热压烧结温度对铝基复合材料显微结构和性能的影响

采用热压烧结和热挤压工艺成功制备出SiC颗粒增强铝基复合材料,探究了烧结温度和热挤压工艺对复合材料显微结构、抗拉强度以及断裂方式的影响。结果表明,随着烧结温度增加,铝基复合材料密度和抗拉强度逐渐增大。热挤压工艺可以极大地提高铝基复合材料的致密性和力学性能,烧结温度为600℃时挤压态铝基复合材料密度为2.85 g/cm3,抗拉强度为223.7 MPa。     

粉末注射成形SiCp/Cu复合材料的显微组织与力学性能

通过粉末注射成形技术制备了SiC颗粒增强Cu基复合材料,并采用溶剂脱脂和热脱脂工艺对注射坯料进行脱脂,再对脱脂坯料进行了烧结,获得了致密烧结件.观察了不同SiC含量的SiCp/Cu复合材料的断口形貌,研究了不同SiC含量SiCp/Cu复合材料的硬度、抗拉强度和磨损性能.结果表明:随着SiC含量的提高,SiCp/Cu复合材料的断口韧窝减少,撕裂棱增多,材料趋向于脆性断裂;随着SiC含量的提高,该复合材料的硬度升高,但强度在SiC含量为10vol％时最高,SiC含量进一步提高则强度下降;随着SiC含量的提高,SiCp/Cu复合材料由粘着磨损向颗粒磨损转变,磨损率下降.     

成形温度对SiCP/Al复合材料性能的影响

采用粉末冶金的方法制备12%SiC_p/6066Al(体积分数)复合材料,研究了热压与热挤压成形温度对复合材料性能的影响。结果表明,热挤压有利于SiC颗粒在基体中的再分布且是粉末冶金法制备SiC颗粒增强铝基复合材料的必要工艺,而热压则有利于提高增强颗粒与基体的界面结合强度;在高于基体固相点温度热压烧结而低于固相点温度热挤压时,金属基体强度高且界面结合牢固,复合材料的性能最佳。本工艺中12%SiCp/6066Al的最佳热压温度为560℃,热挤压温度为430℃。     

热压烧结-热挤压复合工艺制备SiCp/6061Al基复合材料

采用热压烧结-热挤压复合工艺制备了SiC体积分数为35%的SiCp/6061Al基复合材料。观察了复合材料的金相组织和断口形貌,检测了复合材料的密度和抗拉强度。分析了热压和热挤压复合工艺对复合材料的影响。结果表明:采用热挤压二次成形后,增强体在基体中的分布均匀化,与挤压方向平行;复合材料的致密度达到98.09%,抗拉强度达到248 MPa;基体组织晶粒细化,并产生大量的位错和亚晶组织;SiCp/6061Al复合材料断裂机理主要由6061Al基体的韧性断裂和增强体SiC颗粒的脆性断裂组成。     

喷射沉积SiC_p/Al基复合材料致密化及其显微组织与力学性能

采用热压后多道次热轧制备喷射沉积SiC_p/Al-8.5Fe-1.3V-1.7Si复合材料板材,研究热压、轧制工艺参数对复合材料显微组织、力学性能的影响。对热压后和轧制后的SiC颗粒的形状与分布、弥散粒子形貌、致密度与硬度进行研究,并分析与总结致密化过程中孔隙与沉积颗粒的变形。结果表明:在热压温度480℃、压力125 MPa,且当坯料直径略小于热压模内径时进行热压会产生一定程度的剪切变形,有利于SiC颗粒的均匀分布和孔洞的闭合;此时弥散粒子粒径为50~80 nm,晶粒粒径为600~900 nm,位错少,相对密度达98.8%,但仍残留孔隙。轧制过程中的大剪切变形促进了沉积颗粒的变形和颗粒之间冶金结合,有利于提高材料的致密度和力学性能。经480℃多道次热轧,沉积颗粒边界消失,弥散粒子钉扎位错,Al_(12)(Fe,V)_3Si约为100 nm、晶粒约为1μm,无明显Al_(13)Fe_4相析出,材料相对密度达99.5%。当轧制总压下量低于20%时,SiC颗粒无序分布,孔隙减少,密度和硬度增加;当总压下量为20%~40%时,由于SiC颗粒相对基体转动和滑动产生孔隙引起密度和硬度下降。总压下量超过40%时,SiC颗粒的长轴方向平行于轧制方向,SiC颗粒与基体之间的间隙逐渐弥合,密度和硬度升高。当总压下量达到95%,相对密度达99.5%。     

