时效处理对中高体积分数SiCp/2024Al复合材料力学性能的影响

采用热等静压工艺分别制备了SiC_p体积分数为35%、45%和55%的SiC_p/2024Al复合材料,研究了固溶时效处理对3种复合材料硬度、弯曲强度和冲击性能的影响。结果表明,3种SiC_p体积分数的复合材料均由Al、SiC和Al₂Cu相组成,致密度均较高,基体与SiC_p增强体之间结合紧密。固溶时效处理(T6)可以显著提升复合材料的硬度。SiC_p体积分数为35%、45%和55%的复合材料的时效硬化曲线变化规律基本一致,均在时效2 h时达到峰时效状态,硬度分别比制备态复合材料提升了51.56%,41.51%和18.78%。SiC_p体积分数为35%的时效态复合材料弯曲强度提升幅度最显著,由622.48 MPa提升至838.11 MPa。随着SiC_p体积分数的增加,制备态复合材料的冲击吸收能量由3.43 J逐渐降低至1.00 J,T6处理会进一步降低复合材料的冲击性能。     

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。     

喷射共沉积SiC_p/2024复合材料的显微组织与力学性能

利用喷射共沉积-热挤压-轧制工艺制备SiC_p/2024复合材料板材.研究该复合材料轧板热处理后的显微组织及力学性能,并确定其最佳的热处理工艺条件.结果表明:轧制态复合材料组织细小均匀,晶粒尺寸为3～4 μm,SiC颗粒均匀分布在基体合金中;采用490 ℃、1 h固溶处理和170 ℃、8 h时效后,SiC_p/2024复合材料轧板的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为480 MPa、358 MPa和6.4%,基体合金中存在大量细小的第二相颗粒,为Al_2MgCu及Al_2Cu相;峰时效状态时复合材料的布氏硬度值为228 HB,与轧板原始硬度相比较增幅达130%;喷射共沉积SiC_p/2024复合材料轧板到达峰时效时间比铸造2024铝合金的短,这主要是因为喷射沉积基体合金内细小均匀的晶粒组织、基体合金内高密度的位错组态以及SiC颗粒的引入,均有利于沉淀相的提前析出.     

增强相含量对SiC_P/2024复合材料显微组织和力学性能的影响

采用热等静压的方法制备了不同比例SiC颗粒增强相增强铝基复合材料,研究了SiC质量分数在15wt%～20wt%条件下,增强相含量对SiC_P/2024复合材料微观组织、拉伸性能及硬度的影响。结果表明:SiC颗粒在铝基体中呈骨架连续分布,经固溶热处理和自然时效后,晶粒尺寸增大,整体均匀化,界面结合状态良好,SiC_P/2024复合材料的拉伸强度有明显的提高;当SiC质量分数在15wt%～20wt%时,随着增强相含量的增加,SiC_P/2024复合材料抗拉强度和硬度变化不大,但会提高材料的屈服强度。相比未添加SiC颗粒的铝基体,SiC颗粒作为硬质相加入到铝基体后,在界面结合状态良好的状态下,对材料的力学性能具有良好的改善作用。     

真空压力浸渗制备SiCp/AZ91复合材料的显微组织、力学性能和磨损行为

采用真空压力浸透法制备SiC_p/AZ91复合材料,研究其显微组织、力学性能和耐磨性。结果表明,SiC颗粒均匀分布于金属基体中,并与基体界面结合良好。Mg₁₇Al₁₂相在SiC颗粒附近优先析出,SiC与AZ91基体的热膨胀系数失配导致高密度位错的产生,加速基体的时效析出。与AZ91合金相比,SiC颗粒的加入提高了复合材料的硬度和抗压强度,这主要是由于载荷传递强化和晶粒细化强化机制。此外,由于SiC具有优异的耐磨性,在磨损过程中形成稳定的支撑面保护基体。     

搅拌铸造制备新型Al2024/SiC/赤泥复合材料的特性和抗拉强度（英文）

采用搅拌铸造技术制备SiC颗粒(5%,质量分数)和赤泥(5%~20%,质量分数)颗粒增强2024铝基复合材料。利用扫描电子显微镜(SEM)和电子能谱(EDS)技术表征合成的复合材料;另外,利用Taguchi实验设计方法测试混杂复合材料的抗拉强度。结果表明,混杂复合材料中的增强颗粒分散均匀,结合充分;复合材料的密度和孔隙率随着增强体含量的增加而降低,抗拉强度随着赤泥含量和时效时间的增加而增加;复合材料中赤泥含量对抗拉强度影响最大,其次是时效时间。总体来说,与基体材料Al2024铝合金相比,铝合金/SiC/赤泥复合材料在优化条件下具有更优异的抗拉强度(高34%)。     

