碳化硅颗粒增强铝基复合材料
C06.金属基复合材料-中国材料研究学会

C06.金属基复合材料分会主席:武高辉、耿林、张荻、马朝利、曲选辉、马宗义、崔岩、白书欣C06-01(Invited)金属基复合材料尺寸稳定性与稳定化设计武高辉哈尔滨工业大学150001精密仪器、惯性技术领域中,材料的尺寸稳定性是仪器、仪表精度的基本保障。
铝基复合材料具有高的比强度、比模量、比Be更高的抗微小变形的能力和优异的尺寸稳定性,并可进行热膨胀系数设计以便和其他材料匹配,成为惯性仪表构件的理想材料。
通过对铝合金尺寸不稳定的机理研究,确定了铝基复合材料尺寸稳定性设计要素,从成分优化、组织稳定、相稳定、应力稳定等角度分析了铝基复合材料的尺寸稳定性原理;并提出了一种冷热循环条件下材料尺寸稳定性评价方法的设计思想、实验准则、评价指标及其可靠性原理,并分析了该方法在惯性仪表材料及其稳定化工艺评价中的实际应用效果。
关键词:金属基复合材料;惯性仪表;尺寸稳定性C06-02(Invited)金属基复合材料检验方法与标准体系现状朱宇宏1,2,3,王燕1,2,3,姚强1,2,3,路通1,2,3,王琼1,2,31. 江苏省产品质量监督检验研究院2. 全国工程材料标准化工作组3. 国家工程复合材料产品质量监督检验中心在金属基复合材料、无机非金属基复合材料和树脂基复合材料这三大类复合材料中,树脂基复合材料已形成了集科研、设计、试制、生产、检测、应用等较完整的工业体系,其标准化工作起步相对比较早,进展也比较快。
相比树脂基复合材料,我国金属基复合材料的相关标准制定工作才刚刚起步。
本文将深入剖析我国金属基复合材料标准现状,对现有金属基复合材料标准、规范进行分析,提出我国金属基复合材料标准体系框架设想,介绍相关国家标准的制定进展,给出我国急需制定的金属基复合材料相关标准的内容和方向。
研究表明:相比树脂基复合材料而言,我国金属基复合材料的检验方法及标准严重缺失。
金属基复合材料的主要理化性能的测试方法至今没有相应标准。
目前金属基复合材料性能的测试方法大多数都是采用金属材料的相应测试方法,这往往不能正确反映金属基复合材料的真实性能。
铝基复合材料介绍

铝基复合材料,泛指以铝合金为基体(连续体)的复合材料,品种众多,功能各异。从 复合材料品种来分,主要分两大类:陶瓷颗粒增强铝基复合材料;纤维以及晶须增强的铝基 复合材料,当然,两者也经常混合在一起作为增强项以提供更为优异的性能。更多的时候, 是从材料功能及应用领域来分类的。下面介绍法迪公司目前提供的品种:
Alvaco 采用内部真空的薄壁球状陶瓷颗粒替代传统实心颗粒,并添加短碳纤维、短陶 瓷纤维增韧,浸渗铝合金液体后成形。材料典型特点:
1. 密度小:材料密度 1.4-1.6,典型 1.5(视其中加入的其它增强相而定),约为 铝合金的一半;
2. 机械加工性能得到大幅提升:可攻丝、可铣曲面,加工性能类似 7 系铝合金, 这是传统陶瓷颗粒增强材料无法做到的;
极限抗拉强度 曲服强 断裂伸长率
(MPa)
度(MPa)
(%)
弹性模量 (GPa)
洛氏硬 度(HRB)
10#陶瓷增强铝合金
338
303
1.2
86.2
73
20#陶瓷增强铝合金
359
338
0.4
98.6
77
注:基体合金为 ZL102,金属模铸造,T6 热处理。挤压铸造指标略高。
典型应用:
1. 用于制造刹车盘、刹车鼓、制动卡钳、缸套、悬架臂、车架、曲轴箱等结构件, 替代钢材可减重一半以上。
左图为 Alvaco 的晶相 图,球形的是氧化铝陶瓷中 空微珠,内真空。白色为铝 合金。
材料指标典型值:
抗弯强度:95MPa;
弹性模量:85GPa;
剪切模量:34GPa;
