低浸渗压力制备短纤维增强铝硅合金复合材料

利用液态浸渗技术制备了氧化铝纤维增强铝基复合材料。结果表明，在低压下使液态合金浸渗纤维预制件制备铝基复合材料是可行的，在浸渗过程中，液态合金的温度对浸渗压力有较大影响。所制备的复合材料组织均匀，基体中的共晶组织可依附在纤维表面形核生长。     

钠盐变质铝硅合金中的共晶硅相

采用高纯铝和硅(＞99.99wt%)配制Al-10%Si二元合金,经三元钠盐变质,研究合金中共晶硅相.结果表明,铝硅合金共晶凝固时,硅相滞后于铝相结晶.进行钠盐变质处理后,共晶凝固时硅相滞后更加明显,并使之由片状转变为纤维状.钠盐变质后的共晶硅中有较多的孪晶,孪晶轴为(111)Si,孪晶方向为(211)Si,共晶两相的位向关系符合[100]Al∥[110]Si.钠盐变质后的共晶硅以孪晶沟槽(TPRE)长大机制进行分枝、细化和弯曲,从而证明孪晶沟槽长大机制是产生变质结构的重要途径.     

晶须和短纤维混杂增强铝基复合材料研究

简要介绍了ＳｉＣ晶须和Ａｌ２Ｏ３短纤维混杂增强铝基复合材料的制造工艺，并对材料的力学性能进行了测试，对金相组织和扫描断口进行了观察。结果表明，用该工艺制造出增强剂分布均匀的复合材料，材料的性能尤其是抗拉强度有了较大幅度的提高，复合材料中晶短纤维的增强机理明显不同，该材料有望在大功率发动机上得到应用。     

国外工艺动态

国外工艺动态新型铝基、钛基复合材料美国３Ｍ公司专门为航宇与汽车工业研究出新的铝基、钛基复合材料。据公司称，新研制的低密度铝基复合材料牌号为ＣＦ－ＡＭＣ，生产工艺是压力铸造法，采用３Ｍ公司的Ｎｅｘｔｅｌ６００氧化铝纤维制成的预形件浸渍熔融铝成形。其中Ｃ...     

原位合成Al2O3/Ti-Al复合材料的研究

利用氧对金属Ti、Al粉的部分氧化，原位合成了Al2O3／Ti-Al复合材料，通过XRD和SEM手段，发现Al2O3分布在Ti—Al基体交界处，在一些制得的复合材料中出现了大量原位生成的纤维。借助差热分析，对该制备过程的反应机理进行了初步探讨，研究认为该制备过程的反应步骤为：Ti、Al金属粉表面氧化→铝的熔化→TiAl，的生成→Ti2Al、TiAl、Ti，Al等多种化合物生成和Al对TiO2的还原反应。原始组成中铝含量决定了复合材料的主要晶相组成，铝含量不足时，生成Ti2Al、TiAl、Ti3Al等多种金属间化合物和氧化铝；铝含量足够时，最终的产物为TiAl3、金属铝以及氧化铝等相。     

非连续增强铝基复合材料成型工艺评述

本文综述了陶瓷颗粒及短纤维或晶须增强铝基复合材料的工艺,并对几种制备工艺方法的特点进行了比较,认为铸造方法,尤其是压力铸造与喷铸是适用于非连续增强铝基复合材料制备生产化的主要方法。     

高温天线罩材料研究进展

对目前主要几种高温天线罩材料体系，包括氧化铝陶瓷、石英陶瓷、微晶玻璃、纤维增强二氧化硅基复合材料、纤维增强磷酸盐基复合材料以及硅氧氮陶瓷材料的研究发展和应用情况进行了简要的综述。     

硅溶胶强化辅助制备C纤维增韧氧化铝结合莫来石陶瓷基复合材料

通过氧化铝先驱体溶液循环浸渍热解结合硅溶胶浸渗强化的方法制备了三维C纤维预制体增韧的氧化铝结合莫来石陶瓷基复合材料 ,研究了氧化铝浸渗工艺对试样增重率、气孔率以及热处理温度对试样内气孔尺寸和分布的影响 ,分析了复合材料物相、微结构以及复合材料的力学性能。结果表明 ,硝酸铝饱和溶液浸渗纤维预制体并热解后试样的增重率和开气孔率呈类似抛物线曲线 ;由于硝酸铝分解生成氧化铝的煅烧温度不同 ,氧化铝晶态及物理特性不同 ,试样内气孔尺寸和分布差别较大 ;选择经过 115 0℃预处理的试样进行硅溶胶浸渗 ,然后 14 0 0℃处理 2h ,氧化硅与氧化铝完全反应生成莫来石 ,获得了较为致密的复合材料 ,室温三点弯曲强度和断裂应变分别为 180MPa和 2 .2 %。     

