SiC_p/AZ61镁基纳米复合材料高能超声制备及阻尼性能研究

采用自行设计的高能超声装置制备SiCp/AZ61镁基纳米复合材料,并对制备的复合材料进行显微组织观察和阻尼性能测试。试验结果表明,高能超声波能使SiCp在镁合金熔体中均匀分散,在室温下镁基复合材料的阻尼性能与AZ61合金相比得到了显著的改善,其阻尼性能的提高可以用G-L位错钉扎模型解释。由于SiCp的加入使基体中界面数量增加,高温下更加容易发生界面滑移,材料的阻尼性能明显提高。     

SiC_p/AZ91镁基复合材料的热挤压

采用搅拌铸造法制备SiC体积分数为5%、10%和15%的颗粒增强AZ91镁基复合材料（SiCp/AZ91）。复合材料经过T4处理后,于350°C以固定挤压比12：1进行热挤压。在铸态复合材料中,颗粒在晶间微观区域发生偏聚。热挤压基本上消除了这种偏聚并有效地改善颗粒分布。另外,热挤压有效地细化基体的晶粒。结果表明：热挤压明显提高复合材料的力学性能。在挤压态复合材料中,随着SiC颗粒含量的升高,基体的晶粒尺寸减小,强度和弹性模量升高,但是伸长率降低。     

SiC_p/ZL101基复合材料的界面与性能

以体积比为7:3的比例混合粒径分别为75和15μm两种尺寸的SiC颗粒,将其分别在1 200℃高温烧结2、4、6、8和10 h后采用气压浸渗法制备SiC体积分数为70%的SiCp/ZL101基复合材料,研究预制件高温烧结后复合材料的界面,讨论氧化以及界面反应对复合材料抗弯强度和导热性能的影响,并利用实验热导率反算实际界面传热系数。结果表明:双尺寸的SiC颗粒在Al合金基体中分布均匀;SiC预制件的氧化改变了SiC颗粒与Al合金基体之间的结合形式,从而有效提高了界面结合强度,在1 200℃氧化4 h,其抗弯强度和热导率均达到最高,分别为422 MPa和195 W/(m.K)。实际界面传热系数与复合材料热导率变化一致。此外,氧化钝化了SiC颗粒,其形貌的变化使得颗粒周围基体中的应力集中现象大大减少,提高了复合材料的抗弯强度,但是氧化时间过长的界面却不利于载荷的传递和基体的形变约束。     

陶瓷颗粒增强SiC_p/Al铝基复合材料制备和性能研究

采用液态搅拌铸造工艺制备了体积分数为15%和20%的Si C_p/ZL108两种铝基复合材料,通过拉伸测试、组织观察和耐磨性能实验,研究了增强颗粒Si C对基体合金的显微组织、力学性能与耐磨性能的影响。结果表明,在基体ZL108中加入不同体积分数的Si C_p后,颗粒分布均匀,组织致密,增加了复合材料中的位错密度,力学性能、弹性模量得到提高,材料的磨损性能有大幅度的改善,Si C_p的良好支撑作用、导热性能和高体积分数是复合材料耐磨性能优良的主要原因。     

GNPs/镁基复合材料的制备工艺及性能研究

以纯镁粉、镁铝中间合金粉及少层石墨烯纳米粉(GNPs)为原料,通过往复挤压(RE)和正挤压(EX)制备了GNPs/镁基复合材料棒材,对比研究了组织、力学性能及耐腐蚀性能。结果表明,Mg-Al合金棒材相组成为α-Mg基体和球形颗粒状β-Mg_(17)Al_(12)相。随着Al含量的增加,合金抗拉强度和维氏硬度逐渐升高,伸长率逐渐降低,获得综合性能最好成分为Mg-6Al。不同含量的GNPs复合材料相组成相同,抗拉强度改善不明显但材料的硬度显著提高,但材料的耐腐蚀性能随GNPs含量提高而降低。     

热挤压态SiC_p/AZ91镁基复合材料腐蚀行为研究

利用腐蚀失重和电化学测试方法,并结合SEM和TEM分析技术,研究增强相SiC颗粒的体积分数为2%,5%,10%和15%的SiCp/AZ91镁基复合材料(MMCs),在25℃条件下,含有饱和Mg(OH)2的3.5%NaCl溶液中的腐蚀行为。结果表明,SiCp/AZ91 MMCs的腐蚀速率明显大于AZ91镁合金,并且随SiC颗粒体积分数的增加而增大。SiC颗粒不与AZ91基体直接构成微电偶,但是SiC颗粒的加入改变了SiCp/AZ91 MMCs的显微结构从而提高了腐蚀速率。主要原因为随着SiC颗粒的加入β相晶粒细化,使β相与α相间的微电偶腐蚀电流密度增大;SiC颗粒的加入使大量的β相在SiC颗粒与AZ91基体界面处优先再结晶,致使该界面处β相与α相间的微电偶腐蚀加速,间接导致SiCp/AZ91 MMCs的腐蚀加速。     

