搅拌速度对搅拌摩擦工艺制备的Cu/B4C表面复合材料显微组织和滑动磨损行为的影响（英文）

采用搅拌摩擦工艺合成Cu/B4C表面复合材料,并分析搅拌速度对该复合材料显微组织和滑动磨损行为的影响。搅拌速度以200 r/min从800变化至1200 r/min,横向速度、轴向力、沟槽宽度及搅拌头外形保持不变。采用光学和扫描电子显微镜对所制备表面复合材料的显微组织进行观察。采用销盘滑动磨损试验装置研究该表面复合材料的滑动磨损性能。结果表明:搅拌速度对表面材料的面积和B4C颗粒的分布具有显著影响。在较高的搅拌速度下此复合材料中B4C颗粒分布均匀;而在低搅拌速度下B4C颗粒分布均匀性较差。此外,本文报道搅拌速度对复合材料的颗粒尺寸、硬度、磨损率、磨损表面和磨屑的影响。     

搅拌摩擦加工制备Al6061/SiC复合材料的耐蚀性研究

目的 利用搅拌摩擦加工技术制备纳米SiC铝基复合材料,研究经过纳米粒子的添加和FSP作用后,其耐腐蚀性能的变化及原因.方法 室温条件下,在3.5％NaCl溶液中,通过电化学阻抗谱和动电位极化曲线对试样的耐腐蚀性能进行检测分析.利用电子背散射衍射技术和透射电镜对3种试样的显微组织进行表征,研究耐腐蚀性能的变化机理.结果 经搅拌摩擦加工后,样品的阻抗值明显提高,动电位极化曲线测试结果显示,母材、FSP试样和复合材料试样的自腐蚀电位分别为–1.517、–1.338、–1.339 V,而腐蚀电流密度分别为0.48、0.11、0.12 mA/cm2.FSP加工试样的晶粒由平均晶粒尺寸为8.7μm左右的等轴晶粒构成,并且大部分析出相因高温作用发生溶解,而纳米SiC粒子的加入,使晶粒尺寸进一步降低至4.1μm左右.结论 所制备Al6061/SiC复合材料的耐腐蚀性能相较于母材明显改善,但弱于FSP试样.SiC和基体之间电位差的存在构成腐蚀微电池,降低材料的耐腐蚀性能,而晶界数量的增加造成点阵空位等缺陷增加,导致电荷转移的阻力增加,耐腐蚀性能得到改善.     

搅拌摩擦加工制备石墨烯和碳纳米管增强Al6061-SiC复合材料的显微组织演变及表面性能（英文）

对比研究多壁碳纳米管(CNT)和石墨烯纳米片(GNP)对Al-Si C基复合材料表面性能的影响,用搅拌摩擦法分别制备Al-Si C-CNT和Al-Si C-GNP复合材料。显微组织表征表明,与CNTs相比,GNPs在铝基体中的分散更加均匀。此外,还观察到Si C和GNP颗粒对位错的阻碍以及基体与增强材料之间的无缺陷界面。纳米压痕结果表明,与Al6061合金相比,Al-Si C-GNP和Al-Si C-CNT复合材料的表面纳米硬度分别显著提高约207%和27%,显微硬度分别提高了约36%和17%。摩擦学分析表明,Al-Si C-GNP复合材料的比磨损率降低约56%,而Al-Si C-CNT复合材料的比磨损率提高约122%。Al-Si C-GNP复合材料的高强度是由于在Si C存在下,GNPs会机械剥离成几层石墨烯(FLG)。此外,热失配、晶粒细化和Orowan循环等多种机制对复合材料的增强也有重要作用。而摩擦性能提升的主要原因是其表面挤出的GNP形成摩擦层,拉曼光谱和其他表征方法证实这一结果。     

