翟彦博
,
马秀腾
,
梅镇
稀有金属材料与工程
为了克服单一初晶Si或Mg2Si颗粒增强的铝基复合材料的不足,采用离心铸造的方法制备了一种由初晶Si与Mg2Si两种颗粒互补增强的铝基梯度复合材料.这种复合材料的组织与性能具有明显的梯度分布特征:内层含有高体积分数的初晶Si与Mg2Si颗粒,形成互补增强区域,具有高硬度的特点;外层没有或含有极少量初晶颗粒,形成非增强区域,具有硬度低的特点.对该复合材料的离心成形机制探讨发现,大量细小的初晶Mg2Si颗粒是形成这种梯度复合材料的关键因素.在离心力场中,密度更小的初晶Mg2Si颗粒具有比初晶Si颗粒大得多的向心运动速度,在运动过程中它与初晶Si发生碰撞并推动后者一起快速运动,最终导致二者在内层的剧烈偏聚.此外,为了获得足够的初晶Mg2Si颗粒,在三元Al-Si-Mg合金中,Si的质量分数应不低于19％,Mg的质量分数应不低于4％.
关键词:
梯度复合材料
,
颗粒增强复合材料
,
初晶Si
,
初晶Mg2Si
,
离心铸造
王扬卫
,
王富耻
,
李俊涛
,
于晓东
功能材料
采用Al-Mg合金无压渗入具有梯度孔隙分布的Si3N4多孔预制体,制得大尺寸、梯度Si3N4/Al复合材料;对复合材料的显微组织,相组成,硬度进行了观察和测定,分析了层间铝合金薄层在释放梯度层间应力的作用,并采用SHPB装置对梯度复合材料进行动态压缩试验.试验结果表明梯度复合材料层间结合紧密,硬度从HRA80.5逐层过渡到HRA61.5,主要组成相为Al,Si3N4,AlN和Mg2Si;梯度复合材料在动态压缩过程中表现出较高韧性.
关键词:
无压浸渗
,
梯度复合材料
,
预制体
,
Si3N4/Al
刘德健
,
李福泉
,
陈彦宾
,
李俐群
稀有金属材料与工程
以单晶WC陶瓷粉末(WC particles-WCp)作为增强颗粒,采用激光熔注技术在Ti-6Al-4V表面制备了WCp/Ti-6Al-4V梯度复合材料层.在对梯度复合材料层宏观特征和形成机制分析的基础上,采用XRD和SEM对复合材料层的微观组织结构进行了分析.结果表明,WC颗粒在复合材料层中分布比较均匀,而且在深度方向上梯度分布.复合材料层中形成了新相TiC和W2C.TjC的数量和尺寸在复合材料层不同区域存在较大差异.在复合材料层上部,Tic的数量较多而且尺寸较大;在复合材料层下部,TiC的数量和尺寸均明显减少.WC/Ti界面反应层由W2C和TiC两层组成,WC颗粒注入位置对反应层尺寸有很大影响,WC颗粒从熔池后部"拖尾"注入可以有效减小反应层尺寸.
关键词:
激光熔注
,
梯度复合材料
,
单晶WC粉末
,
反应层
刘德健
,
李俐群
,
李福泉
,
陈彦宾
稀有金属材料与工程
采用激光熔注技术在Ti-6Al-4V表面制备了单晶颗粒增强的WCp/Ti-6Al-4V梯度复合材料层.利用扫描电镜原位拉伸试验,观察复合材料层裂纹形成、扩展的动态过程,研究其微观断裂行为.结果表明,WCp/Ti-6Al-4V复合材料层的失效机制主要有两种:WC颗粒开裂和WCp/Ti界面开裂.WC颗粒开裂是主要失效形式,WCp/Ti界面开裂的比例相对较少,而且主要发生在较高的应变情况下,激光熔注条件下形成的规则胞状反应层有利于应力由基体传向增强颗粒.在拉伸过程中,WC颗粒内部应力由最初的压应力逐渐变为拉应力.WC颗粒内部拉应力的极大值可达2000 MPa,高于单晶WC陶瓷的抗拉强度.
关键词:
激光熔注
,
梯度复合材料
,
断裂行为
,
原位拉伸
王志
,
李宏林
,
史国普
,
俎全高
稀有金属材料与工程
采用喷涂法+溶胶-凝胶法相结合的复合工艺制备了表面光洁、无宏观裂纹的钢基Fe/Al2O3梯度复合材料,并利用扫描电子显微镜、X-ray等对其性能进行测试.结果表明:梯度涂层主要由α-Al2O3,AlFeO3,AlFe3和Al86Fe14等物相组成,其界面Al元素和Fe元素呈准连续变化;梯度涂层与钢基体界面结合强度平均达到17.62 MPa;比较钢基Fe/Al2O3梯度复合材料表面和钢基体的硬度、耐磨性及耐腐蚀性,发现前者均比后者优越,其中前者的硬度大约是后者的4.5倍,摩擦磨损量前者约为后者的二分之一.