用透射电子显微术研究铸Al基质点强化复合材料的显微组织

本文用透射电子显微术及能谱分析技术研究了进口A356铸Al基碳化硅质点强化复合材料的显微组织。研究发现,该材料中主要含有α碳化硅、β碳化硅、共晶硅、硅时效序列的GP区以及一种非晶态的Si/Ca化合物,其中,β碳化硅是由薄片沿<110>方向堆砌而成。     

铸造A356.2（Sc，La）铝合金研究

采用铸造工艺制备了A356.2（Sc，La）铝合金，测试分析了稀土元素Sc和La对铝合金中共晶硅的细化作用及对合金力学性能的影响。结果表明，单独添加稀土元素La对A356.2（La）铝合金中的共晶硅有一定的细化作用，但对力学性能的改善作用不大。而含有两种稀土元素0.38%Sc+0.14%La的A356.2（Sc，La）铝合金中的共晶硅细化作用较好和力学性能更高，其共晶硅细化到2.3 μｍ，抗拉强度和伸长率分别达到181.6 MPa和4.0%。稀土Sc和La对共晶硅的细化作用主要是弥散强化和细晶强化共同作用的结果，这两种强化与铝合金中析出的Al₃Sc相和稀土La相有关。     

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.     

4032铝合金圆锭DC半连铸过程中冷却速率对共晶硅变质的影响

采用数值模拟的方法,研究DC(direct chill,DC)半连铸?120 mm、?300 mm、?500 mm的4032铝合金圆锭在横截面上的冷却速率分布,并进一步研究冷却速率对共晶硅Sr变质效果的影响。研究表明,从铸锭表面至中心冷却速率整体呈下降趋势。随着铸锭尺寸的增大,铸锭的液穴变深,液相线温度与固相线温度的等温线之间的距离变大,铸锭内部的冷却速率显著降低。Sr对共晶硅的变质效果受到冷却速率的影响,冷却速率高于1.8 K/s时,Sr变质可以获得较好的变质效果。随着冷却速率的降低,在Sr含量相同的条件下,变质效果变差。工业生产条件下,?500 mm圆锭内部的冷却速率降低至1 K/s以下,此时含量为0.033%~0.036%的Sr已不能使共晶硅有效变质。DC半连铸工艺参数中,铸造速度对?500 mm铸锭的冷却速率分布的影响程度较大,但也仅影响距离铸锭表面小于R/2以内的冷却速率分布,无法提高铸锭内部的冷却速率。     

不同纤维预制体结构对SiC_f/PyC/SiBCN复合材料力学性能的影响

使用不同织造方式(二维机织,法向增强2.5维机织和三维五向编织)制备了3种SiC纤维预制体,采用树脂转移模塑(RTM)和聚合物浸渍裂解(PIP)工艺制备了SiC_f/PyC/SiBCN复合材料。观察复合材料的显微组织,测试弯曲强度、拉伸强度、压缩强度等力学性能,探究不同预制体结构对复合材料力学性能的影响行为。结果表明:同一预制体结构在不同方向的纤维分布不同导致材料力学性能的各向异性;不同预制体结构对材料力学性能有着显著的影响。     

Al 量对 Ni-Al-Hf-Cr-W 系合金显微组织结构的影响

研究了Ni-20Hf-8Cr-8W-（4～6）Al系列合金的显微组织以及Al含量对共晶组织的影响,结果表明：此系列合金中,随着Al含量的微小变化,会析出不同的共晶组织;当Al含量大于5.5wt%时,出现（β-NiAl+Ni7Hf2）或（γ′+β-NiAl+Ni7Hf2）共晶：当Al量小于5.5wt%时,会出现（γ′+Ni7Hf2）、（γ+γ′+Ni7Hf2）或（γ+Ni7Hf2）共晶组织。并且得出（Ni-20Hf-8Cr-8W-5.3Al）wt%的合金具有（γ′+Ni7Hf2）共晶,适宜选做为以Ni7Hf2增强的共晶复合材料的合金成份。     

基于 MSC.NASTRAN的结构参数优化设计

结构减重对飞机设计有重要意义,通过结构参数优化设计可以使材料的分布更加合理。基于MSC.NASTRAN,使用铝合金和碳纤维复合材料分别对某型飞机垂尾进行结构参数优化设计。优化结果表明:通过结构参数优化设计的垂尾材料分布更合理,材料利用率更高,相比于铝合金材料,碳纤维复合材料结构减重效果更好,体现出了复合材料的优越性。     

