无压浸渗法制备氧化态SiC颗粒增强铝基复合材料

研究了SiC颗粒在1000~1200℃的氧化行为, 其氧化增重率与保温时间符合抛物线规律, 氧化增重受扩散过程控制, 氧化激活能为219 kJ/mol. 采用预氧化处理的SiC颗粒为增强体, 含Si、Mg的铝合金为基体, 通过无压浸渗方法制备了SiC_p/Al复合材料, 分析了复合材料的微观组织与界面形貌, 探讨了无压浸渗机理. 复合材料中颗粒分布均匀, 无偏聚现象. 材料制备过程中存在界面反应, SiC颗粒表面的氧化层与铝合金中的Mg、Al反应形成了一定数量的MgAl₂O₄. 界面反应的存在提高了润湿性, 促进了无压自发浸渗.     

电化学浸渗法制备纤维/铜基复合材料

基于电化学浸渗技术(ECI)在室温下制备了连续铜纤维、碳纤维和玻璃纤维增强铜基复合材料。实验结果表明,在本实验工艺条件下可获得致密的纤维/Cu基复合材料,并具有优良的力学性能。复合材料的断口形貌及显微结构的SEM观察表明,纤维与铜基体之间的界面结合良好,纤维不受任何损伤。证实了ECI在室温下快速制备纤维增强金属基复合材料的可行性。     

熔渗法制备SiC/ FexSiy 复合材料显微结构和性能

用Fe_xSi_y (Fe₃Si, Fe₅Si₃, FeSi ) 熔体自发浸渗SiC 粉体预制件制备出致密度高达9615 %的SiC/ Fe_xSi_y复合材料。利用XRD、OM 和SEM 等对复合材料的相组成、显微结构和力学性能进行了分析和表征。研究发现, 自发浸渗过程中SiC 在Fe_xSi_y 熔体中有溶解和析出, 导致复合材料的相组成和显微结构发生变化。Fe₃Si 渗入后, 复合材料中有碳析出, 并生成Fe₅Si₃ 和FeSi 两种新相;Fe₅Si₃ 和FeSi 的渗入无碳析出, 而是发生碳化硅烧结、粒子合并和晶粒长大;Fe₅Si₃ 熔体渗入超细碳化硅(0.5μm ) 粉体预制件后, 生成大的碳化硅晶粒和碳化硅单晶。借助CHEMSAGE 热力学数据库对1873 K 时Fe-Si-C 体系的平衡相图进行了定量分析, 研究了SiC 在Fe_xSi_y 熔体中的稳定性;解释了铁的三种硅化物浸渗后, SiC 颗粒形态的变化。通过对复合材料显微硬度、弯曲强度和可靠性(威布尔系数) 的测试, 分析了熔渗法SiC/ Fe_xSi_y 复合材料结构和性能的关系。     

金属基复合材料的调压浸渗成形工艺

本文通过理论分析提出了一种新的金属基复合材料成形工艺——液相调压浸渗成形法,考察了可调工艺参数对浸渗过程的影响规律。实验表明,升压速度在很大程度上决定着材料的浸渗和凝固过程。采用调压浸渗成形工艺可以在较低的压力及模温下获得复合良好的金属基复合材料。     

金属基复合材料的自发浸渗制备工艺

综述了金属基复合材料的熔体自发浸渗制备工艺，概述了其基本原理与应用状况，讨论了工艺存在的相关问题。     

C/C泡沫预制体液相硅浸渗制备C/SiC复合材料研究

以中间相沥青浸渍整体碳毡发泡技术制备的一种新型多孔C/C泡沫复合材料为预制体,通过液相硅浸渗(LSI)工艺制备了C/SiC复合材料,研究了预制体不同孔隙率对Si浸渗及C/SiC复合材料力学性能和微观形貌的影响,分析了复合材料的物相组成和晶体结构.结果表明,采用发泡技术可以快速有效地实现C/C预制体的致密化处理.预制体孔隙率为65.41%时液相硅浸渗处理后所得复合材料性能最好,密度为2.64g/cm3,弯曲强度为137MPa,弹性模量为150GPa.纤维未作表面抗硅化涂层处理以及复合材料中存在闭孔是C/SiC复合材料性能不佳的主要原因.     

无压浸渗法制备Al/70vol%Sip复合材料

采用无压浸渗工艺,成功制备出Al/70vol%Sip复合材料,对Al-Si体系进行了自发浸渗的热力学及动力学分析,并分析了组织中残留微细孔隙的形成机理.研究表明:由于存在冶金润湿,在毛细压力作用下,Al合金液能较好浸渗Si多孔预制体,浸渗深度与时间成抛物线关系;采用饱和成分的Al合金浸渗,可有效抑制对Si预制体的溶解浸蚀;对复合材料浸渗组织观察表明,Si颗粒发生钝化,相邻颗粒融合连接,呈连续三维网状.     

