SiCP/AZ91复合材料的显微组织、力学性能及强化机制

通过搅拌铸造工艺制备出SiC_P体积分数分别为2%、5%、10%和15%的4种5 μm SiC_P/镁合金（AZ91）复合材料。对5 μm SiC_P/AZ91进行了固溶、锻造和热挤压。通过与AZ91对比,研究了SiC_P对AZ91基体热变形后显微组织和力学性能的影响规律。结果表明：SiC_P/AZ91热变形后的晶粒尺寸取决于SiC_P的体积分数。SiC_P的体积分数由0%增加到10%时,SiC_P/AZ91热变形后的平均晶粒尺寸减小;当SiC_P颗粒继续增加到体积分数为15%时,平均晶粒尺寸反而增大。SiC_P的加入能显著提高AZ91的屈服强度和弹性模量,并随颗粒体积分数的增加而增大。SiC_P对AZ91基体的强化作用主要源于位错强化、细晶强化和载荷传递作用,其中,细晶强化对屈服强度的贡献最大。     

热挤压对双尺度SiCp/AZ91镁基复合材料显微组织与拉伸性能的影响

目的 细化SiCp/AZ91镁基复合材料基体晶粒,提高其拉伸强度.方法 基于半固态搅拌铸造的方法制备出双尺度SiCp/AZ91镁基复合材料(标记为M-9+S-1).在不同温度下对M-9+S-1进行慢速挤压,研究挤压温度对其显微组织和力学性能的影响规律.结果 SiCp一方面能够促进DRX形核,使M-9+S-1复合材料基体...     

等通道角变形对搅拌铸造SiC_P/AZ91复合材料显微组织与室温性能的影响

采用搅拌铸造法成功制备了SiC_P/Mg(AZ91)复合材料并对铸态复合材料进行了等通道角挤压变形(Equal channel angular pressing,ECAP)。结果表明,搅拌铸造态SiC_P/AZ91复合材料的基体组织致密,颗粒与基体结合良好,没有出现宏观团聚;SiC_P大部分聚集在晶界附近区域并呈"项链状"分布。ECAP变形可以有效地消除铸态SiC_P/AZ91复合材料中的SiC_P"项链状"分布,并且随着ECAP道次的增加,SiC_P分布更加均匀;在ECAP过程中,SiC_P发生了一定断裂但并不明显。SiC_P/AZ91复合材料基体晶粒随着变形道次的提高而逐渐细化。基体晶粒细化以及SiC_P分布均匀化是SiC_P/AZ91复合材料屈服强度和抗拉强度随着道次提升而逐渐增加的主要原因。     

挤压包覆轧制对SiCP增强镁合金(AZ91)复合板显微组织和力学性能的影响

通过热挤压复合的方式将AZ91合金引入至SiC_P增强镁合金（AZ91）（SiC_P/AZ91）复合材料中,制备出厚度为2 mm的AZ91-（SiC_P/AZ91）复合板,研究了热轧对其显微组织和力学性能的影响规律。研究结果表明:AZ91的引入显著提高了SiC_P/AZ91的轧制成形能力。与AZ91层相比,SiC_P/AZ91层内晶粒尺寸小,硬度高。随轧制压下量的增加,AZ91-（SiC_P/AZ91）复合板晶粒尺寸变大,析出相数量减少且尺寸增大,导致硬度呈现下降的趋势。与挤压态AZ91-（SiC_P/AZ91）复合板相比,当压下量为50%时,轧制态AZ91-（SiC_P/AZ91）复合板屈服强度由272 MPa提高至341 MPa,抗拉强度由353 MPa提高至404 MPa。在拉伸过程中,因SiC_P与基体界面脱黏导致裂纹优先在SiC_P/AZ91层内萌生和扩展,AZ91层对微裂纹扩展具有一定的阻碍作用。      

