碳/碳复合材料SiC/W-Al-Si涂层微观结构及抗氧化性能

分别采用包埋法、料浆法在碳/碳（C/C）复合材料表面制备了碳化硅（SiC）内涂层、W-Al-Si合金外涂层,借助XRD和SEM分析了所得涂层的物相组成和微观结构,并测试了带有单一SiC涂层、SiC/W-Al-Si双涂层碳/碳复合材料试样在1500℃静态空气中的抗氧化性能。结果表明：富Si的SiC内涂层结构疏松,仅能为碳/碳基体提供数小时的防氧化保护;W-Al-Si合金外涂层主要由WSi2和W（Si,Al）2两相组成;SiC/W-Al-Si双涂层厚度约为100μm,其抗氧化性能明显优于单一SiC涂层,氧化19 h后涂层试样的质量损失未超过5%;有望进一步通过优化W-Al-Si外涂层料浆比例,避免因为与SiC内涂层热膨胀不匹配而产生透性裂纹,从而发挥出超过19 h后SiC/W-Al-Si双涂层的氧化防护潜力。     

热压烧结温度对SiC/Al-Zn-Mg-Cu复合材料微观结构与力学性能的影响

利用粉末冶金法制备了含15%SiC (体积分数)的SiC/Al-7.5Zn-2.8Mg-1.7Cu (质量分数,%)复合材料,采用TEM、EPMA和拉伸实验等分析测试手段,研究了热压烧结温度(500～560℃)对复合材料微观组织和力学性能的影响。结果表明,所选热压温度下均可制备致密无孔洞的复合材料坯锭。热压温度为500和520℃时,SiC/Al界面反应程度较轻,挤压棒材经T6热处理后,Zn元素均匀分布于基体中,但存在的少量富Mg微米级难溶相使复合材料的力学性能产生较大波动。当热压温度升高到540℃时,富Mg难溶相尺寸明显减小,元素分布变得更均匀,复合材料力学性能稳定性明显提升。当热压温度继续升高到560℃时,Mg元素开始向SiC颗粒周围偏聚,界面反应更加严重,而且降低了基体中MgZn_2的体积分数,使复合材料抗拉强度明显下降。对560℃热压的复合材料进行高角度环形暗场像和EDS分析,发现SiC/Al界面同时存在含Mg氧化物和粗大的MgZn_2沉淀相。     

SiC颗粒级配对SiC_p/Al复合材料微观结构和性能的影响

采用放电等离子烧结技术制备高体积分数SiC_p/Al复合材料,研究SiC颗粒级配对复合材料微观结构、热和力学性能的影响。结果表明:放电等离子烧结制备的SiC_p/Al复合材料由SiC和Al两相组成,SiC颗粒基本呈均匀随机分布、层次明显,SiC颗粒与Al基体界面结合强度高且无Al_4C_3等脆性相生成。在双粒径级配的SiC_p/Al复合材料中,SiC体积分数从50%增加到65%时,其相对密度从99.93%下降到96.40%;其中,当SiC体积分数为60%时,复合材料的相对密度、热导率、平均热膨胀系数(50～400℃)和抗弯强度分别为99.19%、227.5W/(m·K)、9.77×10~(-6) K~(-1)和364.7MPa。     

PIP工艺制备Cf／SiC复合材料微观结构研究

用N2等温吸附法研究了PIP工艺制备3D Cf／SiC复合材料内部微观结构。结果表明，复合材料内部为多孔结构，孔隙形状多样，平均孔径小于10nm，孔径分布集中，比表面积为3．41m^2／g。结合吸附理论，认为由B．E．T方程及F．H．H方程计算分形维数值分别反映了孔隙表面的粗糙形貌和孔隙分布复杂拓扑结构。与其它试验结果对比发现，受自身机理所限，等温吸附法仅能表征材料内纳米级中微孔，对100nm以上大孔难以测量，因而无法全面表征Cf／SiC复合材料孔隙特征。     

定向冷冻铸造工艺制备的层状SiC多孔陶瓷微观结构分析

采用定向冷冻铸造工艺制备层状SiC多孔陶瓷材料,分析了孔隙微观结构,探讨了孔隙的形成机制。研究结果表明:距冷源平面的距离决定孔的隙形貌和分布;试样纵截面可分为致密区、过渡区和层片区;在冰晶生长方向,孔隙形貌由柱状向层状转变,过渡区孔隙呈板条状,孔径(层片厚度)增大。     

