球磨工艺对B_4C-Al复合粉末性能的影响

利用高能球磨干混的方法制备B4C-Al复合粉末,研究球磨过程中转速、球磨时间对粉末粒度、B4C颗粒均匀性及界面结合的影响。结果表明,球磨转速和球磨时间是影响增强体颗粒分布均匀性以及与基体粉末界面结合的主要因素,存在一个最佳球磨转速和球磨时间使增强体颗粒分布均匀且与基体粉末的界面结合最佳。低转速球磨6h和中转速球磨3h时,增强体颗粒以偏聚的形式分布于基体粉末间隙之间,界面结合率很低。中转速球磨6h时,增强体颗粒均匀地分布于基体材料中,界面结合率较高。中转速球磨12h和高转速球磨6h时,增强体颗粒分布较均匀,界面结合率很高,但是容易形成焊合。     

高能球磨法制备铜基电触头复合材料的研究

研究了高能球磨法在制备铜基电触头复合材料的工艺中对电触头的组织结构、力学性能和导电性能的影响,并对复合材料粉末中B4C颗粒的形貌、粒度以及在铜基体中的分布情况进行了研究.试验结果表明,高能球磨法对改变增强颗粒的形貌、改善增强颗粒体的分布均匀性非常有效,而且可以有效地提高触头材料的硬度和耐磨性.     

高能球磨及热挤压对Al-Ti-B细化剂纳米TiB2颗粒分散性与细化性能的影响

为获得高晶粒细化性能的Al-Ti-B细化剂,本文利用高能球磨法在微米Ti粉上负载纳米TiB₂颗粒制备了Ti/TiB₂粉末细化剂,并采用热挤压工艺制备了杆状Al-Ti-B细化剂,对比分析了两种细化剂的晶粒细化性能及机理。研究表明:高能球磨可将纳米TiB₂颗粒均匀负载分散在微米Ti粉表面,使工业纯铝的平均晶粒尺寸细化至74.6 μm;热挤压则使细化剂致密化,微米Ti粉及纳米TiB₂颗粒在铝基体中分布更加均匀,可将工业纯铝的平均晶粒尺寸进一步细化至58.4 μm,获得最佳细化效果,并使细化剂的抗衰退性能提高。机理分析表明,随着细化剂中纳米TiB₂颗粒的分散性提高、团聚现象减缓,其在铝熔体中的沉降速度缓慢,对晶粒的形核促进作用、长大抑制作用更充分,是热挤压Al-Ti-B细化剂对工业纯铝有优异晶粒细化效果的关键。     

高能球磨工艺对B4C/Al复合粉体结构演变及分布均匀性的影响

制备B4C增强Al基复合材料存在的难点主要是B4C颗粒在Al基体中的均匀分布及界面结合。本研究采用卧式搅拌高能球磨法制备了B4C/Al复合粉体,研究了搅拌轴转速和球磨时间对B4C/Al复合粉体结构演变及分布均匀性的影响。结果表明,随搅拌轴转速的提高,复合粉体受磨球碰撞时所获能量增大,增强体颗粒瞬间被破碎同时使Al粉发生较大的塑性变形,随球磨时间的延长,破碎的B4C颗粒逐渐在Al基体中分散均匀并与基体焊合,利于粉体实现均匀分布和良好的界面结合。球磨过程中B4C沿颗粒棱边脆性断裂,在Al粉的冷焊变形过程中被嵌入,形成一种片状化的Al粉基体包裹B4C增强相的复合粉体。在搅拌轴转速为600/800r/min(交变转速,交变频率为1min),球磨时间为2h时,B4C/Al复合粉体的粒度得到细化,B4C颗粒在Al基体中分布均匀、界面结合紧密。     

