对采用半固态搅拌法制备的SiCP/ZA22复合材料的组织和常温、高温力学性能进行了研究,并和ZA22基体合金作了对比.研究发现:SiC颗粒大多分布于晶界,部分SiC颗粒和基体界面上有反应物生成,SiC可以充当合金初生相形核衬底,分布于晶内并细化枝晶.力学性能与颗粒分布均匀性、界面结合强度密切相关.和ZA22合金相比,该复合材料弹性模量上升,冲击韧性下降,高温条件下表现出较好的力学稳定性

10.1复合材料 材料的复合化是材料发展的必然趋势之一。古代就出现了原始型的复合材料,如用草 茎和泥土作建筑材料;砂石和水泥基体复合的混凝土也有很长历史。19世纪末复合材料开 始进入工业化生产

第4章非金属材料 本章仅作一般了解 4.1高分子材料 4.2陶瓷材料 4.3复合材料

采用粉末注射成形制备SiC预成形坯和Al合金无压熔渗相结合的工艺,用单一粒度的粉末成功地制备出了致密度为98．7%的60% SiCp/Al高体积分数复合材料．SEM分析表明,所制备的复合材料增强体和基体分布均匀,组织致密,热膨胀系数在100℃到400℃范围内介于(7．10-7．75)×10-6K-1之间,室温热导率为170W·m-1·K-1,能够完全满足电子封装的技术要求．

在分析、绘制Si-O-N三维立体参数状态图基础上,采用纯原料合成了O'-Sialon-ZrO2-SiC复合材料.对实验结果用XRD、TEM进行分析,验证热力学分析的可靠性.结果表明,O'-Sia-lon-ZrO2-SiC复合材料中,主晶相O'-Sialon彼此之间构成网络状结构,ZrO2和SiC颗粒弥散于编织状结构的孔隙中,起强化作用

研究了不同体积分数原位合成SiC颗粒增强MoSi2基复合材料在900℃空气中1000 h的长期氧化行为.复合材料氧化1000 h后，均未发生pest现象.6种材料都表现出优异的氧化抗力，原位合成的复合材料的氧化抗力好于传统的通过热压商用MoSi2粉末和SiC粉末混合物制备的复合材料（外加复合材料）.复合材料氧化膜表层为连续致密的α-SiO2（α-石英），下层为Mo5Si3，复合材料的氧化过程不仅是O2与MoSi2的作用，SiC也同时发生了氧化.材料900℃下发生硅的选择性氧化，正是这种硅的选择性氧化在MoSi2的表面自发形成一层致密的SiO2保护膜，使材料表现出优异的长期氧化抗力

现代电子封装迫切需要开发新型高导热陶瓷（玻璃）基复合材料.本文在对镀钛金刚石进行镀铜和控制氧化的基础上，利用放电等离子烧结方法制备了金刚石增强玻璃基复合材料，并观察了其微观形貌和界面结合情况，测定了复合材料的热导率和热膨胀系数.实验结果表明：复合材料微观组织均匀，Ti/金刚石界面是复合材料中结合最弱的界面，复合材料的热导率随着金刚石粒径和含量的增大而增加，而热膨胀系数随着金刚石含量的增加而降低.当金刚石粒径为100 μm、体积分数为70%时，复合材料热导率最高达到了40.2 W·m-1·K-1，热膨胀系数为3.3×10-6K-1，满足电子封装材料的要求

通过冻干-煅烧合成了一氧化锰/石墨烯（MnO/rGO）复合材料，并将其用作锂离子电池负极材料.在500 mA·g-1的电流密度下，MnO/rGO复合材料表现出高达830 mAh·g-1的可逆容量，且在充放电循环160圈后，其可逆容量依然高达805 mAh·g-1.倍率测试结果显示，循环225圈后，在2.0 A·g-1的电流密度下，其可逆容量高达412 mAh·g-1.复合材料中的石墨烯在提高材料导电性的同时有效地缓解了一氧化锰充放电过程中的体积膨胀.通过对比容量-电压的微分分析，发现复合材料超出一氧化锰理论容量的部分是由形成了更高价态的锰引起的.MnO/rGO复合材料比纯一氧化锰（p-MnO）更容易出现高价态的锰，可能是因为rGO上残留的氧为电极反应提供了额外所需的氧源.该一氧化锰/石墨烯复合材料因其简单绿色的合成过程及优异的电化学性质，有望在未来的锂电负极中得到广泛的实际应用

低温球磨分散结合真空热压烧结工艺制备了石墨烯增强的Al-15Si-4Cu-Mg基复合材料.采用扫描电镜、X射线衍射、能谱分析和透射电镜表征了复合材料微观结构，通过抗拉强度和硬度测试，研究了石墨烯添加量对石墨烯/Al-15Si-4Cu-Mg复合材料微观组织和力学性能的影响.结果表明：当石墨烯质量分数分别为0.4%和0.8%，石墨烯沿基体晶界均匀分布，钉扎晶界，石墨烯与Al-15Si-4Cu-Mg基体界面结合良好，初晶β-Si、Mg2Si和Al2Cu相弥散分布于基体中.当石墨烯质量分数上升至1%，石墨烯分散困难，过量石墨烯富集于晶粒边界处，诱发脆性鱼骨状Al4Cu2Mg8Si7相沿晶界析出.当石墨烯质量分数为0.8%时，石墨烯/Al-15Si-4Cu-Mg复合材料的拉伸强度和硬度分别达到321 MPa和HV 98，相比纯Al-15Si-4Cu-Mg复合材料分别提高了19.3%和46.2%；当石墨烯质量分数为0.4%时，复合材料的屈服强度高达221 MPa，硬度和塑性亦获得明显改善

以聚丙烯腈预氧化纤维为先驱纤维,使其在真空烧结过程中原位转化生成碳纤维来增韧氧化铝陶瓷材料.利用热重–差热分析和X射线衍射研究了聚丙烯腈预氧化纤维的相结构和化学结构以确定制备复合材料的升温烧结工艺,并探讨了加压方式和聚丙烯腈预氧化纤维含量对复合材料组织结构和性能的影响.研究发现聚丙烯腈预氧化纤维在差热曲线上444℃左右的放热峰和X射线衍射图谱中17左右的衍射峰是由预氧化阶段残留的未充分氧化的聚丙烯腈分子引起的;而1073℃左右的吸热峰和25.5左右的衍射峰说明预氧化纤维在加热烧结过程中已开始向碳纤维转变.热压烧结制备的复合材料的力学性能明显优于无压烧结.随着聚丙烯腈预氧化纤维含量的增加,复合材料的密度和显微硬度降低,而断裂韧性则先升高后降低,当聚丙烯腈预氧化纤维体积分数为20%时,复合材料的断裂韧性最大,达9.39MPa·m1/2,说明原位碳纤维的生成提高了复合材料的断裂韧性,其增韧机制主要为纤维拔出和脱黏