搅拌铸造法制备SiCp／A356铝基复合材料的研究

利用搅拌铸造技术制备SiCp/A356铝基复合材料.通过金相观察(OM),扫描电镜(SEM)及力学性能测试对所制备的颗粒增强铝基复合材料的显微组织和力学性能进行了研究.结果表明,SiC增强颗粒较均匀地分布于基体中,SiC/Al界面处存在明显的Si溶质偏聚,复合材料的孔隙率为4.2%;与基体合金相比,SiC颗粒的加入提高了复合材料的硬度和屈服强度,抗拉强度及延伸率略有下降;断口分析表明,搅拌铸造SiCp/A356铝基复合材料主要的断裂机制为SiC/Al界面脱粘及基体合金的脆性断裂.     

添加Mg对SiCp/Al复合材料显微组织及磨损性能影响

采用半固态机械搅拌法制备了不同Mg添加量的SiCp增强铝基复合材料,并对其微观组织、硬度及耐磨特性进行研究.结果袁明,合金元素Mg的添加,改善了SiC颗粒与铝基体的润湿性,并形成良好的冶金结合,提高了SiCp/Al复合材料的硬度;Mg加入量为2%时,SiC颗粒分布较为弥散,SiCp/Al复合材料的相对磨损率小,耐磨性能好.     

Mg对无压自浸渗制备SiCp/Al复合材料组织与性能的影响

采用无压自浸渗法制备SiCp/Al复合材料。研究了Mg含量对SiCp 与Al之间浸润性的影响 ;探讨了Mg含量对SiCp/Al复合材料的组织与性能的影响及其作用机理。结果表明 ,加入的Mg与SiCp 表面的氧化物薄膜和铝基体发生反应 ,生成物会阻止SiCp 与Al基体反应生成Al4 C3 脆性相 ,同时SiCp 表面的微反应也增加了基体与SiCp 的结合强度 ,改善了基体与SiCp 之间的浸润性 ,从而使复合材料的耐磨性提高了 3～ 4倍。     

SiCp氧化处理对SiCp/Al复合材料润湿性和界面结合的影响

通过对SiCp在不同温度下的氧化处理,研究了颗粒氧化对搅拌铸造法制备的SiCp增强铝基复合材料的润湿性和界面结合的影响.结果表明,氧化处理后的颗粒表面形成了具有一定厚度的SiO2氧化层,该氧化层在高温下与铝熔体发生界面反应,从而有效地改善了颗粒与基体间的润湿性,提高了界面结合强度;所制备的复合材料颗粒分布均匀,界面结合良好;界面处有MgAl2O4、Mg2Si生成,没有发现有害界面反应产物Al4C3;复合材料的断裂方式为颗粒的断裂和颗粒从基体中的拔出.     

SiCP／Al复合材料的显微结构分析

采用粉末冶金＋热挤压工艺制备SiCp/Al复合材料，测定其力学性能。利用X射线衍射分析复合材料物相的组成，用金相显微镜、扫描电镜和透射电镜分析其微观组织结构。结果表明，SiC颗粒在铝基体中分布比较均匀，SiC颗粒与基体结合良好；基体主要是α-Al，强化相β-Mg2Si和弥散相（Fe，Mn，Cu）3Si2Al15（体心立方结构，晶格常数1．28nm）；SiCp／Al界面则为Al和Mg元素扩散到SiC表面的SiO2层形成的20nm-30nm无定形层；复合材料的断裂机制主要是SiC颗粒断裂和SiCp／Al界面塑性撕裂：复合材料在变形过程中，SiC颗粒可阻止裂纹的扩展。     

SiC_p增强铝基复合材料的力学性能和断裂机理

采用真空热压法制备了SiCp的体积含量为30%的SiCp/2024Al复合材料,研究了SiCp粒径对复合材料组织及性能的影响。结果表明,颗粒粒径从3.5μm增大到40μm,复合材料的抗拉强度和硬度减小,伸长率和断面收缩率增大,增强体颗粒在基体中分布越来越均匀。当SiCp粒径为25μm时,复合材料的致密度最高。复合材料的断裂由SiCp的断裂、界面处撕裂和基体的开裂等几种机理共同影响。随着颗粒粒径的增大,复合材料断裂由界面处撕裂和基体开裂转变为SiCp断裂。     

