楔形压制铝基复合材料的显微组织及力学性能

采用喷射沉积制备SiCp/Al-Fe-V-Si复合材料坯料,采用楔形压制工艺对沉积坯料进行致密化处理,研究楔形压制工艺对复合材料孔洞、密度、SiC-Al界面和力学性能等方面的影响。结果表明,增大楔形压制压下量能有效改善材料的组织与性能;压下量小于45%时,沉积颗粒间、Al基体与SiCp之间仍存在微裂纹,冶金结合状况差,材料抗拉强度和伸长率较低;当压下量大于45%时,沉积颗粒之间、Al基体与SiCp之间的微裂纹弥合,界面结合改善,压制过程中SiC-Al界面处无明显的Al4C3脆性相生成;压下量继续提高,复合材料显微组织无明显变化,但SiCp分布更均匀。当压下量为50%时,材料抗拉强度增加至291MPa,伸长率提高到2.4%。     

喷射沉积SiC颗粒增强Al-Fe-V-Si复合材料的板材成形

基于多道次局部小变形累积整体成形的思路,采用新型的楔形压制对大尺寸多孔性喷射沉积SiC颗粒增强Al-8.5Fe-1.3V-1.7Si复合材料板坯进行有效致密,对楔形压制致密后的板坯进行多道次轧制制得复合材料板材,对比研究了传统的挤压致密后轧制的工艺。结果表明,楔形压制能产生有效的静水压力,使板坯中的孔洞有效弥合、沉积坯中的弱界面和层状组织得到有效改善,从而使其成形性能得到提高。与传统的挤压后轧制工艺相比,通过楔形压制后轧制,工艺更为简单可行,SiC颗粒分布更均匀,其力学性能也更好。板材室温下的抗拉强度达520MPa,屈服强度为450MPa,伸长率为6.5%。     

喷射沉积SiC_p/Al基复合材料致密化及其显微组织与力学性能

采用热压后多道次热轧制备喷射沉积SiC_p/Al-8.5Fe-1.3V-1.7Si复合材料板材,研究热压、轧制工艺参数对复合材料显微组织、力学性能的影响。对热压后和轧制后的SiC颗粒的形状与分布、弥散粒子形貌、致密度与硬度进行研究,并分析与总结致密化过程中孔隙与沉积颗粒的变形。结果表明:在热压温度480℃、压力125 MPa,且当坯料直径略小于热压模内径时进行热压会产生一定程度的剪切变形,有利于SiC颗粒的均匀分布和孔洞的闭合;此时弥散粒子粒径为50~80 nm,晶粒粒径为600~900 nm,位错少,相对密度达98.8%,但仍残留孔隙。轧制过程中的大剪切变形促进了沉积颗粒的变形和颗粒之间冶金结合,有利于提高材料的致密度和力学性能。经480℃多道次热轧,沉积颗粒边界消失,弥散粒子钉扎位错,Al_(12)(Fe,V)_3Si约为100 nm、晶粒约为1μm,无明显Al_(13)Fe_4相析出,材料相对密度达99.5%。当轧制总压下量低于20%时,SiC颗粒无序分布,孔隙减少,密度和硬度增加;当总压下量为20%~40%时,由于SiC颗粒相对基体转动和滑动产生孔隙引起密度和硬度下降。总压下量超过40%时,SiC颗粒的长轴方向平行于轧制方向,SiC颗粒与基体之间的间隙逐渐弥合,密度和硬度升高。当总压下量达到95%,相对密度达99.5%。     