粉末冶金制备Al2024/SiC功能梯度复合材料的显微组织表征和力学性能（英文）

采用粉末冶金和热压技术制备了不同梯度层数和不同SiC含量的Al2024/SiC功能梯度材料。研究了梯度层数和SiC含量对Al2024/SiC功能梯度材料显微组织和力学性能的影响。XRD和SEM-EDX分析表明Al和SiC为复合材料的主要成分,同时还有Al_4C_3、CuAl_2和CuMgAl_2等其他成分。表层含有40%SiC的两层Al2024/SiC功能梯度材料具有最高的抗弯强度,为1400 MPa。显微硬度的降低和孔隙率的变化与SiC含量和金属间化合物的形成有关。结果表明,显微硬度的增加和金属间化合物的形成对复合材料力学性能的提高起重要作用。     

采用摩擦搅拌工艺制备Al/Al_2Cu原位纳米复合材料（英文）

采用摩擦搅拌工艺制备Al/Al_2Cu原位纳米复合材料,研究摩擦搅拌工艺参数如旋转速率、行进速率、搅拌道次和搅拌针形状对铝基纳米复合材料显微组织、化学反应和显微硬度的影响。由于摩擦搅拌工艺的机械活化效应以及Al-Cu放热反应产生大量的热,Al_2Cu粒子快速形成。纳米复合材料的显微组织包含细小晶粒的铝基体(~15μm)、未反应的铜纳米粒子以及Al_2Cu纳米强化相。Al_2Cu粒子的不规则形貌是由于摩擦搅拌过程中产生局部熔化。搅拌针直径对材料的显微组织和硬度具有较大的影响。与基体合金相比,所得复合材料的硬度提高了57%。     

搅拌速度对搅拌摩擦工艺制备的Cu/B_4C表面复合材料显微组织和滑动磨损行为的影响(英文)

采用搅拌摩擦工艺合成Cu/B4C表面复合材料,并分析搅拌速度对该复合材料显微组织和滑动磨损行为的影响。搅拌速度以200 r/min从800变化至1200 r/min,横向速度、轴向力、沟槽宽度及搅拌头外形保持不变。采用光学和扫描电子显微镜对所制备表面复合材料的显微组织进行观察。采用销盘滑动磨损试验装置研究该表面复合材料的滑动磨损性能。结果表明:搅拌速度对表面材料的面积和B4C颗粒的分布具有显著影响。在较高的搅拌速度下此复合材料中B4C颗粒分布均匀;而在低搅拌速度下B4C颗粒分布均匀性较差。此外,本文报道搅拌速度对复合材料的颗粒尺寸、硬度、磨损率、磨损表面和磨屑的影响。     

搅拌摩擦加工制备MWCNTs/Al复合材料的微观组织分析

采用搅拌摩擦加工技术制备了不同含量多壁碳纳米管增强铝基复合材料,并利用透射电镜对该复合材料的微观组织和界面结构进行分析。结果表明:该复合材料组织具有微米级的超细晶粒,晶粒尺寸随搅拌摩擦加工道次的增加而逐渐减小;铝基体晶粒中存在大量位错,并在局部形成位错缠结;在铝基体中有纳米级短棒状Al_4C_3相弥散分布;碳纳米管与铝基体之间结合紧密,界面处未发现有新相生成。     

搅拌铸造制备新型Al2024/SiC/赤泥复合材料的特性和抗拉强度（英文）

采用搅拌铸造技术制备SiC颗粒(5%,质量分数)和赤泥(5%~20%,质量分数)颗粒增强2024铝基复合材料。利用扫描电子显微镜(SEM)和电子能谱(EDS)技术表征合成的复合材料;另外,利用Taguchi实验设计方法测试混杂复合材料的抗拉强度。结果表明,混杂复合材料中的增强颗粒分散均匀,结合充分;复合材料的密度和孔隙率随着增强体含量的增加而降低,抗拉强度随着赤泥含量和时效时间的增加而增加;复合材料中赤泥含量对抗拉强度影响最大,其次是时效时间。总体来说,与基体材料Al2024铝合金相比,铝合金/SiC/赤泥复合材料在优化条件下具有更优异的抗拉强度(高34%)。     

