颗粒增强铝基复合材料6066Al／SiCp的时效析出特性

采用喷射共沉积工艺制备了6066Al基体铝合金以及含不同体积分数增强颗粒的6066Al/SiCp铝基复合材料，与常规则熔铸＋挤压的基体铝合金比较，喷射共沉积基体铝合金和复合材料的力学性能峰值时效时间明显缩短，即喷射共沉积6066Al和6066Al/SiCp颗粒增强铝基复合材料发生加速时效现象。对材料的微观组织进行常规金相和透射电镜观察，分析了SiCp增强陶瓷颗粒以及喷射共沉积工艺对材料时效析出行为的影响。研究表明：喷射共沉积工艺所形成的非平衡组织中溶质原子浓度高，时效析出驱动力大，有利于时效过程溶质原子扩散和第二相的形核。喷射共沉积材料细化的晶粒组织及复合材料中的高密度位错有利于非均匀形核，是加速材料时效析出动力学过程的主要原因。     

SiCp/Cu复合材料电性能研究

利用热压烧结工艺制备了含20%～65%SiC(体积分数,下同)颗粒的SiCp/Cu复合材料.在室温到600℃温度范围内测定了复合材料的电阻率.结果表明,随着SiC颗粒含量的增加,SiCp/Cu复合材料的电阻率提高,电阻率渗滤阈值发生在SiCp含量大约55%时;含有20%～35%SiC颗粒的SiCp/Cu复合材料的电阻率随温度的升高而线性增加,表现为铜的电导特征;而含有50%～65%SiC颗粒的SiCp/Cu复合材料的电阻率随温度的升高在225～500℃温度范围内明显偏离线性增加关系.     

喷射共沉积SiCp/6066Al复合材料的组织性能增强颗粒捕获机制

研究了喷射共沉积SiCp/6066Al基复合材料增强颗粒的捕获机制,以及复合材料在加工过程中组织、性能的变化.结果表明:喷射沉积过程中,平均粒度为10μm的SiCp颗粒基本上可以被6066铝合金完全捕获;复合材料平行挤压方向轧制的致密度和强度高于垂直挤压方向轧制的,平行轧向的强度高于垂直轧向的.     

喷射共沉积SiCp／6066A1复合材料的组织性能增强颗粒捕获机制

研究了喷射共沉积SiCp/6066Al基复合材料增强颗粒的捕获机制，以及复合材料在加工过程中组织、性能的变化。结果表明：喷射沉积过程中，平均粒度为10μm的SiCp颗粒基本上可以被6066铝合金完全捕获；复合材料平行挤压方向轧制的致密度和强度高于垂直挤压方向轧制的，平行轧向的强度高于垂直轧向的。     

SiCp/Al复合材料近净成形制备及性能

采用SiCp预制坯成形及铝液无压浸渗法相结合的工艺,实现了SiCp /Al复合材料的近净成形制备.研究了造孔剂含量对SiCp预制坯的孔隙率、尺寸变化及其复合材料相对密度的影响.测试了SiCp /Al复合材料的热物理性能.结果表明,当造孔剂含量大于12%时,随造孔剂含量增加,SiCp预制坯的孔隙率增加,SiCp /Al复合材料的热导率和热膨胀系数增大明显.造孔剂的挥发气体的膨胀力导致SiCp预制坯尺寸变化.当造孔剂含量为18%时,SiCp /Al复合材料相对密度最大.     

SiCp/A357复合材料流动性数值模拟与实验研究

搅拌铸造方法易于成型大尺寸复杂的复合材料零件,但是碳化硅颗粒加入使得复合材料的流动行为变得更加复杂,开展复合材料流动性研究至关重要。本文建立了SiCp/A357复合材料的流动模型,采用数值模拟及实验研究相结合的方法,研究了浇注温度及碳化硅体积分数对SiCp/A357复合材料流动性及流动充型过程碳化硅分布的影响。结果表明,随着浇注温度的提高SiCp/A357复合材料的流动性升高,这一趋势在半固态区间更为明显;但是随着浇注温度的提高,试样前端的碳化硅体积分数较末端减少加剧,复合材料中碳化硅的整体分布均匀性降低;随着碳化硅体积分数的增加SiCp/A357复合材料的流动性降低,且随着碳化硅体积分数的增加,试样前端碳化硅的体积分数减少程度减弱,整体的均匀性提高。上述的模拟结果与实验结果具有较好的一致性。     

