纳米SiC颗粒增强铝基复合材料研究

用粉末冶金方法制备了纳米尺寸ＳｉＣ颗粒增强铝基复合材料，并将其组织及性能与相同工艺制备的纯铝和微米尺寸ＳｉＣ颗粒增强的铝基复合材料（增强相的体积分数相同）进行了对比．与微米颗粒相比，纳米颗粒增强的复合材料组织均匀而细小，硬度及电阻均有较大幅度的升高．     

SiC颗粒增强铝基复合材料中SiC颗粒体积分数的测定

利用金相法和XRD定量分析法对SiC颗粒增强铝基复合材料的SiC颗粒体积分数进行测定.用定量金相法测得SiC增强铝基复合材料SiC颗粒的体积分数为58.6％,用XRD定量分析法测得的体积分数为62.7％.     

微纳米混杂颗粒增强铝基复合材料的设计与研究进展

传统颗粒增强铝基复合材料主要是通过添加单一的微米或纳米颗粒作为增强相来改善铝基复合材料的性能.微米颗粒能显著提高铝基复合材料强度、硬度和耐磨性,但塑韧性却大幅下降;而纳米颗粒在提高强度的同时能够保持较好的塑韧性,但由于纳米颗粒的比表面能大,易团聚,制备高体积分数的颗粒增强铝基复合材料比较困难,因此传统铝基复合材料在高科技领域的应用受到一定的限制.为了解决复合材料发展的瓶颈,采用微纳米混杂颗粒增强的设计思路,充分发挥各自增强相的优势和耦合效应,制备出了高性能的混杂颗粒增强铝基复合材料.本文综述了微纳米混杂颗粒增强铝基复合材料设计思路、强化机制及制备技术等方面的研究现状,指出微纳米混杂颗粒增强铝基复合材料存在的问题,并展望了未来的发展方向及需要解决的问题.     

粉末冶金制备SiC_p增强Al基复合材料及其性能

采用粉末冶金法制备了亚微米SiC_p增强Al基复合材料,通过扫描电镜(SEM)观察复合材料的微观结构。结果表明,随着亚微米SiC_p的体积分数增加,Al基复合材料的相对密度减小,硬度和摩擦因数增大,抗拉强度先增大后减小,同时复合材料的磨损量先减小后增大。当亚微米SiC_p的体积分数为6.0%时,Al基复合材料具有最大的抗拉强度,磨损量较小。当添加少量亚微米SiC_p时,由于SiC_p本身具有较高的硬度和强度,可承受一定的载荷,对晶界的滑移具有阻碍作用,从而通过颗粒强化作用提高Al基复合材料的力学性能和磨损性能。     

SiCw和纳米SiCp混杂增强铝基复合材料的制备与评价

采用湿成型法制备了体积分数可以调节的碳化硅晶须与纳米碳化硅颗粒混杂的预制块,确定了挤压铸造法制备混杂增强铝基复合材料的工艺参数.通过扫描电镜和透射电镜分析发现:复合材料中晶须与纳米颗粒分布均匀,并与基体合金的界面结合良好,无界面反应物和孔洞;与基体合金相比,混杂增强复合材料的抗拉强度和弹性模量明显增高,延伸率降低;在晶须体积分数一定时,随纳米SiC颗粒体积分数的增加,复合材料的抗拉强度升高.     

高含量颗粒增强铝基复合材料的搅拌铸造

通过改进复合材料搅拌器,优化机械复合搅拌工艺,制备出体积分数达31.5%的碳化硅颗粒增强铝基复合材料.复合材料中增强颗粒分布均匀,材料致密,为高含量颗粒增强铝基复合材料的制造提供了一种简单、经济生产方法.     

电子封装用SiCP/Al复合材料的热膨胀性能

采用气压浸渗方法制备了SiCP／Al（SiC颗粒增强铝基复合材料）。研究了复合材料的工程热膨胀系数CTE和物理CTE随体积分数的变化关系。结果表明，随着SiC颗粒体积分数的增加，复合材料的工程CTE减小，物理CTE也减小。相比双尺寸SiC，／Al，单尺寸颗粒的SiCP／Al物理CTE曲线随温度增长不规则，这可以归结于SiC颗粒与基体合金接触表面积较小.     