热导率:90W/mK;
热膨胀系数:8.5ppm;
电阻率:30µOhm-cm;
凝胶注模法制备SiCp/Al复合材料基础工艺研究

s h o w e d t h a t A 1 - S i C c e r a m i c s u s p e n s i o n w i t h s o l i d v o l u me c o n t e n t a t 5 0 %c o u l d b e p r e p a r e d b y a d j u s t i n g p H t o 9 a n d a d d i n g 2 %
浆料 的沉 降现 象和凝胶 固化 时间进行 了研 究。结果表 明 , 3 - " p H值 为 9 , 分散 剂 P V P加入 量质量 分数 为 2 %, 可 制备 出固相体积分数为 5 0 %、 分散均 匀的复合浆料 ; 随成型温度的升 高, 复合浆料 的固化 时间逐渐缩短 ; 随
( 沈阳理工大学 材料科学与工程学院, 辽宁 沈阳 1 1 0 1 5 9 )
摘 要: 提 出用凝 胶 注模 法制 备 超 细碳 化 硅 颗 粒 增 强 铝 基 复 合 材料 新 工 艺 , 并 对 其基 础 工 艺 : A 1 一 S i C复 合
发剂尤其是催化剂加入量的增加 , 复合浆料的 固化 时间明显缩短。
关键词 : A 1 一 C : 凝 胶 注模 ; 悬 浮性 : 成 型 时 间 中图 分 类 号 : T B 3 3 文献标识码 : A 文 章编 号 : 1 6 7 4 — 6 6 9 4 ( 2 0 1 3 ) 0 1 — 0 0 2 1 — 0 4
Fo u n d a t i o n Te c h n o l o g i c a l F a c t o r s i n Ge l Ca s t i n g o f Al — S i C Co mp o s i t e
Y AⅣG Xi a o - q i a n ,WAN G C h e n g D U Xi a o - mi n g, LI U Fe n g - g u o
颗粒增强铝基复合材料的研究与进展

颗粒 利用 率低
l 1
轧 制件
工 艺复 杂 润 湿 性 好 燃 气涡轮 机 ;热 交换机 ;耐 热
增 强体 分布 均匀 元 件;切 削工具
即得 到所需 的复合材料 。用该方法制备 的颗粒与铝基体之 于形状和尺寸都不相同的各种颗粒 , 对 于颗粒增强铝基 复合材 料的 浇注 , 间的润湿性好 , 粒 子分布均匀 , 且制备设备 简单 , 成本低 廉 , 能够大 可设计性有 了很大的提高。 同时 , 粉末冶金法存在不少独特 的优点 , 规模生产 。 现在 , 成熟 的半 固态搅拌铸造法 主要应用于微米级颗粒 , 制备 的复合材料颗粒分布均匀 、 组织细密 , 不易出现偏析和偏聚 ; 烧 对 于亚微米级和纳米级颗粒 , 搅拌铸造法还 比较难控制其在铝液 中 结 温度 比金属 的熔点 低 , 减 轻了界面之 间的反 应 , 减少 了化合物 的 此方法金属液处于半 固态 , 粘度 比较大 , 易形 生成 , 提高了产 品的精度 。 在航天领域 , 英 国航天金属基复合材料公 的均匀分布㈣。同时 , 成 团聚现象 , 导致复合材料的相关性能降低 。齐海波等采用半 固态 司( A MC ) 采用高能球磨 粉末冶金法成功研 制出碳化硅 颗粒增强 铝 搅拌挤压铸造方法制备出 S i C复合材料制动盘 , 与传统 H T 2 5 0铸铁 基( 2 0 0 9 / S i C / 1 5 p ) 复合材 料 , 用此材料 制造 的直 升机旋翼 系统连 接 该新 型制动盘热膨胀系数更小 、 导热性能更好 、 质量也 用模锻件 已成功应用于欧直公司生产 的新 型直升机旋翼上 。 该材料 制 动盘相 比, 不仅延长 了制动盘 的使用周期 , 也节约了成本㈣。 与铝合金相 比, 弹性模量提高约 4 0 %, 构建刚度提高约 3 0 %, 寿命提 更轻 ,