烧结工艺对C_F/SiC层状复合材料断裂行为的影响

采用碳纤维二维针织布片与SiC轧膜素坯片交替叠层,通过排胶和热压烧结工艺,成功地制备出CF/SiC层状复合材料,研究了烧结助剂体系、烧结温度及保温时间等烧结工艺对CF/SiC层状复合材料断口形貌及断裂行为的影响。结果表明:选择Al2O3、Y2O3及Si粉作为烧结助剂,烧结制度为1900℃/1.5h工艺条件下,材料易致密、不分层,CF/SiC层状复合材料的综合力学性能最佳;CF/SiC层状复合材料的主要增韧机制为裂纹在纤维布层内的多次横向偏转及纤维束与单根纤维的脱粘、断裂与拔出。     

SiC改性碳复合材料的微观结构分析和力学性能研究

利用SiC与碳基材料复合,采用原位合成技术制备了一种新型碳陶瓷复合材料.采用XRD和SEM技术分别表征材料的相组成和微观形貌结构,并利用万能材料试验机测试了复合材料的抗压和抗折性能.XRD测试结果表明,SiC改性碳陶瓷复合材料中没有新相产生.由SEM照片分析可知,SiC的掺杂破坏了石墨原有的层片状结构,并在碳石墨材料中观察到颗粒状晶体,随着SiC掺量的增加,散乱分布的晶粒有聚集长大的趋势,造成碳陶瓷复合材料结构的进一步破坏.力学性能测试结果表明,当掺入10%SiC(质量分数)时,材料的抗折强度最大,为58.8 MPa而在SiC掺量为5%(质量分数),其抗压强度达到最大,为157.4 MPa.     

SiC改性碳复合材料的微观结构分析和力学性能研究

利用SiC与碳基材料复合，采用原位合成技术制备了一种新型碳陶瓷复合材料。采用XRD和SEM技术分别表征材料的相组成和微观形貌结构，并利用万能材料试验机测试了复合材料的抗压和抗折性能。XRD测试结果表明，SiC改性碳陶瓷复合材料中没有新相产生。由SEM照片分析可知，SiC的掺杂破坏了石墨原有的层片状结构，并在碳石墨材料中观察到颗粒状晶体，随着SiC掺量的增加，散乱分布的晶粒有聚集长大的趋势，造成碳陶瓷复合材料结构的进一步破坏。力学性能测试结果表明，当掺入10％SIC（质量分数）时，材料的抗折强度最大，为58．8MPa；而在SiC掺量为5％（质量分数），其抗压强度达到最大，为157．4MPa。     

TiB_2基陶瓷/42CrMo合金层状复合材料梯度纳米结构组织演化

选用42Cr Mo合金钢板为金属基底,以Ti-B_4C为反应体系,采用离心反应熔铸工艺成功制备出Ti B_2基陶瓷/42Cr Mo合金钢梯度纳米结构复合材料。结合XRD、FESEM与HRTEM分析,可以认为由于离心反应熔铸工艺诱发热爆反应,促使液态陶瓷与合金钢发生熔合扩散,在两者之间生成成分浓度梯度的中间液相,并在陶瓷凝固与离心力的双重作用下发生陶瓷晶核Stokes迁移粗化与合金液相流动汇集,最终在复合材料层间生成相界尺度呈空间连续梯度演化的梯度纳米复合结构。     

Ti/Ti3SiC2复合材料的界面结构

研究了TiSiC2和Ti在1573K、20／VIPa压力下的相互联接及界面结构。结果表明在该温度下二者之间可以相互联接并形成反应层，反应层的主要成分是Ti，Si，和TiCx，各层之间有明显的界面存在，在界面两端硅含量的变化十分明显。     

磁控溅射SiC/Al复合薄膜的微观结构和力学性能

通过磁控溅射法制备了不同含量SiC的铝基复合薄膜。采用XRD、SEM、TEM和纳米探针分析了薄膜的微观结构和力学性能。结果表明:SiC以纳米级别的粒子态弥散分布于Al基体甚至以原子或者分子的状态固溶于Al的晶体中。薄膜的硬度在仅含0.78at%SiC时就可达到3GPa,约为纯Al薄膜的两倍。随SiC含量的提高,复合薄膜的硬度逐步提高,在SiC含量为8.84 at%时,复合薄膜的硬度达到5.6 GPa后,随SiC含量的进一步提高,该薄膜结构非晶化,硬度逐步降低。     

