熔渗法制备颗粒增强铝基复合材料的工艺评述

本文介绍了合金熔体自浸渗法制备颗粒增强铝基复合材料的工艺原理 ,总结讨论了各种不同类型熔渗工艺的特点 ,分析了存在的问题和工艺研究的思路     

熔渗法制备颗粒增强铝其复合材料的工艺评述

本文介绍了合金熔体自浸渗法制备颗粒增强铝基复合材料的工艺原理，总结讨论了各种不同类型熔渗工艺的特点，分析了存在的问题和工艺研究的思路。     

激光熔覆粉末粒径对熔覆层成形控制的影响

目的 揭示激光熔覆过程中TiC粉末粒径及工艺参数对复合材料熔覆形貌的影响规律,实现熔覆层成形控制。方法 采用响应面法中心复合设计模块分析扫描速度、激光功率、粉末粒径对复合材料熔覆形貌的影响,建立工艺参数及TiC粉末粒径与复合材料熔覆层面积、熔覆层高度、熔覆层宽度之间的数学模型,通过方差分析和模型检验验证模型的准确性。结果 激光功率对复合材料熔覆形貌的影响不显著,粉末粒径对熔覆面积影响最为显著,熔覆层面积随着扫描速度的减小和粉末粒径的增大而增大;粉末粒径对熔覆层高度影响最为显著,熔高随着粉末粒径的增大而增大,随着扫描速度的降低而减小;扫描速度对熔覆层宽度的影响最为显著,熔宽随着扫描速度的增大而下降,随着粉末粒径的增大而增大。结论 以熔覆面积最大及熔宽熔高最大为优化目标,对比预测值与实际值,熔覆层面积、熔覆层高度、熔覆层宽度的误差率分别为6.81%,3.9%,7.7%。该研究成果为提高复合材料熔覆形貌的预测与控制提供了理论依据。     

铝材浸锌的电化学机理

为了进一步完善铝材浸锌的电化学机理,采用扫描电子显微镜分别观察了纯铝材和铝合金浸锌后的表面形貌及退锌后的腐蚀形貌;比较了异种金属的存在对铝基体的腐蚀和浸锌过程的影响;采用电化学工作站测试了浸锌过程的电位．时间曲线及铝电极与铜,铁,镍等异种金属电极组成的原电池的短路电流、恒流放电测曲线等,比较了异种金属对锌电结晶的催化活性。试验表明：铝材浸锌的过程中铁,镍等异种金属作为微阴极在前处理中促进了铝基体的阳极腐蚀或溶解,并且对锌电结晶晶核的形成具有电催化作用。通过对浸锌反应电极过程的分析,提出了铝材浸锌的异种金属催化成核的观点。     

激光熔覆与等离子熔覆的镍基合金熔覆层组织和性能对比

在低碳钢等廉价金属表面熔覆一层高强高韧或高耐蚀性的熔覆层可极大提高材料的使用性能及利用率,但是不同熔覆方法对熔覆层组织和性能可能会造成不同影响。利用激光熔覆和等离子熔覆技术分别在Q345基材表面熔覆镍基合金粉末,获得具有一定厚度的熔覆层。通过对2种熔覆方法获得的熔覆层进行微观组织、冲击韧性以及耐磨损性能对比分析可知,激光熔覆镍基合金的熔覆层组织细密,冲击吸收功略低于等离子熔覆试样,但稳定性优于等离子熔覆层,耐磨损性能及表面硬度明显优于等离子熔覆层。     

激光熔覆的金属带横截面轮廓的形成过程分析

理论和试验研究激光熔覆过程中熔覆带的横截面轮廓的形成过程.基于物质守恒和能量平衡理论,熔池是一个准稳定系统.分析发现在激光熔覆过程中形成的熔覆带的横截面轮廓是由熔池内液态金属凝固界面上固相、气相和液相三相交界线上的点形成的,这些点将成为各自所在横截面上的熔覆带轮廓上的点.在忽略熔池内过热度不高的液态金属的流动性的条件下,基于对熔覆带的横截面轮廓形成过程的分析,提出了用低功率激光在基板上进行单道扫描、熔覆同轴输送的粉末得到的熔覆带横截面轮廓模型,并用功率为500 W的CO2激光进行了熔覆试验,得到了与计算相符合的结果.     

