搅拌摩擦加工对原位TiB2/7075复合材料性能的影响

用搅拌摩擦加工法处理原位自生TiB2/7075复合材料,分析了经过不同加工道次的复合材料的微观结构、拉伸性能。结果表明:经过搅拌摩擦加工,搅拌区内的复合材料晶粒细小,颗粒大团聚被打散,颗粒在微米尺度分布更为均匀,同时消除了在制备过程中产生的浇铸缺陷。在搅拌区内复合材料的晶粒直径由45μm细化到2μm。与一道次加工相比,经过四道次搅拌摩擦加工的复合材料,其微观组织形貌更为均匀。缺陷的消除以及微观组织的改变,使复合材料搅拌区的拉伸性能得到显著提高,四道次加工的材料断裂强度为母材的1.3倍,而延伸率则为母材的8倍。     

搅拌摩擦加工对过共晶Al-Si-Fe合金组织及性能的影响

对过共晶Al-Si-Fe合金进行了搅拌摩擦加工(FSP),研究了不同FSP转速和道次对过共晶铝硅合金强度和组织的影响。其中,选择搅拌转速分别为750r/min、1050r/min和1500r/min,搅拌道次分别为1道、2道、3道。结果表明,合金经过FSP加工后,硅、含铁相等硬质第二相颗粒强烈细化,但随着搅拌转速的提高,硬质相颗粒细化效果变差,第二相颗粒平均粒径由11.7μm变为15.5μm。随着搅拌道次的增加,细化效果越发显著,第二相颗粒的平均粒径由11.7μm变为8.9μm。FSP加工后材料抗拉强度和延伸率较铸态大幅度提高。当搅拌转速为750r/min、道次为3时,材料的拉伸强度和延伸率分别由铸态的48MPa、0.43%提高到150MPa、2.97%。因此,经FSP后过共晶铝硅合金组织和力学性能得到极大改善。     

搅拌摩擦加工对Al2O3/B4C/Al复合材料室温及高温力学性能的影响

目的研究搅拌摩擦加工对Al_2O_3/B_4C/Al复合材料力学性能的影响。方法将球形铝粉球磨成片状后氧化,并向其中混入质量分数为10%的碳化硼颗粒,热压成形后锻压,对锻饼进行一道次的搅拌摩擦加工,研究搅拌摩擦加工后复合材料的室温与高温力学性能。结果通过搅拌摩擦加工能显著提高材料室温强度,但与锻压态材料相比,材料高温强度降低。结论晶界处氧化铝对材料高温性能有重要影响,搅拌摩擦加工使晶界处氧化铝破碎并进入晶粒内部,提高了室温强度,但不利于提高高温性能。     

稀土氧化物(La2O3或CeO2)对搅拌摩擦加工制备Ni/Al复合材料组织和性能的影响

采用搅拌摩擦加工（FSP）的方法制备Ni/Al复合材料,并在此基础上添加不同种类稀土氧化物（La₂O₃或CeO₂）,通过SEM、EDS、XRD、电子探针（EPMA）和室温拉伸试验研究稀土氧化物对FSP制备Ni/Al复合材料组织和性能的影响。结果表明：Ni/Al复合材料复合区有较明显的Ni粉团聚物存在,Ni-La₂O₃/Al、Ni-CeO₂/Al复合材料中Ni粉团聚物数量减少,尺寸减小。La₂O₃和CeO₂均对Al-Ni原位反应有较大影响,能够促进Al-Ni原位反应的进行,生成更多增强相。Ni-CeO₂/Al复合材料与Ni-La₂O₃/Al复合材料相比,复合区组织更加均匀,增强颗粒Al₃Ni含量更多。La₂O₃和CeO₂均能显著提高FSP制备Ni/Al原位复合材料的抗拉强度。Ni-La₂O₃/Al复合材料的抗拉强度达到221 MPa,Ni-CeO₂/Al复合材料的抗拉强度达到238 MPa,两者相比于Ni/Al的复合材料抗拉强度（166 MPa）分别提高了33.1%和43.4%。     

