半固态搅拌参数对A356-10%B_4C_p复合材料显微组织的影响

本工作采用一种半固态搅拌与热轧工艺制备A356-10%B_4C_p(质量分数,下同)复合板材,研究了半固态搅拌参数对A356-10%B_4C_p复合材料铸造及热轧态显微组织的影响。研究发现:搅拌温度为580℃、搅拌时间为15 min、搅拌转速在800 r/min以内时,α-Al的晶粒平均直径和平均圆度随着搅拌速度的增加而减小,B_4C颗粒的分布也随之更加均匀。当搅拌转速超过800 r/min时,α-Al晶粒平均直径和平均圆度反而不再减小,且B_4C颗粒的分布不均匀。当搅拌温度为580℃、搅拌转速为800 r/min、搅拌时间在5～35 min内时,α-Al晶粒平均直径和平均圆度随着搅拌时间的延长而减小,B_4C颗粒的分布也随之均匀。优化的工艺参数为:搅拌温度为580℃,搅拌转速为800 r/min,搅拌时间为35 min。该工艺制备的铸锭经过热轧后,可获得表面光洁的A356-10%B_4C_p复合板材。     

电磁搅拌频率对半固态A356初生α相的影响

利用低过热度浇注和电磁搅拌技术制备半固态A356铝合金浆料。采用变频技术控制电磁搅拌装置,探讨了电磁搅拌频率对半固态初生α相形貌的影响;通过数值模拟获得了磁感应强度较强的电磁搅拌频率。研究结果表明,在半固态A356合金浆料的制备过程中,电磁搅拌频率对半固态初生相的形貌影响很大,通过实验研究获得了制备半固态A356铝合金浆料的合适工艺参数,即在浇注温度620℃、保温温度590℃、保温时间10min、搅拌时间15s的条件下,搅拌频率为30Hz的晶粒细化效果最佳,其平均形状因子为0.80,平均等级圆直径为76.1μm。     

SiCp/Al复合材料搅拌熔炼-液态模锻成型工艺研究

在众多SiCP/Al复合材料的制备方法中,搅拌溶炼法具有工艺简单、设备投入少、经济可行等特点,因而得到了广泛的研究.本研究采用的半固态搅拌熔炼-液态模锻成形SiCP/Al复合材料制备工艺,既具有搅拌法的优点,又能直接将复合材料熔液锻压成形为性能优良、形状复杂的铸件,是铝基复合材料在民用工业上应用的有效途径之一.     

高体积分数SiCp/A356复合材料的显微组织和电导率

铝基复合材料在电子封装领域存在着潜在的应用前景。为获得高体积分数的铝基复合材料,利用压力浸渗法制备了高体积分数SiC颗粒增强A356复合材料(SiC_p/A356),通过金相显微镜、XRD、SEM和EDS等分析手段对其物相、显微结构和电导率进行了表征。结果表明:用该方法制备的SiC_p/A356复合材料组织致密,颗粒分布均匀,界面结合性能较好;SiC增强颗粒与A356基体界面反应控制良好,仅有少量Al4C3脆性相生成。SiC粉体经颗粒表面氧化处理在其表面生成一层SiO_2薄膜,虽抑制了界面反应的发生,但也使复合材料的收缩减小,电阻率增大,导电性能变差。     

搅拌法制备漂珠增强铝基复合材料的熔体分层与控制

采用液态搅拌法制备漂珠增强铝基复合材料过程中, 当颗粒含量较低时, 熔体容易分层。为了了解颗粒在铝熔体中的分布情况, 对试样的不同位置进行扫描电镜分析。结果表明, 在试样的底部有明显的纯铝层,而漂珠在上部的铝熔体中分布均匀。漂珠向熔体上部移动的速度主要取决于漂珠颗粒与铝熔体的密度差、颗粒直径、颗粒体积分数及铝熔体粘度。原料确定后, 只能通过增加铝熔体的粘度或减少浇铸过程的时间来减少纯铝层的产生。因此, 可以采用下浇铸式方法和快速冷却装置, 使颗粒来不及向上运动而被凝固在铝熔体中, 形成漂珠在铝熔体中均匀分布的复合材料。      