无压浸渗法制备B4C/Al复合材料研究

采用无压浸渗法,分别以纯铝、超硬铝LC4和铸造铝合金9Si-3Mg-1Zn为渗体和碳化硼陶瓷预制体进行复合,制备出有高陶瓷体分比的B-Al-C陶瓷-金属复合材料,弯曲强度350～600MPa,韧性5～9MPa*m-1/2,采用扫描电镜,X射线衍射仪和金相显微镜和透射电镜对材料的微观结构进行分析,分析结果表明材料界面复合良好,在碳化硼和铝的界面有薄的Al3BC反应层生成使碳化硼与铝紧密结合, 在复合材料中碳化硼形成连续的骨架结构,金属相起到增韧、增强的作用.     

液态法制备金属基复合材料浸渗动力学模型的研究进展

液态制备法因具有成本低、工艺简单和可操作性强等特点而广泛应用于金属基复合材料的工业化生产。其中,液态浸渗法制备复合材料的关键在于浸渗过程,因此如何控制浸渗过程中的工艺参数来制造高质量的复合材料是人们一直关注的课题。综述了液态法制备金属基复合材料的浸渗动力学模型研究现状,分析了当前研究中存在的问题,提出了相关建议,展望了复合材料浸渗动力学模型的发展趋势。     

无压浸渗制备B4C/Al复合材料工艺的研究现状

碳化硼(B4C)具有高硬度、高熔点、低密度、高耐磨性等优良性能和广阔的应用前景.综述了无压浸渗工艺的国内外研究现状以及顺利完成此工艺的前提.详细归纳总结了采用无压浸渗工艺制备B4C/Al复合材料的各道工序,并展望了其发展方向.     

SiC引入方式对反应熔渗原位纳米SiC/MoSi_2复合材料组织性能的影响

探讨了SiC引入方式对反应熔渗原位20wt%纳米SiC/MoSi_2复合材料TEM组织及力学性能的影响。结果表明:完全原位反应熔渗硅可获得基体相和增强相均为纳米尺度的SiC/MoSi_2复合材料,其组织中存在大量晶内层错等缺陷,可能会使纳米SiC/MoSi_2复合材料力学性能的提高不十分显著;而部分原位反应熔渗法中,SiC初始粉末的引入可缓解剧烈物相反应,所得纳米SiC/MoSi_2复合材料晶内缺陷消失,断口出现大量撕裂棱,复合材料力学性能大幅提高。     

反应熔渗SiC/MoSi_2和SiC/Mo(Si,Al)_2复相材料抗氧化行为

研究了低成本制备技术反应熔渗方法制备的SiC/MoSi2和SiC/Mo(Si,Al)2复合材料高温氧化行为。表面氧化物的形态和氧化增重的研究结果表明,所制备复合材料高温氧化3 h后即发生钝化现象,继续在500℃再进行低温氧化试验,发现限制该材料使用的"Pest"现象消失。其中渗铝复合材料SiC/Mo(Si,Al)2高温增重较渗硅SiC/MoSi2严重。当后者中形成的SiC增强相全部为原位反应生成时,由于界面结合力提高,抗氧化能力更强。     

三维针刺C/SiC摩擦材料的拉伸性能

通过化学气相渗透法(CVI)结合反应熔体浸渗法(RMI)制备了低成本、高性能的三维针刺C/SiC摩擦材料,并对材料的组织结构、拉伸行为以及拉伸后的微结构进行了分析和研究。结果表明,材料由C、Si以及SiC等三种物相组成,密度约为2.1g/cm3,开气孔率约为4.4%;材料的拉伸强度约为114MPa～154MPa,弹性模量约为40GPa～63GPa;具有类似于金属的“塑性”,其增韧机理主要有纤维拔出、界面脱粘、裂纹偏转、纤维桥联以及裂纹分叉等。     

先驱体浸渍-裂解SiC界面改性涂层对气相渗硅3D-C_f/SiC复合材料力学性能的影响

界面改性涂层对调节复合材料的力学性能起到重要作用。特别是在气相渗硅(GSI)制备C_f/SiC复合材料时,合适的界面改性涂层一方面保护C纤维不受Si反应侵蚀,另一方面调节C纤维和SiC基体的界面结合状况。通过在3D-C纤维预制件中制备先驱体浸渍-裂解(PIP)SiC涂层来进行界面改性,研究了PIP-SiC涂层对GSI C_f/SiC复合材料力学性能的影响。结果表明:无涂层改性的GSI C_f/SiC复合材料力学性能较差,呈现脆性断裂特征,其弯曲强度、弯曲模量和断裂韧性分别为87.6 MPa、56.9GPa和2.1 MPa·m~(1/2)。具有PIP-SiC界面改性涂层的C_f/SiC复合材料力学性能得到改善,PIP-SiC涂层改性后,GSI C_f/SiC复合材料的弯曲强度、弯曲模量和断裂韧性随着PIP-SiC周期数的增加而降低,PIP-SiC为1个周期制备的GSI C_f/SiC复合材料的力学性能最高,其弯曲强度、弯曲模量、断裂韧性分别为185.2 MPa、91.1GPa和5.5 MPa·m~(1/2)。PIP-SiC界面改性涂层的作用机制主要体现在载荷传递和"阻挡"Si的侵蚀2个方面。     

