Mo含量对TiN-Al2O3复合材料性能和显微结构的影响

以纯度均为99%(质量分数)的Al2O3微粉、TiN微粉及Mo微粉为原料,采用机械复合法制样并在高温真空气氛下无压烧结制备了TiN- Al2O3复合材料.研究了不同Mo含量对TiN- Al2O3复合材料性能及显微结构的影响.结果表明:Mo主要分布在TiN颗粒之间,使难烧结的TiN颗粒连成针柱状聚集体,从而Al2O3基体得到增强,复合材料的韧性得到提高.在复合材料中Mo微粉加入从0增加到9vol%时,其断裂韧性从4.28 MPa·m1/2增大到7.59 MPa·m1/2.随着Mo含量的增加,材料的显微维氏硬度呈现先增大后减小的趋势,在6vol%Mo时达到最大值,为2078.33.     

挤压铸造法制备双连续氮化钛增强铝基复合材料

通过碳热还原法制备了多孔氮化钛预制体,利用挤压铸造法制备双连续氮化钛增强铝基复合材料,并研究了铝合金含量对复合材料显微组织和力学性能的影响,以及复合材料的强韧化机制。结果表明:随着复合材料铝合金含量的增加,复合材料的弯曲强度和显微硬度下降,断裂韧性增加。复合材料的断裂模式为氮化钛等轴晶粒沿晶韧性断裂。氮化钛与铝合金不发生化学反应,避免了过度的界面反应对复合材料力学性能的不利影响。复合材料强韧化机制主要有负荷传递、位错增殖和裂纹偏转。     

放电等离子烧结制备Al/Ti_3SiC_2复合材料

以三元导电陶瓷Ti_3SiC_2作为增强相,金属Al为基体,采用放电等离子烧结法在500℃温度下烧结制备Al/Ti_3SiO_2复合材料,研究增强相Ti_3SiC_2添加含量对Al/Ti_3SiC_2复合材料的密度、硬度和摩擦磨损性能的影响。通过研究发现:在烧结温度500℃的条件下,可以制备出性能优异的Al/Ti_3SiC_2复合材料,复合材料的相对密度、硬度和摩擦系数都随着的Ti_3SiC_2含量增加呈现先减小后增加的趋势,当Ti_3SiC_2添加含量为5%时,Al/Ti_3SiC_2复合材料的相对密度为99.6%,硬度为28.2,摩擦系数为0.31。     

粉末冶金法制备TiB2与Al基复合材料与性能研究

使用粉末冶金法制备了Ti B₂/Al基复合材料，使用X射线衍射仪(XRD)对复合材料进行衍射图谱分析，确定复合材料的物相组织，复合材料晶界处为增强体Ti B₂的主要分布位置，随着Ti B₂质量分数的增加，团聚现象增多。探讨了Ti B₂/Al基体的显微结构和机械性质的变化，并分析了Ti B₂粒子的加入对Ti B₂/Al基体的影响。实验发现，Ti B₂/Al与Ti B₂/Al的界面结合较好。在1 h的保温、610℃烧结、20%质量分数硼化钛的硬度最高，维氏硬度值为68.2 HV。此时的复合材料在Ti B₂质量分数15%时的综合力学性能最好，抗拉强度为153.43 MPa，比纯铝提高了19.68%。     

真空热压烧结制备高性能B4C/Al复合材料

B4C/Al复合材料因其优异的性能,受到了人们广泛关注.以Al粉和B4C粉体为原料,采用真空热压烧结法,在高于Al熔点温度时,制备出了碳化硼含量10wt%的铝基复合材料.研究结果表明:烧结温度为700 ℃,烧结压力为30 MPa,保温时间为45 min时,获得的B4C/Al复合材料力学性能最佳,其相对密度为98.2%,硬度为2.53 GPa,抗弯强度为350 MPa.球磨混料使Al颗粒表面生成少量Al2O3,在烧结过程中,Al2O3与B2O3发生固-液反应形成共融物,改善了B4C/Al之间的界面结合强度,从而获得力学性能优异的B4C/Al复合材料.     

