喷射共沉积SiCp/6066Al复合材料的组织性能增强颗粒捕获机制

研究了喷射共沉积SiCp/6066Al基复合材料增强颗粒的捕获机制,以及复合材料在加工过程中组织、性能的变化.结果表明:喷射沉积过程中,平均粒度为10μm的SiCp颗粒基本上可以被6066铝合金完全捕获;复合材料平行挤压方向轧制的致密度和强度高于垂直挤压方向轧制的,平行轧向的强度高于垂直轧向的.     

颗粒增强铝基复合材料6066Al／SiCp的时效析出特性

采用喷射共沉积工艺制备了6066Al基体铝合金以及含不同体积分数增强颗粒的6066Al/SiCp铝基复合材料，与常规则熔铸＋挤压的基体铝合金比较，喷射共沉积基体铝合金和复合材料的力学性能峰值时效时间明显缩短，即喷射共沉积6066Al和6066Al/SiCp颗粒增强铝基复合材料发生加速时效现象。对材料的微观组织进行常规金相和透射电镜观察，分析了SiCp增强陶瓷颗粒以及喷射共沉积工艺对材料时效析出行为的影响。研究表明：喷射共沉积工艺所形成的非平衡组织中溶质原子浓度高，时效析出驱动力大，有利于时效过程溶质原子扩散和第二相的形核。喷射共沉积材料细化的晶粒组织及复合材料中的高密度位错有利于非均匀形核，是加速材料时效析出动力学过程的主要原因。     

喷射共沉积7075/SiCp复合材料薄板的轧制成形

研究了轧制方式、轧制温度等对喷射共沉积7075/SiCp复合材料挤压板材成形性能、显微组织和力学性能的影响.结果表明:挤压变形可以提高7075/SiCp喷射共沉积坯的轧制变形性能,平行于挤压方向取样并进行交叉轧制可以制备出高质量、高性能的薄板;轧制变形对挤压过程中形成的SiC颗粒条带状不均匀分布有显著的改善作用,随着轧制变形量的增加,SiC颗粒分布趋于均匀;轧制过程中,SiC颗粒破碎,尺寸明显变小,形貌呈钝化趋势;7075/SiCp复合材料薄板(T6态)的力学性能为:σs＝536.2MPa,σb＝670.2MPa,δ＝4.8%.     

SiC颗粒尺寸对喷射共沉积7075Al／SiCp挤压及轧制的组织和性能的影响

研究了喷射共沉积方法制备的7075Al／SiCp复合材料挤压及轧制过程中SiC颗粒的分布。通过拉伸实验、微观组织的金相及拉伸断口SEM观察分析了SiCp颗粒尺寸对材料组织和性能的影响。实验表明，SiCp在挤压过程中沿厚度方向形成分层分布，SiCp的尺寸及粒度分布对于聚集有较大的影响；轧制过程对挤压时形成的SiCp分层分布有一定的减弱作用，但改善程度和SiCp的尺寸有关；SiCp颗粒尺寸对复合材料的力学性能及断裂机制有很大的影响。     

雾化器往复扫描喷射共沉积制备6066/SiCp坯锭技术

提出了雾化器往复扫描喷射共沉积制备6066／SiCp的装置和方法，并与传统的喷射共沉积装置进行了比较。采用了螺旋给料陀螺负压引流乏气送粉装置和分离式双环缝雾化器来加入SiC颗粒增强相，制备了大规格的6066／Sicp复合材料坯锭。     

Al/SiCp复合材料的断裂行为

采用粉末冶金和喷射沉积方法制备了Al及Al／SiCp复合材料，测试了材料的力学性能，利用金相显微镜和扫描电镜观察了材料的断裂行为。结果表明，Al／SiCp复合材料的强度比基体材料的高，但塑性低。粉末冶金方法制备的Al／SiCp复合材料与喷射沉积方法制备的比较，前者组织更致密，强度更高，塑性更好，断裂是SiC颗粒开裂，裂纹的传递主要沿颗粒中形成的裂纹扩展；后者断裂主要表现为SiC颗粒从基体中拔出，裂纹的传递大多是SiC颗粒周围形成的裂纹在基体中扩展。     

楔压加工对SiCp/7090铝基复合材料的影响

采用一种新型的楔压工艺对大尺寸多层喷射共沉积SiCp/7090复合材料进行致密化加工,研究了楔压加工对多层喷射沉积工艺制备的SiCp/7090复合材料组织及性能以及沉积坯与挤压坯密度的影响规律.研究表明,楔压过程中,在大的静水压力以及剪切应力的共同作用下,复合材料中孔洞被逐渐拉长闭合,致密化效果良好,压制后,SiC颗粒被明显破碎,其分布得到改善.致密化后的材料经过热处理后其横向强度σb达到540 MPa,压向强度σb达到325 MPa.     