树脂膜熔渗工艺浸渍过程的模拟与分析

针对树脂膜熔渗(RFI)成型工艺过程中充模阶段树脂在预制件中的流动行为进行分析,根据牛顿流体在多孔介质中的渗流理论,在Darcy定律基础上使用有限元控制体技术建立二维等温流动控制方程,再对试验件进行几何建模和网格剖分,使用C++语言编写模拟成型工艺中树脂流动过程的程序。由计算实例可见,该方法能够很好地预测树脂浸渍过程中浸渍时间与预浸高度的关系,并确定流动前沿及模腔中的压力的变化规律。     

金属基复合材料的调压浸渗成形工艺

本文通过理论分析提出了一种新的金属基复合材料成形工艺——液相调压浸渗成形法,考察了可调工艺参数对浸渗过程的影响规律。实验表明,升压速度在很大程度上决定着材料的浸渗和凝固过程。采用调压浸渗成形工艺可以在较低的压力及模温下获得复合良好的金属基复合材料。     

高温铝熔液在旋转多孔介质内的渗透与瞬态固化和再熔过程

针对离心渗铸板材工艺中金属铝熔液在旋转的Al₂O₃预型体内的充型过程,考虑离心惯性力对金属铝熔液的瞬态固化与再熔过程的影响,研究了伴随有瞬态固化和再熔现象的流场温度分布以及熔融区长度和固化率瞬态变化规律,推导了渗透界面和再熔界面移动速度计算公式,建立了界面速度与温度的耦合关系。结果表明:当Al₂O₃颗粒预热温度低于铝熔化温度时,渗透过程出现了瞬态固化和再熔现象,液固共熔区随渗透过程不断向前推进,共熔区长度和固化率随渗透过程而增长。随着孔隙率和转速的减小,共熔区内固化率提高,渗透前沿和再熔前沿界面移动速度减小。但孔隙率的减小使两种界面移动速度差值增大,液固共熔区长度增长;而转速的减小使两种界面移动速度差值缩小,液固共熔区长度缩短。     

单道激光熔覆Inconel 625熔覆层尺寸预测

目的 准确预测激光熔覆Inconel 625熔覆层尺寸。方法 以送粉速率、扫描速度和激光功率为试验变量,以熔覆层的宽度和高度为评价指标,结合中心复合试验设计方法进行试验设计,开展单道激光熔覆试验,探究工艺参数对单道熔覆层尺寸的影响规律,并建立以工艺参数为输入、熔覆层尺寸为输出的BP神经网络模型,利用粒子群算法对BP神经网络模型进行优化,对比分析优化前后模型的预测效果。结果 激光功率对熔覆层宽度的影响最显著,其次是扫描速度,最后是送粉速率;扫描速度对熔覆层高度的影响最显著,其次是激光功率,最后是送粉速率;粒子群算法优化BP神经网络预测模型对熔覆层尺寸的预测精度较高,熔覆层宽度和高度的测量值和预测值之间的平均相对误差分别为4.238%和2.910%。结论 研究成果可以为激光熔覆Inconel 625熔覆层尺寸的调控和预测提供参考。     

复合相变储能材料制备工艺对其浸渗率和相对密度的影响

本文探索了Na2SO4/SiO2无机盐/陶瓷基复合相变储能材料的自发熔融浸渗工艺制度.讨论了预制体制备工艺的四个主要影响因素:造孔剂含量、成型压力、烧成温度和颗粒粒度与复合相变储能材料的浸渗率和相对密度的关系,分析了熔融盐与预制体浸渗合成时,浸渗温度、浸渗时间以及浸渗方式对复合相变储能材料浸渗率和相对密度的影响.对复合相变储能材料的物相组成和显微结构进行分析,结果表明:制备工艺对复合储能材料的物相组成影响不大,Na2SO4与SiO2两相表现出较好的高温稳定性和相容性,且分布均匀.     