微波烧结SiC-Cu/Al复合材料的工艺及机理

用微波烧结工艺成功制备了铜包裹碳化硅颗粒增强铝基(SiC-Cu/Al)复合材料,利用扫描电镜和X射线衍射分析仪对烧结样品进行表征,并讨论了烧结过程及机理.研究表明:采用多晶莫来石纤维棉、硅碳棒和氧化铝坩锅组合设计的保温结构能很好地促进烧结.烧结温度为720℃时,SiC-Cu/Al复合材料的密度取得最大值为2.53g/cm3.SiC-Cu/Al复合材料的硬度随烧结温度的升高的变化成马鞍状.烧结温度对样品显微结构的影响较大,随着烧结温度的升高,相分布的均匀性降低,在较高的烧结温度下会出现SiC颗粒的偏聚.涡流损耗和界面极化损耗是促进微波烧结的主要动力.     

SiC颗粒增强汽车零件铝基复合材料的制备及性能

以SiC颗粒作为增强颗粒制备出铝基复合材料,通过硬度、力学性能、密度测试研究了烧结温度和SiC颗粒体积分数对复合材料性能的影响。结果表明,密度和硬度随着烧结时间增加而增加,硬度随着时效时间先升高后降低,在温度600℃,时间20 h时具有最大值97.228 N/mm²,屈服和抗拉强度也与温度变化成正比。硬度随着体积分数的增加而增大,随时效时间先增大后降低,最大值为89.263 N/mm²,出现在体积分数为25%、时间为20 h处,屈服和抗拉强度则随着体积分数增加而降低,随时效时间先增加后降低,体积分数为5%时存在最大值为205.087 MPa和277.956 MPa。本论文中烧结温度和SiC颗粒体积分数对铝基复合材料性能产生的影响研究所获得的结论可以为制备高性能金属基复合材料提供参考。     

原位合成Al2O3-TiN复合材料的结构特征

以纯度均为99%(质量分数)的板状刚玉,α-Al2O3微粉、TiO2微粉及金属铝粉为原料,经机械复合法制样后在流动氮气下利用常压铝热还原原位反应烧结的方法制备了Al2O3-TiN复合陶瓷材料.分析了不同的TiN生成量、烧结温度对试样的力学性能及显微结构的影响.结果表明:生成的TiN含量在10wt%的试样经过1500℃保温3 h后复合材料体积膨胀率为3.27%,体积密度为2.85g/cm3、显气孔率28.73%、抗折强度23.81 MPa.显微结构分析表明,无压烧结作用下,铝热还原氮化反应并未发生典型的烧结过程,烧结温度、TiN的自身性质、反应的强放热以及TiN和Al2O3线膨胀系数之间的差别严重影响了复合材料的烧结致密化.     

石墨烯增强金属基复合材料制备及其性能

以铝为例详细开展了石墨烯增强金属基复合材料制备及其性能研究。利用Hummers制备带有负电荷的氧化石墨烯,再通过阳离子表面活性剂进行铝粉处理,确保表层附有正电荷,基于静电自助组装在铝粉表层吸附石墨烯,最后采用热压烧结制备石墨烯增强铝基复合材料。在此基础上,以金相显微镜、电镜扫描等方式方法进行实验,以探究石墨烯含量对复合材料性能的影响。结果表明,随着石墨烯含量逐渐增加,铝基复合材料硬度与抗拉强度随之增大,呈现出增大不断减缓的趋势。尤其在含量为质量分数0.3%时,复合材料力学性能处于最佳状态。     

聚四氟乙烯/纳米氮化钛复合材料的摩擦磨损性能研究

利用摩擦磨损试验机考察了填料含量及载荷对纳米氮化钛(TiN)填充聚四氟乙烯(PTFE)复合材料摩擦磨损性能的影响,采用扫描电子显微镜观察分析磨损表面形貌,探讨了磨损机理。结果表明,纳米TiN可以提高PTFE的硬度和耐磨性,当纳米TiN质量分数为7%时,PTFE纳米TiN复合材料的磨损量最小;随载荷的增大,PTFE/TiN复合材料的磨损量增加。PTFE纳米TiN复合材料的摩擦因数比纯PTFE小。     