水下搅拌摩擦加工制备CoCrFeNiMn/6061Al复合材料组织和性能研究

采用水下搅拌摩擦加工制备CoCrFeNiMn高熵合金颗粒增强6061-T6基复合材料，研究了时效热处理对CoCrFeNiMn/6061Al复合材料微观组织、显微硬度和磨损性能的影响。采用扫描电镜和电子背散射衍射技术对复合材料的微观组织进行了表征，采用显微硬度和磨损实验对复合材料的性能进行了评价。结果表明，经5道次搅拌摩擦加工后，CoCrFeNiMn高熵合金颗粒均匀分布在Al基体中，且与基体界面结合良好，无明显扩散层。时效热处理后，CoCrFeNiMn高熵合金颗粒与基体界面出现厚度约为200 nm的扩散层，复合材料的平均显微硬度达到120.0 HV,比Al基体提高了27.7%。与Al基体相比，复合材料的平均摩擦因数从0.4491升高至0.4855。时效热处理后，复合材料的平均摩擦因数降低至0.3188,主要磨损机制为磨粒磨损。     

搅拌摩擦加工Al-Mg_2Si合金的显微组织与力学性能（英文）

通过TEM和EBSD研究搅拌摩擦加工Al-Mg_2Si合金的显微组织和力学性能变化。结果显示:随着搅拌针转速的增加(300～700 r/min),缺陷面积逐渐减小(由10.5 mm~2减小到0);当转速进一步增加(700～1200 r/min),缺陷面积变化又呈相反的趋势(从0增加到1.5 mm~2)。在转速的增加过程中,缺陷的类型从隧道缺陷转变为熔合缺陷。在焊核区,粗大的Mg2Si枝晶被破碎成细颗粒(10μm)。小角度晶界的百分比由57.7%增加到83.6%,这是由形变组织迅速增加(从1.7%到13.6%)引起的。焊核区的极限抗拉强度(UTS)和伸长率均明显提高,硬度值按如下顺序增加:R300R1200R500R900R700,UTS和伸长率按如下顺序增加:BM(母材)R300R1200R500R900R700;焊核区的UTS和伸长率最大值分别增加1倍和3倍。     

放电等离子烧结制备SiC/MoSi_2复合材料的显微组织、烧结行为及力学性能（英文）

以Mo、Si和SiC粉末为原料,利用放电等离子烧结技术在不同温度下制备SiC/MoSi_2复合材料,研究SiC/MoSi_2复合材料的物相组成、显微组织和力学性能,并探讨其烧结行为。结果表明:SiC/MoSi_2复合材料由MoSi_2、SiC和少量的Mo_(4.8)Si_3C_(0.6)组成,呈现细晶组织。在Si C/MoSi_2复合材料的烧结过程中,存在固相烧结至液相烧结的演变。1600°C烧结的Si C/MoSi_2复合材料表现出最好的力学性能,其维氏硬度、抗弯强度、断裂韧性分别为13.4 GPa、674 MPa和5.1 MPa·m~(1/2),比纯MoSi_2分别提高了44%、171%和82%。第二相SiC作为硬质相可以承受外加应力,并阻碍裂纹的快速扩展,有助于复合材料力学性能的提高。     

真空热压法制备2024Al/Gr/SiC复合材料的显微组织和力学性能（英文）

采用真空热压法制备了2024Al/Gr/SiC复合材料,其中SiC颗粒和鳞片状石墨(Gr)的体积分数分别为5%~10%和3%~6%。采用光学显微镜、扫描电镜、硬度和拉伸性能测试研究SiC颗粒和石墨对分别经160、175和190°C时效处理后复合材料显微组织和力学性能的影响。结果表明:加入SiC颗粒和石墨能明显加速第二相时效析出,但SiC颗粒对时效行为的影响比石墨大。复合材料的拉伸强度和伸长率随着SiC颗粒和石墨含量的增加而降低,石墨对伸长率的影响比SiC颗粒更大。2024Al/3Gr/10SiC复合材料在165°C时效8 h时的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为387 MPa,280.3 MPa和5.7%。2024Al/Gr/SiC复合材料的断裂机制为基体韧性断裂和复合相颗粒与基体间撕裂断裂。     