SiC颗粒增强铝基复合材料薄板轧制工艺研究

研究了轧制方式、轧制温度等对SiC颗粒增强铝基复合材料显微组织和力学性能的影响.轧制温度为410℃,沿平行于挤压方向进行交叉轧制可以制备出高质量、高性能的薄板.轧制态7075/SiCp复合材料薄板的力学性能为: δa=542.51 MPa, δb=666.09 MPa, δ=4.91%.轧制变形对挤压过程中形成的SiC颗粒条带状不均匀分布也具有改善的作用:轧制过程中,SiC颗粒破碎,尺寸明显变小,形貌呈钝化趋势,随着轧制变形量的增加,SiC颗粒分布趋于均匀.     

SiCp/Al-8.5Fe-1.3V-1.7Si复合材料的显微组织及室温力学性能

研究了多层喷射沉积SiCP/Al-8.5Fe-1.3V-1.7Si复合材料通过挤压后再轧制以及模压致密后再轧制的显微组织特点及其室温力学性能。通过金相显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜和透射电镜观察在加工过程中复合材料的显微组织,分析显微组织密度对室温力学性能的影响。结果表明：通过挤压后再轧制以及模压后再轧制的SiCp/Al-8.5Fe-1.3V-1.7Si复合材料具有突出的室温性能,其中通过挤压后轧制板材的室温抗拉强度（σb）达555 MPa,模压后轧制得到的板材室温抗拉强度（σb）达620 MPa;分析认为其突出的室温性能主要得益于复合材料中的颗粒状SiC的颗粒增强以及材料中弥散析出的Al13（Fe,V）3Si相、喷射沉积工艺得到基体材料的细小晶粒（约800 nm）、通过大量变形形成晶粒内和晶界附近的位错缠结以及喷射原始颗粒边界氧化皮的破碎而产生的强化。     

热加工工艺对喷射沉积SiCp/Al-Fe-V-Si组织与性能的影响

研究了多层喷射沉积SiCp/Al-8.5Fe-1.3V-1.7Si复合材料的挤压后轧制和热压后轧制两种热加工工艺,对比研究了这两种工艺对于复合材料板材的显微组织和力学性能的影响.通过金相电镜、扫描电镜、透射电镜观察了复合材料通过不同工艺加工后的显微组织.结果表明,热压后再轧制比挤压后再轧制,复合材料具有更加均匀的显微组织,其力学性能更加优异,热压后轧制得到的板材室温抗拉强度达620 MPa,伸长率达9.5%.分析认为,热压致密能克服挤压过程中带来的SiC颗粒分层现象,SiC颗粒与基体结合良好保证了显微组织的均匀和细小,因而加工得到的板材具有优异的力学性能.     

含高体积分数SiCp的铝基复合材料制备与性能

以电子封装为应用对象, 通过合理选择一定粒径分布的SiC颗粒, 采用挤压铸造方法制备了SiC颗粒体积分数分别为50%, 60%和70%的3种SiCp/Al复合材料. 材料组织致密, 颗粒分布均匀. 复合材料的平均线热膨胀系数(20～100 ℃)随SiC含量的增加而降低, 在8.3×10-6～10.8×10-6/℃之间, 与Kerner模型预测值相符. 复合材料比强度和比刚度高, 均可以满足电子封装应用的技术要求.     

6066/SiCp复合材料最佳SiCp体积含量计算

通过粉末冶金方法制备了SiCp体积含量不同的6066/SiCp复合材料,测试其室温力学性能。结果表明,随SiCp体积含量增加,复合材料的强度增加,而伸长率下降;利用复合材料拉伸变形过程的分解模拟,计算了6066/SiCp复合材料中SiCp最佳体积含量为8.1%,与试验结果基本符合。     

SiCp尺寸及含量对SiCp/Cu基复合材料电学和力学性能的影响

以纳米级、亚微米级、微米级三种粒径SiCp和微米级铜粉为原料，采用冷压烧结和热挤压方法制备出三种粒径SiCp／Cu基复合材料，分析和对比了复合材料显微组织的变化，研究了SiC。尺寸及含量对SiCp／Cu基复合材料导电性能和力学性能的影响。结果表明，不同尺寸及含量的SiCp在基体中有不同的分布形式，SiCp／Cu基复合材料具有良好的导电性能，其导电性随SiCp尺寸的增大而增高，随SiCp含量的增高而降低；其力学性能随SiCp尺寸及含量有着复杂的变化规律。     

