SPD法颗粒增强铝基复合材料综述

碳纤维增强铝基复合材料

为研究粉末冶金制备的碳化硅颗粒增强铝基复合材料(sicp/al)中sicp含量对材料机械性能的影响,使用弹性波法测量了sicp含量不同的标准试样的弹性常数矩阵.利用christoffel方程建立了横观各向同性材料波速与弹性常数之间的关系,介绍了水浸斜入射法测量准横波和准纵波波速的基本原理和测量过程,基于上述原理进行了试验,计算出了被测试件的弹性常数.结果表明,sicp/al沿挤压方向的机械性能最高,并且随着sicp含量的增加,弹性常数变大,材料的强度升高.

以sicp/6066al复合材料为例,计算和分析了界面性能参数(界面/基体模量比、界面泊松比和界面体积含量)及细观结构参数(颗粒形状、排列方式和尺寸变化方式)对颗粒增强铝基复合材料弹性模量的影响.结果表明:组分性能与界面性能对复合材料的弹性模量影响显著,细观结构的影响不明显,在工程应用中可以忽略细观结构的影响.在保证复合材料延伸率的前提下,最有效增加复合材料弹性模量的途径是改善复合材料的界面结合情况.当界面模量为基体模量的20%~30%时即可获得满意的增强效果.

通过粉末冶金真空热压烧结法制备双尺度(纳米、微米)混杂sic颗粒增强铝基复合材料,研究不同烧结温度和压力对复合材料的组织、密度、硬度及耐磨性的影响。试验结果表明:sic颗粒在复合材料基体中分布均匀,基体与增强体界面结合较好。随着烧结温度和压力的增高,复合材料的致密度、硬度、耐磨性均先增大后减小,最佳烧结温度和压力分别为460℃和30mpa,微纳米混杂颗粒增强、单一微米颗粒增强、单一纳米颗粒增强复合材料的硬度分别是76.6hv、70.7hv、62.75hv,比基体分别提高52.4%、40.6%、24.8%,耐磨性分别是基体的2.22倍、1.71倍、1.42倍。

颗粒增强铜基复合材料研究进展

为了制备晶粒细小、组织均匀的复合材料,提高材料的力学性能,用搅拌摩擦加工法制备碳纳米管增强铝基复合材料,并对不同碳纳米管含量的复合材料的微观结构、拉伸性能及断口形貌进行分析。结果表明:碳纳米管添加到铝基体中,搅拌摩擦中心区晶粒细小,碳纳米管与基体之间结合良好,未发现明显的缺陷;碳纳米管对基材有明显的强化作用,铝基复合材料抗拉强度随着碳纳米管含量的增加而提高;碳纳米管体积分数为7%时,抗拉强度达到201mpa,是基材的2.2倍;复合材料在宏观上呈现脆性断裂特征,微观上呈现韧性断裂特征,其断裂机制以cnts/al界面脱粘、基体撕裂和增强体断裂为主。

铝基复合材料

铝基复合材料在工业中被广泛应用,原位强化的铝基复合材料具有其增强相与基体界面结合良好,增强相细小且不易发生颗粒偏聚等优点。本文讨论了原位强化的铝基复合材料中常见的强化相以及制备方法,对制备中存在的一些共性问题进行了总结,同时预测了原位强化的铝基复合材料的未来发展方向。

铝基复合材料.-关于铝基复合材料的论文

本文综述了国内外有关硅酸铝短纤维增强铝基复合材料的研究及应用的最新进展，并对铝基复合材料的组成、制备工艺、界面反应及其各项性能等做了综合分析、比较，同时指出铝基复合材料进一步向市场化发展急待解决的问题。

用挤压铸造法制备了氧化铝短纤维增强铝合金内燃机活塞。对比了基体合金复合材料在不同温度下的抗拉强度及伸长率。结果表明,在高温环境下,复合材料体现出了抗拉强度高的优点。用金相显微镜观察了基体合金及复合材料的金相组织,发现界面结合良好。用sem观察了复合材料的断口形貌发现,随着温度升高,复合材料伸长率的提高在一定程度上能够缓和拉伸时在界面处形成的高应力,从而表现出强界面结合,增强效果明显。

