si-al复合材料文献总结

1.4 Al-Si合金的研究现状铝的比重小，塑性好，具有优良的导电性和导热性，表面有致密的氧化膜保护，抗腐蚀性好，而且回收成本低，是一种可持续发展的有色金属。

在纯铝中，加入其它金属或非金属元素，能配制成各种可供压力加工或铸造用的铝合金。

由于铝的密度小，其比强度(拉伸强度/比重)远比灰铸铁、铜合金和球墨铸铁的高，仅次于镁合金、钦合金和高合金钢[80]。

铝及其合金的上述优点决定了它在工业上越来越重要的地位和突飞猛进的发展。

铝的消费己从最初的军工、航空航天、电力、机械等传统领域扩展到交通运输、建筑等领域，其中交通、建筑及包装三个领域的消费比例约占消费总量的70%，而汽车工业的发展也为铝材消费提供了巨大的市场空间。

铝合金最早于1903年试用于内燃机活塞，其成分为Al-10%Zn-3.5%Cu，然而其耐热性不能满足要求，不久就被放弃，但对活塞材料的发展是个突破。

随后欧美研制出Al-8%Cu合金，改进了活塞的耐热性，基本上满足了当时活塞的使用要求，因而该合金曾盛行了一个时期。

1921年“Y合金”(Al-4%cu-1.5%Mg-2.0%Ni)问世，合金中加入Cu和Mg起到弥散强化作用，加Ni 生成NiA13金属间化合物，提高了合金的抗高温蠕变性能。

这样，“Y合金”以其高耐热性、较好的铸造和锻造性能而作为典型的活塞用铝合金而广泛使用。

我国研制成功RR合金(Al-2%cu-l%si-1%Fe-1.5%Mg-1%Ni)，通过加入Ni、Fe等合金元素提高了耐热性81】。

1920年PacZ发现Na对Al-si二元共晶合金具有变质作用[82]，能改变合金的显微组织，显著提高合金的力学性能，Al-si共晶合金开始应用于活塞生产。

1924年德国KS公司研制成功膨胀系数低于“Y合金”的A1-Si系活塞合金—KS245合金(Al-14%Si-4.5%Cu- 1.5%Ni-0.7%Mg)。

1926年KS公司研制成功过共晶Al-Si合金KS280，达到进一步降低合金热膨胀系数的目的。

《SiCp-Al复合材料微观断面磨抛与两相三维重构试验研究》篇一SiCp-Al复合材料微观断面磨抛与两相三维重构试验研究一、引言SiCp/Al复合材料由于高强度、高硬度及优良的耐磨、耐热等性能，广泛应用于航空航天、汽车制造、机械加工等领域。

随着科技的进步，对其微观结构和性能的研究越发重要。

因此，本试验主要对SiCp/Al复合材料的微观断面进行磨抛处理，并对两相进行三维重构，以期更深入地了解其微观结构和性能。

二、试验材料与方法1. 试验材料本试验所使用的SiCp/Al复合材料为市售产品，其主要成分为硅颗粒和铝基体。

2. 试验方法（1）微观断面磨抛首先，将SiCp/Al复合材料样品进行切割，得到所需的断面。

然后，采用逐级细化的磨抛纸和抛光布对断面进行磨抛处理，直至获得光滑的表面。

（2）两相三维重构利用X射线衍射仪和扫描电子显微镜对磨抛后的样品进行观察，通过图像处理软件对Si颗粒和铝基体两相进行三维重构。

三、试验结果与分析1. 微观断面磨抛结果经过逐级磨抛处理后，SiCp/Al复合材料的微观断面呈现出光滑的表面，颗粒分布均匀，无明显缺陷。

这为后续的两相三维重构提供了良好的基础。

2. 两相三维重构结果通过X射线衍射仪和扫描电子显微镜的观察，得到了Si颗粒和铝基体的二维图像。

利用图像处理软件对二维图像进行处理，得到了两相的三维模型。

从三维模型中可以看出，Si颗粒在铝基体中分布均匀，两相之间的界面清晰可见。

四、讨论通过对SiCp/Al复合材料微观断面的磨抛处理和两相三维重构，我们可以更深入地了解其微观结构和性能。

首先，光滑的表面和均匀的颗粒分布有利于提高材料的力学性能和耐磨性能。

其次，两相三维模型清晰地展示了Si颗粒和铝基体的分布情况，为进一步研究其性能提供了有力的工具。

此外，本试验方法为其他复合材料的微观结构和性能研究提供了参考。

五、结论本试验通过对SiCp/Al复合材料微观断面的磨抛处理和两相三维重构，得到了其光滑的表面和清晰的两相分布情况。

SiCP/Al基复合材料的研究与进展罗洪峰 林 茂 陈致水 廖宇兰（海南大学机电工程学院 海南 570228）摘 要： 综述了SiCP/Al基复合材料的国内外研究现状，从材料的选择、制备技术和性能等方面，分析了该材料发展过程中存在的一些问题，并且展望了该材料今后的发展。