亚微米SiCp含量对SiCp/Cu基复合材料性能的影响

以亚微米级(130nm)碳化硅颗粒(SiCp)和微米级(10μm)Cu粉为原料，采用冷压烧结和热挤压方法制备出SiCp／Cu基复合材料，研究其SiCp含量对SiCp／Cu基复合材料电学、力学和摩擦学性能的影响。结果表明：当SiCp体积含量从0．5％增高到5．0％时，电导率从96．2％IACS下降到87．4％IACS，维氏硬度从64．8MPa增高到87．8MPa，抗拉强度从213．3MPa增大到217．3MPa，伸长率从41．5％下降到8．6％；SiCp／Cu基复合材料具有优良的摩擦学性能，0．5％SiCp／Cu基复合材料和5．0％SiCp／Cu基复合材料的磨损质量损失在载荷为300～1200N时分别仅是工业供应态T3铜的1／4．07～1／1．13和1／14．25～1／2．10，亚表层疲劳裂纹引发的疲劳磨损是SiCp／Cu基复合材料的磨损机理之一，磨损表面和亚表面没有明显的来自对磨钢的Fe元素。     

SiCp含量和尺寸对Al基复合材料摩擦学特性的影响

通过分析SiCp/Al基复合材料中第二相SiCp的含量、分布和尺寸对其性能的影响,深入地研究了微米、亚微米SiCp/Al复合材料的摩擦磨损特性,尤其是SiCp/Al复合材料磨损亚表层特性的影响.研究结果表明:复合材料的磨损是粘着磨损、微切削和剥层的共同作用,SiCp对材料粘着磨损有一定的抑制作用,且随着SiCp粒度和含量的增大,SiCp/Al基复合材料的耐磨性也随之增加;由于SiCp承担了部分载荷和表层存在着机械混合层,因此复合材料具有比其基体金属更高的耐磨性.     

Effect of SiCp content on cooling curve characteristics and solidification kinetics of Al-Si/SiCp cast composites

The purpose of this work was to explore the effect of the presence of different quantities of SiC_p on the cooling curve characteristics, latent heat released and solidification kinetics, associated with the cooling and solidification of Al-Si/SiC_p composites produced by the stir casting process. An increase in SiC_p content in A356/SiC_p metal matrix composites produces a shortening of the associated cooling curve and an increase in the eutectic growth temperature with respect to the monolithic metal matrix alloy, cooled under the same experimental conditions. The shortening of the cooling curves could be explained as a result of the measured decrease in the amount of latent heat released during solidification. The increase in the maximum eutectic growth temperature is apparently due to the nucleation of eutectic silicon by SiC_p and also to the change in the growth kinetics and morphology of the eutectic Si from fibrous to platelike. IJCMR/422     

热处理及致密度对高体积分数SiCp/Al复合材料性能的影响

研究了致密度及不同热处理状态对SiCp／A1复合材料的抗弯强度和热膨胀系数的影响。结果表明，致密度对材料的抗弯强度的影响很大，当致密度为94％N98，5％时，强度分别为321及389MPa，相差约70MPa。热处理对复合材料的抗弯强度及热膨胀系数有较大的影响，T6态时的强度达到410MPa，但热膨胀系数减小：而原始态、时效态和退火态的抗弯强度依次降低，热膨胀系数依次升高（在400℃以下）。     

Spray-atomized and codeposited 6061 Al/SiCp composites

Spray atomization and codeposition processes have received considerable attention for the synthesis of discontinuously reinforced metal-matrix composites. This methodology involves the mixing of reinforcements and matrix under thermal conditions such that the matrix contains both solid and liquid phases. In principle, such an approach avoids the extreme thermal excursions, with concomitant degradation in interfacial properties and extensive macrosegregation, normally associated with casting processes. Furthermore, this approach also eliminates the need to handle fine reactive particulates normally associated with powder metallurgical processes. To investigate the utility of this process for the preparation of metal-matrix composites, several silicon carbide particulate-reinforced 6061 Al composites were prepared. The spray-atomized and codeposited materials exhibited attractive combinations of strength, elastic modulus and elongation, although further work is needed to optimize their properties.     

Microstructure and mechanical properties of Al-Fe-V-Si/SiCp composites

The characteristics of microstructures and mechanical properties of the multi-layer spray deposited SiCp/A1-6.SFe-0.6V-1.3Si, SiCp/A1-8.SFe-1.3V-1.7Si and SiCp/Al-10Fe-1.3V-2Si composite sheets obtained by rolling after extruding were investigated. The evolution of the grain and phases of these composites during processing were examined, and the influence of the microstructures on the mechanical properties was analyzed. The experimental results show that the ultimate tensile strengths σb of the three kinds of composite sheets are 420, 535, 470 MPa respectively at room temperature, and 232, 285, 300 MPa at 315℃ and 148, 180, 200 MPa at 400 ℃. The excellent mechanical properties can be attributed to the high solid solubility, fine grain size, Al12（Fe,V）3Si precipitation particles and the SiC particles. And the composition of the matrix alloy has an obvious effect on the mechanical properties of the as-rolled sheets.