SiCp/Al复合材料低损伤加工技术研究进展

SiC_p/Al复合材料具有优异的性能,在尖端的空天装备中应用广泛,但由于其组成相碳化硅颗粒和铝合金之间存在的巨大性能差异,使得加工过程中极易出现加工损伤,严重影响SiC_p/Al复合材料产品的精度和使役性能,制约着SiC_p/Al复合材料的工程化应用。本文围绕SiC_p/Al复合材料低损伤加工技术,从加工损伤的形成机理、加工损伤的影响因素、低损伤加工工具和加工工艺3个方面对国内外相关的研究进展进行分析,总结目前针对SiC_p/Al复合材料低损伤加工技术研究现状和不足之处,并指出发展趋势和方向。     

热挤压和脉冲电流对AZ91镁合金及其复合材料显微组织和力学性能的影响

为探究SiC_p对AZ91镁合金在电脉冲处理过程中组织和性能演变规律的影响,通过在AZ91合金中添加1%(体积分数)微米级SiC_p制备了SiC_p/AZ91复合材料,联合低温正挤压和电脉冲处理对AZ91合金和SiC_p/AZ91复合材料的组织进行细化,利用光学显微镜分析显微组织的演化,测试合金和复合材料的室温力学性能。结果表明,和AZ91合金相比,添加了增强相颗粒后的复合材料挤压之后具有更高的位错密度和形变储存能,从而促进电脉冲处理时的静态再结晶过程。电脉冲处理后的AZ91合金及复合材料的屈服强度和抗拉强度分别为320、450 MPa和380、454 MPa。由于SiC_p与镁基体界面处应力集中而形成的微裂纹,导致复合材料抗拉强度增幅较小。     

真空热压SiC_p/2024Al复合材料力学性能与显微结构

采用真空热压法制备了体积分数为30%的Si Cp/2024Al复合材料,研究了该复合材料的显微组织结构及力学性能。结果表明,复合材料组织致密,颗粒与基体界面结合状况较好,Si C颗粒在铝基体中基本上分布均匀。经490℃、2 h固溶处理和170℃、8 h人工时效后,Si Cp/2024Al复合材料的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为409 MPa、325 MPa和4.9%,基体中存在大量的纳米析出相为S'(Al2Cu Mg)。随Si C颗粒加入,复合材料力学性能提高,其断裂方式为基体开裂和界面处撕裂。     

SiCp/Al复合材料与Fe36Ni合金超声波钎焊

利用超声波钎焊方法使用ZnAlSi钎料实现了Fe36Ni合金与45%SiC_p/2024Al和55%SiC_p/A356两种复合材料的连接,并得到由SiC颗粒增强的复合焊缝.通过扫描电镜、能谱等方法对焊缝的微观结构以及断口形貌进行了观察,对接头的压剪强度进行了测试,分析了Fe36Ni与两种复合材料钎焊接头微观组织和接头强度的差异.结果表明,在Fe36Ni与两种复合材料的钎缝中,钎料与两侧母材界面均形成良好的冶金结合,SiC颗粒均匀分布于焊缝中.Fe36Ni与45%SiC_p/2024Al的接头抗剪强度为110~145 MPa,Fe36Ni与55%SiC_p/A356的接头抗剪强度为75~85 MPa.Fe36Ni与45%SiC_p/2024Al的接头断裂位置为钎缝中,而Fe36Ni与55%SiC_p/A356的接头断裂位置位于Fe36Ni与钎料的界面上.     

Tensile and Fracture Properties of 15 vol% SiCp/2009Al Composites Fabricated by Hot Isostatic Pressing and Hot Extrusion Processes

15 vol% silicon carbide particle (SiC_p)-reinforced 2009Al matrix (15 vol% SiC_p/2009Al) composites were fabricated by hot isostatic pressing (HIP) and hot extrusion processes. The tensile and fracture properties of 15 vol% SiC_p/2009Al were studied. The results showed that hot extrusion increased the ultimate tensile strength (UTS), yield strength (YS), elongation (EL), reduction in area (RA), and fracture toughness of the composites. The heat treatment resulted in the increase in UTS, YS, and fracture toughness, but a decrease in EL and RA. Both hot extrusion and heat treatment had negligible effects on elastic modulus (E). With the increase of SiC_p size, the UTS, YS, and E decreased, but the EL and RA increased. The fracture toughness increased first and then decreased with increasing SiC_p size, and when the SiC_p size was about 7 μm, the composites obtained the maximum fracture toughness value of 31.74 MPa m^1/2.     

