镁合金的流动性及充型能力研究综述

充型能力是液态金属铸造成形的一个重要性能,流动性是其重要影响因素之一。目前镁合金铸件正朝着薄壁、复杂化的方向发展,其流动性及充型能力成为影响铸件产品质量的重要因素。本文总结了合金元素、浇注温度和模具温度对镁合金流动性及充型能力的影响。     

55%SiCp/2024Al复合材料时效过程的微观组织与力学性能

选用粒径为12 μm的SiC颗粒和19 μm的2024铝合金粉末,采用热等静压工艺制备体积分数为55%的SiC_p/2024Al复合材料,研究固溶时效处理对SiC_p/2024Al复合材料微观组织和力学性能的影响。结果表明,真空热等静压法制备的复合材料组织致密,SiC颗粒与铝合金结合良好。时效过程中SiC_p/2024Al复合材料呈现出双峰时效行为,与铝合金相比,复合材料提前达到峰时效状态,此时基体中主要强化相为θ″相与S″相。与烧结态相比,复合材料硬度从255 HBW提高到281 HBW,抗弯强度从633 MPa提高到747 MPa。     

碳化硅颗粒表面吸附质对铝基复合材料制备及力学性能的影响

选用粒度为60～80μm的国产磨料级碳化硅颗粒作为增强体、以无压浸渗法制备高体份SiC_p/Al复合材料,采用超声清洗工艺对比研究颗粒表面吸附质对颗粒浸渗性以及复合材料力学性能的影响。结果表明:国产磨料级碳化硅颗粒表面普遍存在少量吸附质(<0.5%),吸附质以粒度更小(<5μm)的碳化硅颗粒为主,个别情况含有少量的游离碳。颗粒表面吸附质的存在严重影响了颗粒表面与熔融铝液的润湿性,并且会大幅度降低复合材料的密度和力学性能。超声清洗工艺可以有效去除碳化硅颗粒表面的吸附质,去除吸附质之后颗粒的浸渗成功率从25%提升至100%,复合材料的抗弯强度从320MPa提升至390MPa,弹性模量从203GPa提升至232GPa。     

泡沫铝材料电磁屏蔽效能的优化研究

选取渗流法制备的泡沫铝材料,测试其内部连通性、表面结构和孔径对其电磁屏蔽效能的影响。结果表明:小孔径泡沫铝材料具有较高的屏蔽效能,平均孔径为0.3mm的泡沫铝的屏蔽幅值在70~110dB之间;增大泡沫铝的表面反射面积可以提高材料对低频电磁波(f1000 MHz)的屏蔽效能;提高泡沫铝的内部连通性可以提高材料对中频电磁波(1000 MHzf2000 MHz)的屏蔽效能。     

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。     

二次铝灰制备微晶玻璃及性能研究

以二次铝灰为主要原料,通过熔融法,经500℃退火、780℃核化以及880℃晶化热处理后制备得到了以钙长石、硅灰石和透辉石为晶相的CaO-MgO-Al2O3-SiO2(CMAS)系灰渣微晶玻璃.采用XRD、DTA、SEM、物化性能测试等研究了铝灰含量对微晶玻璃析晶行为、显微形貌和性能的影响规律.结果表明:铝灰含量为30％的时候微晶玻璃的主晶相为硅灰石,随着铝灰含量的逐渐增加,主晶相变为钙长石.当铝灰含量达到55％的时候,XRD图谱中出现了透辉石的衍射峰.微晶玻璃硬度随着铝灰含量的增加不断增大,密度先降低后增大,耐酸腐蚀性能逐渐降低,耐碱腐蚀性能逐渐增强.     

铁掺杂TiO2纳米管阵列的制备及其电化学性能

在钛基体上,通过二次阳极氧化法和化学方法制备了不同Fe掺杂浓度的TiO2纳米管阵列,分析了所制备掺杂纳米管阵列的表面形貌、结构及化学组成,研究了其耐腐蚀性能。结果表明,0.05mol/L的Fe(NO3)3溶液浸泡可以不破坏纳米管阵列实现Fe离子高浓度掺杂。过高铁离子浓度溶液掺杂会损坏纳米管表面形貌,且实际Fe离子掺杂浓度低。经过低铁离子浓度溶液浸泡后,纳米管阵列表现出最好的耐腐蚀性。     

