喷射共沉积SiC_p/2024复合材料的显微组织与力学性能

利用喷射共沉积-热挤压-轧制工艺制备SiC_p/2024复合材料板材.研究该复合材料轧板热处理后的显微组织及力学性能,并确定其最佳的热处理工艺条件.结果表明:轧制态复合材料组织细小均匀,晶粒尺寸为3～4 μm,SiC颗粒均匀分布在基体合金中;采用490 ℃、1 h固溶处理和170 ℃、8 h时效后,SiC_p/2024复合材料轧板的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为480 MPa、358 MPa和6.4%,基体合金中存在大量细小的第二相颗粒,为Al_2MgCu及Al_2Cu相;峰时效状态时复合材料的布氏硬度值为228 HB,与轧板原始硬度相比较增幅达130%;喷射共沉积SiC_p/2024复合材料轧板到达峰时效时间比铸造2024铝合金的短,这主要是因为喷射沉积基体合金内细小均匀的晶粒组织、基体合金内高密度的位错组态以及SiC颗粒的引入,均有利于沉淀相的提前析出.     

SiC颗粒级配对SiC_p/Al复合材料微观结构和性能的影响

采用放电等离子烧结技术制备高体积分数SiC_p/Al复合材料,研究SiC颗粒级配对复合材料微观结构、热和力学性能的影响。结果表明:放电等离子烧结制备的SiC_p/Al复合材料由SiC和Al两相组成,SiC颗粒基本呈均匀随机分布、层次明显,SiC颗粒与Al基体界面结合强度高且无Al_4C_3等脆性相生成。在双粒径级配的SiC_p/Al复合材料中,SiC体积分数从50%增加到65%时,其相对密度从99.93%下降到96.40%;其中,当SiC体积分数为60%时,复合材料的相对密度、热导率、平均热膨胀系数(50～400℃)和抗弯强度分别为99.19%、227.5W/(m·K)、9.77×10~(-6) K~(-1)和364.7MPa。     

颗粒形貌及热处理对SiC_p/2024Al复合材料性能的影响

采用粉末半固态触变成形工艺制备了SiC_p体积分数为60%的2024Al复合材料。研究了SiC_p形貌及热处理对复合材料性能的影响。结果表明,经表面整形的SiC_p制备的复合材料增强体颗粒均匀弥散地分布在铝基体上,其致密度能达到99.97%。对复合材料进行去应力退火和T6热处理后,复合材料得到最佳综合性能,其抗弯强度和硬度得到明显提高,与复合材料热处理前相比,分别提高了47.5%和57.7%。复合材料的断裂整体表现为SiC_p的解理断裂,基体呈现出撕裂。对SiC_p整形和复合材料退火及T6热处理后降低了复合材料的热膨胀系数,分别达到(4.85～8.51)×10~(-6)、(4.86～8.32)×10~(-6)℃~(-1)。经改进后的H-J模型可以更好地适用于混合增强和双峰粒径分布的情况。对SiC_p整形和复合材料退火及T6热处理后显著提高了复合材料的热导率,分别达到195、206W·m-1·K-1。     

SiC_p/2024Al复合材料与SiC陶瓷的软钎焊

采用Sn3.0Ag0.7Cu钎料对表面电镀铜后的增强相体积为45%的SiC_p/2024Al复合材料和表面化学镀铜后的SiC陶瓷进行钎焊,利用扫描电镜、材料试验机等研究了钎焊接头的显微组织、剪切断口形貌以及钎焊保温时间对接头组织和性能的影响。结果表明:表面电镀铜后的SiC_p/2024Al复合材料能够实现与表面化学镀铜的SiC陶瓷的软钎焊,在260℃下保温0.5min能得到剪切强度为24MPa的接头,焊缝组织致密,钎料对电镀铜后的SiC_p/2024Al复合材料和化学镀铜后SiC陶瓷的润湿性都良好,断裂部位发生在铝基复合材料与电镀铜结合处以及电镀铜层较薄弱处。     