喷射沉积制备SiC_P/Al复合材料及冶金缺陷消除研究进展

喷射沉积SiCP/Al复合材料有着广阔的应用前景,但因孔隙、沉积颗粒边界、氧化等冶金缺陷无法完全消除而受限,发展全致密化技术和消除冶金缺陷对于提高复合材料的性能,拓展其应用尤为重要。文章综述了颗粒增强铝基复合材料、喷射沉积技术的发展现状和制约因素;论述了喷射沉积颗粒增强铝基复合材料的致密化技术,着重介绍了楔形压制工艺、陶粒轧制、旋球同步致密化和大塑性变形工艺;展望了喷射沉积铝基复合材料的的发展趋势,提出针对SiC颗粒的开裂,采用较小粒度(3μm~5μm)的SiC颗粒来增强、防止因SiC颗粒开裂导致过早失效;针对基体内部孔洞和沉积颗粒之间的氧化膜导致的失效,通过适当增大沉积颗粒尺寸降低表面氧化,并采用旋球同步致密减少坯料孔隙,降低坯料沉积坯中的氧含量,再通过往复镦-挤和等径角挤压等大塑性变形实现沉积颗粒间的完全冶金结合;针对SiC-Al界面的脱粘,通过SiC颗粒表面的预氧化适当增加SiC颗粒与Al基体之间的结合强度。     

大尺寸喷射沉积7075铝合金楔压致密化工艺

用喷射沉积工艺制备大尺寸7075铝合金坯,探索楔压致密化工艺,研究楔压变形量和变形温度对材料组织及性能的影响。结果表明,采用局部变形、多道次小变形累积实现大变形的楔形压制工艺,能有效实现喷射沉积铝合金坯件的致密化,合适的工艺参数楔压温度为420℃~470℃,楔压变形60%;材料的相对密度为99.6%,布氏硬度为138.4,室温拉伸强度为395MPa,延伸率为6.15%,且组织和性能分布均匀。     

楔压加工对SiCp/7090铝基复合材料的影响

采用一种新型的楔压工艺对大尺寸多层喷射共沉积SiCp/7090复合材料进行致密化加工,研究了楔压加工对多层喷射沉积工艺制备的SiCp/7090复合材料组织及性能以及沉积坯与挤压坯密度的影响规律.研究表明,楔压过程中,在大的静水压力以及剪切应力的共同作用下,复合材料中孔洞被逐渐拉长闭合,致密化效果良好,压制后,SiC颗粒被明显破碎,其分布得到改善.致密化后的材料经过热处理后其横向强度σb达到540 MPa,压向强度σb达到325 MPa.     

热轧温度对喷射沉积SiC_p/Al基复合材料组织和致密度的影响

采用热轧方式制备喷射沉积SiC_p/Al-8.2Fe-1.6V-1.8Si复合材料板材,对热轧后的Si C颗粒的形状与分布、弥散颗粒形貌、密度进行研究。结果表明:喷射沉积SiC_p/Al-8.2Fe-1.6V-1.8Si复合材料基体中存在弥散的球形Al_(12)(Fe,V)_3Si弥散颗粒,粒径介于50~80 nm范围内;热轧能够降低弥散颗粒的粒径。复合材料的室温拉伸力学性能随着热轧温度的增大表现出先增加后减小的变化规律,在轧制温度440℃时拉伸性能最强。440℃热轧处理后,复合材料的Al_(12)(Fe,V)_3Si衍射峰出现了明显增强的变化;未热轧复合材料的Si C颗粒未发生分层现象,热轧处理后材料密度明显增大,其致密度高达98.6%。     

大尺寸喷射沉积耐热铝合金管坯楔压致密化与力学性能

基于多道次局部小变形累积致整体成型的工艺思路,采用一种新型的楔形压制工艺,对大尺寸Al-Fe-V-Si耐热铝合金喷射沉积管坯进行有效致密化,压制出尺寸为douter>330 mm×d相似文献   

