B4C/6061Al复合材料焊接接头组织与力学性能研究*

基于碳化硼中¹⁰B同位素优良的热中子吸收能力,铝基碳化硼复合材作为中子吸收材料越来越多的应用于核电站中。但碳化硼颗粒的加入使该材料的可焊性变差,因此研究其焊接行为变得十分必要。采用钨极氩弧焊(Tungsten inert gas,TIG)和搅拌摩擦焊(Friction stir welding,FSW)对体积分数为30%的B₄C/6061Al复合材料进行焊接,研究不同焊接方法、焊缝填充材料对复合材料对接接头微观组织及力学性能的影响。B₄C/6061Al复合材料焊接接头拉伸性能如下：FSW焊>TIG焊(Al-Si焊丝)>TIG焊(6061Al焊丝)>TIG焊(6061Al-Mg焊丝)>TIG焊(无填充)。TIG焊缝区容易产生气孔、B₄C颗粒分布不均匀及有害生成相是导致其力学性能不佳的主要原因。FSW可以有效避免基体金属与增强相的高温化学反应,使得焊缝区的晶粒细化,增强相颗粒的分布比TIG焊均匀,为30%B₄C/6061Al复合材料最佳焊接方法,其接头的室温拉伸强度达247 MPa,为母材强度的85%。     

铸态Al18B4O33W/Al复合材料中基体的实际性能

根据X射线应力测量的基本原理，建立了复合材料基体拉伸应力与应变关系的试验方法，研究了铸态25%（体积分数）Al18B4O33W/6061Al复合材料中基体力学性能。结果表明：复合材料基体屈服强度及加工硬化系数明显高于单一基体材料，从而地复合材料基体实际性能及强化效应有了直接的认识。     

SiC_P/6061Al复合材料高温单轴拉伸时相关棘轮行为的细观本构模型

以已有试验研究和细观本构框架为基础,在新发展的非线性随动硬化律中引入反映热恢复效应的修正项,得到了一个新的细观粘塑性循环本构模型;采用该模型对SiCP/6061Al复合材料在高温(300℃)下的时相关单轴拉伸和棘轮行为进行了模拟。结果表明:修正项的引入有效提高了模型对SiCP/6061Al复合材料高温单轴棘轮行为及其时间相关特性的预测能力。     

SiCw／Al复合材料切屑的热模压成形回收方法

用热模压成形方法回收18λ％、SiCw/6061Al复合材料切屑，直接制造出杯状复合材料零件。结果表明：复合材料切屑加热到700℃时具有良好的可成形回收性，回收复合材料零件中显微组织及硬度分布均匀，力学性能基本达到原始复合材料的水平。     

Cu-Al_2O_3复合材料的塑性变形与再结晶

研究了弥散强化型 Cu- Al2 O3 复合材料的塑性变形行为 ,以及塑性变形和退火对材料组织与性能的影响规律。结果表明 :复合材料的冷变形组织以孔隙的充分压合、纤维状长晶和界面Al2 O3 的均匀分布为特征 ,冷变形后材料的性能大大提高。稳定的 Al2 O3 粒子可显著提高复合材料的再结晶温度 ,高温退火与热变形均未发生明显的再结晶。复合材料具有优良的抗热稳定性和很高的高温强度。     

热挤压对Al2O3p/6061铝基复合材料拉伸性能及组织的影响

采用挤压铸造法制备了体积分数为30%的Al2O3p/6061铝基复合材料,进行了挤压比为10:1的热挤压,对铸态和挤压态复合材料进行了常温拉伸试验,用光学显微镜和透射电镜对变形前后的显微组织进行了观察.结果表明:热挤压改善了材料的组织,提高了材料的力学性能.     

多孔铝及多孔Al/Al2O3复合材料的压缩行为

用粉末烧结法制备出了开孔型多孔铝及以Al2O3为增强相的铝基多孔复合材料,材料相对密度及孔径分别在0.25～0.40和100～400 μm范围内变化.对这两种多孔材料的压缩行为进行了研究.结果表明:Al/Al2O3复合材料有着比多孔铝更为有利的响应特征和更高的流动应力,该复合材料的压缩应力-应变曲线较为平坦,在与多孔铝相对密度相近时,屈服强度提高40%以上;经T6热处理,Al/Al2O3复合材料的屈服强度可进一步提高35%左右;此外,该复合材料的压缩行为具有明显的孔径依赖性,随孔径增大,流动应力升高,这主要与烧结过程中孔表面残留的气体有关.     