镀钛SiC颗粒增强Al 2519复合材料的组织与力学性能（英文）

采用真空蒸镀法对Si C颗粒(SiC_p)表面进行镀Ti改性改善SiC_p/Al复合材料界面结合,采用热压、挤压和热处理等方法制备镀Ti后SiC_p和原始SiC_p增强的Al 2519基复合材料。通过扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)分析Ti镀层对复合材料组织与性能的影响。结果表明,致密沉积的Ti镀层与SiC_p反应,在界面处形成Ti C和Ti5Si3相;与用原始SiC_p增强的复合材料相比,用Ti镀覆SiC_p增强的复合材料表现出均匀且致密的显微组织且复合材料的相对密度和力学性能得到显著改善。体积分数为15%时,镀Ti后SiC_p增强Al2519复合材料的硬度、断裂应变和拉伸强度达到最优,分别为HB 138.5、4.02%和455 MPa。     

热处理对金刚石/2024Al复合材料微观组织和热物理性能的影响

采用挤压铸造法制备粒径为5μm、体积分数为50%的金刚石/2024Al 复合材料。退火处理后对其金相组织界面反应、界面结合情况以及金刚石颗粒的内部缺陷进行观察与分析,并对其热物理性能进行测试与研究。结果表明,金刚石/2024Al 复合材料的组织致密,无明显的气孔、夹杂等缺陷;颗粒为不规则多边形,有棱角,分布比较均匀。透射电镜观察表明,部分金刚石颗粒内部有位错和层错存在,而2024Al 基体中的位错密度较大,金刚石/2024Al界面处有较多的界面反应物生成,可能为Al2Cu。复合材料在20~100°C温度区间内的平均热膨胀系数为8.5×10-6°C-1,退火处理的复合材料其热膨胀系数有一定程度的降低;随着温度的升高,复合材料的平均热膨胀系数也呈现增加的趋势。复合材料的热导率约为100 W/（m·K）,退火处理能够提高复合材料的热导率。     

Cu/Al固液连接界面组织演化的定量分析（英文）

采用固-液法快冷成型制备了Cu/Al整体材料。利用SEM,EDS,XRD等分析了Cu/Al界面的微观结构和相组成,基于扩散方程并结合相图定量分析了Cu/Al界面组织演化过程。结果表明:从Cu侧至Al侧,界面依次形成了区域Ⅰ(AlCu+Al_2Cu)混合组织,过共晶组织[Al_2Cu+(Al_2Cu+α-Al)]的区域Ⅱ和亚共晶组织[α-Al+(Al_2Cu+α-Al)]的区域Ⅲ;随着界面Cu浓度的变化,Al_2Cu相具有不同形貌;且各个区域厚度同理论值基本一致。     

SiC晶须增强硬Al合金复合材料的界面析出及其对性能的影响

本文对粉末冶金法制备的SiC晶须增强2124Al和2024Al两种复合材料进行了拉伸试验和断口观察,TEM和HREM证实在SiC_w/2024Al界面处存在链状不连续分布的θ(Al_2Cu)沉淀相,这种沉淀相降低了复合材料的室温强化效果,并对其塑性产生不利的影响。     

热处理对无压浸渗法制备B_4C/2024Al复合材料相组成及力学性能的影响(英文)

利用无压浸渗法制备B4C/2024Al复合材料,并通过XRD、SEM和力学性能检测研究热处理对复合材料相组成以及材料性能的影响。结果表明,B4C/2024Al复合材料包含B4C、Al、Al3BC、AlB2和Al2Cu相。经过660、700、800和900°C热处理12、24或36 h后,相种类并没有变化,但是相含量发生显著改变。此外,经热处理,材料的硬度得到显著提高,抗弯强度有所下降。经800°C热处理36 h的材料硬度最高,经700°C热处理36 h的材料具有最优良的综合性能。     

超声铸造制备原位Al_3Ti/2024Al复合材料的性能

利用超声铸造法制备了原位Al_3Ti颗粒增强的Al_3Ti/2024Al复合材料,研究了Al_3Ti含量对Al_3Ti/2024Al复合材料微观组织、硬度、力学性能和耐磨性的影响。结果表明,随着Al_3Ti含量增加,复合材料基体组织逐渐细化;但当Al_3Ti含量超过12%时,复合材料致密度却显著降低;基体硬度和复合材料硬度都随Al_3Ti含量增加而增大;Al_3Ti含量为8%的2024Al复合材料的屈服强度和抗拉强度分别为357 MPa和446 MPa,相比铸态2024Al合金提升了38.5%和39.8%;复合材料的耐磨性随Al_3Ti含量增加而逐渐提高。     