碳化硼粒度对无压浸渗高体分铝基复合材料微观组织和力学性能的影响

选用平均粒度为2μm和38μm的碳化硼颗粒,分别制备100%(质量分数) 38μm、20%(质量分数) 2. 0μm+80%(质量分数) 38μm和100%(质量分数) 2. 0μm的碳化硼预制体,以无压浸渗法制备三种高体分B_4C/Al复合材料,研究碳化硼颗粒对复合材料的物相组成、微观组织和力学性能的影响。结果表明,三种复合材料均由Al、B_4C、Al_3BC、AlB_2和富Fe-Mn相组成。当增强相完全为大颗粒碳化硼时,复合材料内部碳化硼均匀分布于铝基体,此时界面反应程度较弱,界面产物AlB_2和Al_3BC呈随机分布的特征,且复合材料的硬度和抗弯强度分别为23. 2HRC和406 MPa。由于小颗粒碳化硼具有较高的比表面积,其与熔融状态的铝合金(以下简称"熔铝")实际接触面积较大,使得两者之间发生剧烈的界面反应。因此,当增强相中引入20%(质量分数)小颗粒碳化硼时,复合材料内铝基体消耗量增加,大颗粒碳化硼仍近乎均匀分布,颗粒间组织表现为剩余的细颗粒B_4C和铝均匀分布于界面产物内。由于初始增强相体积分数和陶瓷相界面产物含量均增加,复合材料的硬度提升至40. 02HRC,抗弯强度略有提升(425 MPa),但应变量有所降低。当增强相完全为小颗粒碳化硼时,剧烈的界面反应大量消耗铝合金基体,使得Al_3BC和AlB_2成为B_4C/Al复合材料的主要物相,微观组织呈现为剩余的小颗粒B_4C和铝均匀分布于陶瓷相基体内,复合材料硬度提升至56. 8HRC。然而,由于小颗粒碳化硼在高温烧结过程中存在封闭微孔缺陷且这些缺陷将保留于复合材料内,使得复合材料的弯曲强度降低至248 MPa。     

SiC颗粒整形对高体分铝基复合材料力学性能的影响及有限元模拟

采用流化床气流磨法对平均粒径为65μm的国产磨料级碳化硅(SiC)颗粒进行整形,然后采用无压浸渗法制备高体分SiC_p/Al复合材料,研究颗粒整形对复合材料微观组织和力学性能的影响。结果表明:经整形处理的SiC颗粒更趋近于球形,平均粒度降至52μm,堆积密度由1. 577 g/cm~3提升至1. 846 g/cm~3,复合材料中SiC颗粒体积分数从53. 27%提升至61. 09%,这是复合材料力学性能提升的主要原因。相应地,材料抗弯强度从376 MPa提升至431 MPa,弹性模量从196 GPa提升至219 GPa,材料抵抗微小变形的能力更强。有限元分析结果表明,整形态复合材料在受力过程中应力和应变分布更均匀,局部应力集中现象不显著。     

基体铝合金成分对无压浸渗B4C/Al复合材料微观组织和力学性能的影响

分别选用2024、5056、6061和7075铝合金,采用颗粒级配相同的碳化硼预制体(20%2μm和80%38μm)为增强体,采用无压浸渗法制备4种高体份B4C/Al复合材料(分别对应标记为2M、5M、6M和7M),研究基体合金成分对复合材料的物相组成、微观组织和力学性能的影响。结果表明,4种复合材料均含有A1、B4C、Al3BC、AlB2和富Fe-Mn相,除此之外,2M、5M和7M复合材料还含有Al B10。4种复合材料小颗粒碳化硼聚集区均发生了剧烈的界面反应,生成Al3BC和Al B2。Al B10主要分布于2M、5M和7M复合材料的大颗粒碳化硼周围,并与大颗粒碳化硼连成一体。4种复合材料的洛氏硬度从大到小顺序为2M(45. 7)、7M(43. 1)、5M(41. 8)和6M(40. 02)。2M、5M和7M复合材料内部发现有孔洞存在,导致复合材料弯曲强度和应力均较低。这种效应在7M复合材料中最为明显,其弯曲强度仅为296 MPa。6M复合材料弯曲强度和应变最高,分别为425 MPa和0. 183%,这主要是因为在6M复合材料中,不含Al B10相且残余铝合金相对含量较高。