水下搅拌摩擦加工纯铜及其合金的显微组织演变和摩擦性能（英文）

对工业纯铜(纯度99.8%)和铜锌合金(黄铜)进行水下搅拌摩擦加工。搅拌摩擦加工的刀具呈螺纹锥状,由碳化钨制成,其转速为1800 r/min,横移速度为4 mm/min,将试样浸泡在带循环系统的水箱中。为了评估加工次数对样品显微组织和力学性能的影响,进行6道次加工。采用光学显微镜对商业纯铜样品的显微组织进行研究,结果表明,加工后材料的晶粒尺寸明显减小。同时,样品横截面的硬度较母材增高。水下搅拌摩擦加工样品的X射线衍射谱与母金属的相比,其峰值更短、更宽,谱的背景增大,表明形成非晶/超细晶组织。采用针-盘法对试样的磨损行为进行研究,结果表明,与母材相比,加工后试样的摩擦因数降低。磨损和硬度试验结果表明,水下搅拌摩擦加工可显著提高工业纯铜和黄铜的耐磨性和硬度。     

石墨烯/Inconel 718复合材料的力学性能和摩擦磨损行为（英文）

采用选择性激光熔化法制备石墨烯/Inconel718复合材料,并评价其力学性能和摩擦磨损性能。采用XRD、SEM和拉曼光谱技术对复合材料的显微组织进行表征。结果表明,采用选择性激光熔化法制备石墨烯/Inconel 718复合材料是合理可行的,添加石墨烯纳米片对Inconel 718合金不仅产生了显著的强化效果,而且改善了摩擦学性能。1.0%石墨烯/Inconel718复合材料(质量分数)的屈服强度和抗拉强度比未添加石墨烯纳米片的Inconel 718合金分别提高了42%和53%,而其摩擦因数和磨损率分别降低了22.4%和66.8%。石墨烯纳米片增强Inconel718合金的硬度增加以及在磨损表面形成的石墨烯纳米片保护层是导致摩擦因数和磨损率降低的直接原因。     

搅拌摩擦加工制备镁合金表面复合层的显微组织和力学性能

选用轧态AZ31镁合金为基体、C60颗粒为增强相,采用搅拌摩擦加工技术(FSP)制备镁合金表面复合材料,搅拌针头旋转速度为600 r·min~(-1),加工速度为118 mm·min~(-1),分别进行1～3道次FSP加工后,通过金相、透射、硬度和拉伸等测试,对搅拌加工区复合显微组织和力学性能进行表征分析。研究表明:FSP可使镁合金晶粒显著细化; C60加入后,在1～3道次FSP内,随着加工道次升高,C60分散程度上升,复合材料平均晶粒尺寸降低,材料硬度上升,抗拉强度上升,但弥散于晶间的团聚颗粒使其拉伸性能低于母材;添加C60后的试样中,2道次硬度有明显上升,最高硬度可达母材的1. 73倍,3道次试样硬度平均值最高。结果表明,可通过FSP制备镁基表面复合层强化材料。     

SiC含量对Al/SiC纳米复合材料干滑动磨损、腐蚀以及腐蚀磨损行为的影响（英文）

纳米复合材料的腐蚀、腐蚀磨损以及干摩擦磨损行为非常复杂,受化学、物理和机械等多方面因素影响。采用机械球磨、冷压和热挤压技术制备Al/SiC纳米复合材料,研究纳米SiC含量对材料硬度、干滑动磨损、腐蚀和腐蚀磨损行为的影响。采用电化学极化测试研究了复合材料在3%NaCl溶液中的抗腐蚀性能。采用盘-销装置研究了复合材料的干滑动磨损和在3%NaCl溶液中腐蚀磨损性能。利用扫描电子显微镜研究了材料及磨损表面的显微组织。结果表明,随着SiC含量的增加,纳米复合材料的干滑动摩擦和抗腐蚀性能均得到提高。由于溶液的润滑作用,使材料软化的摩擦因数和摩擦生热均降低。与基体合金相比,纳米复合材料的强度和抗腐蚀性能提高,因此其抗腐蚀磨损性能也提高。对于未增强的基体合金,其磨损机理为黏着磨损,而对于Al/SiC纳米复合材料,磨损机理转变为磨粒磨损。     

