热处理及SiC_p表面改性对60SiC_p/6061复合材料性能的影响

采用直接电热法真空触变成形工艺制备体积分数为60%的SiC_p增强6061铝基复合材料,研究了固溶-时效处理对复合材料抗弯强度及硬度等力学性能的影响,探讨了SiC_p表面改性对复合材料微观组织和热膨胀性能的影响。研究表明,复合材料在530℃×11h固溶、175℃×15h时效工艺下,获得最高的硬度和抗弯强度;高温氧化和搅拌酸洗能使SiC_p尖角产生钝化,提高增强颗粒在基体中分布的均匀性,使SiC_p与铝基界面结合得到改善,孔隙率减少,抗弯强度提高,热膨胀系数提高,且酸洗态性能优于相应氧化态性能。     

SiC_p表面改性对Al-Si基复合材料耐磨性的影响

为了改善SiC颗粒(SiC_p)与Al-Si基体界面的润湿性,对SiC_p进行了高温氧化、NaOH溶液腐蚀、K2ZrF6溶液涂覆表面改性处理,通过粉末冶金法制备了不同表面改性状态的SiC_p增强Al-Si基复合材料。研究表明,随氧化时间的增加,SiC_p表面SiO2层的厚度增加。经过NaOH溶液腐蚀后SiC_p表面变粗糙,K2ZrF6饱和溶液处理后SiC_p表面存在一层涂层;随SiC_p氧化时间延长,试样的密度、硬度及耐磨性先增加后减小;SiC_p氧化10h时,试样磨损量最低,与未改性的SiC_p相比,磨损量降低了40%。     

镀钛SiC颗粒增强Al 2519复合材料的组织与力学性能（英文）

采用真空蒸镀法对Si C颗粒(SiC_p)表面进行镀Ti改性改善SiC_p/Al复合材料界面结合,采用热压、挤压和热处理等方法制备镀Ti后SiC_p和原始SiC_p增强的Al 2519基复合材料。通过扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)分析Ti镀层对复合材料组织与性能的影响。结果表明,致密沉积的Ti镀层与SiC_p反应,在界面处形成Ti C和Ti5Si3相;与用原始SiC_p增强的复合材料相比,用Ti镀覆SiC_p增强的复合材料表现出均匀且致密的显微组织且复合材料的相对密度和力学性能得到显著改善。体积分数为15%时,镀Ti后SiC_p增强Al2519复合材料的硬度、断裂应变和拉伸强度达到最优,分别为HB 138.5、4.02%和455 MPa。     

熔铸-原位合成TiC/7075复合材料的拉伸和磨损性能

采用熔铸-原位合成法制备TiC/7075复合材料.结果显示,TiC颗粒以近球形为主,平均尺寸小于1.0 um.拉伸性能测试发现,复合材料的延伸率虽略有降低,但其拉伸强度和屈服强度较基体7075铝合金分别提高35.8%和42.2%,表明原位形成的TiC颗粒有效地强化了基体.摩擦磨损结果显示,在9.1 N载荷下质量分数为6%TiC/7075复合材料的耐磨性高于7075铝合金,而在35.8 N载荷下复合材料的耐磨性却低于7075铝合金.并分析了外加载荷对材料耐磨性的影响.     

搅拌摩擦通道挤压制备碳纳米管增强7075铝基复合材料

搅拌摩擦通道挤压是作者基于搅拌摩擦焊接和等通道转角挤压提出的一种固相状态制备金属基复合材料的新方法。采用搅拌摩擦通道挤压方法，通过添加不同体积分数的碳纳米管（CNTs）(0%、2%和4%)，制备了碳纳米管增强7075铝合金基复合材料（CNTs/Al-7075）。通过光学显微镜、扫描电子显微镜和透射电子显微镜观察并分析了CNTs在Al-7075基体中的分布特征，以及复合材料的细晶组织和第二相颗粒特征。采用固溶和时效处理改善CNTs/Al-7075复合材料的组织和力学性能。结果表明，采用搅拌摩擦通道挤压方法可以制备CNTs分布均匀的CNTs/Al-7075复合材料，实现7075铝合金基体晶粒细化，通过引入CNTs增强相可获得更为细小的晶粒组织。随着CNTs体积分数增加，CNTs/Al-7075复合材料的晶粒更加细化。固溶和时效处理改善了搅拌摩擦通道挤压制备的7075铝合金和CNTs/Al-7075复合材料的第二相析出行为，使材料的显微硬度得到提高。CNTs/Al-7075复合材料的强化机制综合了细晶强化、位错强化、载荷传递和第二相强化，其中以第二相强化为主。     