对A356Al合金细化和变质处理的研究

研究了A356Al合金熔体处理过程中细化与变质的交互作用。结果表明:只添加Al-10Sr的熔体处理,α-Al二次枝晶间距为19.6μm,抗拉强度228MPa、屈服强度177MPa、伸长率8.9%、布氏硬度73HBW;而只添加Al-4Ti-1B的熔体处理,α-Al二次枝晶间距为17.3μm,抗拉强度203MPa、屈服强度159MPa、伸长率6.9%、布氏硬度67HBW。指出:Si相的形态对A356Al合金力学性能影响最大,变质效力是限制A356Al合金力学性能的首要因素。     

Effect of SiC volume fraction on the age-hardening behavior in SiC particulate-reinforced 6061 aluminum alloy composites

The age-hardening behavior in the SiC particulate-reinforced 6061 aluminum alloy composites (SiCp/6061 Al alloy composites) was investigated using hardness measurement, calorimetric technique and transmission electron microscopy. The aging time for the peak hardness in 10%SiCp/6061 Al and 20%SiCp/6061 Al alloy composites was shorter than that of the unreinforced 6061 Al alloy, and the age-hardening was most accelerated in the 20%SiCp/6061 Al alloy composite. It is induced from the high density of dislocations in SiCp/6061 Al alloy composites which act as heterogeneous nucleation sites of precipitates and as a high diffusivity path of alloy elements. The precipitation sequence and the aspect of precipitates in the 6061 Al alloy cannot be affected considerably by the presence of SiC particulate and the volume fraction of SiC particulate. The activation energies for the formation of the intermediate β' phase in the unreinforced 6061 Al alloy, 10%SiCp/6061 Al and 20%SiCp/6061 Al alloy composite were 142.6 kJ/mol, 127.3 kJ/mol, 106.1 kJ/mol, respectively.     

时效处理对AlSi9Cu3压铸铝合金组织和力学性能的影响

通过拉伸试验、光学显微镜、扫描电镜及能谱仪等分析手段研究了T5时效处理(160 ℃×6 h)后AlSi9Cu3高压铸造(HPDC)铝合金的显微组织、力学性能和拉伸断口形貌。结果表明,AlSi9Cu3高压铸造铝合金试样经过时效处理后,显微组织主要为等轴晶状的初生α-Al、共晶Si相以及析出θ-Al₂Cu相和α-Fe相。析出的平衡相θ-Al₂Cu弥散分布在晶界上,提高了AlSi9Cu3压铸铝合金的强度和硬度。时效处理后,AlSi9Cu3压铸铝合金的抗拉强度、屈服强度、伸长率和硬度分别为375 MPa、258 MPa、4.0%和94 HBW。同时在AlSi9Cu3压铸铝合金的拉伸断口观察到了准解理和少量沿晶断裂特征。     

铝合金激光-多股绞合焊丝MIG复合焊接头组织与性能分析

选用1 × 3结构的ER5356铝合金多股绞合焊丝,进行5A06铝合金激光-多股绞合焊丝MIG复合焊对接试验,通过金相、扫描电镜、电子背散射衍射、拉伸和硬度测试等方法对20 mm厚焊接接头的微观组织和力学性能相关性进行分析. 结果表明,铝合金激光-多股绞合焊丝MIG复合焊工艺性较好,焊缝主要由α(Al)基体和弥散分布的Al₃Mg₂第二相组成,焊缝中心区以等轴晶为主,晶粒的平均尺寸为34.83 μm;热影响区晶粒细小,存在回复再结晶,晶粒的平均尺寸为10.21 μm. 焊接接头硬度在75 ~ 90 HV之间,其中熔合区硬度值最低,为母材硬度值的84.6 %;焊接接头平均抗拉强度292 MPa,为母材抗拉强度的84 %,拉伸试件断口断裂位置为熔合区附近,呈现出韧性断裂特征.     