关键词：铝基复合材料 碳化硅颗粒 研究进展1、前言SiC P/Al基复合材料具有较高的比强度、比刚度、弹性模量、耐磨性和低的热膨胀系数等优良的物理性能，且制造成本低，可用传统的金属加工工艺进行加工，引起了材料研究者们的极大兴趣，在航空航天、军事领域及汽车、电子仪表等行业中显示出巨大的应用潜力。

从80年代初开始，国外投入了大量财力致力于颗粒增强铝基复合材料的研究，并已在航空航天、体育、电子等领域取得应用。

如DWA公司生产的25V ol%SiC P/6061Al基复合材料仪表支架已用于Lockheed飞机的电子设备。

美国海军飞行动力试验室研制成SiC P/Al基复合材料薄板并应用于新型舰载战斗机。

俄罗斯航空、航天部门将SiC P/Al基复合材料应用于卫星的惯导平台和支承构件。

国内从80年代中期开始在863计划的支持下，经过十几年的努力，SiC P/Al基复合材料的研究方面有了很大提高，在材料组织性能、复合材料界面等方面的研究工作己接近国际先进水平。

2、SiC P/Al基复合材料的制备工艺目前用于生产颗粒增强铝基复合材料的工艺方法大体可分为四类：液态工艺（搅拌铸造、液态金属浸渗、挤压铸造等）、固态法（粉末冶金等）、双相（固液）法（喷射共沉积、半固态加工等）、原位复合法。

2.1、搅拌铸造法搅拌铸造法是通过机械搅拌装置使增强体颗粒与固态或半固态的合金相互混合，然后浇注成锭子的技术。

与其它制备技术相比，该方法工艺设备简单、制造成本低廉，可以进行大批量工业生产，而且可制造各种形状复杂的零件，因此是目前最受重视、用得最多的制备铝基复合材料的实用方法。