Fabrication and characterisation of AZ91/SiC composite by pressureless infiltration method

Abstract

Since the spontaneous infiltration of molten AZ91 Mg alloy into the powder bed containing SiC particles occurred at 700°C for 1 h under a nitrogen atmosphere, it was possible to fabricate Mg alloy composites reinforced with SiC particles. Since the fabrication conditions (e.g. temperature, time and atmosphere) of the composite are different from those of the other fabrication route, reaction products formed during the composite fabrication were investigated in detail using field emission scanning electron microscopy and high resolution transmission electron microscopy. From the analysis of reaction products, the authors can identify the formation of MgO, MgAl₂O₄, Al₁₂Mg₁₇ and an AlN phase containing magnesium.     

炭纤维增强C/SiC双基体复合材料的制备及性能(英文)

以针刺炭纤维整体毡为预制体,联用化学气相沉积法与熔融渗硅法制得炭纤维增强C/SiC双基体(C/C-SiC)复合材料;研究了C/C-Si材料的显微结构、力学性能和不同制动速度下的摩擦磨损性能及机理。结果表明:C/C-SiC材料具有适中的纤维/基体界面结合强度,弯曲强度和压缩强度分别达240MPa和210MPa,具有摩擦系数高(0.41～0.54),磨损小(0.02cm3/MJ),摩擦性能稳定等特点.随着制动速度提高,C/C-Si材料的摩擦磨损机制也随之变化:在低速制动条件下主要表现为磨粒磨损;中速时以黏着磨损为主;高速时以疲劳磨损和氧化磨损为主。     

液硅渗透法制备SiBC改性C/CSiC复合材料

为了降低液硅渗透法制备C/C-SiC复合材料中残留Si的含量, 采用浆料浸渗结合液硅渗透工艺制备B₁₂(C, Si, B)₃改性C/C-SiC复合材料。通过分析不同比例B₄C-Si体系在不同温度的反应产物, 确定了B₁₂(C, Si, B)₃的生成条件。结果表明: B₄C和Si在1300℃开始反应, 生成少量B₁₂(C, Si, B)₃和SiC, 且B₁₂(C, Si, B)₃的生成量随反应温度的升高而增加; 当B₄C和Si的摩尔比为3:1、 反应温度为1500℃ 时, 产物为B₁₂(C, Si, B)₃和SiC; 液硅渗透法制备的C/C-SiC复合材料相组成为非晶态C、 β-SiC和B₁₂(C, Si, B)₃, 未见残留Si。     

液相渗Si工艺制备2D CF/SiC复合材料中SiC晶粒的生长机制

由液相渗硅工艺(LSI)制得了2D CF/SiC复合材料,经过XRD分析得知材料中SiC均为β相。经过同质量比的K_3Fe(CN)_6与KOH混合水溶液对其进行腐蚀,由SEM观察腐蚀后2D CF/SiC复合材料的形貌,发现其中SiC呈现细等轴晶和粗大晶粒两种不同的形貌。分析认为LSI工艺制备2DCF/SiC复合材料中生成的SiC有两种生成机制:Si原子通过空位机制向碳中扩散形成无定型SiC,在保温过程中结晶形成细晶SiC层;C原子扩散进入熔融态硅中形成C—Si基团,由于温度梯度和浓度梯度的存在,在远离C/SiC界面处过饱和析出,通过溶解-沉淀机制形成粗大的SiC晶体,在晶粒的长大过程中伴随着层错的出现。     

三维碳化硅/碳化硅陶瓷基编织体复合材料

采用化学气相浸渗法（CVI）,制备出三维Hi-Nicalon SiC/SiC陶瓷基纺织体复合材料,经30hCVI致密化处理后,复合材料的密度达到2．5g.cm^-3。所研制的三维SiC/SiC复合材料不仅具有较高的强度,而且表现出优异的韧性和类似金属材料非灾难性的断裂特征,复合材料的主要功能力学性能指标为：弯曲强度860MPa,断裂位移1．2mm,断裂韧性41．5MPa.m^1/2,断裂功28．1kJ.m^-2,冲击韧性360.0kJ.m^-2。     

SiCf/SiC复合材料的RMI制备方法以及微观结构和性能优化

反应熔体渗透(RMI)是制备高密度陶瓷基复合材料的有效方法之一, 而熔体的渗透和复合材料的形成主要取决于预制体的孔隙结构。本研究将硅熔体渗透到具有不同孔隙结构的含碳预制体中, 制备了SiC纤维增强SiC基复合材料(SiC_f/SiC), 并研究了孔隙结构对熔体浸润和SiC_f/SiC复合材料的影响。研究结果表明: 具有较均匀孔径的预制体可以使熔体浸润更充分, 制备的复合材料具有更少的残余孔隙及更优的力学性能。该研究对反应熔渗制备复合材料的孔结构调控具有指导意义。