《搅拌摩擦加工制备GNPs/Al复合材料的微观结构与力学性能》

本文以纯铝为基体，利用搅拌摩擦加工(FSP)制备GNPs/Al复合材料，研究了复合材料基体组织、增强相与界面等微观结构与力学性能，探讨了其增强机理。结果表明，添加GNPs并经FSP后复合材料基体晶粒得到明显细化且晶界由小角度为主转变为大角度为主；FSP制备过程致使GNPs片层一定程度剥离的同时，较大片径的GNPs被破碎而形成众多边缘缺陷，使其易发生Al-C原子扩散，结果在GNPs边缘与基体形成界面过渡；GNPs加入量约1.8vol%时，复合材料的屈服强度和抗拉强度达到72MPa和147MPa，较同等条件FSP的基体分别提高了89.5%和79.3%，理论计算界面载荷传递、Orowan和细晶强化依次是复合材料的主要增强机制；随着GNPs加入量的增加，复合材料屈服强度实验值与理论值的增长趋势一致，且偏差也略有提高，但可能因GNPs在复合材料中的杂乱排布，界面载荷传递强化不能充分发挥，实际的复合材料屈服强度与理论值尚有差距。     

石墨烯/Al复合材料的微观结构及力学性能

采用乙醇溶液分散和球磨两步法将石墨烯和铝粉混合,然后采用冷压和真空热压烧结相结合工艺制备了石墨烯/Al复合材料。利用扫描电镜、X射线衍射、电子万能实验机和显微维氏硬度计等分析了复合粉体混合前后形貌,研究了石墨烯添加量对复合材料微观结构和力学性能的影响。结果表明:采用乙醇溶液分散和球磨两步法,石墨烯均匀分散在铝颗粒基体中,得到混合均匀的复合粉体。冷压-真空热压烧结制备的复合材料组织致密,界面结合良好,石墨烯呈片状均匀地分布在铝基体中。随着石墨烯含量的增加(0.5%~2%,体积分数),复合材料强度和硬度均逐渐升高;当石墨烯的含量为1%时,复合材料的综合力学性能较好,强度和硬度分别达到199 MPa和82.95 HV,相对纯铝基体的分别增加了99%和113%。     

石墨烯对搅拌摩擦加工铝基复合材料性能的影响

采用结合粉末工艺的两步法搅拌摩擦加工制备石墨烯增强铝基复合材料,研究了石墨烯添加量对复合材料力学性能和导电性能的影响。结果表明,石墨烯的添加对铝基复合材料性能有明显的影响,随石墨烯添加量增加,复合材料的硬度逐渐提高、塑性持续下降,而抗拉强度和电导率均呈先增后减的趋势。石墨烯体积分数为3.7%时,复合材料的抗拉强度最高,达到146.5 MPa,与同等加工条件下的纯铝相比,提高了78.7%,而石墨烯体积分数为1.3%时,复合材料的电导率最高,达到30.62 MS/m,较同等加工条件下的纯铝基体提高了53.4%。     

石墨烯增强铝基复合材料的微观结构及力学性能研究

采用无水乙醇中超声波震荡和高能球磨实现石墨烯与铝粉的均匀混合,然后采用冷压和真空烧结制备了石墨烯增强铝基复合材料。研究了该复合材料的微观结构及力学性能研究。结果表明:所制备的复合材料基体致密,石墨烯结构完整,以片状物形式均匀的分布在基体内,石墨烯与铝基体界面结合良好。当石墨烯含量为0.6%(wt%)时,复合材料抗弯强度最好,达到114 MPa,比纯铝增加了24%;当石墨烯含量为0.4%时,复合材料的硬度最好,达44 HV,比纯铝增加了22%     