用铸渗工艺对消失模铸件件进行表面合金化的研究

利用干砂消失模铸造工艺,对铸铁件表面合金化铸渗机理进行了研究,通过建立数学模型,对铸渗过程中铁水传输进行了理论分析,给出了铸渗量与浇口的大气压力、铁水静压力、渣液阻力及附加压力的关系,提出了铸渗量大小主要取决于铸渗孔道半径的新观点,用正交试验对合金涂层中合金粉粒度,合金粉加入量、溶剂加入量及涂层中聚苯乙烯泡沫加入量等进行了考证,得出最佳工艺配方为：合金粉粒度75－100目,泡沫加入量30％－50％（ψ（B））;溶剂加入量4％,在配制涂料时,适当加入一定量泡沫珠粒,有利于母液透,这与理论推导结果相符,易获得3mm以上合金层厚度,合金层具有珠江体基体及大量M7C3碳化物,并且有高硬度及高抗磨性。     

熔渗温度对Si/Al复合材料组织及性能的影响

采用无压熔渗法制备Si/Al复合材料,研究了熔渗温度对所制备Si/Al复合材料Si相形貌的影响,对Si相间基体合金的凝固组织进行了分析,测试了Si/Al复合材料热膨胀系数、热导率及抗弯强度。结果表明,在相同熔渗时间下,随着熔渗温度升高,所制备Si/Al复合材料中Si相从颗粒状到形成网络状。Si相间的Al-Si基体合金中不再是典型的初生相和共晶组织,而是出现了类似离异共晶的结晶现象,即初晶Si和共晶Si是在原存的Si相上结晶长大。XRD分析显示在所制备复合材料中只有Si相和Al相。随着熔渗温度升高复合材料热膨胀系数、热导率以及抗弯强度均出现下降。     

Modeling of Liquid Metal Infiltration of Porous Fiber Preform During Squeeze Casting

The present work adopts a new approach to the analytical modeling of infiltration of porous fiber preforms by liquid metal in the squeeze casting of metal matrix composites, with the assumption that the process is adiabatic and that the flow is unidirectional. Fluid dynamics is described on the basis of Darcy's law, while separate equations are derived to explain the thermal behavior of the liquid metal and the fiber, assuming that the thermal interactions between the two are interfacial. Unlike earlier models, this approach does not consider the thermal behavior of a “composite,” but instead studies the behavior of the liquid metal and the fiber preform separately. In addition to the conventional application of heat balance techniques and development of partial differential equations involving temperatures, this work introduces supplementary conditions for temperature calculations, specifically at the entry and front points during infiltration. Differential equations are solved by a method of finite differences, and the problem of additional unknowns (preform temperature) at the infiltration front position is overcome using the “virtual point” concept. Simple expressions are derived for the calculation of process parameters like total time for complete infiltration and time for solidification, on the basis of which the occurrence of complete infiltration is predicted. A novel attempt in generating the profiles of the preform and liquid temperatures at specific instants during infiltration has also been made. The relative influence of the liquid superheat temperature, the preform preheat temperature, and the squeeze pressure on the infiltration mechanism is analyzed by studying the infiltration characteristics for various squeeze conditions.     