TiCp/H13(4Cr5MoV1 Si)复合材料的显微组织和力学性能

用熔铸工艺过程中的原位反应合成方法制备了含ψ（TiC)为5％颗粒增强的H13钢基复合材料,实验结果表明,用本文工艺制备的复合材料工艺性能优良,易于加工成形,显微组织中TiC颗粒分布均匀,没有出现颗粒的团聚及由于TiCP颗粒引入而形成的组织缺陷,TiC颗粒的加入能有效地提高材料的常温、高温强度和耐磨性能,但在一定程度上降低了材料的塑性和冲击韧性。     

增强体种类及含量对金属基复合材料力学性能的影响

用粉末冶金法制备了氧化铝、碳化硅颗粒增强的几种铝合金复合材料, 对不同增强体含量的复合材料进行了力学性能测试。研究结果表明, 复合材料拉伸弹性模量随增强体含量增加而升高, 断裂延伸率下降。SiC_P/2024 具有最高的强度和增强效率, 随增强体含量增加至25% , 强度逐渐升高; SiC_P/7075 的强度水平低于基体合金; SiC_P/Al (工业纯) 强度提高幅度较大; Al₂O_3P/2024的强度随增强体含量增加呈先上升、后下降趋势。分析认为不同复合材料间的这种性能差异由增强体与基体强度水平和变形行为特征所决定。高强度、高模量的增强体与高强度、高形变硬化率的基体的配合是获得高强度复合材料的重要条件。      

XD法原位自生ZL201/TiB2P复合材料显微组织及力学性能

采用ＸＤ工艺在Ｔｉ－Ａｌ－Ｂ体系中原位自生制备了亚微米级ＴｉＢ２颗粒增强铝基复合材料。并借助ＴＥＭ,ＳＥＭ等分析测试手段研究了该材料的显微组织和常温力学性能,结果表明,ＴｉＢ２颗粒尺寸在０．１￣０．４μｍ,力学性能大幅度提高。     

TiB2颗粒增强NiAlFe基复合材料显微组织研究

研究了ＸＤ工艺原位生成ＮｉＡｌＦｅ－ＴｉＢ２复合材料的显微组织和界面结构,分析了Ｆｅ对材料压缩性能的影响及微观机制,加入２５％Ｆｅ元素后,形成的Ｆｅ（Ｎｉ,Ａｌ,Ｔｉ）新相以枝晶间的形式连接于基体之间以及基体与增强颗粒之间,提高了材料的塑性。运用高分辨电力显微术分析研究了压缩变形后增强颗粒与基体的界面。     

Al3Ti/A356铝基复合材料的显微组织及拉伸力学性能

在A356铝合金熔体中加入K₂TiF₆盐,通过熔体搅拌原位反应法制备了Al₃Ti/A356铝基复合材料,研究了Al₃Ti含量对铝基复合材料显微组织及室温和高温拉伸力学性能的影响。结果表明,Al₃Ti/A356复合材料的铸态组织由α-Al、共晶Si和(Al, Si)₃Ti相组成。随着K₂TiF₆盐添加量的增加,(Al, Si)₃Ti相也逐渐增多,其形状由大块状和棒状转变为小块状,同时,基体中的共晶Si细化效果也越显著。在生成不同Al₃Ti含量的复合材料中,2wt%Al₃Ti/A356复合材料的常温拉伸抗拉强度和屈服强度均为最高,分别为179.7 MPa和74.1 MPa。350℃高温拉伸时,6wt%Al₃Ti/A356复合材料的抗拉强度和屈服强度分别比基体提高22.1%和12.6%,分别达到66.3 MPa和57.9 MPa,最高抗拉强度达到或超过了一些现役汽车活塞用的铝硅合金,表明Al₃Ti/A356复合材料具有作为新型耐热铝合金应用于汽车发动机耐热部件的潜力。      

