder Metallurgy

1.IntroductionParticulate-reinforcedmetalmatrixcomposites(PRMMCs)haveattractivepropertiessuchashighspecificstiffnessandstrengthascomparedwiththeunreinforcedmetals.Theincreasedstrengtheningisstronglyialluencedbynotonlythenatureoftherein-forementandthematrixbutalsothemicrostructureoftheinterfacebetweenthereinforcementandthematrix.IthasbeendemonstratedthattheinterfacecontrolstheefficiencyoftheloadtransferfromthematriXtothereinforcement,andastronginterfacialbondingfacilitatestheloadtransferandim…