基于半理论法预测基础激励下纤维增强悬臂梁结构应变能

提出了半理论法预测基础激励下纤维增强悬臂梁结构应变能。首先,建立了基础激励下纤维增强复合梁结构的应变能分析模型。然后,明确了采用半理论法预测纤维增强悬臂梁应变能的相关原理,并给出预测纤维增强悬臂梁应变能的具体流程。最后,测试获得该类型梁结构在某基础激励幅度下的振动位移响应,验证所建立的应变能分析模型的正确性,可以采用半理论法来分析预测复合梁的应变能,同时还与相同尺寸的铝合金梁的预测结果进行了对比。结果证明:在相同激励幅度下,纤维增强悬臂梁的应变能相对于铝合金梁结构要低于24%~36%,可以利用应变能指标来客观评价复合结构件相对于金属构件的减振能力。      

干滑动摩擦下SiC/Al复合材料摩擦磨损性能

采用摩擦磨损试验机研究不同滑动距离下的SiC颗粒增强铝基复合材料( SiC体积含量为9%)的摩擦磨损性能。在载荷45 N(5 MPa)、转速200 r/min、转动距离分别为5000 r、10000 r以及20000 r条件下,进行连续干滑动摩擦实验。结果表明：在长程连续干滑动下,其摩擦系数变化可分为磨合区、缓慢上升区、加速上升区3个阶段;随着摩擦距离的增加,基体表面的温度急剧升高,进而发生黏着磨损,产生塑性流变区,多种摩擦方式并存使得该条件下摩擦系数与磨损量均增加。     

平纹机织多元多层碳化硅陶瓷基复合材料的等效弹性模量预测

 针对平纹机织多元多层碳化硅陶瓷基复合材料,按照“从底向上”的顺序考虑了纤维丝/界面/基体尺度以及纤维束/基体/涂层尺度下的微结构有限元模型。采用能量法依次进行了两个尺度上的等效性能计算,首先在纤维丝/界面/基体的尺度上计算了纤维束的等效弹性参数,然后将这些参数代入到纤维束/基体/涂层尺度微结构模型中,计算得到复合材料的整体弹性常数。数值计算结果与实验结果吻合较好,验证了所提计算方法以及模型的有效性。     

硅橡胶/双酚A-苯胺型苯并噁嗪树脂耐烧蚀复合材料的制备与烧蚀结构的研究

苯并噁嗪树脂具有优异的成炭和抗高温氧化性能,是新一代的耐烧蚀树脂。以双酚A-苯胺型苯并噁嗪树脂为耐烧蚀树脂,采用1H-NMR、DSC和转矩流变仪研究其成环率和加工性能;以硅橡胶为耐烧蚀基体,采用熔融共混方法制备了硅橡胶苯并噁嗪树脂耐烧蚀复合材料。进行力学和氧乙炔焰烧蚀检测,利用FT-IR、Raman和SEM研究复合材料综合性能和烧蚀结构。结果表明:苯并噁嗪树脂能够明显提高硅橡胶复合材料的耐烧蚀性能,当树脂添加量为20份时,复合材料具有较好的耐烧蚀和力学性能;该复合材料经过氧乙炔焰烧蚀后,烧蚀层形成表面陶瓷层、裂解炭化层和基体层。表面陶瓷层主要由SiO_2,SiC和C组成,裂解炭化层的主要组由C,SiO_2,SiC以及炭化彻底的碳和炭化不完全的有机结构组成。     

PIP工艺制备SiC晶须增强SiCf/SiC复合材料的性能

以不同界面层厚度的SiC纤维为增强相,采用先驱体浸渍裂解工艺(PIP)制备SiC_f(PyC)/SiC复合材料,并在复合材料基体中引入SiC晶须,对其性能进行研究。结果表明:热解碳(PyC)界面层厚度约为230 nm时,SiC纤维拔出明显,SiC_f/SiC复合材料拉伸强度、弯曲强度和断裂韧度分别达到192.3 MPa、446.9 MPa和11.4 MPa?m^1/2;在SiC_f/SiC复合材料基体中引入SiC晶须后,晶须的拔出、桥连及裂纹偏转等增韧机制增加了裂纹在基体中传递时的能量消耗,使复合材料的断裂韧度和弯曲强度分别提高了22.9%和9.1%。