真空热压法制备2024Al/Gr/SiC复合材料的显微组织和力学性能（英文）

采用真空热压法制备了2024Al/Gr/SiC复合材料,其中SiC颗粒和鳞片状石墨(Gr)的体积分数分别为5%~10%和3%~6%。采用光学显微镜、扫描电镜、硬度和拉伸性能测试研究SiC颗粒和石墨对分别经160、175和190°C时效处理后复合材料显微组织和力学性能的影响。结果表明:加入SiC颗粒和石墨能明显加速第二相时效析出,但SiC颗粒对时效行为的影响比石墨大。复合材料的拉伸强度和伸长率随着SiC颗粒和石墨含量的增加而降低,石墨对伸长率的影响比SiC颗粒更大。2024Al/3Gr/10SiC复合材料在165°C时效8 h时的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为387 MPa,280.3 MPa和5.7%。2024Al/Gr/SiC复合材料的断裂机制为基体韧性断裂和复合相颗粒与基体间撕裂断裂。     

热轧温度对喷射沉积SiC_p/Al基复合材料组织和致密度的影响

采用热轧方式制备喷射沉积SiC_p/Al-8.2Fe-1.6V-1.8Si复合材料板材,对热轧后的Si C颗粒的形状与分布、弥散颗粒形貌、密度进行研究。结果表明:喷射沉积SiC_p/Al-8.2Fe-1.6V-1.8Si复合材料基体中存在弥散的球形Al_(12)(Fe,V)_3Si弥散颗粒,粒径介于50~80 nm范围内;热轧能够降低弥散颗粒的粒径。复合材料的室温拉伸力学性能随着热轧温度的增大表现出先增加后减小的变化规律,在轧制温度440℃时拉伸性能最强。440℃热轧处理后,复合材料的Al_(12)(Fe,V)_3Si衍射峰出现了明显增强的变化;未热轧复合材料的Si C颗粒未发生分层现象,热轧处理后材料密度明显增大,其致密度高达98.6%。     

热压烧结SiCp/ZL101A复合材料显微组织研究

采用真空热压烧结在不同工艺参数下制备SiC颗粒体积分数分别为10%,20%,30%,40%的SiCp/ZL101A复合材料,研究烧结温度、保温时间等工艺参数对SiCp/ZL101A复合材料显微组织的影响以及SiC含量对SiC颗粒在基体ZL101A中分布均匀性的影响,同时对SiCp/ZL101A复合材料界面进行透射电镜显微分析。结果显示,随着烧结温度的增加,组织致密度增加,气孔数量及尺寸减小;保温时间的增加导致复合材料平均晶粒尺寸的增加;随着SiC颗粒体积分数的增加,SiC颗粒在基体ZL101A中分布均匀性变差;固相烧结法制备的SiCp/ZL101A复合材料中没有出现界面反应现象。     

热压烧结温度对SiC/Al-Zn-Mg-Cu复合材料微观结构与力学性能的影响

利用粉末冶金法制备了含15%SiC (体积分数)的SiC/Al-7.5Zn-2.8Mg-1.7Cu (质量分数,%)复合材料,采用TEM、EPMA和拉伸实验等分析测试手段,研究了热压烧结温度(500～560℃)对复合材料微观组织和力学性能的影响。结果表明,所选热压温度下均可制备致密无孔洞的复合材料坯锭。热压温度为500和520℃时,SiC/Al界面反应程度较轻,挤压棒材经T6热处理后,Zn元素均匀分布于基体中,但存在的少量富Mg微米级难溶相使复合材料的力学性能产生较大波动。当热压温度升高到540℃时,富Mg难溶相尺寸明显减小,元素分布变得更均匀,复合材料力学性能稳定性明显提升。当热压温度继续升高到560℃时,Mg元素开始向SiC颗粒周围偏聚,界面反应更加严重,而且降低了基体中MgZn_2的体积分数,使复合材料抗拉强度明显下降。对560℃热压的复合材料进行高角度环形暗场像和EDS分析,发现SiC/Al界面同时存在含Mg氧化物和粗大的MgZn_2沉淀相。     

SiCp/Al基复合材料的高压扭转试验

采用高压扭转（high-pressure torsion,HPT）工艺制备SiCp/Al基复合材料,试验发现随着扭转半径的增加,剪切应变增大,SiC颗粒分布逐渐均匀;升高温度,SiC颗粒分布的均匀性好;随着扭转半径的增加材料的硬度先增加后减小,且材料越致密,SiC含量越多,分布越均匀,材料硬度越高。     