采用压力铸造法，制得ａｌ２ｏ３ｓｉｏ２短纤维增强的铝合金复合材料，对其弯曲疲劳性能进行了测试，并详细观察了疲劳裂纹的形成及扩展方式。结果表明：ａｌ２ｏ３ｓｉｏ２ｆ／ｚｌ１０８复合材料存在多种疲劳源；疲劳裂纹的扩展是通过主裂纹与裂尖前方孔洞的相互联接而进行的，是不连续的，沿着纤维及渣球密集的路径扩展；疲劳过程中主裂纹的形成消耗了大部分的疲劳寿命，一旦主裂纹形成就快速扩展瞬间断裂。该复合材料的断裂宏观上是脆性的，但微观上显示出塑性的特征。

由于frp材料具有轻质高强、便于施工、工期短、耐抗腐蚀性强、对原结构的影响小等优点,近年来己广泛应用于混凝土结构的加固、补强等方面。本文简要介绍了纤维增强复合材料frp加固的特点及优势,研究了frp约束普通混凝土柱及高强混凝土柱的发展现状及目前存在的问题。纤维增强复合材料(frp)加固高强混凝土有着广阔的发展前景。

塑料逐步取代了一些传统材料，如金覆等。在这一过程中，纤维增强材料的使用推动了这一趋势的进一步发展。本文阐述了纤维怎样与塑料更有效地复合。

利用mts810材料试验机对体积含量为3%的tic颗粒增强钛基复合材料tp-650及基体钛合金进行了准静态拉伸试验,获得了材料弹塑性变形的应力应变曲线。结果表明,复合材料及基体材料达到屈服后,直至材料的迅速失效,几乎没有应变硬化效应。由断口分析可以看出,tp-650断口平齐,无颈缩现象,断口无韧窝,呈明显的脆性断裂特征,颗粒与基体界面有明显的脱粘现象。最后,基于mori-tanaka平均场理论和割线模量法讨论了颗粒增强钛基复合材料tp-650的弹塑性性能,理论预测与试验结果基本吻合。

含Cu界面层碳纤维增强铝基复合材料制备工艺及其力学性能

为解决搅拌铸造法制备的碳纤维增强铝基复合材料气孔率过高对材料性能的破坏问题,在熔体搅拌混合结束后,增加真空除气的工艺减少复合材料中的气体。采用阿基米德法测量了复合材料铸锭的相对密度,研究了碳纤维增强a356合金基复合材料熔体在0.03mpa的真空度下,真空炉温度、除气时间对复合材料铸锭致密度的影响。结果表明,当炉温为700℃、除气2min,即可将复合材料铸锭的气孔率降低至2%以下。通过扫描电镜观察了复合材料铸锭的组织,结果显示界面完好,未发现气孔。

通过溶胶-凝胶法,采用含有机添加剂的正硅酸乙酯醇溶液,经二次水解、缩聚、干燥和烧结在碳纤维表面形成均匀sio2涂层。该涂层改善了碳纤维与镁合金基体的润湿性,实现了低压液相浸渗制备c/mg复合材料,并提高了复合材料的阻尼性能。

通过模拟颗粒随机分布的复合材料,应用均匀化方法预测出材料的宏观等效弹性性能,研究其统计特性,探讨颗粒大小、分布和几何形状的变化对材料等效弹性性能的影响。结果表明:所取代表体元尺寸与颗粒尺寸之比大于某临界值时,材料的宏观等效杨氏模量趋于某恒定值;颗粒位置的随机性使材料等效杨氏模量的概率分布近似为正态分布;椭圆形截面的增强相有助于提高材料的等效杨氏模量。

将增强颗粒与基体均视为弹性体，采用弹性接触模型与边界元素法，对界面分离颗粒增强复合材料的弹性常数进行了研究。通过数值分析，揭示了界面分离颗粒增强复合材料的弹性常数的基本特征。文中所述完整界面与完全分离界面模型，分别提供了具有非完整界面颗粒增强复合材料的弹性模量之上、下界限。

英国防护评估和研究机构(dera)与航天金属复合材料公司、伦敦imperial大学联合研制了一种具有中等强度、高模量、低密度和高韧性的钢基颗粒增强复合材料。该材料在航天和航空工业中的控制联动装置、汽车工业中的辅系材料、往复式发动机部件中的应用具有潜力。以前曾尝试开发钢基复合材料,但重点是放在耐磨性方面。目前开展的工作重点是开发具有强度高的作为高性能结构件应用的材料。

综述了近年来铝基复合材料在各领域所获得的一系列成功应用，并较为详尽地介绍了它们的具体应用情况以及对相关产品与裟备所产生的积极作用，分析和展望了该种复合材料的研究。