硅酸铝短纤维铝基复合材料耐磨性研究

本文研究了以硅酸铝短奸维作增强体，工业纯铝L00，铸造铝合金ZL101为基体的复合材料耐磨性。并与以颗粒状Al2O3为增强体进行对比。结果表明：硅酸铝纤维／ZL101复合材料的耐磨性为ZL101的321倍。在相同摩擦条件下，基体相同的铝基复合材料，以硅酸铝短纤维作增强体较以颗粒Al2O3为增强体有着更高的耐磨性。应用摩擦理论推导了磨损方程Ws=1/3·K/α·P/σm·1/[(1 Ef/Ew)·Vf/(1-Vt)与实测吻合。     

原位反应Al_2O_3/Al-Si基复合材料的组织和性能

以废铝和铸造粉尘为原料,先通过预处理制成铝粉和石英粉,采用粉末冶金方法原位反应制出Al_2O_3/Al-Si基复合材料,并研究了它的组织和性能。结果表明:随着复合材料中自生Al_2O_3的增多,抗拉强度和伸长率下降,复合材料沿晶断裂趋于明显;硬度升高,基体中分布的Al_2O_3颗粒增强效果明显;耐磨性升高,磨损表面呈铝基体+增强相+孔隙的耐磨组织。     

Al_2O_3陶瓷增强高锰钢基复合材料耐磨性能的研究

通过高应力三体磨料磨损试验,对比研究Al_2O_3陶瓷增强高锰钢基复合材料和高锰钢的耐磨性能,采用SEM观察磨损试样的微观磨损形貌,并通过测试磨损试样亚表层显微硬度研究材料磨损硬化程度。研究结果表明,本试验条件下Al_2O_3颗粒增强高锰钢基复合材料中陶瓷颗粒与高锰钢基体没有成分过渡,界面处无明显裂缝,说明试样中虽然没有形成冶金结合,但是机械咬合紧密。高应力三体磨料磨损试验中,在3 kg和5 kg两种不同载荷下,Al_2O_3颗粒增强高锰钢基复合材料耐磨性优于高锰钢的耐磨性,而且随着磨损时间的延长,复合材料的相对耐磨性不断提高。在3 kg载荷120 min磨损条件下复合材料的相对耐磨性是高锰钢的1.39倍,在5 kg载荷120 min磨损条件下复合材料的相对耐磨性是高锰钢的1.27倍,可见较低载荷下Al_2O_3颗粒增强高锰钢基复合材料相对耐磨性较高。亚表层显微硬度测试表明,高锰钢和Al_2O_3颗粒增强高锰钢基复合材料在相同磨损时间下,5 kg载荷下的磨损硬化效果高于3 kg载荷下的磨损硬化效果。同时,纯高锰钢的磨损硬化硬度值最高可达到HV 580,而复合材料在较高载荷下由于陶瓷颗粒的保护,其高锰钢基体磨损硬化效果没有纯高锰钢明显。     

泡沫铝基复合材料的研究进展

介绍了泡沫铝基复合材料的研究进展,概述以Al_2O_3、Si C为代表的硬质陶瓷颗粒增强相以及Al_2O_3短纤维、碳纤维等纤维增强相的加入对泡沫铝基复合材料的性能影响。研究表明,增强相的加入可有效解决发泡过程难以控制,所得成品存在的气泡大小不一、分布不匀,材料稳定性差等问题。此外,适量增强相的加入可有效提高泡沫铝基体的压缩强度、吸能效率以及阻尼性能,但是过量增强相的添加反而会引起泡沫铝基体的脆性增强,造成该复合材料性能的下降。     

