冷热循环处理对SiCp/2024Al尺寸稳定性的影响

研究了冷热循环处理对SiCp／2024Al复合材料尺寸稳定性的影响。结果表明,冷热循环处理可以降低复合材料中的残余应力,促进基体合金的时效析出,从而提高了复合材料在交变温度场下的尺寸稳定性。冷热循环处理的下限温度越低,即上下限温差越大,降低残余应力效果越显著,对时效析出的促进作用越大,复合材料的尺寸稳定性越好。     

SiCp/2024Al基复合材料的点蚀行为

采用动电位阳极极化法对17%SiCp/2024Al基复合材料及其基体合金在3.5%NaCl水溶液中的耐蚀性进行了研究.结果表明:SiC颗粒的加入并不影响SiCp/2024Al基复合材料的点蚀敏感性,但与基体相比,其耐蚀性有所下降.对极化后和长期浸泡试样的腐蚀形貌观察发现:与基体相比,SiCp/2024Al基复合材料表面上的蚀孔数量相对较多,蚀孔尺寸稍小,大小分布不均匀;最大蚀孔较深,并有严重的裂缝腐蚀;裂缝腐蚀的存在会使SiCp/2024Al基复合材料的点蚀抗力明显降低.能谱分析表明:SiCp/2024Al基复合材料的腐蚀机制为富Cu阴极相与贫Cu阳极相间的电偶腐蚀,另外,SiC与Al间也存在电偶腐蚀倾向.     

变形条件对SiCp/2014Al复合材料力学行为和晶粒度的影响

研究了变形温度,应变速率和变形程度等热加工参数对ＳｉＣｐ／２０１４Ａｌ复合材料力学行为和晶粒度的影响。结果表明,该材料的流动应力对变形温度和应变速率比较敏感。变形每升高４０℃,流动应力降低５￣１０ＭＰａ,应变速率每提高一个数量级,流动应力增加１．３￣１．８们。提高应变整编有利于获得细晶组织。以足够的变形程度锻造以及适当提高锻后冷却速度均有利于获得细晶组织。根据实验结果确定了该材料的流动应力与热加工     

孔隙率对SiC_p/Al复合材料热导率影响

通过无压渗透方法制得不同孔隙率SiCp/Al复合材料,采用了有限元数值模拟方法并与实验相结合研究了孔隙率对复合材料热导率的影响,并与MEMA模型计算值进行了对比。结果表明:通过改变无压浸渗温度和时间,可以制备出2.8%~9.4%范围内可调的含孔隙复合材料;在有限元数值模拟中,当孔隙率为小于6%时,热导率下降较快,反之,下降平缓。含孔隙复合材料有限元数值模拟值和实验结果较吻合,有一定的参考价值。随着孔隙率的增大,MEMA模型计算值和有限元模拟值的偏差越大。     

金刚石/碳化硅/铝复合材料的热膨胀性能

采用气压浸渗法制备金刚石/碳化硅/铝复合材料,研究复合材料的断口形貌以及界面反应,测试复合材料的热膨胀性能。结果表明:金刚石表面Ti镀层使得其选择性粘附不同于未镀钛金刚石的,而在各个面上均粘附有Al,金刚石与基体间有着良好的界面结合,断裂方式以基体断裂为主,其界面反应后,Ti以Al3Ti和Ti-Al-Si等金属间化合物的形式析出,提高金刚石/铝界面的结合强度,降低复合材料的热膨胀系数;随着金刚石颗粒粒径的增大,金刚石和碳化硅颗粒间粒径比的增大增加了整个复合材料的体积分数,从而降低了其热膨胀系数;金刚石颗粒粒径增大导致热膨胀系数升高。这两方面共同影响复合材料的热膨胀系数,但前者起主导作用;金刚石和碳化硅在不同配比下的热膨胀系数随着复合材料中碳化硅含量的增加逐渐增大,Terner模型与Kerner模型的计算平均值能较好地预测实验结果。     

Al含量及SiC预处理对SiCp/Ti基复合材料高温抗氧化性能的影响

通过800℃氧化试验,研究了不同Al含量以及SiC经600℃×3 h预处理后,SiCp/Ti基复合材料的氧化行为.利用SEM、EDS以及XRD分析了表面氧化层的形貌以及相组成.结果表明,未加Al复合材料氧化层的氧化产物主要为金红石TiO2,添加Al的材料中有少量Al2O3;对于SiC颗粒增强的Ti基复合材料,未加Al的抗氧化性能最好;当比较所有含Al的复合材料时,随着Al含量的增加,抗氧化性增强;对于具有相同Al含量的材料,SiC预处理可以促使界面较好结合,故可提高材料的抗氧化性.     