液态机械搅拌法制备陶瓷颗粒增强铝基复合材料

对陶瓷颗粒进行预处理之后，在非真空感应炉中，利用预制件法，无旋涡机械搅拌法和半固态机械搅拌法制备了颗粒增强铝基复合材料，结果表明，3种方法都能成功的解决颗粒与基体金属之间润湿性差的难题，但是预制件法制备的复合材料的颗粒体积分数有限，无旋涡机械搅拌法的制备温度高，故这两种方法均不适合制备体积分数高（大于20％），颗粒尺寸小的复合料，而利用半固态机械搅拌法，能够将颗粒尺寸为3．5μm，体积分数为40％的SiC颗粒加入到金属Al中，但是当颗粒体积分数大于30％时，机械搅拌方式不能将颗粒均匀地分散在基体金属中。     

利用搅拌铸造结合超声处理法制备镁基复合材料

在目前的研究中,利用搅拌铸造结合超声处理方法成功地制备出了不同体积分数(5vol%和10vol%)的微米颗粒增强的AZ31B镁基复合材料。利用350℃,12:1的挤压比对铸锭进行了挤压处理。利用金相和扫描电子显微镜对复合材料的微观结构进行了研究。复合材料的微观结构显示,增强体具有相对均匀的分布且晶粒获得了显著的细化。微米碳化硅颗粒的存在可以显著的提高基体合金的显微硬度﹑弹性模量以及抗拉伸强度。此外,复合材料的显微硬度﹑弹性模量以及抗拉伸强度随着微米颗粒含量的增加而增加。     

挤压铸造Al2O3/Al-4.5Cu复合材料的力学性能研究

研究了挤压铸造短纤维/铝基复合材料中纤维体积分数以及预制件的预热温度对复合材料力学性能的影响。结果表明：纤维加速了复合材料的时效强化过程，随着纤维体积分数的增加，复合材料的硬度、强度、弹性模量增大，而塑性下降；随着预制件预热温度的升高，冷却速度减慢，复合材料的力学性能下降。     

Pd／Ag纤维复合材料的制备工艺

用包套拉伸法和挤压法制备Ｐｄ／Ａｇ纤维复合材料，并通过金相和电子显微镜分别观察其微镜分别观察其微观结构，测试其性能，如电阻率，硬度，强度及接触电阻等。通过对比其工艺性及所得材料的微观结构和性能，认为挤压法优于包套拉伸法。此种Ｐｄ／Ａｇ纤维复合材料适合Ｐｄ／Ａｇ型复合铆钉和生产复铜铆钉。     

退火对Cu-8wt%Fe原位形变复合材料组织及性能的影响

用原位变形法制备了Cu-8wt%Fe复合材料,并对其进行退火处理,获得了形变及退火对其组织、力学性能和导电性能的影响规律.Cu-8wt%Fe材料铸态下由等轴状的Cu相和树枝状分布其中的Fe相构成,经热挤压和冷拉拔后转变为纤维状.结果表明,通过退火可以提供相对拉拔态更加优越的强度和导电率匹配,在一定强度下,可提高导电率10%～20%.     

固相再生AZ31B镁合金的组织与力学性能

在不同的挤压温度和挤压比下,将AZ31B镁合金机加屑冷压后热挤压固结而再生镁合金。与铸锭挤压合金对比,从动态再结晶组织与屑间结合情况两个主要方面分析了加工工艺对再生合金力学性能的影响。随着挤压温度升高,再生合金的极限抗拉强度和延伸率先增加而后降低。随挤压温度升高,晶粒长大与屑间结合增强的相反作用共同导致了再生合金力学性能的变化。当挤压比从4:1 增加到 44:1,晶粒细化且屑间结合增强,使再生合金的抗拉强度增加。而当挤压比高于25:1时,由于显著的形变强化作用导致延伸率下降。     