采用MoS_2润滑颗粒提高搅拌摩擦制备A413/SiC_p表面复合材料的摩擦性能（英文）

研究MoS_2润滑颗粒对搅拌摩擦制备A413/SiC_p表面复合材料显微组织、显微硬度和摩擦性能的影响。在模具转速为1600 r/min,模具行进速率为25 mm/min,模具倾角为3°条件下进行单道次摩擦搅拌。采用光学显微镜、电子扫描显微镜、显微硬度和往复磨损实验对材料进行表征。结果表明,在A413/SiC_p表面复合材料中添加MoS_2润滑颗粒可减小摩擦因数和质量损失。在A413/SiC_p/MoS2_p表面复合材料中,可形成含MoS_2润滑颗粒的机械混合层,使金属与金属间的接触减小,进而提高材料的摩擦性能。     

铝合金表面等离子喷涂制备Al/SiC复合涂层（英文）

对铝合金表面等离子喷涂制备Al/SiC复合涂层进行了研究,探索了SiC体积分数对复合粉末的沉积行为以及Al/SiC复合涂层性能的影响规律。研究发现,在等离子焰流中,纯SiC发生降解和氧化。SiC含量越高,等离子喷涂沉积Al/SiC复合涂层越困难,纯SiC沉积后与基体粘结层之间存在裂纹;SiC含量越高,Al/SiC复合涂层硬度越高。Al/SiC(50:50)复合涂层厚度70μm,显微硬度达到3690 MPa,对铝合金表面起到强化效果。     

搅拌摩擦加工制备石墨烯/Al复合材料的界面微观结构

以纯净石墨烯为原料,采用搅拌摩擦加工法制备石墨烯/Al复合材料,主要通过透射电镜等手段观察分析复合材料石墨烯?Al的两种界面,即石墨烯平面?Al、石墨烯边缘?Al的界面微观结构,并对界面形成机制进行了分析。结果表明:石墨烯平面?Al界面清晰,是典型的机械结合界面;而石墨烯边缘?Al界面存在过渡,且在其附近偶尔还发现Al4C3的分布,此区域主要以扩散结合并可能具有部分反应(扩散+部分反应)的界面形式存在。复合材料的界面形成机制与石墨烯不同位置的C原子活性有关,平面内C原子的大π共轭结构使其高度惰性,形成机械结合界面;而搅拌摩擦加工过程对石墨烯的破坏主要发生在边缘,由于C—C键合被破坏,石墨烯边缘活泼的C原子与Al基通过C—Al原子的相互作用而形成扩散+部分反应的过渡界面。     

碳纳米管和碳化硅对铜混合纳米复合材料显微组织和干滑动磨损行为的影响（英文）

研究了多壁碳纳米管和碳化硅包覆铜增强铜基混合纳米复合材料的显微组织和摩擦性能。碳纳米管含量为1%~4%,碳化硅含量固定在4%。铜杂化纳米复合材料的合成过程包含球磨、冷压、烧结,随后热压。对混合纳米复合材料进行了密度、晶粒尺寸和硬度测试。在不同载荷条件下,在销-钢盘摩擦仪上采用干滑动磨损评估纳米复合材料的摩擦性能。结果表明,与纯铜相比,混合纳米复合材料的晶粒尺寸明显减小,4%碳纳米管增强杂化纳米复合材料的显微硬度提高了80%。混合纳米复合材料中碳纳米管含量的增加导致材料的摩擦因数和磨损率降低。