SiCp对6066铝合金破坏机制及阻尼性能的影响

研究了粉末冶金法制备 6 0 6 6铝合金及增强相 Si Cp(尺寸 3μm )含量为 7% ,12 % (体积 )的 6 0 6 6铝合金复合材料的拉伸断口及阻尼特性。复合材料的阻尼性能通过动态机械热分析仪测量 ,得出了增强相 Si Cp体积分数不同的两个6 0 6 6 Al/ Si Cp复合材料及 6 0 6 6铝合金在 1Hz及 30～ 2 5 0℃的温度范围的阻尼温度关系。结果表明 ,当增强相含量体积为7%时 ,Si Cp颗粒分布均匀 ,与基体结合良好 ,复合材料的破坏归因为增强相周围的铝基体产生孔洞形核、长大、聚合引起的 ;增强相体积含量为 12 %时 ,Si Cp聚集成团 ,复合材料的破坏则归因为 Si Cp团块形成裂纹而断裂。少量 Si Cp(7% )明显提高 6 0 6 6 Al合金阻尼性能 ,尤其是高温阻尼性能。但 Si Cp含量再增加到 12 %没有效果 ,6 0 6 6 Al/ Si Cp复合材料的高阻尼性能主要是因为 Si Cp颗粒加入后增加的高密度位错及基体与 Si Cp颗粒的界面消耗能量     

喷射沉积SiCp／A1复合材料及6066铝合金热挤压工艺的研究

作者应用喷射共沉积工艺制备6066／SiVp复合材料和6066铝合金锭坯，在不同的挤压比、挤压温度下挤压成型，用金相显微镜观察材料的显微组织，并测试了材料的力学性能。结果表明：SiC/Al复合材料喷射沉积状态的组织很疏松，存在许多的间隙，其密度约为理论密度的86％，SiC颗粒在复合材料中分布不均匀，喷射沉积铝合金基体的致密度可达90％；挤压过程使A1／SiCp复合材料的大多数空隙消失，致密程度随挤压比的增大而增大，挤压比超过14.7后不会明显变化，而铝合金基体的致密程度与挤压比的变化关系不明显；挤压温度对材料的致密程度影响不大；A1／SiCp复合材料性能在挤压比超过14．7后变化不大；铝合金的性能不受挤压比变化的影响；而挤压温度过高使材料性能下降。     

12%SiCp/Al复合材料制备工艺及力学性能研究

对碳化硅颗粒进行表面氧化酸洗处理，采用粉末冶金加热挤压工艺制备了12％SiCp／Al（体积分数）复合材料。利用金相显微镜和电镜对微观组织进行了观测，拉伸试验测试复合材料的力学性能。试验结果表明：SiC颗粒在铝基体中分布比较均匀；T6热处理条件下12％SiCp／Al复合材料的屈服强度和抗拉强度分别约为472．4MPa、525．7MPa，伸长率为6．5％，弹性模量为92．7GPa。     

高硅铝合金及颗粒增强铝基复合材料组织性能的探究

采用真空热压烧结工艺制备Al-30Si合金、30%Sip/Al、30%SiCp/2024Al、30%SiCp/6061Al(均为体积分数)复合材料,测定其热膨胀系数及力学性能。利用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)对其微观组织结构及断口形貌进行表征,探究了高硅铝合金及颗粒增强铝基复合材料的组织与性能,分析了材料的断裂机制。结果表明:SiCp/2024Al复合材料中SiC颗粒分布均匀,组织致密,综合性能好,热膨胀系数(CTE)为13.69×10-6/K,硬度达到134 HB,极限抗拉强度达353 MPa。SiCp/6061Al复合材料中SiC颗粒分布较均匀,界面结合较好,组织不够致密,有少许孔隙,性能较好。SiCp/6061Al和SiCp/2024Al复合材料的断裂方式都是界面基体的撕裂结合SiC颗粒的断裂。Sip/Al复合材料中Si颗粒分布较均匀,断裂方式为界面脱开,性能较差。Al-30Si合金在烧结过程中形成大量板条状的Si相,性能最差,断裂方式以合金撕裂为主。     