冷链运输装备渗风模型构建与实验研究

冷链运输装备渗风直接影响运输安全与能耗,但是有的冷链运输装备标准采用压差法所测得的渗风量值难以表征车辆运行时的实际状况。针对这一问题,对冷链运输装备的渗风机制进行分析,得到渗风量与装备运行速度、老化状况、装备状况的相互关系,推导并得到冷链运输装备渗风计算模型,在实验基础上得到渗风指数、当量渗风面积等相关参数的确定方法。研究表明上述模型能较好的反映冷藏运输装备渗风特性,可为冷藏车气密性状况的整体评价和优化控制提供参考。     

SiCp颗粒增强铝基复合材料工艺与组织研究

对无压渗透制备碳化硅颗粒增强铝基复合材料工艺进行了探索，并利用光学显微镜、扫描电镜对其组织进行了观察，用ｘ射线衍射仪对复合材料组成相进行了分析。结果表明：采用无压渗透技术，可以制备碳化硅颗粒增强铝基复合材料；熔融的基体合金对碳化硅颗粒预制体渗透完全；其过程存在Ａｌ与ＳｉＣ的化学反应，产物为Ｓｉ和碳化铝（Ａ１４Ｃ３），其中Ｓｉ进入基体中，Ａｌ４Ｃ３能与大气中水汽发生化学反应，结果使碳化硅铝基复合材料存放一定时间后发生龟裂和粉化。为限制Ａｌ与Ｓｉ反应，可向基体中加入适量的Ｓｉ元素，可使电裂与粉化问题得到解决。     

基于非稳态RANS模型的冷库库门渗风研究

伴随冷库总量的快速增长,冷库的能耗问题已越来越受到关注。库门渗风作为冷库的一项占比很大的热负荷是冷库能耗研究的一个重点。本文采用非稳态RANS模型对库门渗风建立了动态模拟模型,利用对一座库高和门高之比为2:1的冷库不同库内外温差和冷风机运行模式下的实测数据进行验证,结果表明：所建模型预测的渗风量、测量点当地风速和温度的数值和变化趋势都与实验值有较好的吻合,在开门时间40 s内渗风量模拟误差在±10%以内。利用该模型对渗风的特性和机理进行了模拟分析,结果表明,受风机水平方向风场影响,风机开时库内温度均比风机关时低。库内外空气密度差较小,库内冷空气受重力的影响不大,因此渗风量随开门时间呈线性变化。     

C/C复合材料等温CVI工艺Mamdani模糊系统建模

利用隶属函数表征了碳/碳(C/C)复合材料CVI工艺各主要影响因素,基于Matlab模糊逻辑工具箱,建立了C/C复合材料等温CVI工艺Mamdani模糊系统模型,分析了沉积温度、沉积时间、预制体纤维体积分数和前驱碳氢气体与稀释气体的比率对制件密度的影响。预制体纤维体积分数是直接影响材料的密度和其它性能的因素;CVI工艺受热解化学反应和前驱气体扩散两个主要过程的控制,沉积温度或前驱碳氢气体比率升高,能够加快热解化学反应速度,使沉积速率在沉积前期(t<300h)具有较高的值,但导致材料的密度梯度增大,使后期沉积极为困难。     

浸渗法合金化纯钨表层的研究

采用浸渗Ni-Fe熔体法,使纯钨形成一定深度的W-Ni-Fe合金化表层,研究不同浸渗时间下合金化表层的深度变化与显微组织特征。结果表明:浸渗10～40min对应的合金化表层均由W相与含一定W原子的富Ni-Fe黏结相构成。浸渗10min和20min时,对应的合金化表层深530μm和700μm,黏结相非常细小,且分散嵌于W相之间;浸渗30min和40min时,对应的合金化表层深750μm和770μm,在深约60μm的浅表内,黏结相明显增大,部分W相呈圆滑颗粒态。结合实验结果及W-Ni二元合金相图,分析了合金化表层的形成机制。     

SiC陶瓷基片的烧结工艺与SiC_p/Al复合材料的制备方法

概述了电子封装基片材料的基本性能要求;讨论了SiC陶瓷基片常用的4种烧结工艺,即常压烧结、热压烧结、反应烧结和放电等离子烧结;介绍了SiCp/Al复合材料的制备方法,即搅拌铸造法、无压渗透法、喷射沉积法、粉末冶金法;据此进一步提出了SiC陶瓷基片材料的发展方向。