液态模锻SiCp/2A50力学性能及腐蚀行为研究

在研究2A50及SiCp/2A50复合材料力学性能的基础上,采用失重方法和电化学方法研究了2A50及SiCp/2A50复合材料在NaCl溶液中腐蚀行为和腐蚀机理,研究了不同尺寸、不同含量的增强颗粒SiCp对复合材料力学性能和腐蚀行为影响的变化规律。研究结果表明：当增强颗粒SiCp尺寸一定时,随着增强颗粒含量的增加,复合材料的强度增加,延伸率降低,而复合材料的腐蚀速率增加;当增强颗粒SiCp含量一定时,随着增强颗粒尺寸的增加,复合材料的强度降低,而延伸率则降幅较小,复合材料的腐蚀速率增加;复合材料中增强颗粒SiCp含量的变化并没有影响材料的腐蚀电位的变化,且与基体合金的腐蚀电位变化幅度较小;合金中的第二相与增强颗粒SiCp在复试过程中作为腐蚀阴极相,共同增加了合金的腐蚀速率;增强颗粒SiCp的加入降低了合金的耐蚀性能,且所研究的5种复合材料的腐蚀速率均大于基体合金的腐蚀速率。     

SiCp尺寸及含量对SiCp/Cu基复合材料电学和力学性能的影响

以纳米级、亚微米级、微米级三种粒径SiCp和微米级铜粉为原料，采用冷压烧结和热挤压方法制备出三种粒径SiCp／Cu基复合材料，分析和对比了复合材料显微组织的变化，研究了SiC。尺寸及含量对SiCp／Cu基复合材料导电性能和力学性能的影响。结果表明，不同尺寸及含量的SiCp在基体中有不同的分布形式，SiCp／Cu基复合材料具有良好的导电性能，其导电性随SiCp尺寸的增大而增高，随SiCp含量的增高而降低；其力学性能随SiCp尺寸及含量有着复杂的变化规律。     

SiCp含量和尺寸对Al基复合材料摩擦学特性的影响

通过分析SiCp/Al基复合材料中第二相SiCp的含量、分布和尺寸对其性能的影响,深入地研究了微米、亚微米SiCp/Al复合材料的摩擦磨损特性,尤其是SiCp/Al复合材料磨损亚表层特性的影响.研究结果表明:复合材料的磨损是粘着磨损、微切削和剥层的共同作用,SiCp对材料粘着磨损有一定的抑制作用,且随着SiCp粒度和含量的增大,SiCp/Al基复合材料的耐磨性也随之增加;由于SiCp承担了部分载荷和表层存在着机械混合层,因此复合材料具有比其基体金属更高的耐磨性.     

数值模拟研究SiCp/2024Al复合材料动态力学性能

基于复合材料扫描电镜图像,通过图像处理和识别技术,建立复合材料真实微观结构有限元模型,利用该微观模型对SiCp/2024Al复合材料在准静态与动态下的力学性能进行研究。结果表明,SiCp/2024Al复合材料在准静态与动态下的力学性能有显著差异,随着应变率增大,复合材料的弹性模量、屈服强度、流动应力均增大,在高应变率下复合材料出现应变软化现象;在动态压缩过程中,高体积分数SiCp/2024Al复合材料其承载机理与低体积分数复合材料不同;SiCp/2024Al复合材料在加载过程中同时受到应变硬化、应变率硬化作用,并随着增强体SiC颗粒体积分数增大,应变率敏感率随之增加。     

SiCp/Al复合材料反射镜坯表面镀镍层的结合分析

SiCp/Al复合材料具有质量轻、导热性能好、高强度、高比模量、热膨胀系数低、耐磨损等优点,在空间轻型反射镜领域有良好的应用前景.在SiCp/Al复合材料表面化学镀镍可以改善其抛光性能.本研究采用实验和分子模拟方法探讨了镀层与SiCp/Al复合材料表面的结合机制.采用扫描电子显微镜观察镀层的表观形貌,结果表明,镀层均匀致密;采用划痕实验测试镀层的结合强度,其临界载荷Lc大于100N.同时,采用分子动力学模拟的方法从理论上分析镀层与基体的结合状态,并计算出二者的结合能为108.4 KJ·mol-1.     

Al/SiCp复合材料的断裂行为

采用粉末冶金和喷射沉积方法制备了Al及Al／SiCp复合材料，测试了材料的力学性能，利用金相显微镜和扫描电镜观察了材料的断裂行为。结果表明，Al／SiCp复合材料的强度比基体材料的高，但塑性低。粉末冶金方法制备的Al／SiCp复合材料与喷射沉积方法制备的比较，前者组织更致密，强度更高，塑性更好，断裂是SiC颗粒开裂，裂纹的传递主要沿颗粒中形成的裂纹扩展；后者断裂主要表现为SiC颗粒从基体中拔出，裂纹的传递大多是SiC颗粒周围形成的裂纹在基体中扩展。     

SiCp/ZrO2-MoSi2纳米复合陶瓷磨损特性的研究

用磨损对比试验对无润滑条件下SiCp/ZrO2-MoSi2纳米复合陶瓷的磨损特性进行了分析.结果表明,加入SiC/ZrO2纳米颗粒能明显改善MoSi2陶瓷的室温耐磨性,复合陶瓷磨损特性与SiC/ZrO2纳米颗粒在基体中的体积分数有关;加入ZrO2使复合陶瓷的磨损特征倾向于粘着磨损,加入SiCp则使复合陶瓷的磨损特征倾向于磨粒磨损.ZrO2含量较高的纳米复合陶瓷在磨损中期呈现更好的耐磨性,而SiCp对耐磨性的提高则体现在磨损的后期,纳米复合陶瓷的整体耐磨性由硬度和韧性共同决定.     

