Al合金与复合材料LID连接接头微观结构分析

通过SiC颗粒增强Al基复合材料与Al合金的液相界面扩散 (LID)连接试验 ,重点研究了连接接头区域的微观组织 ,并简要分析了接头中各元素的浓度分布情况。结果表明 ,LID连接Al基复合材料和Al合金形成的界面明显向Al合金一侧偏移 ,并且溶质原子在界面两侧分布存在明显的不对称现象。研究结果为异种材料的连接提供了重要的科学依据     

A1合金与复合材料LID连接接头微观结构分析

通过SiC颗粒增强Al基复合材料与Al合金的液相界面扩散（LID)连接试验，重点研究了连接接头区域的微观组织，并简要分析了接头中各元素的浓度分布情况。结果表明，LID连接Al基复合材料和Al合金形成的界面明显向Al合金一侧偏移，并且溶质原子在界面两侧分布在明显的不对称现象。研究结果为异种材料的连接提供了重要的科学依据。     

DD3单晶合金瞬间过渡液相扩散焊接头组织与性能

采用粉状中间层合金D1P和非晶态箔状中间层合金D1F对镍基单晶高温合金DD3进行了TLP扩散焊,并对接头组织与性能进行了分析研究。试验结果表明,D1P粉状中间层合金TLP扩散焊接头中存在明显的组织不均匀现象,经过高温长时间保温才可消除,而采用D1F非晶态箔状中间层合金TLP扩散焊DD3合金更易获得与母材组织一致的接头。在合适的规范下,两种中间层合金扩散焊的DD3合金接头980℃持久强度均达到或超过母材的90%。     

SiCp/101铝基复合材料铜中间层TLP扩散焊工艺研究

通过颗粒增强铝基复合材料的铜中间层TLP扩散连接试验,对接头性能的影响因素进行了研究,并采用扫描电镜和电子探针等手段分析了接头连接机理、微观组织与接头性能的关系,从而确定了其试验条件和焊接规范.     

国外复合材料及其检测技术的发展

1988年12月航空航天部技术考察团去美国访问了三个大学、二个公司和NASA的一个研究中心.本文重点介绍所考察的单位在复合材料方面的研究动态及超声无损探伤技术的发展新动向.一、复合材料研究动态1.新颖复合材料的研究当前美国的学校与科研单位研究重点是金属基和陶瓷基复合材料.德拉华大学复合材料试验室是国家材料研究试验中心,从78年开始研究金属基复合材料,如Al+SiC晶须,Mg+C纤维等材料.普度大学宇航学院为空军研究了钛基C纤维复合材料及铝合金中间夹Kev.纤维层压板的结构材料.NASA Langley 研究中心展示了硼铝与钛用扩散焊连接的蜂窝结结构.陶瓷     

SiCp/101铝基复合材料铜中间层TLP

通过颗粒增强铝基复合材料的铜中间层TLP扩散连接试验 ,对接头性能的影响因素进行了研究 ,并采用扫描电镜和电子探针等手段分析了接头连接机理、微观组织与接头性能的关系 ,从而确定了其试验条件和焊接规范。     

TA15钛合金扩散钎焊界面微观组织及性能研究

采用钛基钎料Ti37.5Zr15Cu10Ni作为中间层对TA15钛合金进行了真空扩散钎焊,对扩散钎焊接头界面微观组织进行了分析,同时测试了接头室温和液氮低温力学性能。试验结果表明:钎料与TA15基体发生了快速的互扩散,焊缝微观组织全部呈针状,接头室温和液氮低温状态下均脆断于焊缝,室温拉伸强度达到基体材料拉伸强度的93.8%。     

采用Ti-Zr-Cu-Ni-Co钎料钎焊SiC纤维增强钛基复合材料的接头组织与性能

针对SiCf/β21S钛基复合材料,采用Ti-Zr-Cu-Ni-Co系新钎料,进行了钎焊实验和接头力学性能测试.实验结果表明:960℃/10min规范下的钎缝组织形貌单一,钎焊接头剪切强度平均值为157.8MPa;960℃/10min/5MPa规范下的钎缝主要由层片状组织组成,接头剪切强度平均值达到291.2MPa,较前者提高了85%左右,该接头经过900℃/2h热处理后组织变化不大.钎缝中的缺陷以及Ti和Zr与Cu,Ni和Co三种合金元素形成的脆性化合物相在接头中所占比例对接头性能影响很大.     

