颗粒体积分数对高压扭转的SiCp/Al基复合材料拉伸性能影响

基于高压扭转法制备SiCp/Al基复合材料,采用金相显微镜、室温拉伸性能测试实验并结合断口扫描电镜观察,研究颗粒体积分数对SiCp/Al基复合材料的显微组织和拉伸性能的影响.结果表明:SiC颗粒体积分数越大,剪切应变量越小,SiC颗粒分布越不均匀,团聚越严重.试样抗拉强度和屈服强度随SiC颗粒体积分数的增加而增加,但塑性降低.拉伸断口韧窝尺寸大小不一.高压扭转的SiCp/Al基复合材料断裂属于韧性断裂与脆性断裂混合模式,但随着SiC体积分数越小,材料断口的韧窝和撕裂棱越多,韧性断裂特征变得更为显著.     

颗粒尺寸对真空浸渗SiC/Al复合材料性能的影响

采用无压浸渗法制备了SiC/Al复合材料,考察了复合材料中SiC颗粒尺寸对复合材料的组织结构、抗弯强度、摩擦磨损性能的影响.结果表明:随着SiC颗粒尺寸的减小,SiC/Al复合材料的残余气孔率逐渐减小,密度和抗弯强度逐渐增加;粒度配比有利于提高复合材料的抗弯强度.与灰铸铁配副时,材料的摩擦系数与磨损率明显依赖于碳化硅颗粒尺寸,二者均随颗粒尺寸的增大而先降低后增大.粒度配比能明显改善复合材料的干摩擦磨损性能.粗细颗粒的粒度配比具有相互强化的作用,有利于降低摩擦系数和磨损率,并使其趋于稳定.     

SiC颗粒尺寸对高压扭转制备SiCp/Al基复合材料金相组织和显微硬度影响

采用高压扭转法制备不同增强颗粒尺寸的SiCp/Al基复合材料,利用金相观察、显微硬度测试,分析研究不同增强颗粒尺寸对SiCp/Al基复合材料组织和硬度的影响。研究结果表明:SiC颗粒尺寸较小时,在高的静水压力和剪切作用下,颗粒分布均匀性增强。SiC颗粒尺寸增大时,有效的剪切作用易致使自身存在缺陷的SiC颗粒发生断裂破碎,颗粒分布均匀性降低。同一扭转半径处,随着颗粒尺寸的增大,复合材料显微硬度降低。     

SiC颗粒增强铝基复合材料的制备工艺和性能研究

采用粉末冶金法制备SiCp/6061Al复合材料,研究热压温度、球磨工艺参数和SiC颗粒(SiCp)体积分数对SiC颗粒增强铝基复合材料性能的影响,测试其力学性能及物理性能,用扫描电镜对材料的微观组织和断口进行观察。结果表明:540℃是较适合的热压温度;随着SiCp含量的增加,复合材料的致密度、热膨胀系数下降,抗拉强度先提高后迅速降低。     

HPT制备高含量SiC颗粒增强Al基复合材料的性能和致密化行为

采用高压扭转法制备了SiCP/Al基复合材料,分析了不同SiC体积分数复合材料的显微组织、硬度、相对密度及SiC颗粒分布的变化情况,并探讨了SiCP/Al基复合材料在高压扭转变形过程中的致密化机理。结果表明:随着SiC体积分数的增加,复合材料的相对密度不断减小,硬度和SiC颗粒的分布均匀程度均先增大后减小,且硬度沿试样径向呈递增趋势。同时,随着SiC体积分数的增大,SiC颗粒破碎和团聚现象也更为严重。     

热处理及SiC颗粒尺寸对15%SiC_p/6061Al复合材料性能的影响

采用粉末冶金法制备了体积分数15%的、不同粒度SiC颗粒增强的6061Al基复合材料,研究了固溶-时效热处理工艺对复合材料屈服强度、抗拉强度、延伸率的影响规律,确定了最佳热处理工艺参数,揭示了Si C颗粒(SiC_p)粒度变化对复合材料力学性能的影响规律,研究表明:随SiC_p粒度的增加,SiC_p/6061Al基复合材料的弹性模量基本不受影响;但复合材料的屈服强度、抗拉强度逐渐降低,延伸率、断面收缩率先增大后减小。当SiC_p粒度增加到10μm时,复合材料屈服强度、抗拉强度出现明显下降,同时复合材料延伸率和断面收缩率由提高变为降低,其原因是复合材料断裂失效机制由基体撕裂控制转变为增强颗粒开裂与基体撕裂共同控制。拉伸断口扫描电镜(SEM)分析表明,随着SiC_p粒度的增加,SiC_p/6061Al复合材料中出现颗粒开裂并且数量逐渐增加。     