al在si扩散系数引言在材料科学领域，研究材料的扩散性质对于了解材料的性能和应用具有重要意义。

其中，铝（Al）在硅（Si）中的扩散系数是一个关键参数，它决定了Al在Si晶体中的扩散速率和扩散深度。

本文将探讨Al在Si中的扩散机制、影响因素以及测量方法。

扩散机制在固体中，扩散是指原子、离子或分子从高浓度区域向低浓度区域的自发性运动。

对于Al在Si中的扩散，主要有以下两种机制：1.空位扩散：在Si晶体中，空位是指晶格中原子缺失的位置。

Al原子可以通过占据空位的方式从一个位置跳到另一个位置，从而实现扩散。

2.替代扩散：Al原子可以取代Si晶体中的某些位置上的Si原子，从而实现扩散。

这种扩散机制通常发生在高温下，当温度升高时，Al原子更容易替代Si原子。

影响因素Al在Si中的扩散系数受多种因素的影响，下面列举了一些重要的因素：1.温度：温度是影响扩散速率的最主要因素。

一般来说，随着温度的升高，扩散系数也会增加。

这是因为高温下原子具有更大的热运动能量，更容易克服位垒从而实现扩散。

2.晶格缺陷：晶格缺陷包括空位、间隙原子和位错等。

这些缺陷会影响Al原子在Si晶体中的扩散行为。

例如，空位的存在可以提供Al原子扩散所需的跳跃位置。

3.掺杂：杂质原子的存在可以显著影响Al在Si中的扩散。

掺杂原子可以改变晶格结构和扩散路径，从而影响扩散速率。

4.应力：应力是指晶体内部的力学应力。

应力可以改变晶格的形貌，从而影响Al原子的扩散行为。

测量方法测量Al在Si中的扩散系数是材料科学研究中的一个重要课题。

以下是几种常用的测量方法：1.掺杂法：通过在Si晶体中掺入一定浓度的Al原子，并在高温条件下进行退火，观察Al原子在Si晶体中的扩散行为，从而得到扩散系数。

2.同位素标记法：利用同位素标记技术，将Al原子与Si晶体中的Si原子进行同位素替代，然后通过测量同位素的扩散行为来确定扩散系数。

3.电子显微镜法：利用电子显微镜观察Al原子在Si晶体中的扩散行为，结合图像处理和分析技术，计算出扩散系数。

金刚石／铝复合材料制备与性能研究铝基复合材料由于具有高导热、低密度和热膨胀系数的性能，是目前应用较为广泛的电子封装材料，金刚石是自然界中已知最硬的材料，它具有很高的热导率，金刚石/铝复合材料以其优异的性能有着较好的发展前景，但其制备过程仍存在缺陷，本文研究了金刚石/铝复合材料制备方法，并对性能进行分析。

标签：金刚石/铝复合材料；制备过程；性能研究1 金刚石/铝复合材料铝基复合材料由于具有高导热、低密度和热膨胀系数的性能，是目前应用较为广泛的电子封装材料，尤其对于航空航天电子设备和移动电子设备，有着巨大的吸引力。

铝基复合材料已经成功地应用于微波管的载体、密封式微波热沉材料、MCM 组件的热沉、印刷电路板（PCB）用热沉。

金刚石是自然界中已知最硬的材料，具有很高的热导率（天然的金刚石为2200～2600 W/（m·K），人工的金刚石为1200～2000 W/（m·K））、弹性模量（1050GPa）以及低的热膨胀系数（1.3×10?6 K?1），且在室温下是绝缘体。

利用它与常用金属（A1、Cu等）性能的巨大差异性，将其作为增强相与金属或合金复合，制备出的复合材料可以显著改善热导率、热膨胀系数、强度等性能，是理想的第四代金属基电子封装材料。

2 金刚石/铝复合材料制备方法目前，国内外学者已经成功制备金刚石增强金属基复合材料，并已小批量生产应用于电子封装领域。

BEFFORT 等采用液压浸渗后挤压成形的方法成功制备出金刚石/Al 复合材料。

但基体与增强相润湿性差及不同传质方式导致的界面结合问题，极大地削弱金刚石在复合材料中的作用。

需要对金刚石进行表面改性或对基体进行合金化处理。

MIZUUCHI 等将复合粉末采用放电等离子烧结的方式成功制备了致密度高达99%以上、热导率为552W/（m·K）的金刚石/Al 复合材料。

采用Al与体积分数60%以上的金刚石颗粒复合制备金刚石/Al复合材料，其热导率的理论值应在800 W/（m·K）以上。

北京交通大学硕士学位论文Al-Si系铸造高强度铝合金的制备技术研究姓名：詹远光申请学位级别：硕士专业：材料学指导教师：韩建民20071201图１．１日本高速列车轻量化试验结果Ｆｉｇ．１．１ＷｅｉｇｈｔｒｅｄｕｃｔｉｏｎｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓｏｆＪａｐａｎｅｓｅｈｉｇｈ－ｓｐｅｅｄｔｒａｉｎ铝合金的比强度与合金结构钢相当，某些铝合金的强度甚至高于普通结构钢，并已生产出抗拉强度超过６００ＭＰａ的超高强度高韧铝合金材料。

虽然某些铝合金在２００℃～２６０℃温度下仍然能保持良好的强度．但在高温下，多数铝合金的强度呈大幅下降趋势，然而在摄氏零度以下，随着温度降低，铝及铝合金材料的强度反而会增加，因而能够作为优良的低温金属材料。

铝合金具有很高的抗腐蚀性，且北京交通人学坝Ｉ．学位论文２试验内容及Ⅳｆ究方法图２．１４．Ｓｋｗ电阻炉及真空调压设备Ｆｔｇａ．１４．Ｓｋｗｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｆｕｒｎａｃｅａｎｄｖａｇｕｎｍａｄｊｕｓｔａｂｌｅｃａｓｔｉｎｇｅｑｕｉｐｍｅｎｔ２．１．４合金的熔炼工艺合金的熔炼过程按如下步骤进行：（１）烘烤吸管。