水下多道次搅拌摩擦加工对纯铜微观组织和力学性能的影响

目的 分别在空气中和水中对铜板进行单道次和多道次搅拌摩擦加工（FSP）,以此探究冷却介质和加工道次对纯铜微观组织和力学性能的影响。方法 选择厚度为3 mm的T2纯铜板分别在空气中进行1～2道次加工,在水下进行1～4道次加工。使用光学显微镜、显微硬度检测、扫描电子显微镜和拉伸试验机对加工后的试样进行微观组织和力学性能检测。结果 与空气中的搅拌摩擦加工相比,水下搅拌摩擦加工试样的表面质量更好;空气中搅拌摩擦加工试样的晶粒尺寸比母材的晶粒尺寸大,水下搅拌摩擦加工（SFSP）可以有效细化晶粒,并且随着加工道次的增加,晶粒尺寸逐渐增大,其中,1道次水下搅拌摩擦加工纯铜的晶粒尺寸最小（3.93μm）。显微硬度检测和拉伸试验结果表明,与空气中搅拌摩擦加工试样相比,水下搅拌摩擦加工试样的屈服强度和硬度更高,但随着加工道次的增加,样品的屈服强度和硬度都会有所降低。结论 水下多道次搅拌摩擦加工可以减小纯铜的晶粒尺寸,提升纯铜的力学性能。     

搅拌摩擦加工制备羟基磷灰石增强镁复合材料的微观组织和力学性能

通过搅拌摩擦加工（Friction stir processing,FSP）制备了羟基磷灰石增强镁（HA/WE43）复合材料,研究了主轴转速对HA分布的影响及FSP加工前后材料微观组织和力学性能的变化。使用光学显微镜、SEM、TEM对该复合材料的显微组织进行了表征,同时对其显微硬度和室温拉伸性能进行了测试。结果表明:制得的HA/WE43复合材料晶粒尺寸相比于母材发生了显著的细化,加工过程中,HA颗粒的存在增强了FSP的晶粒细化作用;主轴转速较低时,HA/WE43复合材料中的HA团聚较严重,随着主轴转速的增加,HA的分布更加均匀,团聚现象得到改善;尽管局部团聚的HA颗粒会成为复合材料在拉伸变形过程中的裂纹源,但HA/WE43复合材料的极限抗拉强度、屈服强度和伸长率相对于母材仍有明显提高。      

(SiCP/Cu)-铜箔叠层复合材料的制备与组织性能

采用浸涂法和热压烧结法制备了（SiC_P/Cu）-铜箔叠层复合材料,研究了SiC_P含量对材料组织结构、拉伸性能和断裂韧性的影响。结果表明,制备的（SiC_P/Cu）-铜箔叠层复合材料层间厚度均匀,界面结合力良好,增强颗粒SiC能够弥散分布于黏结相中和界面处。随着SiC_P体积分数的增加,（SiC_P/Cu）-铜箔叠层复合材料的抗拉强度和屈服强度都先增加后降低,当SiC_P的体积分数为20vol%（总体积为100）时,其抗拉强度和屈服强度达到最大值,分别为226.5 MPa和113.1 MPa,断裂方式主要为韧性断裂和部分脆性解理断裂。裂纹扩展方向平行于层界面时,材料的断裂韧性随SiC_P体积分数的增加略有减小,SiC_P体积分数为15%时达到最大值16.96 MPa·m^1/2;裂纹扩展方向垂直于层界面时,（SiC_P/Cu）-铜箔叠层复合材料的断裂韧性随SiC_P体积分数的增加逐渐减小,SiC_P体积分数为15%时达到最大值12.51 MPa·m^1/2。     

SiCP/AZ91复合材料的显微组织、力学性能及强化机制

通过搅拌铸造工艺制备出SiC_P体积分数分别为2%、5%、10%和15%的4种5 μm SiC_P/镁合金（AZ91）复合材料。对5 μm SiC_P/AZ91进行了固溶、锻造和热挤压。通过与AZ91对比,研究了SiC_P对AZ91基体热变形后显微组织和力学性能的影响规律。结果表明：SiC_P/AZ91热变形后的晶粒尺寸取决于SiC_P的体积分数。SiC_P的体积分数由0%增加到10%时,SiC_P/AZ91热变形后的平均晶粒尺寸减小;当SiC_P颗粒继续增加到体积分数为15%时,平均晶粒尺寸反而增大。SiC_P的加入能显著提高AZ91的屈服强度和弹性模量,并随颗粒体积分数的增加而增大。SiC_P对AZ91基体的强化作用主要源于位错强化、细晶强化和载荷传递作用,其中,细晶强化对屈服强度的贡献最大。     