SiC 颗粒增强铝基复合材料制备及机加性能研究

采用真空搅拌铸造法制备了20vol%SiC 颗粒增强A 356 基复合材料。SiC 颗粒在基体中分布均匀, 材料抗拉强度319M Pa, 弹性模量98. 9GPa, 延伸率1. 4%。采用聚晶金刚石-PCD 刀具, 在切削速度v= 30～ 40m/m in时, 复合材料对刀具损耗最小, 工件表面粗糙度良好。      

SiCp/Al复合材料搅拌铸造新型搅拌器流场及工艺研究

SiCp/Al复合材料搅拌铸造法虽然具有制备成本低、近终成型的优点,但是实现SiC颗粒在铝合金熔体的均匀分散难度很大,这与搅拌器结构及搅拌工艺有直接关系。采用数值模拟和实验相结合的方法开展了新型桨栅复合搅拌器设计及其工艺研究,比较了桨栅复合搅拌器与单一搅拌器的流场结构和速度场分布,并在此基础上进行了搅拌铸造工艺研究。结果表明:(1)桨栅复合搅拌器能够较好地实现复合材料大体积熔体的均匀搅拌和高速剪切,复合搅拌器内熔体的流场为较好的轴向和径向循环,液面更为平稳,搅拌转速500r/min时熔体最大速度为3.9m/s,流场结构和剪切速度均优于单一形式搅拌器;(2)用桨栅复合搅拌器进行20%(质量分数)SiCp/A357复合材料搅拌铸造工艺实验,在搅拌温度610℃、搅拌转速500r/min、搅拌时间20min的工艺条件下,SiC颗粒分布均匀且无气孔缺陷。     

A356Al/TiB2颗粒增强铝基复合材料的搅拌摩擦焊

采用纯机械化的固相连接技术--搅拌摩擦焊成功地焊接了应用原位反应合成法制造的铸态A356Al/6.5%TiB2(体积分数)颗粒增强铝基复合材料,与铝合金相比,铝基复合材料搅拌摩擦焊的焊缝质量对焊接参数更为敏感.该连接方法在较低温度下实现铝基复合材料的焊接,避免了基体铝合金与增强相之间的化学反应,同时在搅拌头机械搅拌、挤压和摩擦热的共同作用下,焊缝区基体材料的晶粒和增强相被破碎并形成再结晶晶核,细化了组织结构,增强相分布也更加弥散.焊缝区的硬度值波动范围很小,抗拉强度比母材增加约20%.研究表明,搅拌摩擦焊用于连接颗粒增强铝基复合材料具有明显的优势.     

电磁搅拌与浇注温度对半固态A356铝合金中微量稀土细化初生相的影响

在不同浇注温度和电磁搅拌制度下制备了A356铝合金半固态浆料,研究了微量稀土下浇注温度、电磁搅拌频率和时间对半固态A356铝合金初生相形貌及力学性能的影响。结果表明,通过优化半固态制浆工艺条件减少稀土的加入量是可行的,实验表明稀土微量化的合适工艺方案是:浇注温度为630℃,电磁搅拌频率为30Hz,搅拌时间为8s。此时,加入量为0.3%的稀土La细化效果和常规加入量为0.4%La的低过热度浇注的相当,其力学性能也基本相同。     

机械搅拌器对C-SiC/Cu半固态浆料中石墨颗粒和SiCP的影响

利用直桨叶搅拌器在圆柱坩埚内机械搅拌C-SiC/Cu半固态浆料,研究搅拌速度为200 r/min、搅拌器上下移动速度为10 mm/s时C-SiC/Cu半固态浆料中石墨颗粒和SiC颗粒(SiC_P)的均匀性。结果表明:直桨叶与水平面的夹角γ与两种颗粒在坩埚顶部和底部含量偏差都存在二次关系,当γ=30°时石墨颗粒和SiC_P在坩埚中轴向分布均匀,但同一水平面内的SiC_P仍存在偏聚现象,说明SiC_P的偏聚是导致常规直桨叶机械搅拌C-SiC/Cu半固态浆料整体不均匀的主要原因;利用双层桨叶搅拌器代替常规直桨叶搅拌器,通过调整叶片层间距h,当h=10~20 mm时可以消除SiC_P的偏聚现象;通过对单层桨叶搅拌器和双层桨叶搅拌器机械搅拌铸造获得的C-SiC/Cu复合材料进行磨损试验发现,单层桨叶搅拌器不同部位磨损率存在差异,双层桨叶搅拌器磨损率几乎相同。说明SiC_P的偏聚可以通过增大机械搅拌剪切力度得以消除,利用双层桨叶搅拌器进行机械搅拌可以获得均质的C-SiC/Cu半固态浆料。      