Al_2O_3-SiO_2/AZ91D镁基复合材料的挤压浸渗制备工艺及微观组织和界面的研究

采用挤压浸渗法制备Al_2Or_3-SiO_2/AZ91D复合材料.改进制备工艺,利用价格低廉且来源广泛的硅酸铝短纤维作增强体,用磷酸铝作黏结剂制得预制体.在预制体温度660℃、模具温度560℃、浇注温度760℃和压力30～50MPa下,通过挤压浸渗工艺制备AZ91D镁基复合材料.采用光学显微分析、XRD衍射分析、SEM扫描分析等方法研究该复合材料.结果表明,镁与磷酸铝黏结剂反应后在界面上生成一定数量的Mgo颗粒和少量的MgAl_2O_4颗粒,致使硅酸铝增强纤维和镁合金基体之间形成较强界面结合.复合材料组织致密、无明显孔洞及夹杂等铸造缺陷.其界面上的反应产物主要有MgO、MgP_4、MgAl_2O_4和Mg_2Si     

硅酸铝短纤维／ZL101复合材料的时效对摩擦磨损行为的影响

本文研究了硅酸铝短纤维ZL101时效行为的影响，探讨了不同时效处理与复合材料摩擦磨损扦为的关系结果表明，时效温度越高，硬度及摩擦磨损性能越低．但均比铸态和固熔态的复合材料性能要好。160℃时效时的复合材料性能最好。     

硅酸铝短纤维/ZL101复合材料的时效对摩擦磨损行为的影响

本文研究了硅酸铝短纤维ZL101时效行为的影响，探讨了不同时效处理与复合材料摩擦磨损行为的关系结果表明，时效温度越高，硬度及摩擦磨损性能越低，但均比铸态和固熔态的复合材料性能要好。160℃时效时的复合材料性能最好。     

铸态硅酸铝短纤维／ZL109复合材料的摩擦磨损性能

摩擦磨损试验结果表明,硅酸铝短纤维／ＺＬ１０９复合材料在干、油摩擦条件下,其耐磨性都大大高于基体合金,摩擦系数明显低于基体合金,特别是在干摩擦条件下,耐磨性提高幅度、摩擦系数降低幅度更大。适当的时效能改善复合材料的耐磨性,当处于峰时效时,复合材料的摩擦系数往往较小     

三维连续镍网增强ZL109复合材料磨损机理研究

采用真空吸铸制备了三维连续镍网增强ZL109复合材料,利用M-200型摩擦磨损试验机对复合材料在干摩擦条件下的磨损行为及磨损机理进行了研究.结果表明,三维连续镍网与基体界面处生成了新相Al3Ni2；复合材料的耐磨性始终优于基体合金,且随着网络孔径的减小,复合材料的的耐磨性增强.在磨损过程中,ZL109为典型的粘着磨损,复合材料为粘着磨损和磨粒磨损同时起作用.     

转喷微注法制备Al_2O_3/7075铝基复合材料的组织及力学性能

通过转喷微注法制备Al_2O_3/7075复合材料,自行设计了转喷微注装置,利用氩气流将增强体颗粒注入熔融金属液,解决了增强体颗粒不易进入金属内部的问题。试验选用不同含量(质量分数分别为0、2%、4%和6%)的亚微米Al_2O_(3p)作为增强相制备Al_2O_3/7075复合材料,并对其组织性能进行观察与测试。结果表明,这种工艺制备成的Al_2O_3/7075复合材料的晶粒组织较不含Al_2O_3的基体合金小,当Al_2O_3的质量分数为4%时,Al_2O_3/7075复合材料的拉伸强度达到最高值182 MPa,较基体铝合金的拉伸强度提高了20%,硬度从HB76提升到HB113,提高了48%;如果进一步增加增强相含量,则复合材料拉伸性能开始出现下降的趋势。     