6vol%纳米B_4C_P/2009Al复合材料的颗粒分布特征及性能

采用三维高效混料机混料、多级真空热压和热挤压制备了增强体含量为6vol%的纳米B_4C_P(n-B_4C_P,50nm)/2009Al复合材料,研究复合材料中n-B_4C_P分布、形成机制以及对n-B_4C_P/2009Al复合材料力学性能的影响。结果表明:当混料球料比为5∶1时,复合粉末经过30h混料后,纳米B_4C_P基本均匀分布于Al合金颗粒表面;热压态复合材料中n-B_4C_P偏聚在基体晶界处,经过热挤压后,复合材料中的n-B_4C_P呈弥散均匀分布。热挤压过程中,基体合金的塑性流动对分布于晶界处的纳米B_4C_P形成剪切作用力,断裂的纳米B_4C_P团聚体沿着剪切应力方向发生重新分布是实现n-B_4C_P均匀分布的主要机制。经过495℃保温1h后水淬,175℃人工时效16h后,增强体含量为6vol%n-B_4C_P/2009Al复合材料硬度比基体合金提高了36.4%,抗拉强度和屈服强度分别提高10.9%和26.2%。n-B_4C_P/2009Al复合材料的拉伸断口表现出韧性断裂和脆性断裂混合特征。     

热挤压对SiCw·SiCp/2024Al组织与性能的影响

为了研究SiCw·SiCp/2024Al复合材料的热变形行为,对压铸法制备的SiCw·SiCp/2024Al复合材料进行了热挤压变形,并测定了其变形前后的室温拉伸性能.利用扫描电镜和透射电镜对复合材料热变形前后的微观组织进行观察.研究表明:增强体在基体中分布均匀,并与基体有良好的界面结合;热挤压后,纳米颗粒分布的均匀性和分散性得到改善,SiC晶须产生了沿挤压方向的定向排列,且SiC晶须与基体合金的界面结合良好;随着SiC颗粒含量的增加,混杂增强复合材料的抗拉强度随之升高,挤压后复合材料的抗拉强度进一步提高;与基体合金相比,混杂增强复合材料的延伸率下降,热挤压有利于提高混杂复合材料的延伸率.     

粉末冶金法制备Al-Pb合金微观组织分析EI

采用机械合金化与真空热压烧结制备Al-Pb合金,并通过热挤压变形细化显微组织。XRD检测分析表明:Al,Pb衍射峰随机械合金化的进行不断宽化,晶粒尺寸减小。SEM分析表明:球磨15h后可以得到合金粉末,其具有Pb粒子弥散分布于Al基体的复相结构。再通过550℃/20MPa真空热压烧结1h,可制备出Al-Pb合金块体。适当的热挤压工艺能够细化组织,减小Pb颗粒的尺寸。其抗拉强度可达231.6MPa,延伸率为17.6%。     

热反挤压变形对n-SiC_p/2024复合材料组织与性能的影响

利用半连续铸造-热反挤压工艺制备了n-SiCp/2024复合材料棒材。通过金相组织观察(OM)、扫描电镜(SEM)、室温力学性能以及电导率测试等手段,研究了该复合材料在热反挤压前后的显微组织、力学性能与电导率的变化情况。结果表明:复合材料铸锭中粗大第二相沿晶界非连续分布,Cu、Mg元素偏聚显著,大多数n-SiCP偏聚在晶界处,少量分布在晶内;热挤压变形后,n-SiCp团聚现象显著消除,Cu、Mg元素及n-SiCP分布趋于均匀,n-SiCp及破碎第二相沿热挤压方向呈纤维状分布;拉伸实验结果表明,热挤压后复合材料的强度及塑性显著提高;热挤压后,复合材料的电导率低于基体合金。     