无压浸渗制备SiC_p/Al复合材料的力学性能研究

采用无压浸渗法制备出不同SiC粒度组成和硅含量的SiCp/Al复合材料,并对其性能进行测试分析。研究结果表明:SiCp/Al-7Si复合材料硬度比SiCp/Al-12Si复合材料的低,但抗弯强度和断裂韧性比SiCp/Al-12Si复合材料的高,对不同SiCp/Al复合材料的力学性能的影响程度各不相同;粒径小的SiC颗粒有利于SiCp/Al复合材料的硬度、抗弯强度和断裂韧性的提高。当SiC粒度为W7,铝合金中Si含量(质量分数)为7%时,SiCp/Al复合材料的抗弯强度为502MPa、断裂韧性为7.1MPa·m1/2、硬度为66HRA。     

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。     

粉末冶金法制备SiCp/Al-Cu-Mg复合材料的固溶时效行为

通过XRD、硬度和电导率测试对比了不同固溶温度下Al-Cu-Mg合金与SiCp/Al-Cu-Mg复合材料中的析出相。XRD分析表明,经T4处理后,未增强基体铝合金中析出相为Al2CuMg相和CuAl2相,而复合材料中的析出相为CuAl2相和Mg2Si相。由SiC颗粒提供的游离Si与基体中的Mg生成了Mg2Si相,从而提高基体合金中Cu/Mg含量比,进而影响Al2CuMg相的生成。     

固溶时效对高体积比SiCp/6013Al复合材料导热性能及强度的影响

研究了固溶时效对高体积比SiCp/Al复合材料的导热性能及抗弯强度影响.研究发现热处理改变了复合材料SiCp/Al 界面结合状况,提高了导热性能;同时强化了基体合金,改变了SiCp 颗粒所受应力状态,提高了复合材料的强度,使高体积比SiCp/Al复合材料的导热系数达到210 W/(m*K),抗弯强度达到519 MPa.     

高体积分数SiCp/Al复合材料杯形件高温反挤压成形

将无压浸渗制备出的高体积分数SiCp/Al复合材料,通过高温反挤压方式成形杯形件.研究了在高温反挤压过程中复合材料的流变规律,利用扫描电镜(SEM)观察分析了高温反挤压参数对杯形件组织的影响.结果表明:在基体熔点以上,高体积分数SiCp/Al复合材料呈黏流体状态,颗粒与基体形成固-液混合体;高体积分数SiCp/Al复合材料高温反挤压变形后,基体仍保持连续,SiC颗粒在压力作用下发生转动、重排,部分颗粒破碎,颗粒分布均匀性较好;当变形温度较低、挤压速度较大时,颗粒易破碎,SiCp/Al复合材料杯形件内部颗粒尺寸不均匀,杯形件内角处颗粒尺寸较小;当变形温度较高、挤压速度较小时,杯形件内部颗粒尺寸均匀.     

Al-14Si复合材料显微组织与性能

采用原位反应和液态搅拌合成法制备混杂相（Al3Ti＋SiCp）增强过芡晶铝基复合材料,研究了（Al3Ti＋SiCp）／Al-14Si复合材料的微观组织和强化机理。结果表明：采用原位反应法生成的Al3Ti具有良好的细化晶粒效果;通过液态搅拌可以使得原位生成Al3Ti增强相粒子和初晶硅更加细化;由于SiCp的存在使得Al基体畸变,产生密集的位错,对过共晶铝合金的力学性能有着重要影响。     

冷压烧结法制备Al2O3/Cu复合材料

采用压坯烧结加复压复烧工艺制备出A12O3／Cu复合材料。Al2O3颗粒的尺寸分别为2μm、7μm、10μm，体积含量分别为5％、10％、15％。结果表明，一次烧结工艺是影响材料密度的关键因素；复压及复烧能够进一步提高复合材料的密度及性能。金相组织观察表明，Al2O3颗粒分布均匀，与基体的界面结合良好。     