SiC_W/A1复合材料的铣削加工

作者根据SiC/LD2零件的实际铣别加工情况及SiCW／6061材料切削试验资料，绘出了K类硬质合金锐刀是加工SiC晶须增强铝合金复合材料较合适的刀具，并给出了纤维体积含有率yi，切削速度v。，每齿进给量fz，切削路程I。对刀具后刀面磨损值yB及表面粗糙度值Rz的影响规律。供同行借鉴和参考。SIC晶须增强铝合金复合材料（记为SiCW／6061），具有很高的比强度和比刚度（比强度与钛合金TC4相近，比刚度比TC4高出50％左右），耐磨．导热性好，具有热膨胀系数小等特点，故在航天、航空、汽车工业领域有着广阔的应用前景。5iCW／A1复合材料…     

金属基复合材料概述(1)

金属基复合材料是由陶瓷颗粒成纤维（如SiC,Al2O3,TiC,TiB等）增强金属或者合金基体而得到的,具有高的比刚度、比强度、耐磨性和高温性能,且具有可设计性,是一类高性能先进材料,在航空、航天、汽车等领域具有良好的应用前景。东南大学已开发出铝基、镁基、锌基、钛基等多种复合材料,有些已开始应用于汽车发动机。目前,可供应多种金属基复合材料的铸件与型材。     

纤维增强金属

大有前途的轻型结构材料人们对表1中的B/Al,C/Al,钢纤维/铝等纤维增强金属(Fiber Reinforced Metals以下称FRM)进行了各种的研究,同时报告了它的许多优点。可是,这种金属基体复合材料在工业上实际应用却是屈指可敬的。表中的B/Al材料是最常用的一种,以它来作为轻型的结构材料是大有希望的。B/Al材料同表2中所列设计参数的塑料系复合材料相比,其最大的特点     

Al(OH)_3阻燃剂含量对麦秸纤维/废旧聚丙烯再生复合材料性能的影响

制备了阻燃麦秸纤维增强废旧聚丙烯再生复合材料,研究了阻燃剂Al(OH)_3含量对复合材料阻燃及力学性能的影响。结果表明:Al(OH)_3的加入极大地提高了复合材料的阻燃性能,并减少了融滴现象,当Al(OH)_3质量分数为40%时,垂直燃烧级别达到FV-0级,极限氧指数达到28.9;Al(OH)_3的添加使复合材料的热分解温度明显提高;随着Al(OH)_3含量的增加,复合材料的拉伸强度、弯曲强度、冲击强度呈现先升高后降低的趋势,当Al(OH)_3质量分数为30%时,复合材料的阻燃性能和力学性能达到最佳组合。     

不同体积分数纳米Al2O3颗粒增强铝基复合材料的力学性能探究

复合材料高强度和高塑性不可兼得的难题限制了其广泛的运用,因此如何制备高强度和高塑性的复合材料是使其具有更广泛运用的关键.采用高能球磨和真空热压烧结技术制备不同体积分数纳米Al2 O3颗粒增强铝基复合材料.采用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等方法对复合材料的微观结构进行分析,通过准静态压缩测试复合材料的力学性能,并对复合材料的失效方式进行了初步分析.研究结果表明纳米Al2 O3颗粒在铝基体中分散均匀,没有发生团聚现象.随着纳米Al2 O3颗粒体积分数的增加复合材料的强度提升明显,其中15vol.％-Al2 O3/Al复合材料的最大压缩强度达到741 MPa,同时具有23.5％的失效应变,复合材料的失效方式也由脆性-韧性混合断裂转变为脆性断裂.研究结果对铝基复合材料的研究以及工业运用具有一定的参考价值.     

电弧超声对SiC_p/6061Al复合材料等离子弧焊缝组织与接头性能的改善作用

通过高频调制等离子电弧激发出电弧超声,以Ti-6061Al合金片作为填充材料对SiC_p/6061Al复合材料进行等离子弧(PAW)原位合金化焊接,并与常规PAW进行对比,研究了电弧超声对焊缝组织和性能的影响。结果表明:与常规PAW相比,电弧超声使焊缝组织明显细化,TiN、TiC等颗粒分布更加弥散,且无气孔、裂纹等缺陷,焊缝中没有发现脆性相Al_4C_3的生成;电弧超声使焊缝中心区硬度有一定程度下降;焊接接头抗拉强度提高到252 MPa,比常规PAW焊接接头的提高了约7%;同时拉伸断口韧窝数量明显增加,呈现出明显的韧性断裂特征。     