SiCP/ Ni 纳米复合材料的超塑性

研究了SiC_P / Ni 纳米复合材料的超塑性。SiC_P / Ni 采用脉冲电沉积方法获得。拉伸实验温度为410 ℃和450 ℃, 应变速率范围为8.3 ×10 -4～ 5 ×10 -2 s -1 。温度为450 ℃、应变速率为1.67 ×10 -2 s-1时, 获得的最大延伸率为836 %。采用SEM、TEM 分析了沉积态材料的表面形貌、断口形貌及变形后的组织, 并对变形机理进行了探讨。通过SiC 颗粒稳定基体组织有利于实现材料的超塑性, 低空洞体积分数有助于获得大延伸率。晶粒长大到微米尺度时, 变形机制主要是位错协调的晶界滑移和位错滑移塑性。      

SiC 和Gr 颗粒混杂增强Al 基复合材料的摩擦磨损特性的研究

比较了SiC 和Gr 颗粒混杂增强Al 基复合材料的干摩擦磨损行为, 并与单一SiC_P 和单一G_rP 增强Al 基复合材料的相应行为进行了比较。结果表明, 在低载荷(< 30 N ) 时, SiC_P 和G_rP 能协调作用, 使混杂复合材料的摩擦系数和磨损率均比单一SiC_P 和G_rP 增强复合材料低。在较高载荷(30～ 120 N ) 时, 混杂复合材料磨损以剥层磨损机制为主, 摩擦系数比单一SiC_P 增强复合材料低, 磨损率比单一G_rP 增强复合材料低得多, 比单一SiC_P 增强复合材料高。混杂复合材料对偶件的磨损比单一SiC_P 增强复合材料低得多。      

挤压复合AZ91-(SiC_(P)/AZ91)复合板材显微组织和力学性能EI北大核心

在300,350,400℃下成功通过挤压复合法制备多层AZ91-(SiC_(P)/AZ91)复合板,探究AZ91-(SiC_(P)/AZ91)复合板中SiC_(P)/AZ91复合材料层和AZ91层的显微组织演变、界面的演化机制和力学性能变化规律。结果表明:热挤压复合中,AZ91-(SiC_(P)/AZ91)多层复合板中合金层发生完全动态再结晶,晶粒细化,合金组织随挤压温度的升高更均匀,而且外层合金层比内层合金层晶粒尺寸略大;SiC_(P)/AZ91复合材料层同样发生完全动态再结晶,晶粒尺寸小于合金层,随着挤压温度的升高,SiC_(P)的分布更加均匀;不同挤压温度下AZ91-(SiC_(P)/AZ91)复合板合金层与复合材料层界面均未出现明显的分层以及开裂现象;AZ91-(SiC_(P)/AZ91)复合板的室温力学强度位于AZ91合金与SiC_(P)/AZ91复合材料之间,SiC_(P)/AZ91层中SiC_(P)与基体界面脱粘是导致复合板材失效的主要原因。     

2D-SiCf/SiC复合材料抗拉强度统计分布规律

2D-SiC_f/SiC复合材料是航空航天领域热端构件的关键材料。材料抗拉强度的统计分布规律在构件的设计与分析中发挥着重要作用。本文测试了化学气相渗透方法制备的2D-SiC_f/SiC的室温和1 200℃的抗拉强度,并使用扫描电子显微镜进行了断口形貌分析。采用Weibull分布、正态分布和对数正态分布等三种模型分析了测试结果,并根据Anderson-Darling检验方法进行了检验。结果表明,Weibull分布对2D-SiC_f/SiC抗拉强度拟合优于正态分布和对数正态分布。根据Weibull模数大小,1 200℃抗拉强度的分散性大于室温抗拉强度的分散性。利用二参数Weibull分布精确预测了2D-SiC_f/SiC室温和1 200℃抗拉强度。分析表明2D-SiC_f/SiC抗拉强度的分散性主要来源于纤维/基体界面结合强度和纤维强度的分散性。      

Microstructure and mechanical behavior of AA6082-T6/SiC/B4C-based aluminum hybrid composites

The microstructural and mechanical behavior of hybrid metal matrix composite based on aluminum alloy 6082-T6 reinforced with silicon carbide (SiC) and boron carbide (B₄C) particles was investigated. For this purpose, the hybrid composites were fabricated using conventional stir casting process by varying weight percentages of 5, 10, 15, and 20?wt% of (SiC?+?B₄C) mixture. Dispersion of the reinforced particles was studied with x-ray diffraction and scanning electron microscopy analyses. Mechanical properties such as micro-hardness, impact strength, ultimate tensile strength, percentage elongation, density, and porosity were investigated on hybrid composites at room temperature. The results revealed that the increase in weight percentage of (SiC?+?B₄C) mixture gives superior hardness and tensile strength with slight decrease in percentage elongation. However, some reduction in both hardness and tensile strength was observed in hybrid composites with 20?wt% of (SiC?+?B₄C) mixture. As compared to the un-reinforced alloy, the improvement in hardness and tensile strength for hybrid composites was found to be 10% and 21%, respectively. Reduction in impact strength and density with increase in porosity was also reported with the addition of reinforcement.     