纳米SiC增强纯Al基复合材料的微观组织和力学性能

与采用微米尺度SiC颗粒为增强相制备的Al基复合材料相比,以纳米SiC颗粒为增强相制备的Al基复合材料具有更加优异的力学性能,可极大提高SiC增强Al基复合材料的服役可靠性及应用范围。采用传统粉末冶金方法制备纳米SiC颗粒增强纯Al基复合材料,研究烧结温度和增强相体积分数对复合材料微观结构和力学性能的影响。研究表明,烧结温度和增强相体积分数均对复合材料的微观结构和力学性能有重要影响。随烧结温度升高,复合材料中的残留微孔减少,密度和强度均得到显著提高。含体积分数为3%纳米SiC颗粒的复合材料在610℃具有最高的强度,进一步提高纳米SiC颗粒的含量并不能提高材料的力学性能,这主要是由于当纳米SiC颗粒的体积分数超过3%时将出现明显的团聚,从而降低强化效应。     

半固态复合铸造SiCP/ZL102的摩擦磨损行为研究

采用自制的半固态复合铸造设备制备了一系列SiC颗粒体积含量不同的SiCp／ZL102复合材料，并研究了这些材料在不同条件下的摩擦磨损行为。研究结果表明：SiCp／ZL102复合材料耐磨性能优于基体合金，并用SiC颗粒体积含量越大，复合材料耐磨性能越高，但SiC颗粒体积含量的变化对摩擦系数的影响不大；各材料在干摩擦条件下的磨损体积和摩擦系数均比油润滑条件下的高，SiC颗粒对材料耐磨性能的增强效果不如油润滑条件下的增强效果。     

单一纳米及纳/微米SiC混合颗粒增强铝基复合材料研究

通过真空热压工艺制备了单一纳米及纳/微米SiC混合颗粒增强的Al-Si复合材料,研究了SiC颗粒的加入对复合材料的组织、致密度及硬度的影响。结果表明:纳米SiCp/Al-Si复合材料与基体合金相比晶粒细化,随着纳米SiC含量的增加,纳米SiCp/Al-Si复合材料的硬度、致密度都是先增大后减小,当纳米SiC含量为3%时硬度取得最大值64.4HV,较基体材料提高了28.8%;用扫描电镜对纳/微米SiCp/Al-Si复合材料的组织、形貌进行观察,发现微米SiC颗粒与基体合金结合紧密,界面无明显反应物生成。纳米SiC含量为3%时,随着微米SiC含量的增加,纳/微米SiCp/Al-Si复合材料的硬度、致密度都是先增大后减小,当增强颗粒含量为3%SiCnm+15%SiCμm时硬度取得最大值76.7HV,较基体材料提高了53.4%。     

冷热循环对粉末冶金SiCp/Al复合材料力学性能的影响

采用粉末冶金制备了15％（体积分数）SiCp/Al复合材料，研究了不同冷热循环工艺对复合材料力学性能的影响。结果表明，上限温度在175℃以下的冷热循环对复合材料的屈服强度和抗拉强度影响不大，当上限温度达到200℃后复合材料的屈服强度提高了80MPa，抗拉强度则基本不变。复合材料的屈服强度的提高主要是由于材料在冷热循环的高温过程中基体中的G．P区转变成了过渡相口”。断口观察表明，经过不同冷热循环工艺处理后，复合材料的断裂形式大致相同，即除了基体断裂外，还存在SiC颗粒开裂的情况。冷热循环对复合材料的延伸率影响不明显。     

SiCp／AL复合材料盘状件离心铸造技术研究

用搅拌法制备SiCp／Al复合材料熔体,采用离心铸造制备了增强颗粒具有连续梯度变化的盘状零件,用合理的工艺增加了颗粒的湿润性,得到颗粒分布均匀的复合材料熔液;通过改变离心转速,获得所需要的颗粒梯度分布;颗粒和基体界面结合良好;随着颗粒体积分数的增加,试样的硬度也相应的增加。     