Aluminum matrix composite reinforced by in-situ formed intermetallic Al3Ti

The reinforced phase of in-situ formed intermetallic compound Al3Ti with grain size about 0.5μm in the aluminum matrix composite was achieved by the method of liquied-solid reaction under specific condition.The orientations were also studied.The results show that under T6 heat treatment regime,the tensile strength,hardness,elastic modulus and elongation of Al3Ti/ZL101 in-itu composite are increased by 32.8%,14.4%,19.2% and 14.6% respectively in comparison with those of Zl101,Al3Ti is uniformly distributed in α（Al)matrix with a clear phase interface,and the orientation relationship between Al3Ti and α（Al)is (006)AlTi∥(022^-)Al3Ti∥(022^-)Al,[122^-]Al3Ti∥[110^-]Al.The strengthening mechanisms of Al3Ti/ZL101 in-situ composite is proved to be caused by fine grain size,spreading distribution and dislocation multiplication.     

基体合金对连续Al2O3f/Al复合材料微观组织及拉伸强度的影响

选用Nextel610型Al2O3纤维作为增强体,采用真空气压浸渗法制备了纤维体积分数40%、基体合金分别为1A99、ZL210A、ZL301及7075合金的单向连续Al2O3f/Al复合材料,并用NaOH溶液萃取出Al2O3纤维,研究了基体合金对连续Al2O3f/Al复合材料的致密度、纤维损伤及拉伸强度的影响。结果表明：基体合金对连续Al2O3f/Al复合材料的致密度和微观组织有明显影响,其中连续Al2O3f/ZL301复合材料致密度最高为99.2%,组织缺陷最少;连续Al2O3f/1A99复合材料致密度最低为96.8%,这种差异是由于不同基体与纤维之间润湿性不同导致的。不同基体与纤维发生了不同程度的界面反应,最后表现为对纤维的损伤程度不同。连续Al2O3f/1A99、Al2O3f/ZL210A、Al2O3f/ZL301及Al2O3f/7075四种复合材料的拉伸强度分别为465MPa、479MPa、680MPa和389MPa,缺陷、纤维损伤和界面结合强度是影响连续Al2O3f/Al复合材料强度的主要因素。     

T6热处理对Al+SiC预制颗粒增强ZL101/ZL101-Mg基复合材料组织和力学性能影响的研究

通过半固态搅拌铸造的方法制备了Al+SiC预制颗粒增强ZL101基及ZL101-Mg基复合材料,研究了T6热处理对该复合材料微观组织及力学性能的影响。结果表明,T6热处理对Al+SiC预制颗粒增强ZL101基复合材料和Al+SiC预制颗粒增强ZL101+Mg基复合材料中SiC颗粒的分布没有明显影响。但T6热处理使Al+SiC预制颗粒增强ZL101复合材料中共晶硅细化,Al+SiC预制颗粒增强ZL101+Mg复合材料中共晶硅长大变粗。T6热处理对Al+SiC预制颗粒增强ZL101复合材料抗拉强度的平均提升率达到了54.44%,对其伸长率的平均提升率为5.47%。对Al+SiC预制颗粒增强ZL101+Mg复合材料抗拉强度的平均提升率为13.52%,对其伸长率的平均提升率为31.5%。     

铸造ZL101A／SiCp复合材料的研究

采用真空搅拌复合工艺制备了铸造ZL101A／SiC复合材料,研究了变质和细化处理对复合材料组织的影响。结果表明：变质和细化处理铸造 ZL101A／SiC复合材料制备工艺的重要处理措施,可明显改善复合材料的组织。利用透射电镜对AL／SiC界面特征及界面反应进行分析,同时对该复合材料的铸造性能（熔体合金流动性能、线收缩、体收缩和热裂倾向）以及力学和物理性能进行了测试。     

硅酸铝纤维／铝合金复合材料的高温疲劳特性

采用加压铸造法来制备硅酸铝短纤维增强铝合金材料,并通过与ZL109合金的对比试验,研究高温下材料的冲击疲劳特性。结果表明;在本试验条件下硅酸铝短纤维增强铝合金复合材料的高温冲击疲劳性能不如ZL109合金,但是随试验温度的提高,ZL109合金的抗冲击疲劳能力下降的速率比硅酸铝短纤维增强铝合金复合材料的快。     