安徽省六校教育研究会2024-2025学年高三上学期9月入学考试 化学(含答案)

安徽六校教育研究会2025·届高三年级入学素质测试化学试题1.本试卷满分100分,考试时间75分钟。
2.考生作答时,请将答案答在答题卡上。
必须在题号所指示的答题区域作答,超出答题区域书写的答案无效,在试题卷、草稿纸上答题无效。
可能用到的相对原子质量:第I 卷(选择题共42分)一、选择题(本题共14小题,每题3分,共42分。
每题只有一个选项符合题意)1.化学很重要。
化学可以满足下列需求:清洁的空气、健康的食品、可靠的药品和先进的材料。
下列有关叙述不正确的是()A .加碘食盐中的碘以碘酸钠()的形式存在B .可生物降解的聚乳酸用于手术缝合线、药物缓释材料等C .“84”消毒液和“洁厕灵”不能混合使用D .制作豆腐时可使用石膏、氯化镁作凝固剂2.下列化学用语或图示正确的是()A .1-氯丙烯的结构简式:B .基态氮原子电子排布轨道表达式写成违背了泡利原理C .分子的球棍模型:D .的电子式:3.进行下列实验操作时,选用仪器不正确的是()甲 乙 丙 丁A ,利用仪器甲准确量取一定体积的溶液B .利用仪器乙加热胆矾使其失去结晶水C.利用仪器丙分离饱和碳酸钠溶液和乙酸乙酯H-1 C-12 N-14 O-16 Na-23 Fe-563NaIO 22Cl-CH -CH=CH 3O CO :C O:22H OD .利用仪器丁配制的水溶液4.下列离子方程式与化学事实相符的是()A .使用含氟牙膏预防龋齿:B .向澄清的苯酚钠溶液中通入少量气体:C .乙醇钠的水溶液显强碱性:D .用新制的氢氧化铜悬浊液检验乙醛分子中的醛基:5.类比推理是化学的常用思维方法。
下列推理正确的是( )A .干冰()是分子晶体,推测也是分子晶体B .与浓共热可制取气体,推测与浓共热也可制取气体C .与反应生成与,推测与反应主要生成与D .铝盐溶液中滴入过量氨水发生反应:,推测向溶液中滴入过量氨水:6.我国科学家在全球范圃内首次实现了用人工合成淀粉,其转化过程如下图所示。
SIC 复合材料的分类及应用前景

摘要:本文详细阐述了 SIC 复合材料的主要分类,包括 SIC 颗粒增强复合材料、SIC 纤维增强复合材料和 SIC 晶须增强复合材料等。
深入探讨了每类复合材料的特性、制备方法以及它们在航空航天、汽车工业、电子领域、能源领域和生物医学等多个重要领域的广泛应用。
分析了 SIC 复合材料在实际应用中所面临的挑战,并对其未来发展趋势进行了展望。
关键词:SIC 复合材料;分类;制备方法;应用领域1、引言在现代材料科学领域,复合材料因其能够结合不同组分的优点,从而获得优异的综合性能,已成为研究和应用的热点。
其中,SIC(碳化硅)复合材料以其出色的力学、热学和化学性能,在众多高新技术领域展现出巨大的应用潜力。
对 SIC 复合材料进行分类研究,并深入了解其应用,对于推动材料科学的发展和拓展其工程应用具有重要意义。
2、SIC 复合材料的分类2.1SIC 颗粒增强复合材料SIC 颗粒增强复合材料是将 SIC 颗粒作为增强相均匀分散在基体材料中。
常用的基体材料包括金属(如铝、镁等)和陶瓷(如氧化铝、氮化硅等)。
SIC 颗粒的加入可以显著提高基体的强度、硬度和耐磨性。
制备方法主要有粉末冶金法、搅拌铸造法等。