石墨烯/Al复合材料的微观结构及力学性能

采用乙醇溶液分散和球磨两步法将石墨烯和铝粉混合,然后采用冷压和真空热压烧结相结合工艺制备了石墨烯/Al复合材料。利用扫描电镜、X射线衍射、电子万能实验机和显微维氏硬度计等分析了复合粉体混合前后形貌,研究了石墨烯添加量对复合材料微观结构和力学性能的影响。结果表明:采用乙醇溶液分散和球磨两步法,石墨烯均匀分散在铝颗粒基体中,得到混合均匀的复合粉体。冷压-真空热压烧结制备的复合材料组织致密,界面结合良好,石墨烯呈片状均匀地分布在铝基体中。随着石墨烯含量的增加(0.5%~2%,体积分数),复合材料强度和硬度均逐渐升高;当石墨烯的含量为1%时,复合材料的综合力学性能较好,强度和硬度分别达到199 MPa和82.95 HV,相对纯铝基体的分别增加了99%和113%。     

SiC_w/Al复合材料的微观结构与性能

本文研究了17V.-％SiC_W/ZL109Al复合材料的微观结构和性能。透射电镜观察和能谱分析发现,在复合材料中Al扩散到SiC晶须内部,并且在晶须/基体界面处有位错存在,拉伸试验结果表明,在573和733K温度下热暴露和热循环都导致复合材料强度降低,在733K加热时间相同的条件下热暴露引起复合材料强度的降低比热循环引起强度的降低强烈。此外,SiC_W/Al复合材料还具有高的耐磨性,在所研究的晶须含量范围内(V_f=11-17％),晶须含量对复合材料的耐磨性几乎没有影响。     

Ti2SiC2/Cu纳米复合材料的制备与微观组织

研究了用微米级Ti2SiC2陶瓷与Cu制备纳米复合材料的工艺过程。分别选用钢球和玛瑙球进行球磨，对Ti2SiC2颗粒的细化和在Cu中分散性的影响进行了研究。结果表明，在其它实验参数相同的情况下，用两种不同材质的磨球所获得的混合粉形态有很大差异，用玛瑙磨球可以更好地使Ti2SiC2颗粒细化并均匀分散在Cu基体中，而用钢球则易产生混合粉的团聚。另外，随着球磨时间的延长，Ti2SiC2先后经历了颗粒细化、均匀镶嵌在基体中两个阶段。对球磨后的混合粉在850℃及20MPa的压力下成功地制备了组织成分均匀的大块纳米复合材料，其力学性能与同成分的普通复合材料相比有明显提高。     

纳米结构Cu/C复合材料的微观结构及性能

采用新型机械合金化-放电等离子烧结(MA-SPS)技术制备纳米结构Cu/C自润滑复合材料。利用XRD、DSC、TEM分析机械合金化粉末和SPS烧结样品的相组成和微观结构。结果表明,球磨24h后,Cu-C不互溶体系形成了纳米晶铜、非晶碳和纳米结构过饱和固溶体等亚稳相。SPS烧结后,Cu/C复合材料仍保持纳米结构。MA-SPS的双重活化机制,使粉末的烧结活性大大提高,在600℃烧结3min即可获得致密的纳米结构Cu/C复合材料。     

制备工艺对短Cf/SiC复合材料结构影响

通过不同制备工艺能够制备短纤维增强SiC复合材料.利用热压烧结工艺能够制备Cf/SiC复合材料,研究了温度和烧结助剂对Cf/SiC复合材料结构的影响.提高烧结温度,促进了Cf/SiC复合材料致密化,同时纤维的降解损伤加剧;用氧化物作为烧结助剂能够提高纤维与基体的结合能力,同时也促进纤维的降解,非氧化物烧结助剂能够在一定程度上保护纤维,降低纤维的损伤,并且纤维拔出明显.同时还研究了不同烧结方法对纤维结构的影响,利用SPS烧结工艺能够在较低温度的条件下快速制备致密的Cf/SiC复合材料,弱化了纤维与基体的作用,制备过程中能够很好的保护纤维,降低纤维在制备过程中的损伤.     