先将吸管用耐火材料压紧，然后放入吸管烘烤炉中进行预热。

以备铝料熔化后吸铸用。

（２）升温化料。

在吸管加热半个小时后，将铝料放入预先刷好涂料的坩埚内，将坩埚抽真空，在真空环境下把铝料加热至浇注温度。

（３）搅拌除气和扒渣。

在熔体温度达到浇注温度后，要定期用铌制搅拌杆进行搅拌除气，同时抽真空。

在浇注之前要扒渣数次。

除去氧化皮和杂质．２．２合金液态质量控制合金的熔体质量一般包含三方面的内容：熔体温度、熔体成分和熔体结构，它们对金属和合金的凝固组织与性能有重要的影响。

本试验采用实验室自主开发的一套搅拌系统来进行适当搅拌，使各种合金元素尽量均匀的分布于铝液中，保证熔体成分的均匀性，并促进熔体合金中的气体析出。

（１）合金熔体温度对合金凝固过程中组织形成及各类缺陷的控制有重要的影响。

Si-Al-Si复合薄膜的制备及电化学性能研究方茜;黄峰;陈江风;秦宇【期刊名称】《材料导报》【年(卷),期】2013(027)008【摘要】采用磁控溅射法,通过控制其中Si薄膜的溅射时间,在铜箔集流体上沉积了4种不同Si厚度的Si-Al-Si夹层结构复合薄膜.采用原子力显微镜(AFM)和扫描电子显微镜(SEM)以及能谱仪(EDS)分析样品表面形貌和结构.采用恒电流充放电和慢循环伏安等方法研究了复合薄膜作为锂二次电池负极材料的电化学性能.结果表明,随着Si溅射时间的延长,复合薄膜首周放电容量增加,不可逆容量损失也增加；Si-Al-Si复合薄膜作为锂离子电池负极材料的循环性能随着Si溅射时间的延长而变差,但与纯Si薄膜相比,Al的加入明显降低了首周不可逆容量损失,改善了Si薄膜的循环性能.【总页数】4页(P44-47)【作者】方茜;黄峰;陈江风;秦宇【作者单位】武汉科技大学材料与冶金学院,武汉430081【正文语种】中文【中图分类】TM912.9【相关文献】1.黄铜基底上铜/锌复合氧化物薄膜的制备及光电化学性能研究 [J], 郝丽华;谢萌阳;胡浩;牛振江2.磁控共溅射法制备Sn-Cu复合薄膜材料及其电化学性能研究 [J], 白国梁;罗明;王春花;王钧伟;金石;朱雨婷;朱子洁;3.磁控共溅射法制备Sn-Cu复合薄膜材料及其电化学性能研究 [J], 白国梁; 罗明; 王春花; 王钧伟; 金石; 朱雨婷; 朱子洁4.新型多功能无机/有机复合薄膜的制备及电化学性能研究 [J], 陈钧; 马培华; 张诚; 劳伦·鲁尔曼; 吕耀康5.TiO2/In2S3复合薄膜的制备及光电化学性能研究 [J], 张丽娜;张平;张山;袁明珞因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

SiC颗粒增强Al基复合材料及其性能研究杨雅静;李付国;袁战伟【摘要】SiC颗粒的加入使SiC增强铝基复合材料拥有了优异的综合性能,从而成为具有广泛使用价值的先进复合材料.本文综述了SiC颗粒增强铝基复合材料的第二相特征及其对使用性能的影响规律.特别是对近年来倍受关注的SiC颗粒形状、尺寸、体积分数、颗粒分布和界面特征等对复合材料宏、微观性能的影响进行了详细论述.%The second phase characteristics of Silicon carbide particles reinforced Al matrix composites and its influence law on the performance have been overviewed in the text. The influence of silicon carbide particle factors, including particle shape, particle size, volume fraction, particles distribution and interface characteristics between particjle and matrix, on macro and micro performance of matrix composites have been expounded in detail.【期刊名称】《锻压装备与制造技术》【年(卷),期】2012(000)006【总页数】7页(P82-88)【关键词】复合材料;SiCp/Al;性能;综述【作者】杨雅静;李付国;袁战伟【作者单位】西北工业大学凝固技术国家重点实验室,陕西西安 710072;西北工业大学凝固技术国家重点实验室,陕西西安 710072;西北工业大学凝固技术国家重点实验室,陕西西安 710072【正文语种】中文【中图分类】TG146.2+11 前言SiCp/Al基复合材料由于具有高比强度、高刚度、耐疲劳、耐磨损、热膨胀系数低、优良的尺寸稳定性、较强的可设计性等优异的综合性能，已成为具有广泛使用价值的先进复合材料。