通过这些方法,可以使 SIC 颗粒在基体中均匀分布,形成良好的界面结合。
2.2SIC 纤维增强复合材料SIC 纤维具有高强度、高模量和耐高温的特性。
以 SIC 纤维作为增强体的复合材料在力学性能和耐高温性能方面表现更为出色。
常见的有SIC 纤维增强陶瓷基复合材料(如SIC/SiC)和 SIC 纤维增强金属基复合材料(如 SIC/Ti)。
其制备方法通常包括预制体浸渍法、化学气相渗透法等。
这些方法能够保证纤维在复合材料中保持良好的完整性和定向排列,从而有效地传递载荷,提高复合材料的性能。
2.3SIC 晶须增强复合材料SIC 晶须是一种具有高长径比的单晶纤维,具有极高的强度和韧性。
将 SIC 晶须添加到基体材料中,可以显著改善材料的断裂韧性和抗疲劳性能。
碳纤维增强铝基复合材料
小小的便签 不一样的感觉
谢谢
1)第一类——有利于基体与增强体浸润、复合形成最佳界面结合。 2)第二类——有界面反应,增强体虽有损伤但性能不下降。 3)第三类——严重界面反应,造成增强体严重损伤和基体成分改变。
1)增强表面改性 2)基体合金化 3)优化制备工艺参数
Cf/Al复合材料制备方法
碳纤维增强铝基复合材料制备方法有三种:
基复合材料
——材料124胡建平
目录
应用背景介绍 结构及性能特点
主要制备方法
发展趋势分析
Cf/Al应用背景介绍
铝为面心立方结构,具有良好的塑性和韧性,加之铝具有良好的易加工性、 工程可靠性及价格低廉等优点,为其在工程应用创造了有利条件,它是金属基复 合材料中应用最广的一种。在制造铝基复合材料时通常不使用纯铝,而是各种铝 合金。这主要是由于与纯铝相比,铝合金具有更好的综合性能,至于选择何种铝 合金作为基体则往往根据实际对复合材料的性能要求而定。碳纤维增强铝基复合 材料,因其具有高比强度和比刚度,低热膨胀、良好的尺寸稳定性等优异的性能 ,备受航空航天部门的关注。在汽车工业中,用铝和铝合金基复合材料代替钢铁 的前景被人们普遍看好可望起到节约能源的作用。
Cf/Al复合材料结构及性能特点
金属基复合材料制备是在高温下进行的,基体与增强体的界面反应(溶解、 扩散元素偏析等)在所难免。界面对于复合材料的性能影响十分重要,因为界面 对于残余应力分布、断裂过程有重要影响。 界面反应: 1)促进增强体与界面的浸润 2)产生界面反应物——脆性相 3)造成增强体损伤和基体成分的改变
,然后将这些中间原料重叠起来,在真空中加热,可得纤维 增强金属。该方法利用了金属的塑性变形和自身扩散作用, 可得质量较好的碳纤维增强铝合金复合材料。
SiCp增强铝基复合材料扩散焊拉伸性能研究
关 键 词 :i 粒 ; 合 金 ; 散连 接 ; 伸 强 度 S C颗 铝 扩 拉
中 图 分 类 号 : G 4 . ;G 5 . T 16 2 T 4 7 1 1 文 献 标 识 码 : A
Ma ch. o 6 r 20
第2 5卷 第 1 期
Vo 25. l No. 1
文章 编 号 : 0 —9 6 ( 0 6 0 —0 5 —0 1 4 72 20 )1 O 2 3 0
SC ip增 强 铝 基 复 合 材 料 扩 散 焊 拉 伸 性能 研 究
杜 兆强 李振 亮 , ,
摘
要: 两种 不 同含 量 的碳 化 硅 颗 粒 增 强 铝 基 复 合 材 料 , Gebe00动 态 模 拟 机 上 进 行 了 扩 散 连 接 实 验 . 果 在 l l 0 e 2 结
Байду номын сангаас
表明 。 保温 3 i 在 0mn条件下 , 两种材 料的最大接头强度的加热温度在 50— 2 0 50℃之间 , 接头 区微量液态基体金属是 提高接头强度的重要 因素 .