金刚石砂轮与CBN砂轮加工铝合金Al6061的对比试验研究

分别用金刚石砂轮和CBN砂轮加工铝合金Al6061,通过正交实验,研究加工工件的表面形貌、表面粗糙度以及磨削力等情况。结果表明:随着磨削深度的不断增加,CBN砂轮磨削铝合金Al6061的加工表面粗糙度高,砂轮堵塞严重,并伴随着大量材料堆积,严重影响了加工表面质量;在相同试验条件下,金刚石砂轮加工铝合金Al6061的加工表面质量优于CBN砂轮,主要原因是金刚石砂轮加工铝合金时所产生的磨削力比CBN砂轮小。     

伊斯卡EPN-F整体硬质合金立铣刀

<正>在航空航天工业领域应用中,碳纤维增强塑料(CFRP)是复合材料中尤其难加工的材料。复合材料非常耐磨且难以加工,这源于复合材料由具有特别物理性能的材料层叠而成,从而具有硬度高、韧性高、强度高的特点。复合材料的组成没有准确的配比,难以设计完全适合的刀具,且因切削环境严     

Cu—Al2O3复合材料的塑性变形与再结晶

研究了弥散强化型Cu-Al2O3复合材料的塑性变形行为，以及塑性变形和退火对材料组织与性能的影响规律，结果表明：复材料的冷变形组织以孔隙的充分压合、纤维状长晶和界面Al2O3的均分布为特征，冷变形后材料的性能大大提高。稳定的Al2O3粒子可显著提高复合材料的结晶湿度、高温退火与热变形均未发生明显的再结晶。复合材料具有优良的抗热稳定性和很高的高温强度。     

反应生成Al2O3颗粒增强铝基复合材料

采用电磁搅拌方法,向Al熔体中加入AlNH4(SO4)2,反应生成了Al2O3颗粒,成功制备了Al2O3/Al复合材料.采用此方法制备复合材料成本低、工艺简单.试验结果表明,生成的Al2O3颗粒小,均匀分布在Al基体上,具有显著的增强效果,复合材料的硬度远高于基体材料.     

混合结构机械臂关节壳轻量化设计

为了进一步减轻碳纤维复合材料(CFRP)和铝合金(AA)构成的混合结构机械臂的重量,以其混合结构中T700/BA9916碳纤维—6061铝合金关节壳为研究对象。借助ABAQUS使用一种联合拓扑优化和正交设计的方法对关节壳进行轻量化设计:首先进行拓扑优化获得关节壳材料的理想分布,再基于优化结果考虑加工工艺进行正交设计改进拓扑优化结果。运用这种方法能同时达到材料分布符合实际和设计计算量减少两点优势。结果表明:混合关节壳采用环向开槽、开槽个数为六、开槽宽度50°试验方案时,比优化前质量减轻12.67%,且满足相应强度、刚度约束,对混合结构机械臂轻量化设计具有一定指导意义。     

纳米Al2O3填充LDPE/POM复合材料的力学和摩擦性能研究

采用挤出混合与注塑成型制备出不同含量的纳米Al2O3填充LDPE/POM复合材料,并进行力学和摩擦磨损性能实验。结果表明,随着纳米Al2O3的增加,LDPE/POM复合材料的缺口冲击性能先提高后降低,其中添加8%纳米Al2O3后复合材料的缺口冲击强度提高了近3倍;添加Al2O3纳米粒子后增加了复合材料的摩擦因数,但对耐磨性影响不大。由于纳米Al2O3作为刚性粒子可以提高材料的硬度,因此复合材料仍表现出良好的耐磨性;然而纳米粒子在摩擦表面富集,产生了犁沟现象,因此提高了材料的摩擦因数。     

B4C/Al复合材料的组织、力学性能和制备研究进展

B4C颗粒增强铝基复合材料不仅比强度高、耐磨性能优异,还兼具多种功能特性,是核工业、航空航天、汽车工业等领域中不可缺少的结构材料和功能材料.综述了B4C/Al复合材料的研究现状,总结了搅拌铸造法、粉末冶金法和冷喷涂增材制造法等各种方法的优缺点,对比了不同工艺下制备的B4C颗粒增强铝基复合材料的硬度、拉伸强度、屈服强度、抗压强度等力学性能方面及显微组织的表现,并展望了其发展方向.