超声熔铸法制备石墨烯纳米片增强ADC12复合材料的显微组织及力学性能（英文）

采用高能超声熔铸法制备石墨烯纳米片增强ADC12铝基复合材料,并对其显微组织及力学性能进行研究。实验结果表明,高能超声可有效促进石墨烯纳米片在熔体中的均匀分散,同时石墨烯纳米片的加入能细化α(Al)相和Si相。得到较优的石墨烯纳米片添加量是0.9%(质量分数),较优的超声时间是12min,在该参数下制备的复合材料抗拉强度、屈服强度和显微硬度分别为256.8 MPa、210.6 MPa和HV 126.0,与相同条件下的基体合金相比分别提高30.5%、42.7%和34.8%。基体中加入石墨烯纳米片后,其断裂机制逐步由脆性断裂向韧性断裂转变。良好界面的结合和分散性的改善使得复合在基体中的石墨烯纳米片能更好地发挥细晶强化、位错强化和载荷转移强化作用。     

压力烧结制备二氧化钛包覆的石墨烯增强铝基复合材料（英文）

使用压力烧结方法制备了石墨烯纳米片(GNP)增强的7075铝基纳米复合材料,提出了一种通过在GNP的表面涂覆二氧化钛(TiO_2)来优化界面结合的新工艺,并比对了原石墨烯及具有包覆层石墨烯对铝基纳米复合材料的力学性能和微观结构的影响。结果表明,与添加纯GNP相比,添加具有TiO_2涂层的GNP的纳米复合材料的力学性能提高。相比于基体,TiO_2包覆GNP增强的纳米复合材料的屈服强度、抗拉强度和显微硬度分别增加了38.9%、34.4%和20.1%。性能的进一步改善是由于TiO_2涂层优化了增强相与基体之间的界面结合,从而提高了载荷传递的有效性。     

原位自生TiB2／7055复合材料的组织与力学性能

对原位自生亚微米TiB2/7055铝基复合材料的微观组织与力学性能进行了研究.结果表明,采用混合盐法反应工艺制备的TiB2含量为12%的7055复合材料.颗粒形状大小均匀,尺寸在200～500 mm之间,适量加入活性元素Mg,可以改善TiB2颗粒与铝基体界面润湿性,有效抑制颗粒的团聚,抗拉强度达到718 MPa,屈服强度达到679 MPa,伸长率达到4.2%,弹性模量达到86 GPa,复合材料拉伸断口呈韧性断裂特征,TiB2与基体界面的破坏以脱粘机制为主.     

石墨烯纳米片增强铝基复合材料的制备与性能

采用高能球磨、放电等离子烧结以及热挤压工艺制备含量为5.0％(体积分数)的石墨烯增强铝基复合材料.分别采用X射线光电子能谱、透射电镜及拉伸试验研究挤压态复合材料的显微组织与力学性能,发现5.0％(体积分数)的石墨烯分散在铝晶界上,并且未与铝基体发生界面反应.最终,挤压态复合材料的屈服强度和抗拉强度高达462 MPa和4...     

压力烧结制备二氧化钛包覆的石墨烯增强铝基复合材料

使用压力烧结方法制备了石墨烯纳米片（GNP）增强的7075铝基纳米复合材料,提出了一种通过在GNP的表面涂覆二氧化钛（TiO₂）来优化界面结合的新工艺,并比对了原石墨烯及具有包覆层石墨烯对铝基纳米复合材料的力学性能和微观结构的影响。结果表明,与添加纯GNP相比,添加具有TiO₂涂层的GNP的纳米复合材料的力学性能提高。相比于基体,TiO₂包覆GNP增强的纳米复合材料的屈服强度、抗拉强度和显微硬度分别增加了38.9%、34.4%和20.1%。性能的进一步改善是由于TiO₂涂层优化了增强相与基体之间的界面结合,从而提高了载荷传递的有效性。     