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。     

SiC表面化学镀镍对SiC_p/Al复合材料界面及耐蚀性影响

对SiC_p表面化学镀镍后制备的铝基复合材料(SiC_p-Ni/Al)界面及耐蚀性差异进行研究。采用XRD,SEM及EDS观察SiC_p-Ni/Al与未镀镍SiC_p制备的Al基复合材料(SiC_p/Al)界面,通过极化曲线及电化学噪声测试其耐蚀性。结果表明,镀镍层改善了SiC_p与Al基体间的润湿性,提高了界面结合强度,减少了有害界面反应物A14C3的生成。SiC_p/Al在3.5%(质量分数)Na Cl溶液中浸泡2000 s前表现为局部腐蚀行为,之后转变为均匀腐蚀。而SiC_p-Ni/Al在整个浸泡过程表现为局部腐蚀,且其自腐蚀电位较高,噪声电阻较大,耐蚀性更好。     

反复塑性变形对SiC_p/AZ31镁基复合材料组织和性能的影响

采用反复塑性变形(RPW)技术,结合挤压工艺制备出SiC颗粒增强AZ31镁基复合材料,研究了循环次数(RPW次数)对SiC_p/AZ31镁基复合材料显微组织和性能的影响.结果表明,反复塑性变形具有明显的AZ31基体晶粒细化、SiC_p细化和分散作用,能显著提高SiC_p/AZ31复合材料的抗拉强度和硬度,并改善其塑性.在SiC_p的体积分数为4%时,经RPW为300次的热挤压后,AZ31基体晶粒粒径达到最小值20 μm,SiC_p被粉碎成3 μm以下的微粒,且弥散分布于合金基体中,复合材料的室温抗拉强度和硬度(HV)达到或接近最大值,分别为359 MPa和107.     

镀镍SiC颗粒增强AZ61镁合金复合材料的显微组织和力学性能（英文）

采用粉末冶金加热挤压工艺制备SiC_p/AZ61复合材料,为了改善复合材料的界面结合性能,在SiC_p表面化学镀覆镍-磷涂层。分析镍涂层对复合材料显微组织和力学性能的影响。结果表明,SiC颗粒表面镀镍后在复合材料中分布更均匀,镀镍复合材料缺陷较少。在烧结过程中镍涂层与镁基体反应形成Mg_2Ni界面化合层。与未镀覆复合材料相比,镀镍复合材料的致密度从97.9%增加到98.4%,并且随着SiC颗粒体积分数的增加,镀镍复合材料的硬度增加得更快。拉伸实验结果表明,当SiC颗粒的体积分数为9%时,镀镍复合材料具有较高的伸长率,拉伸强度从320MPa增加到336MPa,表明镍涂层能提高界面结合强度和性能。此外,分析SiC_p/AZ61复合材料的断口形貌。     

喷射沉积Al—5.5Cu／TiB2自生复合材料的显微组织及性能

研究了采用喷射沉积工艺制得的Ａｌ５．５Ｃｕ／ＴｉＢ２（２０％）自生复合材料的沉积态及挤压态显微组织：沉积态组织细小,颗粒分布均匀,颗粒与基体界面结合良好,很少出现孔洞,原铸态自生组织中呈针片状的ＴｉＡｌ３相消失而呈颗粒状分布,析出相细小弥散;挤压态组织中孔洞基本弥合,纵向组织具有一定方向性,颗粒分布有些不均匀（有一定的条带）。力学性能测试结果表明：喷射沉积后的Ａｌ５．５Ｃｕ／ＴｉＢ２自生复合材料的抗拉强度比铸态提高约５０ＭＰａ,延伸率则提高５００％左右,耐磨性能也有较大提高     

高能球磨与搅拌法制备纳米SiC_p/ZL101复合材料

采用高能球磨与搅拌铸造相结合的方法制备艾了纳米SiC_p/ZL101铝基复合材料。利用干磨式高能球磨设备制备SiC_p/Al复合颗粒,获得纳米SiC弥散分布的近球状SiC_p/Al复合颗粒,其直径在0.5~1.5mm之间。随后通过搅拌铸造方法将复合颗粒加入Al-Si合金熔体重熔稀释,制备出SiC_p含量为0.5%的纳米SiC_p/ZL101复合材料。在100 MPa成形压力下,挤压铸造复合材料的铸态抗拉强度和伸长率分别为233.3 MPa和5.27%,较同等条件下基体合金分别提高了10.94%和2.73%。     

