纳米SiC颗粒增强铝基复合材料的结构与拉伸行为

用粉末冶金法制备了纳米SiC颗粒增强纯Al基复合材料(Al MMC),对该材料的微观结构和拉伸性能进行了研究.结果表明,纳米SiC颗粒在含量很少时即对Al有明显的强化作用.此时,纳米颗粒在基体中的分散比较均匀,且多位于Al的晶界处;当含量较高时则颗粒易于团聚.颗粒团聚体和晶界处的SiC颗粒会使SiC对Al的弥散增强效果明显低于理论预测值.纳米SiC颗粒含量发生变化,Al MMC的断裂机制也有所改变.     

冷喷涂SiC/Al纳米复合涂层的组织结构与性能

为制备基体相晶粒细小、增强相均匀分布的SiC/Al纳米复合涂层,以Al、SiC为原料,采用高能球磨法获得SiC颗粒弥散分布的纳米晶Al基复合材料粉末,利用冷喷涂技术低温成型制备了SiC/Al纳米复合涂层,分析了SiC含量对复合涂层相结构、晶粒尺寸、微观结构、硬度及磨损性能的影响规律。结果表明：冷喷涂可实现球磨纳米晶复合粉末结构的原位移植,所制备SiC/Al纳米复合涂层组织致密,微米及亚微米级SiC弥散分布在纳米晶Al（约80 nm）基体之上;SiC颗粒对Al基体有明显强化作用,冷喷涂SiC/Al纳米复合涂层的硬度随SiC体积分数的增加而显著增加,50% SiC/Al纳米复合涂层的硬度高达515 HV_0.3,约为Al块材的13倍;冷喷涂SiC/Al纳米复合涂层的耐磨损性能随着SiC含量增加而显著提高,涂层磨损失效机制为磨粒对基体的切削犁沟变形。     

颗粒团聚对Al基SiC颗粒增强复合材料的流变形为影响

基于微观组织的有限元分析模型,研究颗粒团聚对Al基SiC颗粒增强金属基复合材料流变行为的影响。通过建立的3种增强颗粒分布的胞元模型（一个团聚现象、两个团聚现象和随机分布）,分析讨论基体和增强颗粒中的等效应力和等效应变的分布规律,以此为基础,获得3种颗粒分布模型下的SiC颗粒增强Al基复合材料的应力应变曲线。结果表明：颗粒增强金属基复合材料的流变行为和力学响应与增强颗粒的分布非常敏感,但在弹性变形阶段这种影响就相对较弱。从增强颗粒的最大主应力分布来看,颗粒团聚增加了SiC颗粒开裂的概率。从基体的静水应力分布来看,颗粒团聚将促进早期的界面脱粘和在韧性基体中形成微空洞。     

亚微米级SiC颗粒增强铝基复合材料的拉伸性能与强化机制

用粉末冶金法制备了亚微米SiC颗粒增强纯铝基复合材料(Al MMC)，对该材料的微观结构和拉伸性能进行了研究，结果表明，15％SiCp(150nm)／Al MMC的拉伸强度和屈服强度分别为342．3和272．4MPa，比纯铝分别提高了89．0％和117．9％，其延伸率为6．3％．拉伸断口观察表明，SiCp／Al MMC断裂机制为界面脱粘和SiC团聚体的脆断，该复合材料具有高强度的原因是基体的微观结构发生了变化，用位错密度强化和弥散强化机制对Al MMC的强化作用进行了评估，预测结果与实验值符合得很好。     

纳米SiC颗粒增强ADC12铝基复合材料的制备及性能

采用机械搅拌和超声分散相结合的方法制备出了纳米SiC颗粒增强ADC12铝合金基复合材料,并对制备出的复合材料进行微观结构分析和力学性能测试.结果表明,与基体合金相比,当纳米SiC颗粒的含量为2.0%时,所制得的复合材料的抗拉强度、弹性模量、断面收缩率及硬度分别提高23%、43%、160%和7.4%.用扫描电镜对试样拉伸断口的形貌和SiC颗粒的分散情况进行观察,发现纳米SiC颗粒在基体内呈均匀的弥散分布,没有发现大的团聚.同时,纳米SiC颗粒的均匀分布起到了阻碍或者阻止裂纹产生和扩展的作用.     