熔铸-原位合成TiC/7075复合材料的腐蚀性能

采用熔铸-原位合成法制备了TiC/7075复合材料,并对其腐蚀性能进行了研究。结合电化学方法和盐雾腐蚀试验研究了原位合成TiC颗粒对TiC/7075复合材料在3.5%NaCl水溶液中腐蚀性的影响,作为比较,对7075铝合金的腐蚀性能也做了相应研究。结果表明,TiC/7075复合材料较基体7075铝合金在3.5%NaCl水溶液有较大的腐蚀敏感性,该复合材料腐蚀加速的原因是TiC与Al间以及富Cu相与贫Cu相间的电偶腐蚀。     

SiC_p增强铜基复合材料的制备及性能

以水雾化铜粉为基体,加入SiC_p作为增强相,添加铁粉做强化组元,石墨为润滑剂,利用粉末冶金法通过热压烧结工艺制备了SiC_p/Cu复合材料。在MRH-3型高速环块磨损试验机上研究了复合材料在室温下的摩擦磨损性能。分析了SiC_p含量对复合材料力学性能及耐磨性能的影响。结果表明,SiC_p/Cu复合材料在力学性能、耐磨性能方面均表现良好;随着SiC_p含量增加,复合材料的相对密度逐渐下降,孔隙率逐渐增加,布氏硬度、抗弯强度以及耐磨性能均是先增大后减小;综合性能较好的是SiC_p含量为7.5%的试样;磨损机理为磨粒磨损和粘着磨损。     

SiC_p表面处理对SiC_p/6061Al复合材料性能的影响

为提高SiC_p/6061Al复合材料的性能,采用不同方法对SiC颗粒进行了表面处理,并通过直热烧结法制备了不同SiC表面改性状态的SiC_p/6061Al复合材料。研究表明:经过酸洗+高温氧化处理后SiC_p表面生成了一层Si O2膜,SiC_p的棱角发生钝化,颗粒形貌发生改变;经过碱洗+K_2ZrF_6处理后,SiC_p表面得到粗化,并在SiC_p表面析出K_2ZrF_6。对SiC_p进行不同表面处理后,制得的SiC_p/6061Al复合材料的性能都得到很大改善,而且碱洗+K_2ZrF_6处理这种表面处理方法对复合材料性能的改善效果最佳。     

喷射共沉积SiC_p/2024复合材料的显微组织与力学性能

利用喷射共沉积-热挤压-轧制工艺制备SiC_p/2024复合材料板材.研究该复合材料轧板热处理后的显微组织及力学性能,并确定其最佳的热处理工艺条件.结果表明:轧制态复合材料组织细小均匀,晶粒尺寸为3～4 μm,SiC颗粒均匀分布在基体合金中;采用490 ℃、1 h固溶处理和170 ℃、8 h时效后,SiC_p/2024复合材料轧板的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为480 MPa、358 MPa和6.4%,基体合金中存在大量细小的第二相颗粒,为Al_2MgCu及Al_2Cu相;峰时效状态时复合材料的布氏硬度值为228 HB,与轧板原始硬度相比较增幅达130%;喷射共沉积SiC_p/2024复合材料轧板到达峰时效时间比铸造2024铝合金的短,这主要是因为喷射沉积基体合金内细小均匀的晶粒组织、基体合金内高密度的位错组态以及SiC颗粒的引入,均有利于沉淀相的提前析出.     

界面梯度对原位SiC_p/7075Al复合材料力学性能影响的数值分析

应用ABAQUS有限元软件模拟分析了界面模量梯度效应对原位SiC_p/7075Al复合材料力学性能的影响。结果表明,复合材料弹性模量与界面梯度层的最小界面模量有关,其随界面层模量的增大而增大。复合材料的拉伸强度随界面层模量的增大而增大,与复合材料弹性模量随界面模量梯度变化情况一致。     