SiC颗粒增强Al基复合材料焊接工艺研究

通过SiC颗粒增强Al基复合材料与Al合金的焊接工艺试验研究，重点分析了材料组合，保湿工艺，连接时间等工艺参数对连接接头性能的影响以及连接接头的微观组织及成分分布，研究表明，TLP扩散连接是一种适用于复合材料连接的重要方法，在相同工艺条件下，LF6／SiCp-6061Al的接头性能明显优于LF6／SiCp-2024Al，连接时间过短或过长，都将影响到接头性能，并且连接时间对不同材料组合的影响也不同，采用二次保温工艺可以较大幅度地提高接头性能。     

DZ125合金缺陷试样TLP-DB接头力学性能

采用自制中间层进行定向凝固镍基高温合金DZ125的瞬时液相扩散焊(TLP-DB)试验,研究不同界面缺陷率DZ125合金TLP-DB接头的高温力学性能.结果表明,采用自制的中间层在1230℃保温6h规范下可实现DZ125合金瞬时液相扩散焊的良好结合.     

先驱体转化—热压烧结碳纤维增韧碳化硅复合材料的显微结构

采用ＸＲＤ,ＨＲＴＥＭ 和ＳＥＭ 等分析测试手段,研究了以聚碳硅烷（ＰＣＳ）为先驱体和粘结剂,Ｙ２Ｏ３ 和ＡｌＮ 为烧结助剂,采用先驱体转化－热压烧结法制备的Ｃｆ／ＳｉＣ复合材料的显微结构。结果表明,Ｙ２Ｏ３ 主要与ＰＣＳ的裂解产物以及ＡｌＮ 和ＳｉＣ表面的氧化物发生反应,形成有助于复合材料致密化的液相,而ＡｌＮ 则与烧结液相和ＰＣＳ之间通过反应－ 溶解－ 沉积过程,形成主要分布于界面相中的微小ＳｉＣ－ＡｌＮ 固溶体。正是由于含有一定量ＳｉＣ－ＡｌＮ 固溶体的富碳界面相使纤维与基体之间的结合适中,纤维易发挥脱粘和拔出作用,复合材料具有很好的力学性能     

液相法制造C/Al复合材料

 采用液相浸渗法制造C/Al复合材料,研究了液相浸渗工艺参数对复合材料浸渗过程和组织性能的影响。液相浸渗压力是浸渗工艺的保证,纤维预热温度是关键。实验取得C(SiC)/Al复合材料液相浸渗最优工艺条件,所获得的复合材料抗拉强度高达908MPa.     

自愈合碳化硅陶瓷基复合材料研究及应用进展

为了满足高推重比航空发动机长时热力氧化环境的使用需求,连续纤维增韧碳化硅陶瓷基复合材料正朝自愈合方向发展.本文介绍自愈合碳化硅陶瓷基复合材料的微结构与性能,自愈合与强韧化机理,制造方法和工艺特点及其在航空发动机热端部件的应用情况,表明多元多层微结构形成了"层层设防,就地消灭"的氧化防御体系,是复合材料实现自愈合与强韧化的关键.自愈合碳化硅陶瓷基复合材料能够满足发动机高温服役环境要求,显著降低发动机的结构重量,从而有效提高发动机的推重比.     

纤维表面状态对C/C-SiC复合材料微观组织和相成分的影响

为了研究纤维表面状态对C/C-SiC复合材料微观组织和相成分的影响,将T300碳纤维在氮气氛围中进行不同温度的热处理后,采用液硅熔渗法制备了C/C-SiC复合材料。采用光电子能谱(XPS)对纤维表面成分进行了分析。结果表明:未处理纤维表面具有较高的氧含量,随着热处理温度的升高,纤维表面氧含量逐渐降低,导致纤维表面含氧官能团数目减少。扫描电镜(SEM)观察发现:未处理纤维增强的C/C预制体,孔隙尺寸较大且孔隙率低;而经1 500℃热处理纤维增强的预制体,孔隙尺寸较小但孔隙率高。随后对C/C预制体进行液硅熔渗处理,并对熔渗反应过程分析发现:由未处理纤维增强的预制体,液硅熔渗反应主要受溶解-沉淀和界面限制的扩散反应过程控制,获得的C/C-SiC复合材料中SiC基体相分布规则且含量较低,同时含有较高的残留Si;而经1 500℃热处理纤维增强的预制体,熔渗反应则主要受溶解-沉淀过程控制,获得的C/C-SiC复合材料中SiC基体含量多且分布较均匀,残留Si含量较少。     

C/SiC-W复合材料的制备与表征

采用化学气相渗透(CVI)结合溶液浸渍法制备C/SiC-W多元基复合材料,利用XRD和SEM对材料的物相组成及微观结构进行表征,并对制备过程的反应机理进行初步探讨.结果表明,W在复合材料中成颗粒团聚状,它不仅能渗入到复合材料的纤维束间,还渗入到纤维束内.制得C/SiC-W复合材料的密度为4.1g/cm3,开气孔率为12%.     

