高压扭转半径对SiC_p/Al基复合材料组织和硬度的影响

SiCp/Al复合材料由于耐磨性好、比强度高、热膨胀系数小等优点而广泛应用于航空航天、汽车工业等众多领域。利用高压扭转法制备SiCp/Al复合材料,通过硬度测试和扫描电子显微镜观察金相组织,分析研究不同高压扭转半径对SiCp/Al复合材料组织和硬度的影响。结果表明,随着扭转半径的增大,剪切作用不断增强,等效应变增大,颗粒团聚现象减少,SiC颗粒分布均匀性增加,试样的显微硬度逐渐提高。     

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.     

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粒径比对SiC_p/Al基复合材料组织及性能的影响

采用高压扭转(high pressure torsion)法将粒径比分别为1:1,1:7,1:21的SiC颗粒和纯铝粉末的混合物固结成金属基复合材料。利用金相显微镜、显微维氏硬度计、万能试验机和扫描电镜研究不同SiC粒径比对SiCp/Al复合材料显微组织和力学性能的影响。结果表明,与SiC粒径比1:1的试样相比,粒径比为1:7和1:21的试样中SiC颗粒分布更加均匀,颗粒间无明显团聚现象;大颗粒加入后对材料硬度的影响较为复杂,1:21试样硬度值最低;材料伸长率分别提高130%和113%,致密度也高于1:1的试样,材料断裂形式为韧性断裂。SiC粒径比为1:7试样的致密度、伸长率高于粒径比为1:21试样,综合性能较好。     

室温HPT制备SiC_p/Al复合材料的硬度分布特征

将纯Al颗粒和SiC颗粒混合,室温下采用高压扭转变形(HPT)制备试样,测定不同工艺参数下试样表面的显微硬度,绘制显微硬度—扭转半径曲线图,分析各试样的硬度分布特征。结果表明:由于高压扭转变形应变量的影响,SiCp/Al复合材料经HPT变形后,各试样表面硬度沿径向呈递增分布,边缘硬度值受飞边的影响较大;单一尺寸SiC颗粒强化的试样通过增大加载压力、增大扭转圈数或提高SiC颗粒体积分数可以提高试样的显微硬度值;采用双尺寸SiC颗粒最佳粒径配比或最佳体积配比更有利于提高试样硬度,通过优化双尺寸SiC颗粒粒径配比或体积配比,可以获得更高的试样硬度,且硬度分布更加均匀。     

高压扭转制备SiC_p/Al复合材料的断裂行为

为了研究大塑性变形对颗粒增强复合材料断裂行为的影响规律,在不同高压扭转工艺(high-pressure torsion,HPT)工艺参数下制备SiC_p/Al复合材料,测量试样真应力-应变曲线和观察试样的断口形貌,并分析SiC-Al界面的EDS谱。在分析各参数下材料断口形貌和界面原子扩散的基础上,讨论颗粒增强复合材料的断裂机理。研究发现:SiC_p/Al复合材料包含韧性断裂和脆性断裂2种性质的断裂,断口韧窝的大小和数量与材料的工艺参数有关;HPT变形可以有效改善SiC颗粒与Al基体的界面连接强度,提高该类材料的断裂性质。基体内气孔和颗粒与基体间孔隙的连接是金属基复合材料的主要断裂机制。     

颗粒尺寸、挤压和时效时间对SiC颗粒增强Al-Cu-Mg基复合材料微观结构及硬度的影响

研究Si C颗粒尺寸、挤压和时效时间对粉末冶金法制备的Si C颗粒增强Al-Cu-Mg基复合材料微观结构及硬度的影响。研究表明,挤压对复合材料的微观结构和硬度有重要影响,能够极大促进增强体在Al基体中的均匀分布和复合材料的致密化。挤压后的复合材料残留微孔减少,密度和硬度均得到显著提高。时效时间和Si C尺寸对复合材料中析出相的数量及尺寸有显著影响。采用较小尺寸的Si C作为增强体时,随时效时间延长,析出相在基体中均匀析出,没有明显长大,在时效12 h内没有出现峰时效。然而,采用较大尺寸的Si C作为增强体时,随时效时间延长,基体中的析出相不是很均匀,并有部分发生明显粗化,在同样的时效时间范围内出现了峰时效。     

混料时间和挤压对SiC增强纯Al基复合材料显微组织和力学性能的影响

采用粉末冶金法制备SiC颗粒增强工业纯Al基复合材料,研究混料时间和挤压对复合材料显微组织和力学性能的影响。研究表明:机械混粉过程存在最佳的混料时间,混料时间为16 h时SiC颗粒分布均匀,复合材料的密度高、力学性能好。挤压可以改善复合材料的界面结合强度、减少孔洞的数量,从而提高材料的致密度和力学性能。烧结态复合材料的断裂机制以基体的脆性断裂以及增强相与基体的界面脱粘为主。挤压态复合材料的断裂以基体的韧性断裂以及SiC颗粒的脆性断裂为主,伴随着少量的基体与SiC颗粒的界面脱粘。     