ZL101/SiCp复合材料制备及其缺陷分析

对于高增强体含量的复合材料,其材料的致密性显得尤为重要,本文采用冷等静压结合热等静压的方式制备SiCp/Al复合材料克服了这个困难,实现净成形,具有工艺简单等优点,使用180#α-SiC颗粒作为增强体,体积分数为20%,同时采用ZL101铝粉作为基体,其中采用冷等静压方法能制备出冷坯料材料的理论密度可达75%,后续采用热等静压制备出的碳化硅颗粒增强铝基复合材料具有致密性良好,颗粒分布均匀,无明显的聚集现象。同时结合SEM和EDS对界面的分析表明碳化硅颗粒增强铝基复合材料产生的缺陷主要是增强体碳化硅颗粒和铝基体结合的界面处有细小的气孔存在,使材料的有效承载面积减小,最终导致材料破断。初步分析了复合材料微缺陷产生的机理。界面处反应生成的界面相对于复合材料的影响。     

复合强化Al_3Ti·AlN/ZL101原位复合材料研究

用 OM及 TEM对 Al3Ti· Al N/ZL 10 1及 Al3Ti/ZL 10 1原位复合材料的微观结构进行了研究 ,并测试了试验材料的力学性能。通过综合分析微观结构对力学性能的影响 ,探讨了原位复合材料的增强机制。研究结果表明 :原位复合材料中由于 0 .5μm左右增强相的存在 ,使基体及共晶硅的晶粒明显细化 ;增强相均匀弥散地分布于α- Al晶粒内部 ,对α- Al有强烈的细化作用 ;复合增强体强化的原位复合材料 Al3Ti· Al N/ZL 10 1比单一增强体强化的原位复合材料Al3Ti/ZL 10 1及基体材料 ZL 10 1有更好的力学性能。细晶强化和弥散强化是本文所述的原位复合材料的主要强化机制     

玄武岩颗粒增强7A04铝基复合材料的界面结构及力学行为

采用喷射成形技术制备7A04铝合金及玄武岩颗粒增强7A04铝合金复合材料,利用金相显微镜(OM)、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)和能谱(EDS)分析复合材料微观组织和界面结构,对比研究复合材料的力学性能。结果表明:玄武岩颗粒在铝基体中弥散分布,并与铝基体形成强力结合界面,玄武岩颗粒边缘的SiO2不断被反应生成的Al2O3取代,形成一层几十纳米厚度的高温反应层,反应生成的Al2O3强化玄武岩颗粒与铝基体的结合界面;弥散分布的玄武岩颗粒促进基体中位错增殖、空位形成和析出相的析出,析出相主要以板状的η(MgZn2)相和亮白色条状或椭球状的T(Al2Mg3Zn3)相为主,结合界面、高位错密度及弥散分布的第二相显著提高复合材料的力学性能,添加玄武岩颗粒的7A04铝合金复合材料的屈服强度和极限拉伸强度分别达667 MPa和696 MPa,与未添加玄武岩颗粒的7A04铝合金相比分别提高10.4%和10.1%。     

纤维增强二元铝合金凝固偏析的数值模拟

根据合金凝固过程中的守恒定律和传输原理 ,建立了纤维增强二元铝合金的凝固模型。利用所建立的模型 ,对Al2 O3 /Al Cu合金复合材料凝固时溶质传输和分布进行了数值模拟 ,研究了复合材料凝固时溶质偏析对纤维 /基体界面的影响。模拟结果与实验结果吻合较好。     

纤维增强铝基复合材料及其应用

纤维增强铝基复合材料由于具备各种特殊性能或优良的综合性能,越来越受到人们的重视。讨论了纤维增强铝 基复合材料的主要组成部分——作为增强剂的纤维,并列举了若干典型纤维增强铝基复合材料的性能,以及纤维增强铝基 复合材料应用实例。