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。     

半固态搅拌法制备高含量SiC_p/A356复合材料

采用半固态机械搅拌法制备SiC_p含量(质量分数)高于40%的SiC_p/A356复合材料,测试了材料的密度,观察了材料的组织形貌特征。结果表明,粒度为15μm的SiC_p经过特殊处理后,可以制备SiC_p含量高于40%的SiC_p/A356复合材料,且无明显团聚现象;随着SiC_p含量从41%增加到43%,复合材料的密度从2.714g/cm3下降到2.615g/cm3,但下降趋势不完全呈线性关系。试验材料的增强相颗粒与基体结合良好,无明显的界面反应。采用半固态机械搅拌法制备SiC_p含量高于40%的SiC_p/A356复合材料是可行的。     

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。     

喷射共沉积6066Al/SiCp复合材料的组织与性能

采用喷射共沉积方法和热挤压工艺制备６０６６Ａｌ／ＳｉＣｐ颗粒复合材料,对工艺过程中发生的组织变化和力学性能进行了研究。结果表明,喷射共沉积方法能制备增强颗粒分布均匀,与基体结合好,具有快速凝固组织特征的颗粒增强复合材料锭坯,经过热挤压致密化后,材料组织细小,基体过饱和度明显,析出相在时效过程中迅速析出,粒度细小、弥散,与ＳｉＣ颗粒共同增强基体,力学性能优异。     

SiCp/Al复合材料超精密车削仿真与试验研究

针对SiC_p/Al复合材料因脆性相SiC的加入而导致难以形成高质量加工表面等问题,采用分子动力学模拟和超精密车削试验的方法对SiC_p/Al复合材料纳米尺度材料去除过程进行研究,重点分析了单晶金刚石超精密切削SiC_p/Al复合材料中的加工表面形成机理、脆塑性转变以及刀具磨损机理。结果表明:高压相变是引起SiC_p/Al复合材料中SiC脆性材料的脆塑性转变的主要原因。随着切削深度的增加,SiC_p/Al复合材料中SiC颗粒加工方式由延性去除,到脆塑性混合方式去除,最后演变为纯脆性去除方式。SiC_p/Al复合材料中SiC-Al界面和Al基体存在,影响了SiC_p/Al复合材料中SiC颗粒去除的脆塑性转变机制。待加工表面上拉应力的存在会诱导微裂纹尖峰,是切削区域脆性SiC材料裂纹萌生的直接诱因。单晶金刚石刀具主要磨损机理为硬质SiC颗粒的磨粒磨损和切削诱导的石墨化。     

加工道次对FSP制备高熵合金增强铝基复合材料组织和性能的影响

采用搅拌摩擦加工制备了以AlCoCrFeNi_2.1高熵合金为增强相的6061铝合金复合材料(AlCoCrFeNi_2.1/6061Al),重点研究了加工道次对复合材料组织均匀性、界面结合以及力学性能的影响。结果表明,随搅拌摩擦加工道次的增加,AlCoCrFeNi_2.1/6061Al复合材料组织均匀性及力学性能均得到明显改善.复合材料中基体与增强相界面结合良好,界面处扩散层厚度随加工道次增加而增大。相较于不添加增强相的6道次搅拌摩擦加工铝合金,AlCoCrFeNi_2.1增强相颗粒的引入可进一步细化晶粒并提高抗拉强度,且随着加工道次增加,复合材料抗拉强度及断后伸长率均显著升高。2,4道次下的断口存在明显的颗粒聚集区,而6道次下断口表面颗粒分布均匀且呈现大量韧窝,为典型的韧性断裂。该现象主要归因于载荷传递效应、弥散强化和细晶强化3大强化机制。