硅酸铝短纤维增强AZ91复合材料的制备

以晶化的硅酸铝短纤维为增强体，以偏磷酸铝为粘结剂，把干法和湿法结合起来制做预制块，采用挤压浸渗工艺制备AZ91镁基复合材料，结合光学显微镜和扫描电镜进行铸造缺陷和显微组织分析。结果表明，中性的磷酸铝溶液是制备硅酸铝短纤维增强镁基复合材料（Al2O3-SiO2/AZ91）的最合适的预制块用粘结剂之一；采用复合挤压工艺可以有效防止或减轻金属基复合材料的组织缩松。     

Al2O3-SiO2/AZ91D镁基复合材料的制备及其性能研究

采用硅酸铝纤维和镁合金制备出结构紧密的Al2O3-SiO2/AZ91D镁基复合材料.适宜的挤压铸造工艺为:预制体温度650 ℃、模具温度550 ℃、浇注温度760 ℃和压力30～50 MPa.XRD、SEM、EDS和OM等分析结果表明,复合材料主要由Mg、β-Mg17Al12、MgO、AlPO4、3Al2O3·2SiO2和Mg2Si等结晶相组成;镁与硅酸铝纤维反应生成MgO和汉字状Mg2Si等产物;基体镁与硅酸铝纤维的界面形成比较紧密的结合层.与镁合金相比,复合材料的硬度和油摩擦性能有较大提高.     

Al2O3-SiO2/AZ91D镁基复合材料制备及界面反应机理研究

采用硅酸铝纤维和镁合金制备出结构紧密的Al2O3-SiO2/AZ91D镁基复合材料。介绍了复合材料的制备工艺,适宜的挤压铸造工艺为预制体温度650℃、模具温度550℃、浇注温度760℃和30～50MPa压力。XRD、SEM、EDS和光学金相显微镜OM等分析结果表明,复合材料主要由Mg、β-Mg17Al12、MgO、AlPO4、3Al2O3·2SiO2和Mg2Si等结晶相组成;镁与硅酸铝纤维反应生成MgO和汉字状Mg2Si等产物;基体镁与硅酸铝纤维的界面形成较紧密的结合层。     

滑动速度对Al2O3-SiO2(sf)/AZ91D复合材料磨损性能的影响

以硅酸铝短纤维作为增强体,以磷酸铝作为预制体高温粘结剂,采用挤压浸渗法制备出硅酸铝短纤维体积分数分别为15%、20%、25%和30%的镁基复合材料.利用MM200磨损试验机,分别在10、20、30、40、50 N的外加载荷及0.47 m/s和0.94 m/s速度条件下,与硬度(HRC)为53的20Cr对磨环在干磨条件下进行对磨,考察了滑动速度对硅酸铝短纤维增强AZ91D镁基复合材料试样磨损量的影响,并通过扫描电镜对试样摩擦表面进行了形貌观察和分析.结果表明,滑动速度的变化对复合材料试样磨损量的影响比对AZ91D基体合金试样磨损量的影响更大更复杂,这种影响趋势既因复合材料体积分数的变化而不同,同时取决于外加载荷的大小.     

层状梯度SiC/Al-Si-Mg复合材料的微观结构

以定向冷冻铸造结合挤压浸渗工艺,成功制备了SiC含量为20%的层状梯度SiC/Al-Si-Mg复合材料,采用扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)以及X射线衍射(XRD),研究了复合材料的微观结构、元素分布以及SiC/Al-Si-Mg复合材料的界面。结果表明,SiC/Al-Si-Mg复合材料浸渗完全,界面结合良好,其微观结构保留了SiC陶瓷预制体中的层状梯度结构,定向梯度孔隙有利于熔体的浸渗;经1 300℃烧结处理后,预制体孔隙中SiC表面生成了SiO_2,并在浸渗过程中反应生成了MgAl_2O_4相,从而有助于基体相和增强相之间的润湿性及界面结合强度的提高。     

外加载荷对Al2O3·SiO2(sf)/AZ91D复合材料磨损性能的影响

分别以硅酸铝短纤维和磷酸铝为增强体和预制体高温粘结剂,采用挤压浸渗法分别制备出体积分数为15%、20%、25%和30%的镁基复合材料.利用MM200磨损试验机,分别在外加载荷为10、20、30、40和50 N及滑动速度为0.47和0.94 m/s条件下,与硬度为HRC53的20Cr对磨环在干态条件下进行对磨,考察了外加载荷对不同体积分数硅酸铝短纤维增强AZ91D镁基复合材料试样磨擦率和磨损机制的影响,并通过扫描电镜对试样摩擦表面进行了形貌观察和分析.结果表明:在低滑动速度(0.47 m/s)下,复合材料的磨损机制随着外加载荷的改变而改变;而在高滑动速度(0.94 m/s)条件下,则没有这种改变;在干磨条件下,试样磨损率随体积分数的变化受到外加载荷和滑动速度的影响.     