烧结工艺对SiC/Cu–Al复合材料的力学性能及断裂行为的影响

以Cu包裹SiC颗粒为增强体,分别采用真空热压烧结和常压氩气气氛保护烧结方式制备含5%(体积分数)SiC颗粒的SiC/Cu–Al复合材料。研究了不同烧结温度对样品密度、Vickers硬度和弯曲强度的影响。采用X射线衍射、扫描电镜对样品的晶相组成和结构进行了测定。结果表明热压制品相对常压烧结制品的晶相组织均匀,晶粒细小。热压烧结可以大大提高SiC/Cu–Al复合材料的致密度,最高达到理论密度的99.9%。热压烧结的制品的硬度得到提高,550℃热压烧结的制品硬度最高可达到65MPa,575℃烧结时,其最大抗弯强度为190MPa,断裂机制主要是增强的颗粒断裂和基体撕裂。     

环氧树脂/聚多巴胺改性铝粉导热绝缘复合材料的制备与性能研究

采用化学包覆的方法在平均粒径分别为4.5 μm和20 μm的铝(Al)粉上包覆一层有机聚多巴胺(PDA),以环氧树脂(EP)为基体,包覆改性后的铝粉（PDA@Al）为导热填料,采用浇铸法制备了高导热绝缘环氧基复合材料(EP/PDA@Al)。结果表明,PDA@Al的加入有利于提高EP的热稳定性以及热导率,且当PDA@(20 μm)Al的含量为20 %(质量分数,下同)时,复合材料的热导率为0.521 W/（m·K）,相比纯EP的热导率提高了184 %;相对纯Al填充的EP复合材料,EP/PDA@Al复合材料的绝缘性能显著提高。     

纳米氧化铝改性聚四氟乙烯的摩擦磨损性能研究

以纳米Al2O3作为填料填充改性聚四氟乙烯(PTFE),采用模压烧结成型的方法制备了不同纳米Al2O3含量的PTFE/纳米Al2O3复合材料,考察了偶联剂改性前后纳米Al2O3及其含量对复合材料硬度、摩擦系数和磨痕宽度的影响,并利用扫描电子显微镜对复合材料的磨屑和磨损表面进行了微观分析。结果表明,随着纳米Al2O3含量的增加,复合材料的硬度和摩擦系数逐渐增大,磨痕宽度先大幅下降而后略有增加。另外,相对于未改性纳米Al2O3,PTFE/偶联剂改性纳米Al2O3复合材料的硬度和摩擦系数均较低,其磨痕宽度则较高。     

烧结工艺对Si_3N_4/TiC纳米复合陶瓷材料微观结构及力学性能的影响

以La2O3和Y2O3作为复合烧结助剂,采用热压烧结法制备了Si3N4基复合陶瓷材料。研究了保温时间和烧结助剂含量对复合材料微观结构及力学性能的影响。研究表明:所制备的Si3N4/TiC陶瓷复合材料的微观结构呈现纵横交错、相互嵌套的结构,晶粒尺寸呈现明显的双峰分布特征,单位面积内晶粒数量与烧结助剂含量之间呈线性降低关系。当烧结助剂质量含量为8%时,该复合陶瓷材料具有最优的力学性能,其抗弯强度、断裂韧性和Vickers硬度分别达到943MPa,8.38MPa·m1/2和16.67GPa。     

原位合成纳米金刚石增强铁镍基复合材料的制备与性能

在FeNi30合金粉末的基体上添加碳纳米管(0.25~1.0wt.%),利用放电等离子烧结工艺在温度1050℃、压力80 MPa的条件下,原位合成了纳米金刚石增强铁镍基复合材料。文章通过XRD、SEM、TEM研究了复合材料的微观组织结构,并测试了复合材料的显微硬度、力学性能和热膨胀系数。结果表明铁镍基复合材料中有20nm附近的纳米金刚石生成,也存在着没有转化完全的残余碳纳米管;随着碳纳米管含量的增加,复合材料的显微硬度和屈服强度呈现逐渐增加的趋势,但是由于碳纳米管的团聚,在碳纳米管含量达到1.0wt.%时,显微硬度有所下降。复合材料在温度为25℃~150℃的热膨胀系数也随着碳纳米管含量的增加而降低。碳纳米管含量为0.75wt.%是FeNi30基复合材料最佳的加入比例,此时复合材料的硬度提高了4%,压缩屈服强度提高了23.4%,热膨胀系数降低了64.8%。     