SiC颗粒增强铝基复合材料的纯铜中间层液相扩散焊

采用Cu箔中间层在Ar气氛保护、550℃条件下过渡液相扩散焊(TLP)焊接SiC颗粒(SiC_P)增强Al基复合材料SiC_P/ZL101和SiC_P/Al (SiC_P 10vol%),对母材与焊接接头的微观组织、剪切强度、焊接接头剪切断面与断裂路径等进行分析。结果表明:在铸Al(ZL101)与纯Al(Al)基体中,分别通过共晶温度较低的Al-Si-Cu(524℃)三元共晶反应与Al-Cu(548℃)二元共晶反应实现中间层金属/基体金属(M/M)界面润湿。其中铸Al基体焊接接头中虽有颗粒偏聚,但由于Al-Si-Cu三元共晶反应的Cu含量(26.7wt%)低于Al-Cu二元共晶反应的Cu含量(33wt%),SiC_P/ZL101焊接接头焊缝中CuAl₂相少于SiC_P/Al焊接接头焊缝中的CuAl₂相,且未出现CuAl₂相的聚集,故其强度较高。Cu中间层形成的金属间化合物CuAl₂相是影响焊接接头力学性能的重要因素,两种复合材料焊接接头的剪切强度分别为85.4 MPa和73 MPa。      

SiC颗粒强韧化MoSi2复合材料

通过湿法混料和热压烧结工艺成功地制备了20vo1%SiC_P/MoSi₂复合材料,并测定了其显微组织和力学性能。结果表明:SiC_P/MoSi₂复合材料主要由MoSi₂和SiC颗粒组成,还有少量的Mo₅Si₃,致密度为92.3% 。与MoSi₂相比,其室温抗弯强度提高了30.6%,断裂韧性提高了53%,1200℃的抗压强度提高了44%,1400℃的抗压强度提高了53%;其硬度、弹性模量等性能有较大提高。在Al₂O₃和SiC对磨盘上表现出极其优异的耐磨性能。SiC颗粒对MoSi₂的室温增韧、高温增强效果显著。     

Fabrication of 5052Al/Al2O3 nanoceramic particle reinforced composite via friction stir processing route

In this research, microstructure and mechanical properties of 5052Al/Al₂O₃ surface composite fabricated by friction stir processing (FSP) and effect of different FSP pass on these properties were investigated. Two series of samples with and without powder were friction stir processed by one to four passes. Tensile test was used to evaluate mechanical properties of the composites and FSP zones. Also, microstructural observations were carried out using optical and scanning electron microscopes. Results showed that grain size of the stir zone decreased with increasing of FSP pass and the composite fabricated by four passes had submicron mean grain size. Also, increase in the FSP pass caused uniform distribution of Al₂O₃ particles in the matrix and fabrication of nano-composite after four passes with mean cluster size of 70 nm. Tensile test results indicated that tensile and yield strengths were higher and elongation was lower for composites fabricated by three and four passes in comparison to the friction stir processed materials produced without powder in the similar conditions and all FSP samples had higher elongation than base metal. In the best conditions, tensile strength and elongation of base material improved to 118% and 165% in composite fabricated by four passes respectively.     

Fabrication of an electronic package box of SiCP/Al composites with high volume SiCP

In this paper, a SiC_P preform was prepared by Powder Injection Molding (PIM), and the melting aluminum was injected into the SiC_P preform by the pressure infiltration method to manufacture an electronic package box of SiC_P (65%)/Al composites. SiC_P (65%)/Al composite prepared by pressure infiltration has full density and a homogeneous microstructure. The relative density of the composite is higher than 99%, the thermal expansion coefficient and thermal conductivity of the composite are 8.0?10 ^6/K and nearly 130 W/(m °K) at room temperature, respectively, which meet the requirements of electronic packaging.