碳纳米管铜基复合材料的制备

利用CVD法制备多壁碳纳米管，并对其进行亲水化表面处理。在存在表面活性剂的情况下，利用共沉积法制备碳纳米管一超细铜粉复合粉体。复合粉体经还原后，采用冷压烧结、六面顶热压、真空热压烧结和真空热压后热轧4种不同工艺成型。利用SEM和XRD比较了这几种工艺成型的复合材料结构和被氧化的情况。结果表明，采用真空热压后热轧工艺制备的碳纳米管铜基复合材料的致密度较高且能有效地防止被氧化。     

层状ZrB2基陶瓷的增韧机制分析

将传统陶瓷中的轧膜工艺应用到超高温陶瓷的制备上,制备ZrB2基层状复合陶瓷。根据层间应力需求设计材料组分。基体层组分为ZrB2+10vol%SiCp+10volSiCw;中间层组分为ZrB2+44.1vol%SiCp+37vol%MoSi2。复合陶瓷在1950℃,25MPa条件下热压烧结制成并进行机械性能测试及微结构观察。结果显示,复合陶瓷有较高的致密度,力学性能较纯ZrB2陶瓷有较大的提升。微观结构观察表明,由于层状结构的存在,裂纹在扩展过程中反复偏转,吸收了大部分能量,有效的提高了复合陶瓷的韧性。复合陶瓷的增韧机制为弱界面层对裂纹的偏折、裂纹分支、基体片层的破坏以及基体片层内部增韧的协同增韧。     

Comparative study on hot rolling of Cu-Cr and Cu-Cr-CNT nanocomposites

Cu-1%Cr (mass fraction) and Cu-1%Cr-5% carbon nanotube (CNT) (mass fraction) nanocomposite powders were produced by mechanical alloying and consolidated by hot pressing. Then, nanocomposites were hot-rolled by the order of 50% reduction at 650 °C. The structure and microstructure were investigated by X-ray diffractometry (XRD) and scanning electron microscopy (SEM). Relative density, microhardness, thermal stability, electrical and wear properties were evaluated. Compared to the Cu-Cr sample, the relative density of Cu-Cr-CNT sample is greatly improved from 75% to near full density of 98% by hot rolling. Although electrical conductivity and microhardness increase in both Cu-Cr and Cu-Cr-CNT nanocomposites after hot rolling, the effect of hot rolling on the enhancement is more prominent in the presence of CNTs. The microhardness and electrical conductivity of hot-rolled Cu-Cr-CNT nanocomposite approach HV 175 and 68% (IACS), respectively. Also, hot rolling is more effective on thermal stability improvement of Cu-Cr-CNT nanocomposite compared to Cu-Cr composite. However, after hot rolling, both the friction coefficient and wear loss of the Cu-Cr sample display higher reduction than those of Cu-Cr-CNT nanocomposite owing to different wear mechanisms. After hot rolling, friction coefficient and wear loss of Cu-Cr sample display variation of 25% and 62%, respectively.     

轧制变形对网状结构TiB_w/Ti复合材料组织与力学性能的影响(英文)

通过反应热压技术成功制备出网状结构TiB晶须增强纯钛(TiBw/Ti)复合材料。原位合成的TiB晶须分布在大尺寸Ti基体颗粒周围形成网状结构。这种新型的网状结构TiBw/Ti复合材料表现出优异的综合力学性能。为了进一步改善力学性能及指导后续塑形变形加工,研究这种新型复合材料的轧制变形行为。结果表明:由于基体的形变强化,这种新型TiBw/Ti复合材料的强度可以通过轧制变形得到有效的提高,并且强度水平随着变形量的增加而增加。其中,通过轧制变形,可以使8.5%TiBw/Ti复合材料的强度从842MPa提高到 1030 MPa。需要指出的是,随着变形量的增加,TiB晶须的断裂程度也增加,这一点对复合材料的力学性能是不利的。     

热变形对烧结Cu-10wt.%WC复合材料组织及性能的影响

采用还原法制备Cu-10%WC复合粉末(质量分数),热压烧结得到Cu-10%WC复合材料,并进行热轧处理。采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、透射电子显微镜、拉伸试验等研究了热轧对Cu-10%WC复合材料组织和性能的影响及机理。结果表明,经热轧：复合材料中WC颗粒尺寸无变化但沿轧制方向重新排列;Cu晶粒尺寸减小,发生再结晶时沿(220)晶面择优生长,降低了与WC颗粒结合界面的错配度。轧制后,复合材料抗拉强度从426 MPa提高至492MPa,硬度HV_0.2从1467.1 MPa提高至1634.6 MPa,导电、导热性能不变。热轧使WC颗粒重新排列调节了位错的分布、Cu晶粒择优取向提高与WC颗粒界面结合强度以及细晶强化的作用,提高了复合材料综合性能。     