Electrochemical corrosion behaviour of Mg–Al alloys with thermal spray Al/SiCp composite coatings

The corrosion protection of Mg–Al alloys by flame thermal spraying of Al/SiC particles (SiCp) composite coatings was evaluated by electrochemical impedance spectroscopy in 3.5 wt.% NaCl solution. The volume fraction of SiCp varied between 5 and 30%. The as-sprayed Al/SiCp composite coatings revealed a high number of microchannels, largely in the vicinity of the SiCp, that facilitated the penetration of the electrolyte and the subsequent galvanic corrosion of the magnesium substrates. The application of a cold-pressing post-treatment reduced the degree of porosity of the coatings and improved the bonding at the coating/substrate and Al/SiC interfaces. This resulted in improved corrosion resistance of the coated specimens. The effectiveness of the coatings slightly decreased with the addition of 5–30 vol.% SiCp compared with the unreinforced thermal spray aluminium coatings.     

Anomalous reheating behavior of SiCp/Al composite with high volume fraction reinforcement

The reheating behavior of 50 vol.% SiCp/Al squeeze casting composite was investigated at temperatures ranging from 600°C to 900°C using XRD and SEM techniques from the microstructural point of view. It was found that SiCp/Al composite could hold its original shape while being reheated at temperatures elevated even far above the melting temperature of pure Al. The high volume fraction of SiC reinforcement, which would restrict the fluidity of molten Al matrix and the reconfiguration of SiC particles during the reheating of SiCp/Al composite, was thought to be responsible for the “remelting resistance” of the SiCp/Al composite. The extent of the reaction between the SiC particles and molten Al was found to increase with increased reheating temperature. From the viewpoint of controlling the formation of aluminum carbide, reheating temperature either for recycling or for remelting processing of the SiCp/Al composite, a temperature lower than 750°C would be better. Despite its being unfavorable to remelting or recycling processing, the remelting resistance of the SiCp/Al composite with high volume fraction reinforcement is attractive for thermal function and high temperature applications.     

SiC_p/Al激光诱导钎焊接头界面行为及性能

针对T/R模块壳体结构封装的特殊性,提出了激光诱导钎焊方法并建立其机理模型.以增强相体积分数为55%的Si CP/Al复合材料为母材,根据激光诱导温度场的特殊性,采用Al Zn25Si1,Zn Al7,纳米铝粉,微颗粒锡4种钎料对铝基复合材料进行了氩保护气氛钎焊试验,利用扫描电镜和EDS能谱分析的方法对钎焊接头的界面结合和断口形貌进行了研究.在保证接头材料表面不受热损伤、且搭接界面钎料熔化的特殊温度场的条件下,确定了激光的参数.结果表明,低熔点的Zn Al7、纳米铝粉钎料容易得到良好的接头,界面层通过扩散实现了冶金结合,断口分析表明,钎焊接头的断口位于钎缝偏于母材内一侧,具有一定的连接强度.     

Effect of heat treatments on failure mechanism of SiCp/2124 Al composite

The mechanical response of a 17% （volume fraction） silicon carbide particles reinforced 2124 Al composite prepared by powder metallurgy techniques was studied by altering the matrix strength with different heat treatments. The fracture mechanisms and the deformation microstructure were examined by scanning electron microscopy. The results show that matrix strength appears to play an important role in influcing the behaviour of the composite under hardness and tensile loading conditions and also fracture mechanisms. The high matrix strength results in a larger decrease in yield strength due to the increasing damage probability. The tensile yield strength values decrease under peak aged and overaged condition whereas under the solutinized condition the opposite effect can be seen.     

热解碳涂层对Cf/Al复合材料热膨胀性能的影响

采用真空挤压吸渗工艺制备了不同厚度热解碳（PyC）涂层的碳纤维增强铝基（C_f/Al）复合材料,研究了热解碳涂层对C_f/Al复合材料热膨胀性能的影响。结果表明,热解碳涂层均匀而致密,可有效地保护碳纤维;对C_f/Al复合材料的热膨胀性能进行测试表明,与碳纤维表面无涂层的C_f/Al复合材料相比,当热解碳涂层的厚度约为70 nm时,碳纤维表面具有热解碳涂层的C_f/Al复合材料的热膨胀系数减小了24%;在一定的厚度范围内（70~250 nm）,随着热解碳涂层厚度的增加,碳纤维表面具有热解碳涂层的C_f/Al复合材料界面结合强度和滑移阻力逐渐减小,热膨胀系数逐渐增大。     

喷射沉积Al-Si/SiCp制动盘材料的热疲劳微裂纹扩展行为

采用V形缺口试样,研究喷射沉积Al-Si/SiCp复合材料制动盘在25(450 ℃热循环下的热疲劳行为.通过金相显微镜和扫描电镜观察了复合材料的组织和热疲劳裂纹形貌,研究热疲劳裂纹形成与扩展机制.结果表明:热疲劳主裂纹主要从V形缺口处萌生;在同样的热循环次数下,热处理前的试样要比热处理后的试样先出现裂纹,且裂纹扩展的速率较快;裂纹绕过Si颗粒向前扩展以及裂纹穿过Si颗粒向前扩展是裂纹与Si颗粒相互作用的主要机制;SiC颗粒与热疲劳裂纹有明显的交互作用.因此,改善Si相的形态和分布以及加强Al/SiC颗粒间的界面结合有利于提高热疲劳裂纹扩展的抗力.     