bg et on t n t slc t n5 0 ℃ 一5 0 ℃ w e eh ligt s3 n tswi elt ar q i stei o r n co . igs jitse gh i oae i 0 r d 2 h nt odn mei 0miue , t t il m txl uda mp t ta tr h i hh te ii h a f
对其制备 、 工都取得 了很 多进展[引, 加 但对 扩散 连接 - 方面的研究较 少 , 探索这种材 料的扩散 焊最佳 工艺参 数 , 分析其 焊接机理具有 一定理论和现实 意义 . 对
碳化硅--复合材料、
复合材料姓名:黄福明学号:2015141421022 专业:金属材料工程碳化硅增强体碳化硅纤维是典型的以碳和硅为主要成分的陶瓷纤维,在形态上有晶须和连续纤维两种。
作为先进复合材料最重要的增强材料之一,它具有高温耐氧化性、高硬度、高强度、高热稳定性、耐腐蚀性和密度小等优点。
与碳纤维相比,碳化硅纤维在极端条件下也能够保持良好的性能,故而在航空航天、军工武器装备等高科技领域备受关注,常用作耐高温材料和增强材料。
此外,随着制备技术的发展,碳化硅纤维的应用逐渐拓展到高级运动器材、汽车废烟气除尘等民用工业方面。
一、碳化硅纤维的制备方法碳化硅纤维的制备方法主要有先驱体转化法、化学气相沉积法(CVD)和活性炭纤维转化法三种。
三种制备方法各有优缺点,而且使用不同制备方法得到的碳化硅纤维也具有不同的性能。
1、先驱体转化法先驱体转化法是由日本东北大学矢岛教授等人于1975年研发,包括先驱体合成、熔融纺丝、不熔化处理与高温烧结4大工序。
先驱体转化法制备碳化硅纤维需要先合成先驱体——聚碳硅烷(PCS),矢岛教授以二甲基二氯硅烷等为原料,通过脱氯聚合为聚二甲基硅烷,再经过高温(450 ~500℃)分解处理转化为聚碳硅烷纤维(PCS),,采用熔融法在250 ~350℃下将PCS纺成连续PCS纤维,然后经过空气中约200℃的氧化交联得到不熔化聚碳硅烷纤维,最后在惰性气氛或高纯氮气保护下1300℃左右裂解得到碳化硅纤维。
先驱体转化法制备原理其实就是将含有目标元素的高聚物合成先驱体,再将先驱体纺丝成有机纤维,然后通过一系列化学反应将有机纤维交联成无机陶瓷纤维。
随着碳化硅制备技术的不断改进,逐渐形成了 3代碳化硅纤维。
第1代碳化硅纤维是以矢岛教授研发的方法制备而成。
由于在制备过程中引入了氧,纤维中的氧质量分数为10%~15%,在高温下碳化硅纤维的稳定性变差,影响了纤维在高温环境下的强度和弹性模量。
因此,为改善这个问题研制初了第 2代碳化硅纤维。
颗粒增强铝基复合材料热残余应力分析
第18卷第6期2008年12月 粉末冶金工业POWDER METALL URG Y INDUSTR Y Vol.18No.6Dec.2008收稿日期3作者简介邹 晋(3),男(汉),江西乐平人,硕士,主要从事金属基复合材料开发研究。
颗粒增强铝基复合材料热残余应力分析邹 晋,陆德平,陆 磊,谢仕芳,陈志宝(江西省科学院应用物理研究所,江西南昌 330029)摘 要:碳化硅颗粒增强铝基复合材料在高温制备冷却过程中会产生较大的热残余应力场。
热残余应力的存在对材料尺寸稳定性有较大影响从而影响到材料在应用中的精度。
本文采用XRD 测量了复合材料内部残余应力,分析了不同因素对热残余应力的影响。
XRD 测量结果表明:不规则形颗粒增强SiC p /ZL101复合材料中热残余应力高于近球形Si C p /ZL101复合材料;复合材料中热残余应力随着增强体颗粒粒径的减小而增大;水冷处理后的复合材料中热残余应力最大,空冷次之,炉冷最低。
关键词:SiCp/Al 复合材料;热残余应力;X 射线衍射中图分类号:TG 146 文献标识码:A 文章编号:1006-6543(2008)06-0027-05R ESEARC H O F T HERMAL R ES I DUAL S TR ESS IN Si C p /Al COMPOSITESZOU Jin ,L U De 2ping,L ULei ,X I E Shi 2f ang,CHEN Zhi 2bao (Jiangxi Aca demy of Sciences ,Nanc hang 330029,China )Abstract :Hi gh re si dual st ress i s o bserved in Si Cp/Al co mposi te s during cooli ng p rocess.The t