消失模铸造SiC_p铝基复合材料的性能

基于消失模铸造技术,以SiC_p增强铝基复合材料为研究对象,研究不同SiC_p浓度、粒度的磨削层断口磨粒的分布情况及基体与SiC_p磨粒的结合情况。结果表明,加入不同浓度与粒度的SiC_p不会影响复合材料基体的显微组织;随着SiC_p含量增大,基体与SiC_p间的结合并没受到影响;在相同颗粒粒度下,SiC_p含量越高,材料实际抗弯强度越小;在相同浓度下,随着SiC_p粒度变大,抗弯强度先增大后减小。结果表明,在含46目SiC_p粒度的复合材料,具有较高的抗弯强度。     

镀镍SiC颗粒增强AZ61镁合金复合材料的显微组织和力学性能（英文）

采用粉末冶金加热挤压工艺制备SiC_p/AZ61复合材料,为了改善复合材料的界面结合性能,在SiC_p表面化学镀覆镍-磷涂层。分析镍涂层对复合材料显微组织和力学性能的影响。结果表明,SiC颗粒表面镀镍后在复合材料中分布更均匀,镀镍复合材料缺陷较少。在烧结过程中镍涂层与镁基体反应形成Mg_2Ni界面化合层。与未镀覆复合材料相比,镀镍复合材料的致密度从97.9%增加到98.4%,并且随着SiC颗粒体积分数的增加,镀镍复合材料的硬度增加得更快。拉伸实验结果表明,当SiC颗粒的体积分数为9%时,镀镍复合材料具有较高的伸长率,拉伸强度从320MPa增加到336MPa,表明镍涂层能提高界面结合强度和性能。此外,分析SiC_p/AZ61复合材料的断口形貌。     

双级机械搅拌铸造SiC_p/A357复合材料的工艺及性能

以A357铝合金和SiC_p粉作为原料,采用双级搅拌桨在不同工艺参数下对SiC_p含量为20%的A357复合材料进行搅拌铸造,研究了不同工艺参数对SiC_p分布均匀性的影响。对制得的SiC_p/A357复合材料进行T6热处理,采用扫描电镜、硬度测试及拉伸试验,分析了热处理前后组织和力学性能的变化。结果表明,采用双级搅拌桨在搅拌温度为610℃,搅拌转速为800 r/min,搅拌时间为20 min下制备的复合材料中SiC_p分布均匀性最佳。经T6热处理后,复合材料的抗拉强度和硬度明显上升,抗拉强度达到345 MPa,硬度(HB)为123.3,相比铸态分别提高66%和48.6%。断口分析表明,SiC_p/A357复合材料的断裂机制为界面脱粘、Si C颗粒的断裂和基体合金的韧性断裂的混合机制。     

SiC_p表面化学镀Cu对Al基复合材料组织和性能的影响

采用化学镀覆的方法对SiC_p表面进行镀Cu处理,以2024铝合金为基体,通过直热法粉末触变成形工艺制备了SiC_p体积分数为60%的Al基复合材料,研究了Cu镀层对复合材料显微组织、相组成、断裂行为、抗弯强度和热膨胀系数的影响。研究发现,SiC_p经过镀Cu处理后,复合材料的组织由AlCu、Al_2Cu为主的金属间化合物组成,对复合材料的性质和性能产生了较大影响。新相AlCu、Al_2Cu的出现,显著降低了复合材料的热膨胀系数。与未镀Cu的SiC_p/2024Al复合材料相比,镀Cu后复合材料的致密度为99.15%,提高了1.57%;热膨胀系数为5.73×10~(-6) K~(-1),降低了32.4%;抗弯强度为283 MPa,降低了10.2%。     

合金颗粒对SiC_p/7075Al复合材料组织和性能的影响

采用挤压铸造制备SiC_p与合金颗粒混杂增强的铝基复合材料,合金颗粒选用Ti-6Al-4V和Ni60颗粒,对比分析其微观组织和力学性能的差异。结果表明,相对于SiC_p增强铝基复合材料,Ti-6Al-4V颗粒的加入使复合材料力学性能提高,Ni60颗粒使其降低。这是由于Ti-6Al-4V颗粒能够与基体实现良好的界面结合,使得Ti-6Al-4V颗粒能够较好地承载复合材料中产生的应力。而Ni60颗粒与基体发生强烈的界面反应,形成较厚的金属间化合物过渡层,大幅降低复合材料的负载能力。     