原位生成TiB_2/Al-Si-Mg复合材料的组织与性能

结合LSM法和MCR法原位反应生成TiB2 粒子增强Al Si Mg复合材料。研究发现 :原位生成TiB2 粒子呈等轴状且尺寸 <1μm ,大都均匀分布在共晶组织中 ,与共晶Si交织在一起 ,在α(Al)中只有少量的TiB2 粒子 ;原位TiB2 粒子可明显强化Al Si Mg复合材料 ,且随着TiB2 粒子数量的增加 ,强化效果也随之提高 ,而且延伸率也略有升高 ,如 6 %TiB2 /ZL10 4复合材料室温拉伸强度可达 2 96MPa ,延伸率为 5 .5 %;热处理 (T6)可将共晶Si由原先的连续棒状变为孤立的颗粒状 ,大幅度提高材料抗拉强度 ,使 6 %TiB2 /ZL10 4复合材料室温拉伸强度达386MPa ,而材料仍属于韧性材料     

表面涂覆辅助叠轧制备SiC/Al层状复合材料的组织与力学性能

以硅溶胶搭载SiC增强体的混合浆料表面涂覆为辅助,采用层叠热轧工艺制备SiC+SiO_2sol-Al层状复合板,并对其显微组织与力学性能进行研究。结果表明,SiC+SiO_2sol-Al层状复合板界面结合良好,层间结合处SiC颗粒呈断续状均匀分布于铝箔基材间层,表面覆有SiO_2和微量Al_2O_3,这有利于界面载荷传递且使铝箔基材层的晶粒尺寸更细小和均匀。断裂机制为单相铝箔层韧性断裂与层间脱粘撕裂。与纯铝箔叠轧的纯Al层状复合板相比,其抗拉强度提高,伸长率下降。     

SiC/Si-Mo-Cr涂层SiCf/SiC复合材料辐照行为

通过浆料涂刷法(Slurry painting,SP)结合化学气相沉积(Chemical vapor deposition,CVD),在SiC_f/SiC复合材料表面制备了致密的SiC/Si-Mo-Cr复合涂层。采用拉曼光谱、XRD和SEM研究了Si²⁺离子辐照前后涂层的相组成、结构和形貌,并通过三点弯曲试验评估了辐照前后涂层样品的力学性能。结果表明：SiC_f/SiC复合材料在Si²⁺离子辐照后发生结构损伤,如SiC纤维变得更粗糙,PyC界面膨胀以及SiC基体非晶化;而制备好的涂层可以极大地保护SiC_f/SiC复合材料;因此,内部的纤维、界面和SiC基体在Si²⁺离子辐照中都没有出现损伤。辐照后,SiC_f/SiC复合材料在辐照损伤区的界面脱黏和纤维拔出减少,弯曲断口变平,力学性能下降,弯曲强度保持率为80.49%;与之相比,涂层样品在辐照后的弯曲强度保持率更高,达到84.15%。     

奥氏体/铁素体层状条带结构高锰钢的微观组织及其性能

采用XRD、SEM、TEM、EBSD、EPMA等表征手段及硬度测试和拉伸实验研究了Mn12Ni2MoTi(Al)钢经过形变热处理后的微观组织及其性能。结果表明,Mn12Ni2MoTi(Al)钢经过65%冷轧及745℃两相区退火处理后,其横截面形成了由奥氏体层和铁素体层交替排列的层状条带组织,每个条带均由晶体取向相近的亚微米等轴晶组成;奥氏体条带中含有少量的铁素体晶粒,同样铁素体条带中含有少量的奥氏体晶粒。这种奥氏体/铁素体层状条带结构中的奥氏体晶粒具有黄铜型{110}112和Goss型{110}001织构,铁素体晶粒主要为旋转立方型{001}110和立方型{001}100织构。随着退火时间的延长,层状条带特征先增强然后逐渐减弱直至消失,同时奥氏体织构由黄铜型织构逐渐向Goss型织构演化。当材料具有层状条带组织时,同时具有高屈服强度和良好延伸率;当层状条带组织消失时,其屈服强度大幅度下降的同时延伸率也下降。