沥青基炭纤维表面改性对炭／炭复合材料力学性能的影响

为了提高沥青基炭纤维表面活性,采用臭氧氧化法对沥青基炭纤维表面进行改性。采用AFM,XPS研究了臭氧改性后沥青基炭纤维表面结构的变化。利用浸润仪测定了改性前后沥青基炭纤维表面能的变化,并用SEM分析了炭/炭复合材料断口形貌。结果表明,臭氧氧化使沥青基炭纤维表面含氧官能团和表面粗糙度增加,提高了沥青基炭纤维的表面能。炭/炭复合材料力学性能得到明显提高。     

Effect of interface debonding on matrix multicracking evolution of fiber-reinfroced ceramic-matrix composites

An analytical methodology was developed to investigate the effect of fiber/matrix interface debonding on matrix multicracking evolution of fiber-reinforced CMCs(ceramic-matrix composites). The Budiansky-Hutchinson-Evans shear-lag model was adopted to analyse the micro-stress field of the damaged composites. The critical matrix strain energy criterion, which presupposes the existence of an ultimate or critical matrix strain energy with matrix, was obtained to simulate the matrix multicracking evolution of CMCs. With the increase of the applied stress, the matrix multicracking and fiber/matrix interface debonding occurred to dissipate the additional energy entered into the composites. The fiber/matrix interface debonded length under matrix multicracking evolution was obtained by treating the interface debonding as a particular crack propagation problem. The conditions for no-debonding and debonding during the evolution of matrix multicracking were discussed in terms of two interfacial properties, i.e., the interface shear stress and interface debonded toughness. When the fiber/matrix interface was bonded, the matrix multicracking evolution was much more intense compared with the interface debonding; when the fiber/matrix interface was debonded, the matrix crack density increased with the increasing of interface shear stress and interface debonded energy. The theoretical results were compared with experimental data of unidirectional SiC/CAS(calcium alumina silicate), SiC/CAS-Ⅱ and SiC/borosilicate composites.      

钢表面热爆合成耐热金属间化合物基复合材料

利用钢熔体点燃Ti-C-3Ni-Al体系热爆反应,在钢件表面合成一层金属间化合物基复合材料,通过对Ti-C-3Ni-Al体系的反应热力学和热爆产物的形貌的分析,研究了金属间化合物基复合材料的物相、组织形态及界面。结果表明:在熔融钢液作用下,Ti-C-3Ni-Al体系反应完全,制备出TiC颗粒增强金属间化合物基表面复合材料。研究发现,TiC的含量对表面复合材料的表面组织和界面结合有明显影响,随着TiC含量的提高,颗粒尺寸略有长大,复合材料更致密,与钢基体界面变为良好的冶金结合。     

新型Co基合金Co-9Al-(9-x) W-xMo-2Ta-0.02B的显微组织与高低温力学性能

以新型Co基合金Co-9Al-9W-2Ta-0.02B成分为基础,分别添加了原子分数为2％、4％、6％、9％的Mo元素替代W（分别称2Mo、4Mo、6Mo、9Mo合金,W+Mo的原子分数为9％,无Mo添加的称为0Mo合金）,研究了Mo元素对合金相组成、显微组织形貌、维氏硬度和高低温压缩强度的影响.结果表明铸态合金由Co...     

基于微结构识别的单向复合材料导热系数预估

以T300碳纤维/环氧树脂基单向复合材料为例,考虑纤维周围间隙缺陷的影响,建立了基于微观图像识别的等效导热系数预估方法.首先利用图像识别技术处理材料微观电镜照片,然后依据纤维体积分数稳定性判据应用几何重构技术建立了代表性单元,并通过在代表性单元（RVE）内部交界面处添加接触热阻的方法引入间隙缺陷的影响,最终利用有限元方法模拟得到等效导热系数（ETC）.研究发现:间隙的位置对等效导热系数影响微弱;随着间隙缺陷占比和厚度的增加,等效导热系数显著降低;间隙缺陷占比大于0.8,无量纲间隙缺陷厚度小于0.15时,单向纤维增韧复合材料的等效导热系数受间隙影响最突出;相对于纤维和基体理想接触的情况,考虑间隙缺陷后,等效导热系数最大降幅可达52.1%.