关键词:
梯度复合材料
,
结合强度
,
硬度
,
耐磨性
,
耐腐蚀性
刘红才
,
曹志强
,
张红亮
,
刘吉东
功能材料
通过向Al-20%Mg2Si合金中加入5%SiO2颗粒,利用高频磁场的电磁相分离法成功制备了Al-20%Mg2Si和Al-20%Mg2Si-5%Al2O3两种梯度复合材料.分析了两种复合材料的微观组织,讨论了加入SiO2颗粒对微观组织和机械性能的影响,并对两种合金沿径向进行了硬度测量,结果表明,硬度在径向呈梯度分布,满足梯度复合材料外硬内韧的性能特征.
关键词:
高频磁场
,
电磁分离
,
Al-Mg2Si过共晶合金
,
梯度复合材料
郭成
,
郭生武
,
程羽
,
张新功
,
史东才
复合材料学报
doi:10.3321/j.issn:1000-3851.2002.06.011
采用三点弯曲法,对SiC颗粒增强铝合金基梯度复合材料的弯曲力学性能进行了研究,提出了梯度复合材料抗弯强度比R1和R2两个新的力学性能评价指标.结果表明:金属基梯度复合材料(MMGC)的弯曲力学性能与其基本组分力学性能的关系不符合ROM法则,材料的抗弯强度和最大挠度强烈地受到SiC颗粒梯度分布方式与弯曲方向的影响;当基体处于受拉侧,高SiC含量组分处于受压侧时,MMGC能充分发挥其性能优势;MMGC在受梯度应力作用下的力学性能优势和其方向性特征受到材料状态、材料宏观不均匀性和微观连续性等因素的影响;MMGC的抗弯强度比R1反映了这类材料的性能优势,而抗弯强度比R2则反映了材料的方向性能特征.
关键词:
梯度复合材料
,
弯曲力学性能
郭成
,
郭生武
,
程羽
,
张新功
,
史东才
复合材料学报
doi:10.3321/j.issn:1000-3851.2003.04.006
对SiC颗粒增强铝合金基梯度复合材料的拉伸力学性能进行了研究.提出了一种新的材料力学性能评价指标--梯度系数Kx.理论研究表明,金属基梯度复合材料(MMGC)各组分性能的差异使其在拉伸变形时产生了三轴应力.实验及断口分析表明,由拉伸试验获得的材料平均力学性能指标弹性模量E和屈服强度σ0.2近似符合ROM法则;此类材料的拉伸力学性能受SiC颗粒梯度分布方式的影响.外层为基体,芯部为高SiC含量的材料拉伸断口具有韧性断裂特征,能发挥其性能优势.反之,断口表现出脆性断裂特征,降低了材料的力学性能;受多种因素影响,裂纹穿过层间界面时,会引起断裂方式和扩展方向的改变.当梯度层间SiC颗粒体积分数相差较大时,材料会产生分层开裂;梯度系数Kσb和Kδ可反映材料的梯度分布方式和性能的优劣程度,梯度系数KE则反映了材料性能的稳定性程度.
关键词:
梯度复合材料
,
拉伸
,
力学性能
,
性能评价
全仁夫
,
杨迪生
,
吴晓春
,
汪宏斌
,
李伟
,
苗旭东
复合材料学报
doi:10.3321/j.issn:1000-3851.2006.03.022
采用干铺-烧结法制备了一种以二氧化锆(ZrO2)为基体梯度复合羟基磷灰石(HAP)的新型生物复合材料,并对其力学性能、微观结构和生物相容性进行了研究.用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、透射电镜(TEM)和EDAX能谱仪对粉体和复合材料进行分析.用复合材料的浸提液进行小鼠急性毒性试验、细胞毒性试验、体外溶血试验以及兔肌肉和骨内材料植入试验,评价复合材料的生物相容性.研究结果表明,复合材料的表面涂层厚度约80μm,芯部基体组织与表面均匀过渡结合,结合良好,没有明显界面,涂层结合强度为15.1 MPa,最大弯曲强度为1112.24 MPa,KIC为7.3～11.4 MPa·m1/2.其组织相容性好,具有良好的骨传导作用,促进骨组织生长,是一种较理想的新型骨科植入材料.
关键词:
羟基磷灰石
,
二氧化锆
,
梯度复合材料
,
生物相容性
陈康
,
许希武
复合材料学报
给出了一种适用于梯度复合材料热传导分析的梯度单元,采用细观力学方法描述材料变化的热物理属性,通过线性插值和高阶插值温度场分别给出了4节点和8节点梯度单元随空间位置变化的热传导刚度矩阵。推导了在温度梯度载荷和热流密度载荷作用下,矩形梯度板的稳态温度场和热通量场精确解。基于该精确解对比了连续梯度模型和传统的离散梯度模型的热传导有限元计算结果,验证了梯度单元的有效性,并讨论了相关参数对梯度单元的影响。结果表明,梯度单元和均匀单元得到的温度场基本一致;当热载荷垂直于材料梯度方向时,梯度单元能够给出更加精确的局部热通量场;当热载荷平行于材料梯度方向时,4节点梯度单元性能恶化,8节点梯度单元和均匀单元的计算结果与精确解吻合很好。
关键词:
梯度单元
,
热传导分析
,
梯度复合材料
,
有限元方法
,
细观力学