超声振动辅助车削SiCp/Al切屑形成机理及表面粗糙度研究

目的 研究切屑形成机理对加工过程的影响。方法 超声振动辅助车削技术通过刀具振动的拟间歇切削特征控制切屑尺寸和切屑形态,从而提高了加工表面质量。针对SiCp/Al复合材料的切屑形成机理,探究常规车削和超声振动辅助车削的切屑形成过程。研究了颗粒分布对第一变形区变形阶段的影响,以及不同加工方式下切削参数对切屑形态的影响。最后,描述了切屑自由表面和刀-屑接触界面的颗粒损伤形式,以直观地描述常规车削与超声振动辅助车削SiCp/Al复合材料加工中切屑的形成过程。结果 通过测试加工后工件表面形貌发现超声振动辅助车削的切屑更加连续、切屑尺寸较小的加工表面粗糙度更小,常规车削的表面粗糙度为0.805μm,超声振动辅助车削的表面粗糙度为0.404μm,超声振动辅助车削比常规车削的表面粗糙度降低了49.8%。结论 与常规车削相比,超声振动辅助车削有利于减小切屑厚度。超声振动辅助车削得到的切屑更加连续,避免了切屑碎裂,促进了切屑的顺利排出。通过对切屑形态进行研究,选择最优切削参数可以有效提高工件表面质量。     

喷射共沉积7075/SiCp复合材料薄板的轧制成形

研究了轧制方式、轧制温度等对喷射共沉积7075/SiCp复合材料挤压板材成形性能、显微组织和力学性能的影响.结果表明:挤压变形可以提高7075/SiCp喷射共沉积坯的轧制变形性能,平行于挤压方向取样并进行交叉轧制可以制备出高质量、高性能的薄板;轧制变形对挤压过程中形成的SiC颗粒条带状不均匀分布有显著的改善作用,随着轧制变形量的增加,SiC颗粒分布趋于均匀;轧制过程中,SiC颗粒破碎,尺寸明显变小,形貌呈钝化趋势;7075/SiCp复合材料薄板(T6态)的力学性能为:σs＝536.2MPa,σb＝670.2MPa,δ＝4.8%.     

In-situ weld-alloying plasma arc welding of SiCp/Al MMC

Plasma arc welding was used to join SiCp/ml composite with titanium as alloying filler material. Microstructure of the weld was characterized by an optical microscope. The results show that the harmful needle-like phase Al4C3 is completely eliminated in the weld of SiCp/Al metal matrix composite（MMC） by in-situ weld-alloying/plasma arc welding with titanium as the alloying element. The wetting property between reinforced phase and Al matrix is improved, a stable weld puddle is gotten and a novel composite-material welded joint reinforced by TiN, AlN and TiC is produced. And the tensile-strength and malleability of the welded joints are improved effectively because of the use of titanium.     

活化剂对自浸渗法制备SiCp／Al复合材料的影响

研究了以K2TiF6为助渗剂,Mg及La2O3为活化剂,在大气条件下无压力自浸渗制备颗粒增强铝基复合材料的新方法。结果表明,加入活化剂阻止了复合材料中脆性相Al3Ti,Al4C3的产生。此方法对改善自浸渗法制备SiCp/Al复合材料的组织与性能起到关键的作用。     

石墨对亚微米SiCp/Cu复合材料耐磨性能的影响

以亚微米SiCp、石墨和铜粉为原料,采用冷压烧结和热挤压方法制备了亚微米SiCp/Cu基复合材料和亚微米SiCp 石墨/Cu基复合材料,考察了添加石墨对亚微米SiCp/Cu基复合材料硬度、拉伸性能、致密性和耐磨性的影响.结果表明,石墨的加入轻微降低了SiCp/Cu基复合材料的硬度、伸长率、致密性和耐磨性,在一定程度上提高了抗拉强度,并且磨损表面上的粘着、塑性变形和物质转移倾向亦明显降低,能起到较好的减磨作用.     

增强相含量对SiCp/3003Al复合材料闪光对焊焊接性的影响

用连续闪光对焊方法在同种焊接规范下分别对增强相含量为0％、15％、30％的SiCp／3003Al复合材料进行了连接，利用光学显微镜、SEM、AG-25TA型电子拉伸试验机对焊缝组织及性能进行分析，结果表明：含15％、30％SiCp的复合材料焊缝成型良好，含30％SiCp的复合材料接头强度最高。分析表明：随着SiCp含量的增加．复合材料的电阻率增大、热导率降低、线膨胀系数降低，而这些物理性能的变化使得焊接过程中产热更多，热量更集中于焊缝，闪光过程连续、稳定、激烈，自保护作用更好，焊后接头应力减少，即闪光对焊焊接性变好。