搅拌铸造SiCp/2024复合材料热挤压-轧制变形组织及性能

利用搅拌铸造-热挤压-轧制工艺制备SiCp/2024复合材料薄板。通过金相观察(OM)、扫描电镜(SEM)及力学测试等手段研究了该复合材料在铸态、热挤压态及轧制态下的显微组织及力学性能,分析了材料在塑性变形过程中显微组织及力学性能的演变。结果表明,该复合材料铸坯主要由80～100μm的等轴晶组成,粗大的晶界第二相呈非连续状分布,SiC颗粒较均匀地分布于合金基体中;热挤压变形后,晶粒沿挤压方向被拉长,SiC颗粒及破碎的第二相呈流线分布特征;轧制变形后,基体合金组织进一步细化,晶粒尺寸为30～40μm,SiC颗粒破碎明显,颗粒分布趋于均匀,轧制变形对挤压过程中形成的SiC颗粒层带状不均匀组织有显著的改善作用。数学概率统计指出,塑性变形有利于提高颗粒分布的均匀性。力学测试表明,塑性变形后,复合材料的抗拉强度、屈服强度和延伸率显著提高。SiCp/2024铝基复合材料主要的断裂方式为:合金基体的延性断裂、SiC颗粒断裂及SiC/Al界面脱粘。     

包覆混料对镀铜混合尺寸SiCp/Fe力学性能的影响

为探索提高SiCp/Fe力学性能的途径,采用包覆混料工艺,研究了该工艺对镀铜SiCp/Fe力学性能的影响,以及该工艺下增强粒子混合尺寸的影响.结果表明:包覆混料相比于普通混料,可显著改善SiC粒子在基体中分散的均匀性,而镀铜的作用是显著消除界面缺陷;性能的改善是包覆混料改善粒子分散性和镀铜改善界面结合的综合结果.对于体积分数30%SiCp/Fe的抗拉强度,通过包覆改善均匀性的贡献可提高7.2%,通过镀铜消除界面缺陷的贡献可提高12.5%,因此减少界面缺陷对颗粒增强复合材料力学性能的提高更重要.混合尺寸粒子对力学性能的增强效果明显高于其对应单一尺寸,这是由于小尺寸粒子能有效地提高基体的强度,而大尺寸颗粒更有效地承担载荷传递的作用.     

高能球磨中促进粉体细化的主要因素研究

高能球磨技术作为一种制备包括纳米粉体在内的多种亚稳相材料的有效方法,已获得广泛应用.通常可以添加过程处理剂或在低温下球磨来抑制球磨过程中的冷焊,促使粉末细化.利用外加物理能场辅助高能球磨,使物理能与机械能协同作用到粉末,也是提高高能球磨效率的一种有效途径.根据不同条件下Fe粉的球磨细化结果,分析了高能球磨中过程处理剂、低温和外加能场辅助等主要促进粉体细化的因素及其作用.研究表明,采用等离子体辅助球磨仅仅10h,铁粉颗粒就被细化到了100nm.这种高的细化效率是因为等离子体辅助球磨中,等离子体对粉体产生的热爆效应和热应力的协同作用使粉体更易细化.     

高能球磨对Mg-Zn-Zr合金微观组织与力学性能的影响

在氩气条件下以400r/min高能球磨镁合金粉末,并将球磨后的粉末经过冷压—热压烧结—热挤压成型。研究了不同球磨时间的粉末以及挤压态样品的微观组织和力学性能。结果表明:随着球磨时间的延长,粉末颗粒尺寸可以细化到8μm,晶粒尺寸有效细化到34nm,在整个球磨过程中粉末有一定程度的氧化,并伴随有MgO纳米颗粒产生。粉末经过热压烧结—热挤压成型后,材料内部有MgZn2相颗粒析出,且均匀分布于Mg基体中。随着粉末颗粒的细化,材料性能得到改善,当球磨至10h时,粉末挤压态样品的极限拉伸强度为365 MPa,压缩屈服强度高达325 MPa,极限压缩强度保持在466 MPa。球磨至25h,颗粒平均尺寸细化至8μm左右,使得颗粒表面能大幅度增大,颗粒表面的氧化膜增厚,在热压烧结过程中阻碍了颗粒之间的结合,进而使得材料的力学性能恶化。     

Effect of mechanical alloying time and carbon nanotube (CNT) content on the evolution of aluminum (Al)–CNT composite powders

One of the major obstacles to the effective use of carbon nanotubes as reinforcements in metal matrix composites is their agglomeration and poor distribution/dispersion within the metallic matrix. In the present work, we use mechanical alloying (MA) to mechanically mix CNT (2 and 5 wt.%) with Al powders. These powders would be used as precursors for subsequent consolidation to generate bulk CNT-Al composites. Hence controlling the initial powder characteristics prior to high temperature consolidation is important. Up to 48 h of milling was employed to investigate the effect of milling time on the particle size, morphology and CNT dispersions. The results show that particle size and morphology vary with milling time and CNT content. Also the addition of process control agents such as methanol can aid in controlling the powder characteristics.     