Cf／SiO2复合材料的组织性能与强韧化机理

采用真空热压烧结工艺制备了高致密的短C纤维（Cf)补强增韧SiO2基复合材料,研究了其组织结构、力学性能和强韧化机制。10％Cf/SiO2复合材料非晶态基体SiO2只发生部分晶化,Cf在基体中分布较均匀,并呈层状分布。复合材料强度、断裂韧性和断裂应变均基体显著改善,分别达到74MPa,2.4MPa.m^1/2和0．144％。压痕裂纹扩展行为和断口分析表明,Cf的桥接、拔出和诱导裂纹传转等是复合材料的强韧化机制。     

Effects of rolling deformation on microstructure and mechanical properties of network structured TiBw/Ti composites

TiB whiskers reinforced pure Ti (TiB_w/Ti) composites with a novel network microstructure were successfully fabricated by reaction hot pressing (RHP). TiB whiskers are in situ synthesized around the large pure Ti matrix particles, and subsequently formed into TiB_w network structure. The novel TiB_w/Ti composites with a network microstructure exhibit a superior combination of mechanical properties. In order to further improve the mechanical properties and guide the subsequent plastic forming, the rolling deformation behavior of the novel composites was investigated. The results show that the strength of the novel TiB_w/Ti composites can be effectively enhanced by rolling deformation due to the matrix deformation strengthening effect, and increased with increasing the rolling reduction. The strength of 8.5%TiB_w/Ti (volume fraction) composite is significantly increased from 842 MPa to 1030 MPa by rolling deformation. It is certain that the TiB whiskers are gradually broken with increasing the rolling reduction, which is harmful to the mechanical properties of the composites.     

热加工工艺对钛-钢复合板界面力学性能和显微组织的影响

研究了热加工工艺对钛-钢复合板界面力学性能和显微组织的影响。测试了在A，B，C，D4种温度下热轧复合板界面的力学性能，用金相显微镜及扫描电镜观察了界面显微组织并分析了界面的成分。结果表明，在A，B2种温度下轧制的钛-钢复合板界面机械性能良好，延伸率高，其剪切强度不但可保持坯料原有的水平，甚至还略有增加。在C，D2种温度下轧制的钛-钢复合板界面机械性能相对较低，延伸率较高，但剪切强度要比爆炸复合坯料低，尤其是D加热温度，轧制后界面剪切强度急剧下降。热轧的终轧温度也是影响钛-钢复合板界面结合性能的重要因素。在低于相转变温度的合适温区热轧，且终轧温度合适，获得的钛-钢复合板结合界面无爆炸波纹，没有污染，生产的脆性化合物极细小，组织类同于钛材完全退火的等轴组织。     

Effects of Cu content on microstructures and compressive mechanical properties of CNTs/Al-Cu composites

The carbon nanotubes (CNTs) reinforced Al-Cu matrix composites were prepared by hot pressing sintering and hot rolling, and the effects of Cu content on the interfacial reaction between Al and CNTs, the precipitation behavior of Cu-containing precipitates, and the resultant mechanical properties of the composites were systematically investigated. The results showed that the increase of Cu content can not only increase the number and size of Cu-containing precipitate generated during the composite fabrication processes, but also promote the interfacial reaction between CNTs and Al matrix, leading to the intensified conversion of CNTs into Al₄C₃. As a result, the composite containing 1 wt.% Cu possesses the highest strength, elastic modulus and hardness among all composites, due to the maintenance of the original structure of CNTs. Moreover, the increase of Cu content can change the dominant strengthening mechanisms for the enhanced strength of the fabricated composites.     

半固态铸轧AZ91D镁合金板带的再加工组织性能

实验研究了半固态铸轧成形技术制备的AZ91D镁合金板带的再加工组织性能及特点。半固态铸轧实验是在自制的试验机上进行的,得到半固态铸轧AZ91D镁合金板带之后,分别进行冷轧、热轧和冲杯实验,加工后取样观察显微组织。实验结果表明,半固态铸轧的AZ91D镁合金板带材具有较好的加工性,最大冷变形可达到28%,热变形可达到47%。观察组织可见,横断面、纵断面固相颗粒在轧制作用下都有所变形,纵断面的变形更为严重,说明组织沿轧制方向塑性变形较大。