热轧温度对粉末冶金法制备15%SiC/AZ91B镁合金组织与力学性能的影响

采用粉末冶金法制备SiC含量为15%的SiC/AZ91B复合材料,测试不同热轧温度下的镁合金显微组织与力学性能。结果表明:不同热轧温度下镁合金坯锭密度均高于99.9%。随着温度的升高,镁合金致密度也随之提高,在550℃以上接近100%。各温度下制得的镁合金内都形成了均匀分布的颗粒,随着热轧温度的升高,COV值略微增大,界面处形成了不同粒径大小的颗粒。在525～550℃温度下热轧时,界面处形成了更多的化合物并且粒径也明显增大,最大尺寸达到30 nm。随着热轧温度升高至575℃,产物粒径也随之增加。当热轧温度由500℃上升至550℃,拉伸强度减小,伸长率增大。热轧温度升高至575℃后,拉伸强度快速降低,575℃热轧处理导致靠近SiC颗粒的界面生成裂纹,减弱了SiC/Mg界面结合作用。     

伪半固态触变成形制备SiCp/Al电子封装材料的组织与性能

采用伪半固态触变成形工艺制备了40%、56%和63%三种不同SiC体积分数颗粒增强Al基电子封装材料,并借助光学显微镜和扫描电镜分析了材料中Al和SiC的形态分布及其断口形貌,测定了材料的密度、致密度、热导率、热膨胀系数、抗压强度和抗弯强度.结果表明,通过伪半固态触变成形工艺可制备出的不同SiC体积分数Al基电子封装材料,其致密度高,热膨胀系数可控,材料中Al基体相互连接构成网状,SiC颗粒均匀镶嵌分布于Al基体中.随着SiC颗粒体积分数的增加,电子封装材料密度和室温下的热导率稍有增加,热膨胀系数逐渐减小,室温下的抗压强度和抗弯强度逐渐增加.SiC/Al电子封装材料的断裂方式为SiC的脆性断裂,同时伴随着Al基体的韧性断裂.     

WC_p/2024Al复合材料疲劳性能研究

利用粉末冶金法制备了WC颗粒体积分数分别为8.0%,11.8%,16.7%的WCp/2024Al复合材料,采用PQ1-6纯弯曲疲劳试验机对其进行高周疲劳性能测试,通过扫描电镜观察复合材料疲劳试验后的疲劳断口。结果表明:WCp/2024Al复合材料疲劳极限和疲劳寿命随着WC体积分数的增加而升高;复合材料的疲劳源产生于试样表面有缺陷或表面附近颗粒团聚的薄弱部位;随着WC体积分数的增加,WCp/2024Al复合材料的疲劳断口韧窝组织呈减少的趋势,脆性断裂特征逐渐明显;由空洞形核与长大造成的界面脱粘和基体相破坏是WCp/2024Al复合材料疲劳断裂的主要形式。     

球磨时间对高粒径比SiC_p/6061Al复合粉末形貌及复合材料组织与性能的影响

采用湿磨-高能球磨法对高粒径比的6061Al粉末和SiC混合粉末进行预处理,利用真空热压烧结法制备SiCp/6061Al复合材料。用XRD、SEM、TEM、拉伸强度等测试方法研究球磨时间对复合粉末形貌及复合材料组织和性能的影响。结果表明:在球磨过程中铝粉和SiC颗粒形成复合聚合体,采用乙醇做控制剂,可有效地抑制冷焊反应发生;随球磨时间延长,复合聚合体逐渐变薄并最终断裂;聚合体中碳化硅的含量先增高后降低;铝粉中晶粒尺寸逐渐降低,位错增多;SiC颗粒发生碎化,在基体中分布更加均匀;复合材料的拉伸强度提高,可达到258 MPa。     