BN与LPSO相混杂增强的镁基复合材料制备及性能

研究了六方氮化硼(h-BN)颗粒增强镁基复合材料的制备工艺及其性能。通过化学镀法在h-BN颗粒表面包覆一层纯镍,镀镍处理能显著改善h-BN与镁合金熔体的润湿性,改善其与基体的界面结合。通过向基体合金中加入Y元素,利用镀镍层熔入熔体中的Ni获得了由Mg-Ni-Y组成的LPSO结构(长周期堆垛有序结构),制得了h-BN+LPSO混杂增强的镁基复合材料。超声处理后,hBN增强相体积分数为3%的镁基复合材料热导率为99.92W/(m·K),室温(RT)至100℃的平均热膨胀系数为18.36×10^-6K^-1,抗拉强度为171MPa,伸长率为3.9%,获得了兼具较高力学性能和优异热物性能的镁合金材料。     

累积叠轧SiC_p/MWCNTs混杂增强镁基纳米复合材料的组织与性能

通过累积叠轧(ARB)成功制备了带有不同混杂比例的nano-SiC_p和MWCNTs纳米颗粒增强镁基纳米复合材料,其中增强相总质量分数为2%,ARB过程共进行14道次。研究结果发现,在混杂增强相添加后,纯镁基体的晶粒尺寸得到明显细化;当SiC_p/MWCNTs质量混杂比为5∶5或7∶3时,混杂增强相在纯镁基体中呈现弥散分布;混杂增强相较两种单一增强相更加强烈地抑制了基体的再结晶。以综合性能作为标准,当SiC_p/MWCNTs的混杂质量比为7∶3时混杂增强复合材料的综合性能表现最优。     

粉末触变成形制备石墨烯增强ZK61镁基复合材料及性能

针对石墨烯在镁基合金中分散不均匀的问题,采用静电吸引法将Hummers法制备的氧化石墨烯与酸洗后的ZK61镁合金粉末均匀混合,通过粉末触变成形技术制备氧化石墨烯增强ZK61镁基复合材料。研究了制备工艺参数对氧化石墨烯在基体中的分散效果以及对复合材料力学性能的影响。结果表明,0.1%氧化石墨烯在840W功率下超声处理40min后,与经1%的乙酸酸洗后的镁合金粉末均匀混合,成形后氧化石墨烯在基体中分散均匀,复合材料抗拉强度比基体提高42.97%,伸长率提高6.76%,硬度变化不大。     

挤压铸造SiC_p/AZ91D镁基复合材料的试验研究

以AZ91D镁合金和平均颗粒尺寸为0.5μm的SiC颗粒分别作为基体和增强相,通过全液态搅拌铸造法和挤压铸造法结合制备出SiC颗粒增强镁基复合材料。力学性能测试结果显示:当模具温度为200℃、保压时间为15 s时,SiCp/AZ91D镁基复合材料抗拉强度最高为157 MPa;金相显微组织显示,碳化硅颗粒可作为镁合金凝固时异质形核的中心,也可能会随着凝固时固液界面的推移,使SiC颗粒处于晶界处;存在SiC颗粒团聚现象,这是其抗拉强度降低的原因;SiCp/AZ91D镁基复合材料在室温下拉伸时的断口形貌呈现脆性断裂特征;热处理工艺为固溶处理温度420℃,保温20 h空冷,时效处理温度200℃,保温8 h空冷,经过热处理后,镁基复合材料的抗拉强度均有所提高,最高可提高48.95%。     

粉末冶金制备SiC_p增强Al基复合材料及其性能

采用粉末冶金法制备了亚微米SiC_p增强Al基复合材料,通过扫描电镜(SEM)观察复合材料的微观结构。结果表明,随着亚微米SiC_p的体积分数增加,Al基复合材料的相对密度减小,硬度和摩擦因数增大,抗拉强度先增大后减小,同时复合材料的磨损量先减小后增大。当亚微米SiC_p的体积分数为6.0%时,Al基复合材料具有最大的抗拉强度,磨损量较小。当添加少量亚微米SiC_p时,由于SiC_p本身具有较高的硬度和强度,可承受一定的载荷,对晶界的滑移具有阻碍作用,从而通过颗粒强化作用提高Al基复合材料的力学性能和磨损性能。     

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.     