Sn-3.5Ag-0.5Cu在高体积分数SiC_p/Al复合材料Ni-P(-SiC)镀层上的润湿性（英文）

基于化学镀Ni工艺,研究Sn-3.5Ag-0.5Cu合金在Ni-P(-SiC)镀层/SiCp/Al基体上的润湿行为,分析镀层的显微结构和Sn-3.5Ag-0.5Cu/Ni-P(-SiC)镀层/SiCp/Al体系的润湿和界面行为。结果表明,SiC颗粒均匀地分布在镀层中,且Ni-P(-SiC)镀层与SiCp/Al复合材料之间没有界面反应。Sn-3.5Ag-0.5Cu对Ni-P、Ni-P-3SiC、Ni-P-6SiC和Ni-P-9SiC镀层/SiCp/Al基体对应的最终接触角分别为~19°、29°、43°和113°。在Sn-3.5Ag-0.5Cu/Ni-P-(0,3,6)SiC镀层/SiCp/Al界面处形成含有Cu、Ni、Sn和P的反应层,其主要包含Cu-Ni-Sn和Ni-Sn-P相。此外,熔融的Sn-Ag-Cu合金可以通过Ni-P/SiC界面渗入Ni-P(-SiC)复合镀层与SiCp/Al基体接触。     

楔形压制铝基复合材料的显微组织及力学性能

采用喷射沉积制备SiCp/Al-Fe-V-Si复合材料坯料,采用楔形压制工艺对沉积坯料进行致密化处理,研究楔形压制工艺对复合材料孔洞、密度、SiC-Al界面和力学性能等方面的影响。结果表明,增大楔形压制压下量能有效改善材料的组织与性能;压下量小于45%时,沉积颗粒间、Al基体与SiCp之间仍存在微裂纹,冶金结合状况差,材料抗拉强度和伸长率较低;当压下量大于45%时,沉积颗粒之间、Al基体与SiCp之间的微裂纹弥合,界面结合改善,压制过程中SiC-Al界面处无明显的Al4C3脆性相生成;压下量继续提高,复合材料显微组织无明显变化,但SiCp分布更均匀。当压下量为50%时,材料抗拉强度增加至291MPa,伸长率提高到2.4%。     

轧制温度对SiCp/Al复合材料组织形貌的影响

采用功率超声机械搅拌法制备了含6vol.%SiC颗粒增强铝基复合材料;对铸态SiCp/Al复合材料显微组织及其XRD和经过热轧后的显微组织及热轧后轧板的宏观形貌进行了分析。结果表明,制备SiCp/Al复合材料时加入适量的纯镁,可在SiC/Al界面间增加界面过渡相Mg_2Si;轧制使基体材料中碳化硅颗粒的分布进一步均匀化;随着轧制温度的升高,复合材料轧板的边裂减少。     

双相多尺度镀镍碳纤维和碳化锆颗粒增强铝基复合材料制备及力学性能研究

采用放电等离子体烧结制备了双相多尺度镀镍碳纤维和碳化锆颗粒增强铝基复合材料(Cf(Ni)-Zr C/2024Al)。为了提高碳纤维和基体的界面结合强度,对碳纤维进行了化学镀镍,研究了烧结工艺对复合材料的密度、显微硬度和拉伸强度的影响。结果表明,在烧结温度为480℃,烧结压力为30 MPa,保温时间为10 min时,可以得到结构致密,性能优异的铝基复合材料。复合材料的密度仅为2.71 g/m~3,显微硬度、拉伸强度和伸长率分别为105.6 HV、330 MPa和10.2%,力学性能均高于2024Al合金。力学性能的提高归因于表面化学镀碳纤维和基体良好的界面结合、ZrC的网状分布结构、以及增强相和基体热膨胀系数不匹配导致的位错增强。     