粉末触变成形制备SiC_p/Al基复合材料的组织和力学性能

提出了一种粉末冶金和触变成形相结合的粉末触变成形新技术。研究了SiC_p增强的Al-Cu-Mg合金复合材料的组织和力学性能,并与基体合金进行了对比。运用电化学溶解得到了SiC_p/Al复合材料的界面反应产物,并通过原位拉伸试验研究了裂纹扩展的方式。结果表明,复合材料的抗拉强度提高,伸长率降低;界面产物为MgAl_2O_4;裂纹扩展路径伴随着SiC_p的添加而发生改变。     

聚多巴胺改性碳纳米管增强羧基丁腈橡胶动态力学性能的研究

目的 探究改性多壁碳纳米管（MWCNTs）在羧基丁腈橡胶（XNBR）中的分散性、增强橡胶基体动态力学性能及其作用机理。方法 采用多巴胺自聚合兼物理修饰的技术对MWCNTs进行表面改性处理,以增加其表面极性基团,提高其与XNBR基体的兼容性,并制备了聚多巴胺改性碳纳米管（MWCNTs-P）。采用红外光谱仪和X射线光电子能谱仪分析了改性多壁碳纳米管的表面化学状态,使用透射电子显微镜（TEM）探索了改性碳纳米管的结构演变。使用动态力学分析仪（DMA）研究了改性碳纳米管填料网络对XNBR基体的增强效果,结合复合材料断面的扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）,探索了MWCNTs-P填料增强XNBR动态力学性能的作用机理。结果 调控多巴胺反应浓度实现了MWCNTs-P填料表面物理包覆层厚度从2 nm增加到4 nm。动态力学性能测试表明,MWCNTs-P填料提高了复合材料老化前后的动态力学性能。SEM测试发现,MWCNTs-1.0P-2.0wt%复合材料在老化试验后断面存在的孔洞最浅。TEM测试发现,MWCNTs-1.0P填料在XNBR基体中有更好的分散性。结论 聚多巴胺改性多壁碳纳米提高了其在羧基丁腈橡胶基体中的分散性,从而增强了复合材料老化前后的动态力学性能。     

铝合金表面沉积类金刚石薄膜的研究进展

类金刚石(Diamond-like Carbon,DLC)薄膜因其高硬度、良好的化学惰性以及优异的摩擦性能等优势,有望成为一种理想的铝合金表面防护涂层。对比了物理气相沉积(Physical vapor deposition,PVD)技术制备DLC改性材料与传统铝合金表面改性技术的优劣,概述了DLC薄膜在提升铝合金表面力学性能、减摩抗磨方面取得的最新成果,以及在复杂服役工况下面临的抗塑性变形差、易发生结合失效等瓶颈性问题。通过分析铝合金基体上生长高性能DLC薄膜的不利因素,指出界面化学结合强度低、薄膜残余应力大以及软基体/硬质薄膜的结构体系限制是导致上述问题产生的主要原因。在此基础上,重点综述了国内外研究学者为提高铝合金表面沉积DLC薄膜的膜基结合力所采取的有效措施及结果,包括:通过基体前处理增强基体力学性能与改善宏观表面缺陷;采用PVD或其他表面处理方法制备一层或多层的中间过渡层,缓解DLC薄膜与铝合金基体结构、性能之间的差异;调控DLC薄膜组分与结构以降低残余应力。最后展望了在铝合金基体表面制备DLC防护薄膜的发展趋势。     

酸洗处理对高体积分数SiC_p/Al复合材料组织性能的影响

采用10%氢氟酸对SiC_p进行搅拌酸洗处理,用直接电热法触变成形工艺制备SiC_p增强6061Al基复合材料,研究了SiC酸洗处理对复合材料的微观组织和力学性能的影响。结果表明,经酸洗处理的增强颗粒界面平直干净,SiC_p表面产生蚀坑,比表面积增大,与铝基界面结合良好,空隙减少,且无杂质相生成。与未进行表面处理的复合材料相比,致密性和抗折强度得到显著提高。     

原位反应TiC_p/7075铝合金等温压缩时的性能变化研究

对原位反应TiC_p/7075铝合金与7075铝基体合金进行试验观察,绘制真应力-真应变曲线。研究原位TiC颗粒对7075铝合金塑性变形机理的影响。结果表明:流变应力随变形温度的降低而增大,随变形速率的升高而增大。在7075铝基复合材料的塑性变形过程中,在较低的变形温度和较高应变速率下,原位TiC颗粒对基体的强化作用明显;当变形温度为450℃,变形速率为0.001s^(-1)时,原位TiC颗粒已失去其强化作用。