两步烧结法制备SiCp/Al纳米复合材料

为了提高纳米SiC颗粒增强的Al基复合材料(MMC)的致密度,在传统粉末冶金热压烧结方法的基础上增加了一步中温(230℃)、高压(850 MPa)成型处理(以下称预烧结成型)工艺,经最终烧结处理后的5ψ/%,10ψ/%SiCp/Al MMC的致密度达到了99.9%,20ψ/%SiCp/Al MMC的致密度也达到了96.39%.20ψ/%SiCp/Al MMC的屈服强度达到了625MPa,硬度也有显著的提高.对SiCp/Al MMC的制粉、预烧结成型、烧结处理等制备过程进行了详细研究,从工艺原理上分析了其可行性,最后对其力学性能进行了简单讨论.     

粉末冶金法制备纳米颗粒增强Cu基复合材料

采用粉末冶金方法,以SiC、SiO2、Al2O3和AlN等纳米颗粒为增强相,制备出Cu/SiC、Cu/SiO2、Cu/Al2O3和Cu/AlN等铜基纳米复合材料;研究了各增强相的含量对复合材料的显微组织和性能的影响,比较了不同纳米颗粒对铜基复合材料的增强效果.结果表明,Cu基纳米复合材料随增强相质量分数的增加,密度降低,电阻率略有升高,强度和硬度先升高后降低;退火温度曲线表明,复合材料的软化温度都达到700℃以上,远高于纯铜的软化温度(150℃),大大提高了材料的热稳定性;通过比较得知,在质量分数相同时,所采用的各增强相纳米颗粒对铜基体的增强效果相近.     

纳米SiC颗粒增强AZ61镁基复合材料制备工艺的优化

采用高能超声方法制备了纳米SiC颗粒增强AZ61镁基复合材料.利用正交试验法研究了纳米SiCN含量、超声导入温度和超声作用时间等关键工艺参数对纳米SiCp/AZ61镁基复合材料力学性能的影响.试验结果表明,纳米SiC颗粒含量对复合材料的抗拉强度和伸长率的影响最显著.在本试验条件下,超声制备纳米SiC颗粒增强AZ61镁基复合材料的最佳工艺方案可优选为:纳米SiC颗粒含量为1%、超声导入温度为650℃、超声作用时间为15min.     

超声法制备纳米SiC颗粒增强AZ61镁基复合材料的显微组织

采用高能超声方法制备纳米SiC颗粒增强AZ61镁基复合材料,通过SEM和XRD技术对复合材料的微观组织和成分进行研究与分析.在Lennard-Jones势函数的基础上对超声分散纳米颗粒进行了理论探讨.结果表明:在超声作用下,质量分数为1%的纳米SiC颗粒在AZ61镁合金中得到弥散分布;颗粒之间存在的范德华力使得颗粒连接在一起,范德华力与颗粒半径和颗粒间距离的关系表明:直径为100 nm的SiC颗粒之间最大的范德华力约为135 nN,分散团聚纳米颗粒的最小压强约为17.2 MPa.     

纳米SiC对2024铝合金搅拌摩擦焊的影响研究

进行了未添加SiC和添加纳米SiC颗粒后1道次和4道次的搅拌摩擦焊接试验。试验结果表明,添加与未添加纳米SiC增强相进行搅拌摩擦焊均能够得到无缺陷的焊缝,且添加纳米SiC的焊核区的硬度得到了提高。1道次焊接后,纳米SiC出现了明显的团聚现象,焊核区的显微硬度值波动较大,多道次的焊接可以使得SiC颗粒分布均匀,焊核区的显微硬度值更加稳定。由于多道次的焊接使热输入增加,导致无SiC颗粒增强相分布的TMAZ和HAZ的硬度值明显下降。添加纳米SiC增强相并进行多道次搅拌摩擦焊可以作为提高焊核区性能的方法。