体育器材铝基复合材料微观组织及性能研究

目的 研究不同超声功率对体育器材铝基复合材料微观组织及耐腐蚀性能的影响。方法 以ADC12铝合金和钛纤维为原料,采用超声振动在不同超声功率下制备原位Al3Ti颗粒增强复合材料,利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和电化学测试技术研究不同超声功率对复合材料微观组织、Al3Ti增强相及耐腐蚀性能的影响。结果 超声振动和原位颗粒增强均可细化复合材料的微观组织,最佳超声功率为750 W,此时复合材料微观组织细化最明显,初生α–Al颗粒平均尺寸最小,形貌最佳,富铁相Al5FeSi和Al3Ti增强颗粒的形貌较佳,分别呈现为短棒状和块状,且分布均匀,腐蚀速率最小,腐蚀表面平坦,腐蚀电位和腐蚀电流密度相比于ADC12铝合金分别上升了14.6%和下降了56.1%。当超声功率过大时,熔体过热容易导致组织粗化,初生α–Al颗粒和Al5FeSi相尺寸增大。复合材料耐腐蚀性能提升的机理是阴极相的细化和均匀分布。结论 通过超声振动原位生成Al3Ti可明显细化复合材料微观组织,提高耐腐蚀性能,当超声功率为750 W时,复合材料微观组织细化最明显,耐腐蚀性能最佳。     

搅拌摩擦加工铝基复合材料的高温摩擦磨损性能

通过在铝合金表面一定深度添加颗粒度为10μm的B4C粉末,采用搅拌摩擦加工方法制备成铝基复合材料.采用SEM、EDS、高温摩擦磨损试验机对其摩擦磨损性能进行研究;分析加工方法和环境温度对摩擦因数和磨痕形貌的影响,并探讨磨损机制.结果表明:高温磨损条件下,搅拌摩擦加工制备的铝基复合材料能明显改善铸态ZL109铝合金的耐磨性;复合材料表现出较好的磨损性能和较低的摩擦磨损因数.搅拌摩擦加工制备的铝基复合材料在100℃时磨损以氧化磨损和磨粒磨损为主,随着温度的升高,300℃时复合材料的磨损机理由氧化磨损转变为黏着磨损.     

搅拌摩擦加工法制备碳纳米管增强铝基复合材料

为了制备晶粒细小、 组织均匀的复合材料, 提高材料的力学性能, 用搅拌摩擦加工法制备碳纳米管增强铝基复合材料, 并对不同碳纳米管含量的复合材料的微观结构、 拉伸性能及断口形貌进行分析。结果表明: 碳纳米管添加到铝基体中, 搅拌摩擦中心区晶粒细小, 碳纳米管与基体之间结合良好, 未发现明显的缺陷; 碳纳米管对基材有明显的强化作用, 铝基复合材料抗拉强度随着碳纳米管含量的增加而提高; 碳纳米管体积分数为7%时, 抗拉强度达到201 MPa, 是基材的2.2倍; 复合材料在宏观上呈现脆性断裂特征, 微观上呈现韧性断裂特征, 其断裂机制以CNTs/Al界面脱粘、 基体撕裂和增强体断裂为主。      

搅拌摩擦加工制备羟基磷灰石增强镁复合材料的微观组织和力学性能

通过搅拌摩擦加工（Friction stir processing,FSP）制备了羟基磷灰石增强镁（HA/WE43）复合材料,研究了主轴转速对HA分布的影响及FSP加工前后材料微观组织和力学性能的变化。使用光学显微镜、SEM、TEM对该复合材料的显微组织进行了表征,同时对其显微硬度和室温拉伸性能进行了测试。结果表明:制得的HA/WE43复合材料晶粒尺寸相比于母材发生了显著的细化,加工过程中,HA颗粒的存在增强了FSP的晶粒细化作用;主轴转速较低时,HA/WE43复合材料中的HA团聚较严重,随着主轴转速的增加,HA的分布更加均匀,团聚现象得到改善;尽管局部团聚的HA颗粒会成为复合材料在拉伸变形过程中的裂纹源,但HA/WE43复合材料的极限抗拉强度、屈服强度和伸长率相对于母材仍有明显提高。      