SiC_p/Al合金基复合材料的室温拉伸性能

通过对采用半固态搅拌液态模锻工艺制备的ＳｉＣｐ／Ａｌ 合金基复合材料室温拉伸性能的研究, 分析了这种复合材料屈服强度和极限强度提高的原因, 对颗粒增强复合材料的强化机理进行了探讨; 同时, 采用扫描电子显微镜对材料的拉伸断口进行了观察, 发现复合材料及未增强基体合金的断裂虽均属于塑性断裂与脆性断裂的混合型模式, 但随着ＳｉＣ 颗粒在复合材料中的体积分数的增加, 脆性断裂特征变得更为显著。     

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。     

SiCp/AZ61镁基复合材料制备工艺和性能的研究

研究了三种不同铸造工艺条件下镁基复合材料的组织结构,并对其硬度进行了测定。结果表明:与全液态铸造法和半固态铸造法相比,搅熔铸造制备的SiCp/AZ61镁基复合材料,其增强相SiC颗粒分布均匀,气孔率较少,是一种较理想的金属基复合材料制备工艺。未增强的AZ61基体镁合金的维氏硬度高于其半固态坯料的维氏硬度;而SiCp/AZ61镁基复合材料的维氏硬度明显高于基体的维氏硬度,并随着SiC颗粒体积分数的增加其复合材料的维氏硬度不断提高。     

钛合金颗粒增强镁基复合材料的制备与性能

采用粉末冶金法制备了20％Ti-6Al-4V颗粒增强MB15镁基复合材料的试样。按照阿基米得法检测了不同状态试样的密度，借助光镜和扫描电镜探索了挤压棒变形和组织的特点，并结合室温拉伸试验研究了热挤压变形对试样组织及力学性能的影响规律。结果表明：烧结态的密度较低，而热挤后的密度已接近理论值：挤压棒的变形和组织都不均匀：二次挤压可以进一步细化晶粒、提高复合材料的力学性能；Ti-6Al-4V颗粒可以用来强化镁合金，且其增强效果明显好于SiC陶瓷颗粒。     

消失模铸造SiC_p铝基复合材料的性能

基于消失模铸造技术,以SiC_p增强铝基复合材料为研究对象,研究不同SiC_p浓度、粒度的磨削层断口磨粒的分布情况及基体与SiC_p磨粒的结合情况。结果表明,加入不同浓度与粒度的SiC_p不会影响复合材料基体的显微组织;随着SiC_p含量增大,基体与SiC_p间的结合并没受到影响;在相同颗粒粒度下,SiC_p含量越高,材料实际抗弯强度越小;在相同浓度下,随着SiC_p粒度变大,抗弯强度先增大后减小。结果表明,在含46目SiC_p粒度的复合材料,具有较高的抗弯强度。     

7090/SiC_p复合材料的固溶工艺制度研究

研究了移动坩埚式喷射沉积制备的7090/SiCp复合材料的两种固溶热处理工艺对其组织和性能的影响。观察了材料挤压态、固溶态及时效后样品的微观组织及X射线衍射图谱。通过两种固溶制度的比较,表明经过挤压变形处理的移动坩埚式喷射沉积制备的7090/SiCp复合材料,经475℃×1h+120℃×24h处理后材料的最高抗拉强度仅有715MPa,而经450℃×3h+500℃×3h+120℃×18h热处理后复合材料达到峰时效,材料的最高抗拉强度可以达765MPa。     

SiC_p/Al基复合材料的铝浴自蔓延反应制备及其热学性能

将SiC和Ti的混合粉末压坯浸入铝液中 ,引发SiC和Ti的自蔓延反应 ,制备了低膨胀、高导热和高含量SiCp/Al基复合材料。自蔓延反应产物Ti5Si3和TiC在SiC颗粒表面原位形成涂层 ,改善了SiCp/Al界面的润湿性。SiC颗粒自重沉降 ,可形成高SiC含量的复合材料。考察了复合材料的热膨胀系数、导热系数及其与自蔓延反应之间的关系。结果表明 ,自蔓延反应对材料的热膨胀系数影响不大 ,但剧烈的自蔓延反应会损害材料的导热性能 ,如果适当控制反应程度 ,可以制备低膨胀、高导热的SiCp/Al基复合材料。     

挤压变形对SiCw/ZK51A镁基复合材料组织和性能的影响

利用透射电镜、扫描电镜和拉伸试验等实验方法,研究了铸态和挤压态ＳｉＣｗ／ＺＫ５１Ａ镁基复合材料的组织与力学性能。结果表明,挤压铸造ＳｉＣｗ／ＺＫ５１Ａ复合材料经等温热挤压后,其力学性能有很大提高。主要原因是：挤压变形能消除铸造缺陷,增强ＳｉＣ晶须与ＺＫ５１Ａ镁合金基体的界面结合,使复合材料中ＳｉＣ晶须发生定向分布,沿挤压方向呈准一维分布特征,晶须的增强承载能力得到充分发挥。