触变成形制备电子封装用SiC_p/Al复合材料

采用基于粉末成形及半固态触变成形工艺提出的粉末触变成形工艺,在不同的重熔温度下制备了电子封装用SiC_p/Al复合材料。结果表明,通过触变成形制备的SiC_p/Al复合材料中合金基体相互连接构成网状,SiC_p均匀镶嵌分布于Al基体中;重熔温度的升高可使材料致密度、热导率、硬度和抗弯强度提高,热膨胀系数减小,断口主要表现为脆性断裂。复合材料室温下的热导率在117.54~135.51 W·m~(-1)·K~(-1)之间,室温至300℃平均热膨胀系数小于7×10~(-6)℃~(-1),硬度(HV)和抗弯强度分别为99.47~113.52、325.90~346.91 MPa。     

粉末冶金制备50%SiC_p/Al复合材料的结构及性能

采用球磨加常压烧结的粉末冶金工艺制备50%SiC_p/6061Al(体积分数)复合材料,研究了烧结温度对该高体积分数SiC_p/Al复合材料结构与性能的影响。结果表明:球磨有利于形成成分均匀的50%SiC_p6061Al复合粉体;随着烧结温度的升高,50%SiC_p/6061Al复合材料的致密度及抗弯强度先增后减。710℃烧结的复合材料性能最佳,致密度达到97%,抗弯强度大于400 MPa。该复合材料中SiC_p呈解理断裂,而Al合金基体呈韧性撕裂的断裂特征。750℃烧结的50%SiC_p/6061Al复合材料中,SiC_p/Al界面反应加剧,生成较多的Al4C3相,导致复合材料结构劣化,性能降低。     

SiC体积分数对铜基复合材料性能的影响

采用热压粉末冶金法引入Al和Mg元素制备SiC/Cu复合材料,研究SiC体积分数对SiC/Cu复合材料性能的影响。采用X射线衍射、阿基米德排水法、三点弯曲法和扫描电镜分析复合材料样品的物相组成、相对密度、力学性能及微观形貌,并测定其导热系数和热膨胀系数,用ROM混合定律和Turner模型预测复合材料的热膨胀系数。结果表明：试样基体中生成了AlCuMg相,强度大幅增加,且以混合型断裂为主;当SiC体积分数较低时,SiC颗粒在基体中分散较均匀。当SiC体积分数为35%时,SiC/Cu复合材料的致密度、抗弯强度、导热系数和热膨胀系数分别为98.81%、478 MPa、254.76 W/(m·K)和11.84×10^-6/K。随着SiC体积分数的增加,SiC颗粒团聚较严重,复合材料的致密度、抗弯强度、导热系数和热膨胀系数随之降低,其硬度呈先增加后降低的趋势,在SiC体积分数为45%时达到最大值110 HRB。Turner模型的预测值与复合材料实测值最为接近。     

热处理及SiC_p表面改性对60SiC_p/6061复合材料性能的影响

采用直接电热法真空触变成形工艺制备体积分数为60%的SiC_p增强6061铝基复合材料,研究了固溶-时效处理对复合材料抗弯强度及硬度等力学性能的影响,探讨了SiC_p表面改性对复合材料微观组织和热膨胀性能的影响。研究表明,复合材料在530℃×11h固溶、175℃×15h时效工艺下,获得最高的硬度和抗弯强度;高温氧化和搅拌酸洗能使SiC_p尖角产生钝化,提高增强颗粒在基体中分布的均匀性,使SiC_p与铝基界面结合得到改善,孔隙率减少,抗弯强度提高,热膨胀系数提高,且酸洗态性能优于相应氧化态性能。     

中低体积分数SiC_p增强铝基复合材料的性能研究

采用压力浸渗法制备了SiC的体积分数分别为25%、30%、35%、40%、45%、50%的SiC_p/2024和SiC_p/6061铝基复合材料,并研究了SiC_p体积分数对复合材料的组织和性能的影响,以及复合材料在热处理状态的力学性能。结果表明,随着SiC_p体积分数增加,SiC_p/2024和SiC_p/6061复合材料的硬度、抗拉强度和抗压强度均明显增加,伸长率明显降低,材料断裂方式为脆性断裂。其中当SiC_p体积分数为50%时,SiC_p/2024和SiC_p/6061复合材料的硬度(HB)分别达到243.34和154.97,抗压强度分别达到840.63和519.83MPa,抗拉强度分别达到340.2和300.5MPa。经过固溶时效处理后,复合材料的强度、硬度均提高,伸长率均降低,其中SiC_p体积分数较高的复合材料经热处理后性能提升更明显,SiC_p/6061复合材料的性能提升比SiC_p/2024更明显。     