车制动用SiC颗粒增强铝基复合材料的性能研究北大核心

采用粉末冶金工艺制备车制动用30%SiCp/6082Al(体积分数)复合材料,研究了烧结温度对复合材料显微组织与性能的影响。结果表明:30%SiCp/6082Al复合材料基体中分布着均匀的SiC颗粒,Si含量随烧结温度升高而增大,烧结后复合材料中形成了Si、Mg2Si、SiO2等多种反应产物。随烧结温度增加,复合材料的密度先增大后减小,700℃烧结后复合材料的抗弯强度最大,为364 MPa。650℃烧结得到的复合材料断面区域存在许多形状各异的微小气孔,大部分SiC颗粒表现为解理断裂特征;随烧结温度逐渐升高,孔隙数量不断降低并逐渐转化为更均匀的球形结构,SiC颗粒基本都出现了解理断裂。     

颗粒尺寸及分布均匀性对SiC/Al-30Si复合材料组织性能的影响

采用真空热压法制备SiCp/Al-30Si复合材料.利用扫描电镜对材料的微观组织进行表征,检测力学性能.结果表明:随着SiC颗粒平均粒径的增大,材料的组织中SiC颗粒的团聚现象逐渐消失,其在基体中的分布更加均匀.抗拉强度与增强体颗粒尺寸有关,SiC颗粒平均粒径为13 μm时,材料的抗拉强度最大.材料的断裂方式为脆性断裂,SiC颗粒粒径为4μm时,断口表面有团聚、裸露的SiC颗粒;SiC颗粒粒径为13μm时,断口SiC颗粒表面包覆着一层铝硅合金;SiC颗粒粒径为30μm时,断口处有断裂的SiC颗粒,部分SiC颗粒从基体中被拔出.     

SiC/C-Cu复合材料的载流磨损性能

采用粉末冶金法制备SiC/C-Cu复合材料,研究SiC颗粒含量对该材料组织结构与物理性能的影响,并在HST-100载流摩擦磨损试验机上进行载流磨损试验,研究摩擦速度、电流密度与SiC颗粒含量对SiC/C-Cu复合材料磨损率的影响以及磨损机理的变化。结果表明:SiC颗粒均匀分布于铜基体中。随SiC含量增加,复合材料的硬度和孔隙率都逐渐增大,密度和导电率降低。添加SiC颗粒可增强C-Cu复合材料的抗磨损性能,材料的磨损率随摩擦速度和电流密度增加而增加,随SiC含量增加呈先降低后上升的趋势,含2%SiC(质量分数)的SiC/C-Cu复合材料具有优异的抗载流磨损性能。添加SiC颗粒可减少摩擦磨损过程中铜基体的粘着磨损,磨损机理主要为磨粒磨损和电弧侵蚀磨损。     

热处理对粉末冶金法制备Wp/2024Al复合材料力学性能的影响

利用粉末冶金法制备了钨颗粒体积分数分别为5%,8%,10%的Wp/2024Al复合材料,挤压态复合材料W颗粒分散均匀,沿挤压方向钨颗粒呈带状分布。复合材料经过热处理后拉伸强度得到提高,延伸率则发生下降;同一工艺制备的Wp/2024Al复合材料480℃固溶时抗拉强度达到最大值;随着固溶温度的升高,复合材料屈服强度有一定的增加,延伸率下降;随着W含量的增加,T4态复合材料的抗拉强度和屈服强度升高,而延伸率下降。断口观察表明,挤压态和热处理态复合材料断口上存在大量韧窝,W颗粒没有发生开裂,热处理态复合材料发生界面脱开现象。     

SiC颗粒增强Mg-9Al-1Si复合材料的组织和性能研究

研究了SiC颗粒增强Mg-9Al-1Si复合材料的微观组织以及力学特性。结果表明:复合材料基体由α-Mg、β-Mg_(17)Al_(12)和Mg_2Si组成。SiC颗粒呈灰白色的球形,形状较为规则且分布均匀。加入SiC颗粒后,复合材料基体的平均晶粒尺寸由166μm减小为118μm。SiC颗粒增强Mg-9Al-1Si复合材料在室温下的抗拉强度、屈服强度和伸长率都优于不含SiC颗粒的Mg-9Al-1Si复合材料,相应分别提高了37.6%、58.8%与56.5%。加入SiC颗粒后,复合材料的拉伸断口形貌中出现了许多长条形的撕裂棱,局部也出现了韧窝及少量的解理台阶。     