搅拌摩擦加工制备颗粒增强铝基复合材料的研究现状及展望

铝合金作为现代工程和高新技术领域发展的关键材料之一,具有密度小、比强度和比刚度高、耐蚀性好等特点。通过在铝基体中添加增强相颗粒,制备得到的颗粒增强铝基复合材料既有铝合金良好的强度、韧性、易成形性等特点,又有颗粒的高强、高模等优点,是近年来应用最广的一类金属基复合材料。 目前,制备铝基复合材料的方法主要有粉末冶金法、铸造以及超声波法等,但这些方法在制备过程中需要较高的温度,颗粒与金属基体容易发生不良的界面反应,从而影响界面结合效果,降低复合材料的性能。搅拌摩擦加工(FSP)作为一种新型的固相加工技术,可同时实现材料微观组织的细化、致密化和均匀化。目前,FSP直接法已在铝基复合材料制备方面取得应用,主要是将增强相颗粒通过打盲孔或开槽的方式预置在金属基体内再进行FSP,进而制备出高致密度的颗粒增强铝基复合材料。因为FSP过程的温度低,颗粒与铝基体不会发生界面反应,所以该方法也被用于制备具有形状记忆效应(SME)的铝基功能复合材料。 近年研究结果表明,颗粒相对FSP制备的铝基复合材料晶粒细化起到显著作用,这有助于提高复合材料的拉伸强度、显微硬度及疲劳强度等力学性能。随着颗粒含量的增加和颗粒尺寸的减小,复合材料的力学性能得以增强。再者,减小颗粒尺寸有利于改善颗粒与基体之间的结合。另外,通过优化搅拌头的结构、形状和尺寸,以及FSP工艺参数,已经可以实现加工后颗粒相在基体中的均匀分布。 鉴于搅拌摩擦加工(FSP)直接法在制备颗粒增强铝基复合材料方面所具备的短流程、高效能以及基体与增强相颗粒界面无杂质等优势,本文对目前FSP直接法制备颗粒增强铝基复合材料的最新研究现状进行了总结。主要综述了FSP制备颗粒增强铝基复合材料过程中颗粒的含量、类型及尺寸对复合材料组织与力学性能的影响,并对颗粒分布均匀性以及颗粒与铝基体的界面问题做了阐述。文章最后深入分析了当前研究中的不足之处并展望了未来的研究方向。     

6061铝颗粒层增强7075铝基复合材料的微观结构及阻尼性能

采用热轧法制备出具有颗粒层状结构的6061p/7075铝基复合材料以改善7075铝合金的阻尼性能。通过OM、SEM、EDS和XRD分析6061p/7075层状铝基复合材料的微观组织,分别采用万能力学试验机和动态热机械分析仪分析其力学性能和阻尼行为。研究表明,6061铝颗粒层存在大量的颗粒间界面和微小孔隙,6061铝颗粒层与7075铝基体之间界面结合良好,没有发生界面反应;6061p/7075层状铝基复合材料最大抗拉强度为370.5 MPa,比7075铝基体提高了30%;6061p/7075层状铝基复合材料和基体材料的内耗值分别随着温度和应变量的升高而增大,复合材料的阻尼性能明显优于7075铝基体,在360℃时,复合材料的内耗值高达0.117,比7075铝基体提高了149%;6061p/7075层状铝基复合材料和基体材料的储能模量分别随着温度和应变量的升高而降低,在30℃时,复合材料的储能模量为38601 MPa,比7075铝基体高16%。      

碳化硅增强铝基复合材料连接技术研究进展

综述了SiC增强铝基复合材料(包括SiCp／AlMMC和SiCw／AlMMC)连接技术的研究现状,分析了连接中存在的问题。简单介绍了用于该复合材料连接的传统焊接方法,如熔化焊、固相连接、钎焊等。重点介绍了SiC颗粒及SiC纤维增强铝基复合材料的一些新型连接技术,并展望了SiC增强铝基复合材料连接技术的发展方向。     