Al—Cu—Mg系硬铝型材挤压淬火研究

研究了高强度Al-Cu-Mg系硬铝型材挤压淬火的温度－速度制度、挤压比对稳态自然时效后力学性能的影响。指出,在合适的挤压温度－速度下,对Al-Cu-Mg系硬铝实施挤压淬火是可行的,其力学性能与普通淬火相当。分析认为,这是由于挤压淬火产生高密度位错细小亚结构的增强作用所致。     

液-固挤压复合材料过程中模具传热特性研究

采用有限元模拟与试验研究相结合的方法,研究了液-固挤压复合材料工艺过程的模具温度场,得到了模具温度沿径向和纵向随时间变化的曲线,分析了模具温度变化规律及其对成形过程的影响.结果表明,在浸渗保压和挤压过程中,挤压筒各处温度变化的总趋势是先升后降,在同一高度下,内侧比外侧温度变化更为剧烈;成形模温度的变化趋势是上部内侧比下部外侧变化要大,挤压后期各部位温度分布逐渐趋于一致.模拟结果与试验结果吻合较好,说明所建模型的有效性,为优化模具设计和液-固挤压复合材料工艺的实际应用提供了理论依据.     

n-SiC_p/AZ91D镁基复合材料高温力学性能

采用机械搅拌和高能超声处理法制备了n-SiCp/AZ91D镁基复合材料,测试了复合材料的室温及高温力学性能。结果表明,n-SiCp的加入能显著提高复合材料的高温力学性能,当n-SiCp加入量为1.5%时,复合材料的抗拉强度和伸长率都达到最大值。随着温度的升高,复合材料的强度降低,伸长率增加。断口形貌观察表明,复合材料的断裂方式由室温下的准解理断裂转变为高温下的韧性断裂。     

挤压温度对AZ91D合金组织性能的影响

为提高AZ91D镁合金的综合性能,对其进行热挤压变形。分别采用300、330、360、390、420℃五个挤压温度,挤压比为45,在6300kN快速成形油压机上进行正挤压,并对挤压试样进行拉伸测试和金相观察。结果表明,热挤压变形过程发生动态再结晶,晶粒细化并均匀化,有效提高了合金综合性能。并且随温度升高,抗拉强度和屈服强度都有升高趋势,但是自390℃之后,虽然再结晶彻底,但晶粒逐渐长大,所以屈服强度继续增大而抗拉强度降低。390℃下挤压,其抗拉强度可达390MPa,屈服强度达288MPa,伸长率达11%,为较好的工艺方案。     

曲线回转外形零件辊挤成形过程的数值模拟研究

为解决曲线回转外形零件加工时材料利用率低、加工工时多和生产成本高等问题,针对零件几何形状特点,制定了辊挤成形方案。采用三维刚塑性有限元分析软件Deform-3D对该零件辊挤成形过程进行数值模拟,得到了变形过程的金属流动规律,分析了变形温度、摩擦系数、辊挤速度对成形过程的影响,优化了工艺参数,为生产提供了有利的依据。     

等通道转角挤压工艺参数对铝镁合金组织和性能的影响

等通道转角挤压技术(ECAP)是一种新型获得超细晶粒的重要制备方法之一,同时也是提高材料力学性能的根本途径之一。影响ECAP对铝、镁合金晶粒细化的因素有多方面,综述了ECAP各工艺参数对铝镁合金组织和性能的影响,其主要工艺参数包括模具结构、挤压道次、挤压温度、挤压速度以及挤压路径。     

液态浸渗后直接挤压铝基复合材料的组织特征

实验研究了液态浸渗后直接挤压工艺制备的氧化铝短纤维增强铝基复合材料（Ａｌ２Ｏ３ｓｆ／Ａｌ）的组织。发现其主要组织特征为：基体致密，为均匀细小的变形再结晶组织；纤维分布均匀，不存在相互搭桥、缠结和成束聚集现象；纤维保留了较大的长径比，其平均长径比大于临界长径比，能起到较好的增强承载作用。表明液态浸渗后直接挤压工艺具有消除缺陷、强化基体、改善纤维分布并避免纤维在成形过程中的破断与损伤等诸多优点。