Al2O3/LiTaO3陶瓷复合材料的制备与力学性能

采用氮气保护热压烧结工艺制备Al2O3/LiTaO3(简称ALT)陶瓷复合材料，系统研究了其微观组织和力学性能。ALT陶瓷复合材料的相对密度比烧结纯LiTaO3陶瓷的高得多，表明Al2O3起到烧结助剂的作用。TEM观察表明，Al2O3p分布均匀，两者结合紧密，界面上有非常微量的分解物。ALT陶瓷复合材料的力学性能均随Al2O3p含量的增加而提高，Al2O3p的体积分数为40％时，其各项力学性能都是最高。     

ZrO2含量对Al2O3／Ti（C，N）／ZrO2纳微米复合陶瓷工模具材料力学性能和微观结构的影响

采用真空热压烧结工艺制备了Al2O3／Ti（C,N）／ZrO2纳微米复合陶瓷工模具材料。用扫描电镜观察了其断口形貌和微观结构。分析了纳米ZrO2含量对复合材料力学性能和微观结构的影响。结果表明：当ZrO2体积分数为10％时,其抗弯强度、断裂韧性、硬度分别达到625MPa、8．58MPa·m^1/2。和16．37GPa。     

压电陶瓷颗粒对结构陶瓷力学性能影响规律及机理的初步探讨

通过对压电、结构陶瓷粉末的选择搭配烧结，发现压电相LiTaO3与基体Al2O3在烧结时能稳定共存，分别采用三种烧结路线制备了LiTaO3/Al2O3陶瓷复合材料，对其微观组织与力学性能进行了研究，结果表明，LiTaO3晶粒中的电畴结构清晰可见，采用适当的烧结路线制备的含有适量压电陶瓷颗粒陶瓷基复合材料的力学性能显著改善，电畴运动引起的能量耗散是一种新的结构陶瓷增韧机制。     

放电等离子烧结制备TiB_2/Ti_3AlC_2陶瓷复合材料

采用TiB_2和Ti_3AlC_2微粉为原料,利用放电等离子烧结技术制备TiB_2/Ti_3AlC_2陶瓷复合材料,研究了Ti_3AlC_2含量对TiB_2陶瓷的致密度、物相微观结构以及力学性能的影响。结果发现在压力30MPa、1400℃条件下,添加钛铝碳含量为20~30wt%时制得的陶瓷复合材料含有较多的孔洞,且主要分布在TiB_2颗粒间,样品密度偏低,硬度低于570HV。当添加的Ti_3AlC_2量为40wt%时,样品的微观结构中孔洞数量降低且孔径变小,硬度高达1040HV。提高60TiB_2烧结温度至1600℃,物相TiB_2沿晶面(001)发生较明显的取向,样品60TiB_2的微观结构中孔洞消失或存在量极少,致密度高达4.393g/cm~3,硬度高达2400HV。     

氧化铝料浆预浸料结合PIP工艺制备SiC/Al2O3-SiC陶瓷基复合材料及性能研究

连续碳化硅纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料（SiC/SiC）具有低密度、耐高温、低氚渗透率和优异的辐照稳定性的优点，在航空、航天、核能等领域具有广泛的应用前景。本文针对PIP工艺制备SiC/SiC复合材料周期长、孔隙率较高及易氧化的问题，通过料浆预浸料工艺在基体中引入氧化铝陶瓷形成SiC/Al2O3-SiC复相基体复合材料，并对复合材料制备工艺过程、微观形貌及力学性能进行系统表征。分析结果表明，SiC/Al2O3-SiC复相基体复合材料制备周期较传统PIP工艺大幅度缩短，且复合材料孔隙率明显降低，从11.6%左右降低至6%，拉伸强度为316.5MPa，提升了12.3%，弯曲强度与SiC/SiC相当，但层间剪切强度较低，仅为16.3MPa，有待进一步提高。