粉末冶金制备SiC/6061Al复合材料的显微组织和力学性能研究

采用粉末冶金法制备了体积分数为35%的SiC_p/6061Al基复合材料,研究了复合材料的显微组织和基体与增强体颗粒界面对复合材料力学性能的影响。结果表明:SiC颗粒在基体中分布均匀,基体与增强体之间的界面结合情况较好,复合材料致密度高,抗拉强度较高。     

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)。     

SiC含量对SiCp/Al复合材料摩擦性能的影响

采用粉末冶金技术制备了SiC_p/Al复合材料,探讨了SiC颗粒质量分数对SiC_p/Al复合材料密度、布氏硬度、微观形貌以及摩擦磨损性能的影响。结果表明,SiC颗粒表面形成了少量可提高界面结合性的Al₄C₃化合物。随着SiC质量分数增加,SiC_p/Al复合材料的密度没有明显的变化,当SiC质量分数增加至25%时,密度明显下降。SiC_p/Al复合材料的布氏硬度随着SiC质量分数的增加呈先增长后减小的变化趋势。当SiC质量分数为20%时,材料的硬度最优（HBW 114）,平均摩擦系数达到最大值（0.3425）,摩擦后试样表面形貌平整且犁沟较浅,SiC颗粒未出现明显剥落。     

SiCp/Al复合材料制备工艺对组织与性能的影响

采用高能球磨粉末冶金法制备了体积分数为15％SiCp／2009Al复合材料，研究了球磨转速、球磨时间对复合材料组织和性能的影响。结果表明，球磨转速和球磨时间是影响复合材料力学性能的重要因素，较长时间高转速球磨使得SiC颗粒均匀分布，转速190r／min、球磨6h制备的复合粉末经真空热压、挤压后的复合材料SiC颗粒均匀分布，材料的抗拉强度高达650MPa，伸长率大于5％。     

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.     

钇对SiCp/Al复合材料化学镀镍的影响

为了改善SiCp/Al复合材料化学镀镍的性能,研究了钇对镀层结构与性能的影响.结果表明,由于钇具有很强的吸附能力,优先吸附在活化后的基体表面缺陷处,提高基体的催化活性,从而提高了镀层的沉积速度.添加钇使镀层在3.5%(质量分数,下同)的NaCl溶液中的耐蚀性提高,镀层表面也更致密,并且保持了原有的非晶态结构.钇在镀液中的最佳添加量为0.15 g·L-1.     

热挤压对SiC_p/6061Al基复合材料组织和性能的影响

采用粉末冶金法(PM)制备了SiC_p/6061Al基复合材料,并对材料进行热挤压。利用金相显微镜、扫描电镜观察材料的微观组织,分析了材料的物理性能和力学性能,研究了热挤压对复合材料组织和性能的影响。结果表明:对PM法制备的铝基复合材料进行热挤压,可以大大提高复合材料的致密度和力学性能,热挤压后的SiC颗粒分布与挤压力方向趋于一致,在基体中的分布更加均匀。     

喷涂成形的MA SiCp/Al复合材料显微组织

采用机械合金化方法制备SiCp/Al复合材料粉末,以喷涂方式成形,对不同喷涂方式得到的涂层的显微结构进行对比,并着重对爆炸喷涂所获得的独特组织结构-Al₂O₃非晶相和弥散分布的SiCp,进行了观察和分析。     

无压浸渗法制备SiCp/Al复合材料的研究

以SiCp预制件烧结成形结合无压浸渗工艺制备了SiCp/Al复合材料。采用淀粉、硬脂酸和石墨三种造孔剂及粘结剂连接法和氧化连接法制备的SiC预制件,用无压Al液浸法制备了SiCp/Al复合材料。采用SEM和XRD等测试方法研究了复合材料的断口形貌、复合材料的物相构成。     

热处理对SiCp/Al复合材料拉伸变形行为的影响

采用压力浸渗法制备SiC体积分数为55%的SiCp/Al-10Si-0.7Mg复合材料.通过拉伸试验和扫描电镜研究不同热处理工艺对该复合材料拉伸变形行为及显微组织的影响.结果表明,热处理对高体积分数SiCp/Al-10Si-0.7Mg复合材料的弹性模量影响很小,但T6热处理可显著提高其在拉伸时的弹性极限,而冷热循环处理可以在T6热处理的基础上进一步提高拉伸弹性极限.高体积分数SiCp/Al-10Si-0.7Mg复合材料的拉伸弹性极限的提高主要是热处理过程中基体铝合金中的固溶和时效强化、残余内应力的消除、位错强化和加工硬化综合作用的结果.