碳化硅颗粒增强Al基复合材料的新型制备工艺

综述了碳化硅增强铝基复合材料的几种主要制备工艺,重点阐述了高能超声半固态复合法制备SiCp/Al复合材料.首先用渗流法制备SiC体积分数高的SiCp/Al预制块,进行SiC预分散,然后将预制块加入处于半固态温度条件下的铝合金熔体中,最后导入超声波进行搅拌.此法很好地改善了增强颗粒与基体之间的润湿性,使SiC在基体中均匀...     

SiCp—Al复合材料搅拌熔炼—液态模锻成型工艺研究

在众多ＳｉＣｐ／Ａｌ复合材料的制备方法中,搅拌溶炼法具有工艺简单,设备投入少、经济可行等特点,因而得到了广泛的研究。本研究采用的半固态搅拌熔炼－液态模锻成形ＳｉＣｐ／Ａｌ复合材料制备工艺。既具有拌法的优点,又能直接将复合材料熔液锻压成形为性能优良,形状复杂的铸件,是铝基复合材料在民用工业上应用的有效途径之一。     

玻璃/铝基废弃物复合材料搅拌流场的模拟

运用流体软件Fluent对采用机械搅拌法制备的玻璃/铝基废弃物复合材料流场进行模拟,采用MRF动参考系模型、多相流Mixture混合模型及标准k-ε模型,模拟使用三层正交组合轴流搅拌桨产生的流场。结合搅拌工艺特点对模拟的结果进行了分析,通过分析搅拌槽的宏观流场、轴向速度和径向速度分布,定性指出了各区域搅拌混合的效果,并同其它搅拌桨产生的流场进行了比较。     

用新工艺制备半固态铝合金浆料

用低过热度浇注和弱电磁搅拌工艺制备A356铝合金半固态浆料，研究了浇注温度、搅拌功率和搅拌时间对A356铝合金的半固态浆料的影响．结果表明，用该工艺可以制备出球状初生α—Al晶粒的半固态A356合金浆料．与单纯低过热度浇注的试样相比较，在弱电磁搅拌条件下，适当提高浇注温度亦可获得理想的球状A356合金浆料，也简化了实际浇注工艺的操作．低过热度浇注和弱电磁搅拌，加速了合金液向外传热和减小了其温度梯度，扩大了同时凝固的区域，细化了初生α—Al晶粒，造成的强迫流动，扩大了合金熔体的温度扰动和局部温度起伏，促使初生α—Al二次臂的熔断和球状初生α—Al晶粒的形成．     

原位Al_2O_3颗粒增强Al-10Si基复合材料制备的研究

基于SiO2/Al-10Si反应体系,通过半固态机械搅拌法及高能超声处理组合工艺,成功制备出Al2O3颗粒增强铝基复合材料。SiO2粉体预处理及铝熔体Mg元素活化有效改善了两者间的润湿性,在转速700r/min、搅拌10min的条件下,可获得SiO2颗粒均匀分布的微观组织;升温后,经过高能超声进一步熔体处理,不仅促进了SiO2/Al的原位置换反应,而且空化消除了残余气体。金相显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)的分析检测表明,原位生成的Al2O3颗粒均匀地分布于Al-Si合金基体中。     

旋转速度对搅拌摩擦加工复合层组织性能的影响

采用搅拌摩擦加工法制备铝基Si C复合层,研究不同旋转速度对复合层内增强相颗粒均质性分布的影响,同时对复合层的力学性能及断裂方式进行分析。结果表明:随着旋转速度的提高搅拌摩擦中心区SiC颗粒的分布由堆积状聚集转变为层带结构并且总体上呈漩涡状;复合层的显微硬度和抗拉强度随着旋转速度的提高而减小;添加SiC颗粒1道次搅拌摩擦加工拉伸试样的断裂为混合型断裂,脆性断裂明显。     