Al2O3短纤维增强Al-Cu合金的微观组织结构和机械性能研究

为了研究铜元素含量变化对复合材料界面反应、微观组织结构和机械性能的影响，利用挤压铸造法制备了体积分数均为40％的Al2O3纤维增强纯铝和Al—Cu合金（1％，3％和5％）复合材料。采用X射线、TEM、SEM和拉伸实验手段，观察和测试了4种复合材料的微观组织和机械性能。结果表明，Al2O3纤维表面含有非晶SiO2成分，在高应力下易于开裂。铜元素的加入对材料的析出产生和机械性能有重要影响。铜元素引入后在复合材料中纤维表面处偏聚和富集，促进了界面θ相析出，并随基体中Cu含量提高而增加。当铜含量增加到5％后，基体内部也出现明显的析出相。拉伸实验结果表明随着Cu含量的增加复合材料的抗拉强度增高，Al2O3f/Al-Cu与Al2O3f／纯Al相比，抗拉强度分别增加了102％，146％和171％。SEM断口观察表明：基体合金的断口基本上都呈宏观脆性断口，具有低的展延性和撕裂纹理；大量的纤维从复合材料基体中拔出，一些纤维被拉断，这些特点与界面结合物和多晶的Al2O3纤维结构密切相关。     

高含量B_4C铝基复合材料在H_2SO_4溶液中的腐蚀行为

通过电化学分析与测试,研究B4C体积分数分别为20%、30%、40%的B4C/Al基复合材料及其基体合金(6061铝合金)在不同浓度及不同温度的硫酸溶液中的腐蚀行为。由动态极化曲线和阻抗谱得到相应的电化学参数,并利用阻抗分析软件对该复合材料和基体合金腐蚀过程的等效电路进行模拟,分析腐蚀机理,通过Arrhenius方程计算腐蚀过程中B4C/Al基复合材料与6061铝合金的反应活化能,并分析两者的焓变与熵变,对腐蚀前后2种材料界面的微观结构进行观察。结果表明:B4C/Al基复合材料在硫酸溶液中的腐蚀速率随B4C颗粒含量增加而增大,基体铝合金在硫酸中的耐腐蚀性能高于B4C/Al基复合材料。B4C/Al基复合材料和基体铝合金在硫酸中的腐蚀速率都随硫酸溶液浓度增加而增大;当溶液温度升高时,二者的腐蚀速率都快速增加。B4C/Al基复合材料和Al基体合金在硫酸溶液中的腐蚀都表现为明显的点蚀。铝基体材料在硫酸溶液中的反应活化能大于B4C/Al基复合材料,计算所得活化焓与活化熵的值均表明复合材料的腐蚀反应比基体合金更容易进行,因而遭受腐蚀更严重。     

航空用SiCp/Al复合材料热变形行为与环轧工艺研究

为了研究航空用高强韧碳化硅颗粒增强铝基复合材料（SiCp/Al）的热变形行为,为环轧制备航空用大尺寸环件提供工艺依据,采用粉末冶金工艺制备了17%SiCp/Al复合材料（体积分数）。通过不同温度与不同变形速率的热压缩实验,获得了复合材料在不同热变形条件下的应力应变关系,并根据这一关系建立了复合材料的热加工图。研究结果表明,SiCp/Al复合材料随着变形量的增加,在低于440 ℃或高于490 ℃以及高于0.100 s?1的变形速率下易发生失稳变形。SiCp/Al复合材料在变形温度与变形速率不适宜时,除了发生传统金属的失稳变形等工艺缺陷外,还会出现颗粒损伤引起的表面开裂,这种开裂无法通过机加工去除,应予以避免。最后,在热加工图的指导以及环轧实验验证下,给出了适宜SiCp/Al复合材料环轧成型的工艺参数,完成了外径达1200 mm的SiCp/Al复合材料环件制备。     

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.