SiC_p/Al基复合材料等离子弧原位焊接研究

采用等离子弧原位焊接工艺研究了SiCp/Al基复合材料的可焊性。结果表明:以Ti为合金化填充材料,以N2+Ar为离子气,可以大大减弱SiC颗粒与基体Al之间的界面反应。通过拉伸试验、显微硬度测试、金相观察、扫描电镜、X射线衍射分析,对焊接接头进行了研究。得出焊缝表面的蓝黑色薄膜状物质为AlN和Al的混合物,焊缝中心新生相为AlN、TiN和TiC。探讨了接头力学性能不高的原因,并提出了在等离子弧焊条件下提高SiCp/Al焊接接头质量应采取的措施。     

搅拌铸造SiC_p/2024铝基复合材料的显微组织与力学性能

利用搅拌铸造?热挤压工艺制备SiCp/2024铝基复合材料板材,研究该复合材料铸态、热挤压态和热处理态的显微组织及力学性能。结果表明:SiC颗粒较均匀地分布于铸锭中,大部分SiC颗粒沿晶界分布,少数颗粒分布于晶内,晶界粗大的第二相呈非连续状分布;复合材料经热挤压变形后,显微孔洞等铸造缺陷明显消除,破碎的晶界第二相及SiC颗粒沿热挤压方向呈流线分布,复合材料的强度和塑性显著提高;对热挤压板材进行(495℃,1h)固溶处理+(177℃,8h)时效处理后,其抗拉强度达430MPa,此时的主要析出强化相为S′(Al2CuMg);热挤压变形有利于改善SiC颗粒与基体合金的界面结合,热处理SiCp/2024铝基复合材料的主要断裂方式为基体合金的延性断裂、SiC颗粒断裂和SiC/Al的界面脱粘。     

半固态搅拌铸造SiC_p/6061铝基复合材料的组织与性能

采用半固态搅拌铸造方法制备了SiCp粒径为20~50μm的SiCp/6061铝基复合材料,研究了SiCp粒径对铝基复合材料显微组织、力学性能及耐磨性能的影响。结果表明,随着SiCp粒径增大,SiCp在铝基复合材料内的分散均匀性提高,但铝基复合材料的抗拉强度和伸长率下降。铝基复合材料的断裂机制为SiCp与基体合金之间界面脱粘和SiCp断裂共同作用。复合材料的耐磨性随着SiCp粒径的增大而逐渐提高,其磨损机理为粘着磨损和磨粒磨损共同作用,且随着SiCp粒径的增大,磨粒磨损作用起主导作用。     

SiC颗粒氧化行为及SiCp/铝基复合材料界面特征

界面反应和界面产物对SiCp/Al基复合材料的性能具有重要影响。对SiCp 的高温氧化行为进行了试验研究。结果表明 :SiCp 氧化起始温度为 80 0～ 85 0℃ ,其氧化增量和氧化产物SiO2 的体积分数及厚度与高温氧化处理的保温时间呈抛物线关系。以氧化处理的SiCp 为增强体 ,含Mg铝合金为基体 ,通过挤压铸造工艺制备复合材料。利用TEM和FE TEM对所得的复合材料界面进行观察 ,结果表明 ,在SiCp 表面形成了一定数量的尖晶石(MgAl2 O4 ) ,其数量和尺寸与Mg含量有关。由此 ,通过控制SiCp 的氧化处理工艺参数和基体合金成分 ,可以实现对SiCp/Al基复合材料界面反应及产物的控制     

微米级SiC颗粒对铝基复合材料拉伸性能与强化机制的影响

为了研究微米级碳化硅颗粒(SiCp)尺寸对中体积分数SiCp增强铝基复合材料的拉伸性能与强化机制的影响,用粉末冶金工艺制备体积分数为30%的SiCp/2024Al复合材料,利用OM,SEM,万能材料试验机等对材料微观结构和拉伸性能进行了研究。结果表明,复合材料的拉伸强度随着SiCp尺寸的减小而增大。当SiCp尺寸为3μm时,复合材料的断裂主要以界面处的基体合金撕裂为主;当SiCp尺寸为25μm和40μm时,复合材料的断裂以SiCp解理断裂为主;当SiCp尺寸为8μm和15μm时,复合材料的断裂方式是以界面处的基体合金撕裂和SiCp的断裂共同作用。3μm SiCp增强复合材料相对密度不高、SiCp分布不均匀但其拉伸强度最大,主要原因为受力时小SiCp极少断裂和小颗粒效应导致基体的显微组织强化。     