不同粒径的SiC体积配比对SiC_p/Al基复合材料显微组织和拉伸性能的影响

为了研究不同粒径的Si C体积配比对SiC_p/Al基复合材料显微组织及拉伸性能的影响,采用高压扭转法(High-pressure torsion,HPT)将3.5μm(小)、7.0μm(大)SiC颗粒体积比分别为4∶1、1∶1、1∶4的SiC颗粒和纯Al粉末混合物制备成10%SiC_p/Al基复合材料(体积分数)。用金相显微镜、万能试验机、扫描电镜等分析2种粒径的Si C体积比对SiC_p/Al基复合材料显微组织和拉伸性能的影响。结果表明,随扭转半径增大,各试样的SiC颗粒分布更加均匀,颗粒团聚、偏聚现象减少,其中小、大SiC颗粒体积比为1∶1的试样性能最优,伸长率、相对密度最高,分别达到14.3%和99.1%,拉伸断裂形式为塑性断裂。     

SiC含量对SiC/6061 Al基复合材料性能的影响

采用粉末冶金法制备了三种SiC体积分数分别为25％、30％、35％的SiC/6061 Al基复合材料.利用金相显微镜观察材料的显微组织,检测材料的物理性能和力学性能,运用Turner、Kerner理论模型对复合材料的热膨胀系数进行分析,研究SiC含量对复合材料组织和性能的影响.结果表明:随着SiC含量的增加,增强体出现团聚倾向,复合材料的致密度和热膨胀系数均降低;复合材料的抗拉强度随着SiC的增多先增大后降低,成非线性关系.     

SiC颗粒增强2A02Al基复合材料组织和性能的研究

采用热压烧结工艺制备了30%SiCp/2A02Al复合材料,对烧结试样进行热挤压变形,利用OM、SEM和TEM观察了复合材料微观组织和断口形貌,并检测了密度和力学性能。结果表明：SiCp/2A02Al复合材料的基体与增强体界面结合良好,界面清晰平滑;热挤压后SiC颗粒偏聚减少,SiC均匀分布在基体中,在基体内生成了高密度位错和亚晶;复合材料的致密度增加,力学性能显著提高;热挤压试样经过时效处理后在基体内生成了圆盘状的沉淀析出相(Al₂Cu相)。     

B4C增强相颗粒粒度对Al基复合板材强度的影响

在颗粒增强相B4C质量分数相同的情况下,研究颗粒尺寸对B4C/6061Al复合材料轧制板材抗拉强度的影响。利用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射、能谱分析等对B4C/6061Al复合材料板材的组织和断口形貌进行观察和分析。实验结果表明,随B4C颗粒尺寸的减小,板材相对密度降低,抗拉强度提高,当加入颗粒尺寸不一的混合型B4C颗粒时,试件中的缺陷明显减少,相对密度显著提高,抗拉强度相对单一B4C粒度制备的复合材料提高18%;复合材料板材轧制方向和横向方向的试件拉伸试验表明,试样的纵向抗拉强度比横向提高15%。并探讨了B4C颗粒尺寸对复合材料板材强度的影响机理。     

电磁频率对车电极用纳米ZrB增强铝基合金性能的影响

选择6063合金作为基体材料,采用电磁场技术制备得到ZrB/6063纳米材料,探讨了颗粒微观形貌、力学特性和电磁场之间的关系。研究结果表明:在XRD图上形成了明显的铝基体与ZrB组织的衍射峰,当基体中添加ZrB颗粒后,衍射峰强度也会随之增大。当电磁场电磁频率变大后,能够使颗粒形成更加均匀的分布状态,提高了颗粒尺寸的均匀度并使平均尺寸大幅降低。当电磁场电磁频率增大后,复合材料各项力学性能指标都明显提高。电磁频率10 Hz时,材料拉伸强度358 MPa,屈服强度262 MPa,伸长率24.7%,相对于未施加电磁场制备的材料性能分别上升了38.8%、67.9%和32.8%。增加电磁场后,材料拉伸断口区域形成了更多的小尺寸韧窝,表现出明显的韧窝断裂特点。