等离子烧结Al35Ti15Cr20Mn20Cu10/6061Al复合材料的组织与性能

采用机械合金化与放电等离子烧结工艺制备了体积分数为5%的Al35Ti15Cr20Mn20Cu10增强6061Al复合材料,重点研究了烧结温度对轻质高熵合金增强铝基复合材料微观组织及力学性能的影响。当烧结温度为540℃时,复合材料的致密度最大为98.6%。此时复合材料基体与增强体之间产生明显过渡层,界面结合以扩散结合为主。随着烧结温度升高,复合材料的屈服强度出现先上升后下降的趋势。当烧结温度为540℃时,复合材料的屈服强度达到186MPa,相比基体的屈服强度提升了约75%,复合材料的屈服强度接近Iso-strain模型的计算值。     

铝钢电磁脉冲焊接接头中性盐雾腐蚀行为

为了获得铝钢电磁脉冲焊接接头中性盐雾介质的腐蚀过程及机理,对5%NaCl腐蚀后的焊接接头进行拉剪试验,并采用带能谱的扫描电子显微镜进行断口微观形貌分析.结果表明,铝钢电磁脉冲焊接接头中性盐雾腐蚀3天后的抗剪强度由原态74 MPa降为33 MPa,为原态的44.6%,腐蚀周期7天时,焊缝完全失效;在焊缝外围,粒子流击碎铝板表面氧化物生成粒状腐蚀物NaAlO₂,焊缝上FeAl₃破碎,露出铝被快速腐蚀为Al(OH)₃;在铝板表面撞击产生凹坑和嵌入钢板表面片状铝的位置最先被腐蚀,NaCl液体堆积并在表层金属下流动腐蚀,且沿着腐蚀坑互连方向扩展,再向焊缝存在FeAl₃相的连接区延伸;当氧化膜或焊缝被NaCl介质腐蚀抬起且破碎后,向着铝基体深层腐蚀,形成多而深的沟壑或凹坑,这成为接头快速失效的主要腐蚀机理.     

热处理对高强铝合金搅拌摩擦焊接头热力影响区组织和性能的影响

分析讨论了热处理对高强铝合金热力影响区的组织和力学性能的影响.结果表明,经热处理后,热力影响区的棒状沉淀相逐渐消失,球状沉淀相弥散分布在热力影响区的晶界和晶粒中.两种铝合金在热处理后力学性能上都有一定的提高,7075铝合金接头的抗拉强度可达415 MPa,是母材抗拉强度的89.5%,7050铝合金接头的抗拉强度可达422 MPa,是母材抗拉强度的89.8%,断裂几乎都发生在前进侧的热力影响区,并且硬度的最低处在前进侧热力影响区.     

钇含量对电弧增材制造2319铝合金组织与性能的影响

以不同钇含量的2319铝合金丝材为原材料,采用基于冷金属过渡的电弧增材制造工艺(wire arc addictive manufacturing,WAAM)制备2319铝合金,研究了钇含量对WAAM 2139铝合金的显微组织及力学性能的影响. 结果表明,添加Y元素可明显细化直接沉积态WAAM 2319铝合金的晶粒,细晶强化及第二相强化作用显著,间接影响了时效过程析出的二次析出相θ′的数量,同时,未对直接沉积态WAAM 2319铝合金中气孔缺陷的大小、分布产生显著影响. 随着钇含量的增加,合金凝固过程含钇化合物在晶粒交汇处偏析程度增大,使得合金成分过冷度减小,导致WAAM 2319铝合金的晶粒尺寸呈现先减小后增大的趋势,抗拉强度和屈服强度呈现出先上升后下降趋势,断后伸长率逐渐下降. 当钇含量为0.15%时,WAAM 2319铝合金表现出最优的力学性能,即抗拉强度484 MPa、屈服强度348 MPa和断后伸长率10.5%.     