搅拌摩擦加工制备颗粒增强铝基复合材料的研究现状及展望

铝合金作为现代工程和高新技术领域发展的关键材料之一,具有密度小、比强度和比刚度高、耐蚀性好等特点。通过在铝基体中添加增强相颗粒,制备得到的颗粒增强铝基复合材料既有铝合金良好的强度、韧性、易成形性等特点,又有颗粒的高强、高模等优点,是近年来应用最广的一类金属基复合材料。 目前,制备铝基复合材料的方法主要有粉末冶金法、铸造以及超声波法等,但这些方法在制备过程中需要较高的温度,颗粒与金属基体容易发生不良的界面反应,从而影响界面结合效果,降低复合材料的性能。搅拌摩擦加工(FSP)作为一种新型的固相加工技术,可同时实现材料微观组织的细化、致密化和均匀化。目前,FSP直接法已在铝基复合材料制备方面取得应用,主要是将增强相颗粒通过打盲孔或开槽的方式预置在金属基体内再进行FSP,进而制备出高致密度的颗粒增强铝基复合材料。因为FSP过程的温度低,颗粒与铝基体不会发生界面反应,所以该方法也被用于制备具有形状记忆效应(SME)的铝基功能复合材料。 近年研究结果表明,颗粒相对FSP制备的铝基复合材料晶粒细化起到显著作用,这有助于提高复合材料的拉伸强度、显微硬度及疲劳强度等力学性能。随着颗粒含量的增加和颗粒尺寸的减小,复合材料的力学性能得以增强。再者,减小颗粒尺寸有利于改善颗粒与基体之间的结合。另外,通过优化搅拌头的结构、形状和尺寸,以及FSP工艺参数,已经可以实现加工后颗粒相在基体中的均匀分布。 鉴于搅拌摩擦加工(FSP)直接法在制备颗粒增强铝基复合材料方面所具备的短流程、高效能以及基体与增强相颗粒界面无杂质等优势,本文对目前FSP直接法制备颗粒增强铝基复合材料的最新研究现状进行了总结。主要综述了FSP制备颗粒增强铝基复合材料过程中颗粒的含量、类型及尺寸对复合材料组织与力学性能的影响,并对颗粒分布均匀性以及颗粒与铝基体的界面问题做了阐述。文章最后深入分析了当前研究中的不足之处并展望了未来的研究方向。     

铝合金表面搅拌摩擦加工处理的研究进展(Ⅱ)——表面复合材料层的制备

对搅拌摩擦加工制备铝合金表面复合材料层的增强颗粒类型、添加方式、加工工艺等方面的研究进行了综述,并系统分析了加工工艺参数对增强颗粒分布均匀性和复合材料层性能的影响.为解决铝合金表面复合材料层中增强颗粒的分布均匀性问题,未来应从铝合金塑性流动、增强颗粒润湿性及搅拌摩擦加工新工艺方面进行更加深入系统的研究.     

复合工艺对半固态A356铝合金浆料组织的影响

用低过热度浇注和弱行波电磁搅拌工艺制备A356铝合金半固态浆料,研究了浇注温度和搅拌功率等复合工艺参数对A356铝合金的半固态浆料的影响i结果表明,这个复合工艺促使初生α-Al几乎在整个熔体区域形核,增加了初生α-Al同时形核的位置和数量,在合金凝固的初期形成足够多的晶核,从而在合金熔体中形成球形或近球形的组织.在浇注温度和浇注功率分别为630℃和1.2 kW条件下可以制备出球状初生α-Al晶粒的A356铝合金半固态浆料.与单纯低过热度浇注的A356铝合金试样相比,在弱行波电磁搅拌条件下,适当提高浇注温度也可获得理想的球状A356铝合金浆料,同时可简化浇注工艺.     

半固态A356铝合金浆料的充填行为及组织分布

采用流变压铸方法研究了低过热度浇注和弱电磁搅拌制备的半固态A356铝合金浆料的充填行为和组织分布,结果表明：采用该技术制备的半固态A356铝合金浆料,其组织形态优良,经过感应均热后,浆料内部的温度场分布均匀,初生α—Al晶粒更圆整．半固态A356铝合金的浆料温度、压射比压和冲头速度对浆料的充填行为有较大的影响．较高的浆料温度、压射比压和冲头速度都有利于半固态铝合金浆料的充填．在本文的实验条件下,合适的浆料温度为585-595℃,压射比压为15-25MPa,冲头速度为0．072-0．12m／s．得到的流变压铸件的组织分布均匀,无明显的固液相偏析．