热处理对高体积分数SiCp/Cu热膨胀性能的影响

采用挤压铸造法制备了SiC颗粒体积分数分别为50%、55%和60%的SiCp/Cu复合材料,并分析测试了体积分数和热处理状态对复合材料热膨胀性能的影响规律。显微组织观察表明:复合材料的组织致密,SiC颗粒分布均匀。热膨胀性能测试表明:铸态复合材料的平均线热膨胀系数(20～100℃)介于8.8～9.9×10-6/℃之间,且随SiC含量的增加而降低,实验值与Kerner模型预测值相符。退火处理可以减小基体中的热残余应力,有助于降低复合材料的热膨胀系数,退火态复合材料的热膨胀系数实验值与Turner模型预测值相符。     

喷射沉积7075Al/SiCp铝基复合材料板材的高温拉伸变形行为

当温度为300～450℃,应变速率为0.001～0.1 s-1时,在WDW-E200拉伸机上采用单向拉伸实验研究喷射沉积7075Al/SiCp复合材料板材的高温变形行为;分析板材的变形激活能以及流变应力、变形温度和应变速率之间的关系.结果表明:随着变形温度升高和应变速率降低,7075Al/SiCp复合材料板材拉伸流变应力减小;其最大拉伸断裂伸长率由5.03%增加到71.07%;7075Al/SiCp复合材料板材应变速率敏感系数的最大值仅为0.22,在温度为623、673和723 K时其变形激活能分别为380.49、323.42和434.56 kJ/mol,均高于铝的晶格自扩散激活能(142 kJ/mol).     

SiCp/Al复合材料热处理及统计分析

采用四因素多水平组合热处理试验与统计分析相结合的方法研究了粉末冶金制备的12%SiCp/6066Al(体积分数)复合材料的热处理工艺参数与硬度间的关系.结果表明,复合材料与基体合金相比具有峰值提前效应;热处理工艺参数主效应由强到弱依次为时效时间、固溶温度、时效温度、固溶时间;时效时间与时效温度一级交互作用也较重要,其他一级、二级和三级交互作用较小.12%SiCp/6066Al复合材料的优化热处理工艺参数为530℃固溶90min,水淬170℃时效6h.     

SiCp/Al复合材料导热性能的数值模拟

采用有限元方法对SiCp/Al复合材料的导热性能进行了数值模拟,建立了平面四颗粒和多颗粒随机分布复合材料测试模型,研究了颗粒体积分数、颗粒粒径、颗粒形貌以及基体对复合材料导热性能的影响.结果表明,SiCp/Al复合材料的热导率随SiC颗粒体积分数增加而下降;复合材料热导率随颗粒粒径的增大而稍有变化;球形颗粒复合材料热导率高于方形颗粒复合材料热导率,ZL101基体复合材料热导率高于ZL102基体复合材料热导率.     

喷射沉积7075A1／SICp铝基复合材料板材的高温拉伸变形行为

当温度为300-450℃，应变速率为0．001-0.1S^-1时，在WDW-E200拉伸机上采用单向拉伸实验研究喷射沉积7075A1／SIC。复合材料板材的高温变形行为；分析板材的变形激活能以及流变应力、变形温度和应变速率之间的关系。结果表明：随着变形温度升高和应变速率降低，7075AI／SiCp复合材料板材拉伸流变应力减小；其最大拉伸断裂伸长率由5．03％增加到71．07％；7075A1／SICp复合材料板材应变速率敏感系数的最大值仅为0．22，在温度为623、673和723K时其变形激活能分别为380．49、323．42和434．S6kJ／mol，均高于铝的晶格自扩散激活能（142kJ／mol）。     

高压扭转圈数对碳化硅颗粒铝基复合材料组织和性能的影响

采用高压扭转(high-pressure torsion,HPT)工艺,成功将8.75%体积分数SiC颗粒与Al的混合粉末制成金属基复合材料,并用金相显微镜、显微维氏硬度计、万能材料试验机和扫描电镜等,分析了扭转圈数对SiCp/Al复合材料的显微组织、显微硬度、拉伸性能和拉伸断口形貌的影响。结果显示,扭转圈数从0.5圈增加到4圈,基体的变形抗力降低,SiC颗粒在剪应力的作用下易于与基体协调变形,SiC颗粒分布均匀化程度显著提高;随着扭转圈数增加,试样所受到的剪切作用增大,极易引起位错的运动和增殖,基体晶粒得到细化,单位体积内的晶界增多,使试样显微硬度得到提高;扭转圈数越多,拉伸断口韧窝数量明显增多,且尺寸变小。     

Mg对无压自浸渗制备SiCp/Al复合材料组织与性能的影响

采用无压自浸渗法制备SiCp/Al复合材料。研究了Mg含量对SiCp 与Al之间浸润性的影响 ;探讨了Mg含量对SiCp/Al复合材料的组织与性能的影响及其作用机理。结果表明 ,加入的Mg与SiCp 表面的氧化物薄膜和铝基体发生反应 ,生成物会阻止SiCp 与Al基体反应生成Al4 C3 脆性相 ,同时SiCp 表面的微反应也增加了基体与SiCp 的结合强度 ,改善了基体与SiCp 之间的浸润性 ,从而使复合材料的耐磨性提高了 3～ 4倍。