CNTs/AZ91D镁基纳米复合材料的热处理及其力学性能

采用高能超声分散技术和金属型重力铸造工艺制备了CNTs/AZ91D镁基纳米复合材料,并对复合材料进行了固溶T4热处理和固溶时效T6热处理。T4态1.0CNTs/AZ91D复合材料的抗拉强度、伸长率分别为285 MPa、17.3%,与铸态复合材料的抗拉强度(196MPa)和伸长率(4.1%)相比,分别提高了45%、322%。T6态的抗拉强度进一步提高到296MPa,特别是屈服强度显著提高到155MPa,伸长率有所降低,但仍有5.5%。利用OM、SEM、TEM观察1.0CNTs/AZ91D复合材料的显微组织。结果表明,碳纳米管具有细化晶粒、促进滑移和孪生、载荷转移等作用,从而能够明显提高CNTs/AZ91D复合材料的综合力学性能。     

Mechanical properties of aluminum-based nanocomposite reinforced with fullerenes

The strengthening effect of fullerenes in aluminum matrix composites was investigated. The composites are produced using a two-step ball-milling technique combined with a hot rolling process. First, fullerene aggregates, where fullerene molecules initially come together to form giant particles (～200 μm in diameter) via van der Waals bonding, are shattered into smaller particles (～1 μm in diameter) by planetary milling. Second, primarily ball-milled fullerenes are dispersed in aluminum powder via attrition milling. Finally, aluminum/fullerene composite powder is consolidated by hot-rolling at 480 °C. For the composite sheet, grain refinement strengthening and dispersion hardening by fullerenes are accomplished at the same time, thereby exhibiting HV ～222 of Vickers hardness (e.g., ～740 MPa of yield strength) with only 2% (volume fraction) of fullerenes.     

Synthesis,microstructure, and mechanical properties of aluminum/granulated-slag composites

The present work provides results of aluminum metal matrix composites reinforced with granulated slag (GS). The study concerns the synthesis and properties of Al/GS composites based on powder metallurgy techniques. Dilatometry, differential thermal analysis, and scanning electron microscopy were employed to track the reactions between the aluminum matrix and the granulated slag during the sintering treatment. Thermal analysis results revealed an exothermic reaction at 640 °C, leading to the formation of the intermetallic compound Al₃Fe. The hardness and compressive strength of the sintering compacts were determined as a function of the GS content. The best results were achieved with the aluminum composites with 15 wt.% GS, reaching compressive strengths up to 372 MPa.     

TiB2含量对B4C-TiB2-Al复合材料组织与力学性能的影响

通过在B4C-TiB2预烧体中真空熔渗Al制备了B4C-TiB2-Al复合材料,研究了TiB2含量对复合材料显微组织和力学性能的影响.结果表明: B4C-TiB2-Al复合材料主要由B4C,TiB2,Al和Al3BC等相组成;随着TiB2含量的增加,复合材料的HRA硬度逐渐降低,抗弯强度逐渐增大,断裂韧性先增大后稍微降低,当TiB2含量为40%(质量分数)时,复合材料的气孔率、硬度HRA、抗弯强度和断裂韧性分别为1.32%,80.3,559.4 MPa和7.83 MPa·m1/2;延性Al的加入,裂纹的偏转和分叉、B4C和TiB2晶粒的细化以及B4C基体和TiB2晶粒热膨胀的不匹配,是造成材料断裂韧性提高的主要原因;随着Al渗入量的增加,复合材料断口中金属撕裂棱及韧窝的比例增加.     

Al2O3/TiB2/Al复合材料的微观结构和高温力学性能

以细雾化铝粉和TiB₂颗粒为原料,通过粉末冶金和热轧制制备微米TiB₂和纳米Al₂O₃颗粒增强铝基复合材料。室温时,由于TiB₂和Al₂O₃的综合强化作用,Al₂O₃/TiB₂/Al复合材料的屈服强度和抗拉强度分别为258.7 MPa和279.3 MPa,测试温度升至350℃时,TiB₂颗粒的增强效果显著减弱,原位纳米Al₂O₃颗粒与位错的交互作用使得复合材料的屈服强度和抗拉强度达到98.2MPa和122.5 MPa。经350℃退火1000 h后,由于纳米Al₂O₃对晶界的钉扎作用抑制晶粒长大,强度和硬度未发生显著的降低。