SiCp/AZ91D复合材料真空压力浸渗制备工艺及微观组织的研究

采用真空压力浸渗装置制备SiCp/AZ91D复合材料。对制备工艺进行了改进,提出了以SiC颗粒覆盖法保护镁合金熔体的措施,可以有效解决熔剂覆盖法易造成的熔剂夹杂问题;在压力0.4MPa、浸渗温度700℃、保压5min的条件下,制备SiC单一颗粒尺寸为5μm、体积分数为44.7%的SiCp/Mg复合材料;并且成功制备32μmSiC单一颗粒体积分数为56.4%的SiCp/AZ91D复合材料。经过光镜、扫描电镜和X射线衍射仪分析表明,采用SiC颗粒覆盖法制备SiCp/AZ91D复合材料组织致密、无明显孔洞及夹杂等铸造缺陷,有新相Mg2Si生成。     

原位反应浸渗法制备(B4C+Ti)混杂增强Mg及AZ91D复合材料及其阻尼性能

针对B_4C/Mg体系润湿性较差导致复合效率低下的问题,加入高熔点、不互熔金属Ti颗粒来改善该体系的润湿性,并成功利用原位反应浸渗法实现(B_4C+Ti)/Mg和(B_4C+Ti)/AZ91D复合材料的高效、低成本制备。对制备的(B_4C+Ti)/Mg和(B_4C+Ti)/AZ91D复合材料的微观组织、生成物相以及室温和高温阻尼性能进行了分析与表征。结果表明,制备温度对复合材料的微观组织和生成物相有较大的影响;随着制备温度的升高,原始颗粒之间的原位反应程度逐渐趋于完全,(B_4C+Ti)/AZ91D复合材料的微观组织逐渐由颗粒增强结构转变为网络互穿结构。(B_4C+Ti)/Mg和(B_4C+Ti)/AZ91D复合材料的室温和高温阻尼性能分别随着应变振幅和温度的升高而增强,主要作用机制为位错阻尼和界面阻尼机制。     

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%。     

Ni诱导无压浸渗法制备不锈钢/Al_2O_3陶瓷复合材料

研究了一种Ni诱导无压浸渗法制备陶瓷基复合材料的方法:通过粉末冶金法制备出含Ni颗粒的Ni/Al2O3复相陶瓷预制体,真空状态下,在1600℃以不锈钢熔体无压浸渗该Ni/Al2O3预制体,获得了不锈钢浸渗增强的Al2O3陶瓷基复合材料。采用SEM观察了结合界面的微观形貌,用EDS分析了结合界面附近元素含量的变化,用XRD分析了界面反应产物,以抗拉试验测试了钢与复相陶瓷体的界面结合强度。结果表明,钢熔体可浸渗到陶瓷体内部并与Ni互溶形成新的Ni-Fe合金;不锈钢与复相陶瓷的结合界面存在界面反应;界面结合强度的最大值可达到67.5MPa。     

Interfacial reaction in squeeze cast SiC_w/AZ91 composites with different binders

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＩｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ,ｄｉｓｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｍａｇ ｎｅｓｉｕｍｍａｔｒｉｘｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓａｒｅｏｆｇｒｅａｔｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌａｎｄｃｏｍｍｅｒｃｉａｌｉｎｔｅｒｅｓｔｓｆｏｒｕｓｅｉｎａｅｒｏｓｐａｃｅａｎｄａｕ ｔｏｍｏｔｉｖｅｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ.Ｔｈｉｓｉｓｄｕｅｔｏｔｈｅｉｒｌｏｗｄｅｎｓｉｔｙ ,ｈｉｇｈｓｐｅｃｉｆｉｃｓｔｒｅｎｇｔｈ ,ｈｉｇｈｓｐｅｃｉｆｉｃｓｔｉｆｆｎｅｓｓａｎｄｌｏｗｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ…     

Ce及Mg对SiCp/Al复合材料界面润湿性的影响

采用液态搅拌法制备了SiCp/ZL105复合材料,并对其界面行为进行了研究.试验结果表明,表面活性元素Mg的加入能降低铝合金熔体的表面张力,进而改善SiC颗粒与铝基体间的界面润湿性,增强SiC颗粒与基体间的浸润复合;而加入富铈混合稀土后没有收到明显的效果.分析认为,Mg对铝液表面张力及其在颗粒表面润湿性的改善是通过在颗粒与熔体间引发了化学反应达到的,并非仅物理作用.在本试验条件下,Mg的加入引发了MgAl2O4在颗粒表面的生成,达到了改善界面润湿性的效果;而富铈稀土加入后,未在SiC颗粒与铝熔体间引发界面反应.     