气压浸渗法制备ZrC-W-Cu复合材料的显微组织与力学性能

为提高钨渗铜材料的性能以适应先进推进技术发展的需求,以ZrC粉和W粉为原料,采用无压烧结工艺制备ZrC-W多孔骨架,进而采用气压浸渗工艺对开气孔在20％左右的ZrC-W骨架压力渗铜,制备出ZrC-W-Cu复合材料.研究ZrC含量对ZrC-W骨架开气孔率、压缩强度及ZrC-W-Cu复合材料的显微组织和力学性能的影响规律.结果表明:随着ZrC含量(体积分数,下同)的增加,ZrC-W骨架的开气孔率先升高后降低,在ZrC含量为10％时开气孔率最大,为29.77％;ZrC-W骨架的压缩强度随ZrC含量的增加而下降,且整体低于W骨架;ZrC-W-Cu复合材料维氏硬度随ZrC含量的增加逐步增大,在ZrC含量为15％时达到3.26 GPa;弹性模量基本不变;断裂韧度随着ZrC含量的增加先升高后降低,抗弯强度在ZrC含量为4％时达到最大值,为1243 MPa.     

SiCw/AZ91复合材料及AZ91镁合金的高温压缩变形的研究

利用GPL-1500热模拟试验机对SiCw/AZ91复合材料和AZ91镁合金在不同温度及不同应变速率条件下进行高温压缩试验。根据压缩的真应力-应变曲线计算出合金和复合材料的应变速率敏感指数（m)和表观激活能（Q）。结合金的m值。另外，复合材料和镁合金的表观激活能也随温度和应变速率的改变而发生变化。表明在不同条件下压缩时，复合材料和镁合金的高温压缩变形机制也发生变化。     

高体分SiC颗粒增强镁基复合材料的显微组织与力学性能EI北大核心

预先对SiC颗粒增强体进行表面氧化处理,然后采用压铸浸渗法制备了体积分数为51.5%的SiCp/Mg-6Al-0.5Mn复合材料。通过压缩性能测试、扫描电镜、透射电镜等方法,研究了复合材料的显微与力学性能。结果表明,在基体Mg-6Al-0.5Mn合金掺入51.5%体积分数的SiC颗粒预制块后,复合材料的组织致密,分布均匀,其断裂方式包括界面脱开、基体韧断和增强体开裂。SiC颗粒与基体之间发生了界面反应,生成了纳米级的Mg2Si化合物。同时,适度的预氧化可以提高基体与颗粒之间的界面结合强度,从而使复合材料抗拉强度得到提高。     

TiB_2颗粒增强相原位生成机制的研究进展

TiB2/Al复合材料在结构、耐磨、航空航天领域有着广阔的应用前景。然而,不同制备工艺制备的材料在微观结构和性能方面都存在不同,其对应的生成机制也不尽相同。概述了不同工艺制备TiB2颗粒的生成机制。由于混合盐反应法具有易操作、低成本、易连续化生产等特性,因此重点探讨了其反应机理及存在的问题。针对增强相TiB2颗粒微小表面自由能大、容易聚集形成链条状、造成材料的脆性等缺点,给出了几种改善工艺。     

球状颗粒强化复合材料Al-6061/Al2O3的强化作用

研究了6061/Al₂O₃复合材料中球形Al₂O₃颗粒的强化作用。该强化颗粒的加入大大提高了材料在固溶处理后未时效状态的强度。对组织的观察和位错密度的测量表明,该强化作用与位错强化模型的计算结果一致。强化颗粒的加入还显著提高了材料在各种时效状态的加工硬化率。将Ashby提出的含异质颗粒复合材料的几何必须位错模型与位错强化模型结合,可以很好地解释加工硬化率的提高。     

原位复合TiCP/LD7复合材料的组织与力学性能

采用原位复合工艺制备了自生TiCp/LD7复合材料坯料,经济热压成φ12的棒材,并进行了T6热处理,通过SEM观察和分析了热挤压TiCp/LD7复合材料的显微组织和断口形貌,测试了材料的σb,σs,E和δ0结果表明,TiC颗粒含量为20wt%,TiCp/LD7复合材料σb,σs,E,分别为417MPa,373MPa,92GPa,δ为4．5％,断裂形式为韧性断裂。     