随着科学技术的不断发展，材料科学已成为我国科学研究的重要领域之一。

为了深入了解材料科学的研究进展，我们查阅了大量相关文献，现将本次材料文献汇报总结如下。

二、文献综述1. 材料科学与工程概述材料科学与工程是一门研究材料性能、制备、加工、应用和回收等领域的综合性学科。

它涉及物理、化学、生物、数学等多个学科，对国民经济和社会发展具有重要意义。

2. 材料分类与性能（1）金属材料：金属材料具有良好的导电性、导热性、可塑性等特性，广泛应用于航空航天、汽车制造、建筑等领域。

（2）陶瓷材料：陶瓷材料具有高硬度、耐磨、耐腐蚀等特性，广泛应用于化工、电子、能源等领域。

（3）高分子材料：高分子材料具有优良的生物相容性、柔韧性、耐腐蚀性等特性，广泛应用于医疗器械、包装、建筑等领域。

（4）复合材料：复合材料是将两种或两种以上材料复合在一起，具有各材料优点的新型材料，广泛应用于航空航天、汽车制造、建筑等领域。

3. 材料制备与加工技术（1）制备技术：包括粉末冶金、热处理、陶瓷烧结、高分子合成等。

（2）加工技术：包括机械加工、热加工、冷加工、表面处理等。

4. 材料在各个领域的应用（1）航空航天：高性能金属材料、陶瓷材料、复合材料等在航空航天领域的应用。

（2）能源：新型电池、太阳能电池、核能材料等在能源领域的应用。

（3）电子：半导体材料、磁性材料、光学材料等在电子领域的应用。

（4）医疗器械：生物医用材料、药物载体材料等在医疗器械领域的应用。

1. 材料科学在国民经济和社会发展中具有重要地位，我国应加大对材料科学研究的投入。

2. 材料制备与加工技术是材料科学的核心内容，应不断优化制备与加工技术，提高材料性能。

3. 材料在各个领域的应用前景广阔，应充分发挥材料在科技创新、产业升级中的作用。

4. 加强材料科学人才培养，提高我国材料科学在国际上的竞争力。

四、展望随着材料科学研究的不断深入，未来材料将朝着以下方向发展：1. 新型材料研发：针对特定领域需求，开发具有优异性能的新型材料。

铝基复合材料国内外技术水平及应用状况1 铝基复合材料种类和制备方法按照不同的增强体，铝基复合材料分为纤维增强和颗粒（直径在0.5——100μm之间的等轴晶粒）增强、晶须增强铝基复合材料。

常用的增强颗粒主要包括SiC、Si3N4、Al2O3、TiC、TiB2、A1N、B4C以及石墨颗粒或者金属颗粒等。

常见的几种铝基复合材料的制备工艺有粉末冶金法、压力浸渗工艺、反应自生成法、高能高速固结工艺、半固态搅拌复合制造、喷射沉积法、搅拌摩擦加工法及球磨法制备纳米碳管增强铝基复合材料等。

TiB2/A1复合材料的制备方法较多，主要有喷射沉积法、LSM、XDTM、挤压铸造、接触反应法、自蔓延高温合成法和反应机械合金化及粉末冶金法等。

常见的几种铝基复合材料的制备工艺，如表1所示。

2 铝基复合材料国内外技术发展水平2.1 国外铝基复合材料技术发展水平铝基复合材料的研究开始于20世纪50年代，近20年来无论从理论上还是技术上都取得了较大进步。

各国在研发上都投入了大量的人力物力，它是金属基复合材料中被研究多的和主要的复合材料。

目前开发的铝基复合材料主要有SiC/Al、B/Al、BC/A1、Al2O3/Al等，其中，B/Al复合材料发展快，目前美国能制造2m以上的各种B/Al 型材、管材等，这些材料用于航空器上，可使质量减轻20%。

铝基复合材料已经广泛用于制造歼灭机、直升机等大飞机的机翼、方向舵、襟翼、机身及蒙皮等部件。

美国麦道公司在F-15战斗机上使用1.8——2.25t纤维增强铝基复合材料（FRM），使战斗机质量减轻2%。

前苏联航空材料研究所把硼纤维增强铝基复合材料用于安-28、安-72型飞机机体结构上，在提高可靠性的同时，零件质量减轻25%——40%。

但长期以来，由于铝基复合材料还存在着制备工艺复杂，对环境和设备要求严格，成本很高等缺点，因此，其应用还不普遍。

采用粉末冶金生产颗粒增强铝基复合材料的厂家主要有3大公司：美国的DWA Aluminum Composite、Alyn公司和英国的Aerospace Metal Composites（AMC）公司。