hermal residual stre ss is an i mporta nt factor for composit es dimensio n st abilit y a nd precisioni n applicat io n.The t hermal residual st ress i n S i C p /ZL101composit es was measured by XRD ,and t he effect of diff erent factors wa s analysed.The re sul t s i ndicate t hat t he st re ss in irregu 2la r Si C p /ZL101composi te s is l arger t han t hat in spherical SiC p /ZL 101composit es.The t her 2mal re si dual st ress was increased wit h t he reduct ion of part icle diamet er.The t her mal residu 2al st ress wa s t he l argest i n wat er cooled composit es.K ey w ords :Si C p /Al composit es ;t hermal re si dual st ress ;XRD SiC 颗粒增强铝基复合材料(Si C p /Al)因为其较高的比强度、比刚度以及良好的导热性等多种优异的物理和机械性能,在航空航天、光机仪器、电子封装等领域具有广泛的应用前景[1~5]。
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许婉芬 张文静 王笑尘 孙冬冬
目录
基体及性质
增强体及性质
复合(合成与制备方法)
复合后性能应用基体源自简介• 银白色轻金属。有延性和展性。 商品常制成棒状、片状、箔状、 粉状、带状和丝状。在潮湿空气 中能形成一层防止金属腐蚀的氧 化膜。铝粉和铝箔在空气中加热 能猛烈燃烧,并发出眩目的白色 火焰。易溶于稀硫酸、硝酸、盐 酸、氢氧化钠和氢氧化钾溶液, 不溶于水。相对密度2.70。熔点 660℃。沸点2327℃。铝元素在 地壳中的含量仅次于氧和硅,居 第三位,是地壳中含量最丰富的 金属元素。航空、建筑、汽车三 大重要工业的发展,要求材料特 性具有铝及其合金的独特性质, 这就大大有利于这种新金属铝的 生产和应用。 应用极为广泛。 •
增强体碳化硅物理特性
合成与制备方法
增强体碳化硅简介
• 碳化硅包括黑碳化硅和绿 碳化硅,其中:黑碳化硅 是以石英砂,石油焦和优质 硅石为主要原料,通过电阻 炉高温冶炼而成。其硬度 介于刚玉和金刚石之间,机 械强度高于刚玉,性脆而锋 利。绿碳化硅是以石油焦 和优质硅石为主要原料,添 加食盐作为添加剂,通过 碳化硅的硬度很大,具有优良 电阻炉高温冶炼而成。其 的导热和导电性能,高温时能 硬度介于刚玉和金刚石之 间,机械强度高于刚玉。 抗氧化。
基体铝简介 • 铝以其轻、良好的导电和导热性能、高反射性和 耐氧化而被广泛使用。做日用皿器的铝通常叫“ 钢精”或“钢种”。
增强体碳化硅简介
• 碳化硅又称金钢砂或耐火 砂。碳化硅是用石英砂、 石油焦(或煤焦)、木屑(生 产绿色碳化硅时需要加食 盐)等原料在电阻炉内经高 温冶炼而成。目前我国工 业生产的碳化硅分为黑色 碳化硅和绿色碳化硅两种, 均为六方晶体,比重为 3.20~3.25,显微硬度为 2840~3320kg/mm2。
增强体碳化硅晶格结构
• SiC多象变体是由数字和符号组成,其中 C H R分别代表立方、六方、菱形晶格结构, 字母前的数字代表堆积周期中SiC原子的密 排层数目。3C就代表SiC变体是由周期为3层 的SiC原子密排为立方晶格结构,4H代表SiC 变体是由周期为4层的原子密排形成的六方 晶格结构,15R代表SiC变体是由周期为15的 原子层密排堆积形成的菱形结构。
增强体碳化硅晶格结构
• 碳化硅在不同物理化学环 境下能形成不同的晶体结 构,这些成分相同,形态, 构造和物理特性有差异的 晶体称为同质多象变体, 目前已经发现的SiC多象变 体有200多种。SiC最常见 的结构有3C-SiC(闪锌矿 结构);2H-SiC(纤锌矿 结构);4H-SiC;6H-SiC 。 其中3C-SiC又称为β-SiC, 2H-SiC称为α-SiC。