碳化硅颗粒增强铝基复合材料的发展概况

概述了碳化硅颗粒增强铝基复合材料（ＳｉＣｐ／Ａｌ）的制备工艺、性能和应用。     

石墨/CNTs增强铝基混杂复合材料的微观组织与摩擦磨损性能

采用粉末冶金法制备了石墨/碳纳米管(CNTs)增强铝基复合材料,研究了石墨和碳纳米管对复合材料摩擦磨损性能及硬度的影响,并利用扫描电子显微镜观察了复合材料的显微组织、磨损表面形貌。结果表明:仅添加石墨的复合材料摩擦系数明显降低,而磨损率、硬度有少量降低;但是将石墨和碳纳米管混杂加入到复合材料中后,材料的摩擦系数明显降低,磨损率急剧升高,且材料的硬度随碳纳米管含量增加而逐渐下降。仅添加石墨的复合材料磨损形式主要是磨粒磨损和犁沟磨损,而添加石墨和碳纳米管的复合材料主要是剥层磨损。     

自生TiC增强钛基复合材料的微观组织

采用反应自生法制备了ＴｉＣ颗粒增强钛合金基复合材料,研究了复合材料的相组成和微观组织。在Ｔｉ－６Ａｌ－２Ｃ合金中存在Ｔｉ和ＴｉＣ两种相。ＴｉＣ权树枝状初生Ｔｉｃ和短棒状共晶ＴｉＣ两种开头存在,其中共晶ＴｉＣ主要存在于晶界,特别是三角晶界处。ＴｉＣ晶格常数的计算结果表明ＴｉＣ的衍射峰存在一定的偏移,主要是由于存在于ＴｉＣ中的Ｃ空位引起晶格畸变。随着Ａｌ含量的增加,初生ＴｉＣ由发达粗大的树枝晶变为不发达的树枝晶,当Ａｌ含量为３５％时变为短棒状和薄片状的ＴｉＣ。基体组织也相应地由单一的Ｔｉ基体变为Ｔｉ和Ｔｉ３Ａｌ的两相基体以及Ｔｉ３Ａｌ和ＴｉＡｌ两相基体。根据相图分析了组织变化的主要原因。     

搅拌摩擦加工对Al2O3/B4C/Al复合材料室温及高温力学性能的影响

目的研究搅拌摩擦加工对Al_2O_3/B_4C/Al复合材料力学性能的影响。方法将球形铝粉球磨成片状后氧化,并向其中混入质量分数为10%的碳化硼颗粒,热压成形后锻压,对锻饼进行一道次的搅拌摩擦加工,研究搅拌摩擦加工后复合材料的室温与高温力学性能。结果通过搅拌摩擦加工能显著提高材料室温强度,但与锻压态材料相比,材料高温强度降低。结论晶界处氧化铝对材料高温性能有重要影响,搅拌摩擦加工使晶界处氧化铝破碎并进入晶粒内部,提高了室温强度,但不利于提高高温性能。     

铝合金的织构及测试分析研究进展

织构广泛存在于铝合金制品中,并影响着材料的一系列性能,包括强度、延展性、成形性和腐蚀性等。介绍了目前织构的一般测试分析方法,主要阐述了铝合金制造加工过程中产生的各种类型织构,如铸造织构、变形织构和再结晶织构等以及它们的演变规律,分析了铝合金加工工艺对材料最终的织构成分及织构强弱的影响,并揭示了厚板铝合金轧制和铝合金的搅拌摩擦焊接过程中产生的不均匀分布织构,以及其对材料性能的影响。最后介绍了铝合金织构的应用情况,并对铝合金织构的研究前景进行了展望,提出了在线织构检测技术,将是未来铝合金织构测试分析的主要发展方向之一。     

镁合金搅拌摩擦加工技术的研究进展

大塑性变形是在块体金属变形过程中引入极大的应变量,能在有效细化金属晶粒的同时显著提高材料的强度与塑性。搅拌摩擦加工作为一种新型大塑性变形加工技术,在镁合金微观结构改性、细晶超塑性合金制备和镁基材料高性能化等方面有良好的应用前景。鉴于当前高性能镁合金的发展需求,对搅拌摩擦加工的技术特点、镁基材料加工后的显微组织及力学性能等方面的研究进展做了较详尽的综述,并展望了其工业应用前景。