AZ31Mg/2A12Al爆炸复合板界面组织与性能

镁合金板上复合铝合金板对拓宽镁合金的使用范围具有重要意义. 采用爆炸焊接进行了镁合金板和铝合金板工艺试验,并制成镁合金和铝合金复合板. 使用光学显微镜、扫描电子显微镜观察焊后复合板结合界面处的微观形貌,分析了界面形成过程. 使用显微硬度计和剪切试验机测量了复合板结合界面处的硬度和抗剪强度. 结果表明,经爆炸焊接后,复合板界面熔化区发生了冶金结合,对应的组织为Al₃Mg₂和Al₁₂Mg₁₇金属间化合物的混合物. 熔化区域硬度为126 HV, 较基板硬度有明显升高(铝合金110 HV,镁合金70 HV). 结合界面处同一取样方向上,试件抗剪强度存在差异:x轴方向取样的剪切件强度呈现出先增加后减小的变化趋势,其平均值分别为112.3 MPa (垂直爆炸方向),87.0 MPa (平行爆炸方向);y轴方向取样的各剪切件强度基本相当,平均值分别为56.5 MPa (垂直爆炸方向),62.0 MPa (平行爆炸方向).     

时效温度对Ti-5Al-4Zr-10Mo-3Cr钛合金微观组织及力学性能的影响

研究了Ti-5Al-4Zr-10Mo-3Cr合金经过β相区固溶(880 ℃)、不同温度时效(540~620 ℃)处理后次生α相(α_s)析出形貌及其对力学性能的影响。结果表明:随着时效温度由540 ℃升高至620 ℃,合金中析出α_s相片层厚度由0.030 μm增加到0.142 μm,屈服强度由1353 MPa降低至1074 MPa,断后伸长率由2.5%升高至11.4%,即时效析出的微米级片层α_s能够显著调控合金的力学性能。此外,时效温度升高使合金的拉伸断裂由沿晶脆性断裂为主转变为韧窝穿晶为主的韧性断裂方式。Ti-5Al-4Zr-10Mo-3Cr合金时效析出的片层状α_s相的厚度大于0.1 μm,合金的断后伸长率≥6%。当时效温度为600 ℃时,合金的硬度为387 HV10,抗拉强度为1182 MPa,伸长率为8.5%,具有良好的强塑性匹配。     

形变诱导析出对7A20铝合金组织与性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜、X射线衍射仪和拉伸试验机等手段研究了预变形温度和预析出时间对7A20铝合金中第二相析出行为和组织性能的影响。结果表明:300~450 ℃预变形温度下析出的MgZn₂相,粒子尺寸基本在0.1 μm左右,400 ℃析出的粒子数量最多,分布更均匀。不同预处理制度下,合金在400 ℃保温2 h的预析出处理后,屈服强度和抗拉强度达到最高值,分别为170 MPa和310 MPa,同时伸长率也达到20%。拉伸断口均表现为韧性断裂特征。热轧形变和预析出处理后,MgZn₂析出相衍射峰主要出现在40°~45°之间。试验合金1、2和4 h预析出处理后,MgZn₂相的尺寸分别为0.1~0.2、0.3~0.8和0.6~1.0 μm。第二相粒子密度随预析出时间的延长逐渐降低。     

Mn元素在7A99铝合金中微观组态分布的研究

通过半连续铸造方式向7A99铝合金中添加0.4%Mn(质量分数)元素,采用SEM、TEM、HRTEM与三维原子探针(3DAP)开展Mn元素在7A99铝合金铸锭、均匀化以及固溶时效过程中的微观组态分布的研究。结果表明,Mn元素在7A99铝合金铸锭中主要以晶界处鱼骨状的含AlZnMgCuMn的MgZn2型非平衡共晶化合物形式存在;均匀化处理后,Mn元素在7A99铝合金中主要以Al₆Mn析出相与断续、细小、颗粒状的含AlZnMgCuMn的S型(Al₂CuMg)第二相形式存在;固溶处理后,Mn元素主要以Al₆Mn析出相形式存在,其尺寸范围处于0.2~1μm;120℃时效过程中,Mn元素始终主要以与尺寸稳定、与铝基体非共格的Al₆Mn析出相形式存在;Mn元素在120℃时效过程中未析出新相,且未参与影响7A99铝合金中Zn、Mg元素的时效析出行为。