添加剂对镁合金微弧氧化的影响

为了解添加剂对镁合金微弧氧化陶瓷膜的成膜速度及微观组织结构的影响,用自制的微弧氧化实验装置对AZ91D压铸镁合金进行了微弧氧化,并用SEM、XRD分析其微观组织结构.结果表明,在槽液中添加Al复合化合物使起弧电压和稳态电压降低,氧化陶瓷膜的生成速度增加、硬度增大,膜层致密性提高,陶瓷膜中的晶胞以垂直于基底面的方式生长,陶瓷氧化膜中主要存在的相有Al2O3、MgAl2O4和MgO.但当含Al复合化合物的质量分数在30%以上时,其致密性和硬度反而下降.     

MECHANICAL PROPERTIES AND INTERFACIAL STRUCTURES OF ALUMINIUM BORATE WHISKER REINFORCED ALUMINIUM COMPOSITES

Quality 9Al_2O_3-2B_2O_3 whisker reinforced 6061Al or Al composites have beenprepared by technique of squeeze casting.The mechanical properties of the9Al_2O_3·2B_2O_3(w)/6061Al composites could be hardly improved by T6 treatment,owingto cause the remarkable interracial reaction.An observation under high resolution trans-mission electron microscope on interfaces shows that the serious chemical reaction occursand the product is Al_2MgO_4.But no such reaction is found at the interfaces of 9Al_2O_3.2B_2O_3(w)/Al composite.EDS analysis on the interfaces shows that above mentionedinterracial reaction may be resulted from the interracial segregation of Mg atoms in6061Al matrix during sequeeze casting.     

AZ91D镁合金微弧氧化膜耐蚀性的试验研究

研究了AZ91D镁合金微弧氧化膜在复合铝酸盐溶液中的耐蚀性。利用X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）分析了AZ91D镁合金微弧氧化膜的物相和表面形貌;利用IM6e型电化学工作站测量了氧化膜的电化学阻抗和稳态电流／电位极化曲线;利用CMB-1501B型便携式瞬时腐蚀速度测量仪测量了氧化膜的腐蚀电流密度Icorr和年腐蚀深度MMA。试验结果表明,微弧氧化的镁合金耐蚀性提高了2～3个数量级,镁合金微弧氧化膜主要由MgO、MgAl2O4、Al12Mg17组成。     

原位合成(Al_2O_3+Al_3Ti)_P/Al复合材料的制备研究

通过对Al-TiO_2-SiO_2体系混合粉末固-液原位合成制备出了(Al_2O_3+Al_3Ti)_P/Al复合材料.利用X射线衍射仪、扫描电镜等方法观察分析了其物相和显微组织形貌.结果表明:原位反应制备的(Al_2O_3+Al_3Ti)_P/Al复合材料,金属间化合物增强相Al_3Ti均匀分布于基体,陶瓷相Al_2O_3颗粒非常细小,弥散分布于基体中,使材料的硬度等性能得到提高.     

Al2O3(p)/ZA35锌基复合材料的制备及其磨擦性能

利用Al2(SO4)3分解, 在铝熔体中原位生成Al2O3颗粒.实验结果表明: 采用石墨坩埚、电磁搅拌和铝熔体中加入镁的工艺流程, 可实现Al2O3颗粒和铝熔体的有效复合, 进而制备出Al2O3(p)/ZA35锌基复合材料; 与基体合金ZA35相比, 复合材料的耐磨减摩性能有了明显的提高.     

La对Al2O3f/Al-Mg复合材料凝固溶质偏析的影响

利用挤压铸造法制备了Al2O3／Al-Mg-La复合材料。研究了La在铝合金基体中的分布，并探讨了La对基体凝固时溶质元素偏析的影响。结果表明，La富集在界面附近，有利于改善铝合金液对Al2O3f的润湿性，但是在界面上未发现任何富稀土相的形成。La的加入对基体合金中的Mg的偏聚没有很明显的影响，Mg和La作为表面活性元素都在界面处富集，且它们的分布位置大致一样。     

反应自生氧化铝颗粒增强铝基复合材料

向铸铝ADC12熔体中添加硫酸铝铵,由反应分解的Al2O3原位生成了颗粒增强铝基复合材料。SEM观察表明,Al2O3颗粒在铝基体中细小弥散分布,形成球形、不团聚的增强体颗粒;Al2O3颗粒增强铝基复合材料中的片状共晶硅的数量比未增强合金的少,且Al2O3邻近处的针状共晶硅非常精细。与基材相比,Al2O3颗粒增强铝基复合材料的耐磨性较基材的提高了1~2倍,硬度提高了15%,且由硫酸铝铵反应自生成复合材料的耐磨性优于添加氧化铝形成的复合材料的。