搅拌铸造法制备短碳纤维/AZ91复合材料的组织与性能

采用搅拌铸造法制备了不同体积分数（10vol%、15vol%、20vol%）的短碳纤维增强镁基（CF_s/AZ91）复合材料,并选取了三个挤压比和两个挤压温度对其进行热挤压变形,采用光学显微镜（OM）、SEM和TEM对CF_s/AZ91复合材料的显微组织进行了观察,并测试其室温力学性能及阻尼性能。研究结果表明,热挤压能够有效降低CF_s/AZ91复合材料气孔率;在热挤压过程中,纤维沿挤压方向定向排列,同时基体发生动态再结晶。随着挤压温度及挤压比的增大,晶粒呈现等轴状,组织更加均匀。CF_s/AZ91复合材料经过挤压后,其力学性能得到提高,屈服强度和抗拉强度随挤压比和CF_s体积分数的增大而增大,然而CF_s纤维在热挤压后发生明显断裂,限制了挤压态复合材料强度的进一步提升。低温低挤压比条件下,CF_s/AZ91复合材料具有较好的阻尼性能,随着挤压比及挤压温度的升高,CF_s/AZ91复合材料室温及高温阻尼性能均有所降低。      

石墨烯纳米片/AZ91镁基复合材料的显微组织与力学性能

采用铸造工艺制备了石墨烯纳米片(GNPs)增强的AZ91镁基复合材料,测试了复合材料的力学性能,并利用光学显微镜、X射线衍射仪、透射电子显微镜、扫描电子显微镜和能谱仪对复合材料的微观组织、界面结合和断口形貌进行了表征和分析,讨论了复合材料的强化机理。结果表明:石墨烯纳米片可有效细化镁基体的晶粒组织,在添加少量石墨烯纳米片时(0.1%),复合材料的屈服强度、延伸率和显微硬度分别为(164±5)MPa、(7.7±0.1)%和(74.2±2)HV,比基体分别提高了37.8%、13.2%和24.7%。GNPs与镁基体形成了强界面结合,这更有利于发挥应力转移强化、细晶强化等作用,提高镁合金强度、塑性等力学性能。     

Nd对AZ91镁合金组织和高温力学性能的影响

研究了Nd对AZ91镁合金组织和高温力学性能的影响.结果表明,稀土Nd(1%～4%(wt))的加入明显细化了AZ91镁合金的铸态组织,减少了β(Mg17Al12)相的析出.随着稀土Nd含量的增加,室温、150℃和250℃等3个温度下的强度都是先升后降,Nd含量为1%时合金的强度均达到最大值,特别是150℃下其强度高达203MPa;Nd含量的增加对AZ91镁合金的延伸率影响规律也是先升后降,高温下当Nd含量为2%时合金的延伸率达到最大值,表现出良好的韧性,同时也具有较高强度.     

颗粒性态的随机性对SiC_P/6061Al复合材料棘轮行为影响的有限元分析

采用复合材料细观有限元分析方法,并借助先进循环塑性本构模型的有限元实现,对颗粒性态的随机性对SiC颗粒增强6061Al复合材料棘轮行为的影响进行了有限元数值模拟。采用随机序列吸附方法(RSA)生成各种多颗粒随机分布的模型,探讨了颗粒分布方式、数目、形状和大小以及各自的随机性对复合材料棘轮行为的影响。研究发现:颗粒尺寸越小、数目越多、分布在基体表面的比例越大,颗粒的增强效果越好;颗粒的大小和空间位置分布越均匀,复合材料抗循环变形的能力越强;球形颗粒和均匀分布的假设可以得到很好的模拟结果。