不同SiCp预处理的SiCp/Al复合材料界面特征及耐蚀性

采用无压渗透法制备了经不同SiCp表面预处理的SiCp/Al复合材料,研究了SiC颗粒表面预处理对SiCp/Al复合材料界面特征及其腐蚀行为的影响。结果表明,高温氧化处理使SiC颗粒边界钝化,颗粒表面形成均匀SiO2氧化膜,复合材料界面结合良好,而未表面处理和酸洗的复合材料界面孔隙多,界面结合较差。经高温氧化SiC颗粒表面预处理的SiCp/Al复合材料耐腐蚀性能最好,酸洗次之,未表面处理最差。高温氧化处理形成的SiO2氧化膜对SiC颗粒起着保护作用,抑制了SiCp/Al界面Al4C3相形成,对复合材料耐腐蚀性能有利。     

不同烧结方法及二次热压对SiCp／Al复合材料组织的影响

采用普通空气加热炉烧结和铝液浸渗保护烧结两种方法制备了不同体积分数的粉末冶金SiCp/Al复合材料,并在400℃对其进行二次热压变形。研究了不同烧结方法及二次热压对SiCp/Al复合材料组织的影响。结果表明,二次热压变形能改善SiCp/Al复合材料的组织,使基体晶粒细,致密度提高,SiC颗粒分布均匀;铝液浸渗保护烧结法可直接制备组织均匀、性能较好的复合材料。     

铝包铜复合导电头的界面组织及失效机制

采用固-液复合方法制备了铝包铜复合导电头,利用扫描电镜(SEM)及能谱仪(EDS),对Cu/Al复合界面的微观组织形貌及相组成进行分析,并采用剪切试验、微观硬度测试、涡流导电仪及电化学测试对Cu/Al复合界面的结合强度、微观硬度、界面导电性及耐腐蚀性能进行了研究。结果表明,固-液复合法制备的铝包铜导电头Cu/Al界面由大量金属间化合物与Al基体的混合物相组成,界面过渡层平均宽度约为500μm,存在分布不均匀且尺寸较大的类孔型缺陷及细小的裂纹,界面连接强度较低,为6~10 MPa,界面耐腐蚀性和导电性较差。导电头使用前后Cu/Al异质界面组织及性能对比分析表明,铝包铜导电头界面失效的主要原因是界面大量缺陷和较厚的界面过渡层致使界面处导电性变差,从而在通电时电阻发热严重恶化界面,最终导致失效。     

颗粒增强汽车用铝基复合材料的搅拌摩擦焊接

对SiC颗粒增强铝基复合材料进行搅拌摩擦焊接,研究了焊接转速和焊接速度对焊接接头组织和力学性能的影响。结果表明,焊接速度为200 mm/min时,焊接转速对SiCp/Al搅拌摩擦焊接接头抗拉强度影响不大。在焊接转速1000 rpm时,随着焊接速度的增加,SiCp/Al搅拌摩擦焊接接头热影响区最低硬度提高,抗拉强度逐渐增加。焊接速度大于300 mm/min时,SiCp/Al搅拌摩擦焊接接头抗拉强度相差不大。     

颗粒氧化处理对SiC_p/Al复合材料耐蚀性的影响

对SiC颗粒(SiCp)进行了1 100℃高温氧化处理,并制备了SiCp/Al复合材料。采用化学浸泡试验、扫描电镜、失重曲线、电化学测试等方法研究了氧化处理时间对SiCp/Al复合材料腐蚀行为的影响。结果表明,不同时间氧化处理后SiC颗粒表面形成不同形貌的SiO2氧化层,该氧化层可阻碍高温下铝液与SiC颗粒直接接触,避免了有害界面反应的发生,阻碍容易发生水解反应的Al4C3的生成,进而提高SiCp/Al复合材料的耐蚀性。