电子封装用Al-50%SiC复合材料的组织和性能（英文）

采用粉末冶金法制备体积分数为50%、不同SiC颗粒尺寸(平均尺寸为23、38和75μm)的Al/SiC复合材料。研究SiC颗粒尺寸和退火对Al/SiC复合材料组织和性能的影响。结果表明,在所得复合材料中,SiC颗粒均匀分布在铝基体中。粗Si C颗粒能提高材料的热膨胀系数和热导率,细SiC颗粒降低材料的热膨胀系数和提高抗弯强度。经过400°C、6 h退火后,SiC颗粒的尺寸和形态没有发生变化,但材料的热膨胀系数和抗弯强度降低,热导率增大。退火后,SiC颗粒尺寸为75μm复合材料的热导率为156 W/(m·K),热膨胀系数为11.6×10~(-6)K~(-1),抗弯强度为229 MPa。     

Si颗粒氧化对Si/Al复合材料组织及性能的影响

采用无压熔渗法制备Si/Al复合材料,研究了Si颗粒氧化对该复合材料Si相形貌的影响,测试了Si/Al复合材料的热导率、热膨胀系数及抗弯强度。结果表明:所制备的Si/Al复合材料中Si相转变为颗粒状。氧化层SiO_2能起到阻碍Al液对Si相的溶解作用,Si颗粒在1000℃保温8 h后,溶解现象基本消失。Si颗粒氧化后,Si/Al复合材料的热导率、热膨胀系数和抗弯强度均上升。     

纳米SiC_p/Al复合材料的显微组织与力学性能

采用热压烧结+热挤压法制备了不同SiC_p含量的Al基复合材料,运用XRD、SEM、TEM等研究了不同SiC_p含量的Al基复合材料的显微组织和力学性能,并对断口形貌进行了观察。结果表明,随着SiC_p含量的增加,材料的致密度逐渐降低,但是致密度都高于98%,SiC_p/Al复合材料的晶粒尺寸为亚微米级;不同SiC_p含量的热挤压态和退火态SiC_p/Al复合材料的强度相对挤压态纯Al有较大提高,而伸长率却有所降低;退火处理对挤压态SiC_p/Al复合材料的强度影响较小,且随着SiC_p颗粒含量的增加,退火对SiC_p/Al复合材料塑性的改善效果逐渐减弱。     

SiC_p增强铜基复合材料的制备及性能

以水雾化铜粉为基体,加入SiC_p作为增强相,添加铁粉做强化组元,石墨为润滑剂,利用粉末冶金法通过热压烧结工艺制备了SiC_p/Cu复合材料。在MRH-3型高速环块磨损试验机上研究了复合材料在室温下的摩擦磨损性能。分析了SiC_p含量对复合材料力学性能及耐磨性能的影响。结果表明,SiC_p/Cu复合材料在力学性能、耐磨性能方面均表现良好;随着SiC_p含量增加,复合材料的相对密度逐渐下降,孔隙率逐渐增加,布氏硬度、抗弯强度以及耐磨性能均是先增大后减小;综合性能较好的是SiC_p含量为7.5%的试样;磨损机理为磨粒磨损和粘着磨损。     

铜/铝固态界面金属间化合物的生长行为

在573～773 K温度范围内对铜铝冷轧复合板进行退火处理。观察、分析了铜铝固态界面金属间化合物的演变行为,从扩散动力学的角度分析了界面相的形成机制和长大机制。结果表明:退火处理后试样界面反应层由靠近Al侧的Al_2Cu、靠近Cu侧的Al_4Cu_9以及处于二者之间的AlCu三层金属间化合物构成,其形成序列为Al_2Cu、Al_4Cu_9、AlCu;界面金属间化合物生长控制机制由前期的反应控制和后期的扩散控制两部分构成;退火温度越高,反应机制控制阶段终了时间越早。