石墨烯增强铝基复合材料的制备及热变形研究

为了探究石墨烯增强铝基复合材料的制备工艺及其热变形行为,本文采用湿混球磨结合真空热压烧结法制备了0.5wt.％石墨烯增强铝基复合材料,并利用场发射扫描电子显微镜、能谱仪和X射线衍射仪对其进行微观组织观察、成分和物相分析,用Gleeble 3800热模拟机对复合材料进行等温压缩试验,建立了材料的本构方程并分析其热变形机理...     

Grinding behavior of WO3, NiO,Fe2O3 by ultrasonic milling parameters control and preparation of nanocomposite powder

Tungsten-based alloys have been widely applied in various industries due to their excellent mechanical properties. Tungsten-based alloys have a high sintering temperature due to the high melting point of tungsten, so the coarse particles negatively affect the mechanical properties of the alloy. This problem can be solved by increasing the densification by reducing the sintering temperature and time by adding nanoparticles with high surface energy. Herein, we fabricated nanoparticle-sized metal oxides by ultrasonic milling to minimize the influx of impurities to improve the densification of tungsten alloys. The main parameters of the ultrasonic milling experiments were ball density and ball layer. Metal oxides prepared by ultrasonic milling showed an average particle size distribution of less than 200 nm, and metal composite powders prepared through subsequent hydrogen reduction also showed nanoparticle size distributions. We believe that this approach will enable the production of improved sintered tungsten-based alloys.     

Effect of carbon nanotube (CNT) content on the mechanical properties of CNT-reinforced aluminium composites

The interest in carbon nanotubes (CNTs) as reinforcements for aluminium (Al) has been growing considerably. Efforts have been largely focused on investigating their contribution to the enhancement of the mechanical performance of the composites. The uniform dispersion of CNTs in the Al matrix has been identified as being critical to the pursuit of enhanced properties. Ball milling as a mechanical dispersion technique has proved its potential. In this work, we use ball milling to disperse up to 5 wt.% CNT in an Al matrix. The effect of CNT content on the mechanical properties of the composites was investigated. Cold compaction and hot extrusion were used to consolidate the ball-milled Al–CNT mixtures. Enhancements of up to 50% in tensile strength and 23% in stiffness compared to pure aluminium were observed. Some carbide formation was observed in the composite containing 5 wt.% CNT. In spite of the observed overall reinforcing effect, the large aspect ratio CNTs used in the present study were difficult to disperse at CNT wt.% greater than 2, and thus the expected improvements in mechanical properties with increase in CNT weight content were not fully realized.     

球磨对碳纳米管增强泡沫铝基复合材料压缩与吸能性能的影响

因碳纳米管（CNTs）具有优异的性能,被认为是金属基复合材料理想的增强体,因此如何制备得到CNTs增强体均匀分散的金属基复合材料一直是本领域的研究热点。本文通过原位化学气相沉积（CVD）、短时球磨和填加造孔剂的工艺成功制备了CNTs增强的泡沫铝基复合材料,着重研究了球磨过程对复合泡沫铝的微观形貌、压缩性能和吸能性能的影响规律。结果表明,随着球磨时间的延长,CNTs的分散性提高并逐步嵌入铝基体中,使复合泡沫铝的组织均匀性得到改善。相对于未球磨的含CNTs 3.0wt%的复合泡沫材料,当球磨时间增加至90 min时,复合泡沫铝的孔壁硬度、屈服强度和吸能能力分别提高了67%、126%和343%。