挤压熔体浸渗法制备金属涂覆碳纤维增强铝基复合材料的润湿性和力学性能改善

为了改善碳纤维与铝基体之间界面的润湿性和结合性能,采用挤压熔体浸渗法制备镍和铜涂覆碳纤维增强铝基复合材料,对两种不同涂层碳纤维增强铝基复合材料的界面润湿性、显微组织和力学性能进行比较和研究.显微组织结构分析表明,与无涂层碳纤维增强铝基复合材料相比,在相同的浸渗工艺条件下,在碳纤维表面涂覆两种金属均可以显著改善碳纤维与铝...     

碳纤维增强铝基复合材料的制备及力学性能研究

碳纤维增强铝基复合材料(Cf/Al)具有很多优良特性,作为结构材料和功能材料在航空航天等领域有着广泛的应用前景。本试验采用挤压铸造法制备了连续碳纤维增强铝基复合材料,分析了复合材料的微观形貌、界面特征及力学性能。基体材料为Al-Cu合金,增强纤维为T-300连续碳纤维。通过合理的控制工艺参数,挤压铸造后铝合金均匀、致密地填充在增强纤维之间,纤维和基体的结合界面良好,纤维表面镀镍及未镀镍的Cf/Al复合材料界面均未发现Al4C3脆性相。纤维体积分数为50%的铝基复合材料抗拉强度和弹性模量分别为512 N/mm2和163 GPa,显著高于金属基体的。     

碳纤维增强铝基复合材料的改性研究

研究碳纤维对铝基复合材料的改性,分别向6061和6063两种铝合金中添加一定量的短切纤维,采用挤压成型方法制备了碳纤维改性铝基复合材料。研究了碳纤维的尺寸及添加量对复合材料力学性能、耐磨性和尺寸稳定性的影响。结果表明,碳纤维改性后的铝基复合材料力学性能有明显提高,其室温抗拉强度、屈服强度均得到增强,而材料的伸长率略有减小;通过耐磨性测试确定了碳纤维的最佳添加尺寸为3 mm,最佳添加量为0.6%;通过冷热冲击测试证明了碳纤维能够有效改善铝基复合材料的尺寸稳定性。     

碳纤维增强铝基复合材料的制备与连接技术

碳纤维增强铝基复合材料因其具有强度高、韧性好、耐磨损、耐疲劳以及热膨胀系数低等优点,加之便于使用现有的设备及生产工艺使其成形,因此,引起国内外研究者的高度关注。未来,将在航空航天、汽车制造、自动化设备等关键领域发挥巨大作用。本文主要介绍了国内外有关碳纤维增强铝基复合材料的制备与连接技术,重点包括碳纤维的表面处理、碳纤维增强铝基复合材料成形方法、参数选择、焊接方法等。简述了复合材料连接技术的发展,分析了碳纤维增强铝基复合材料制备与连接过程中存在的问题。指出:碳纤维在铝合金中均匀分布、结构完整性、铝合金界面良好结合、降低孔隙率以及碳纤维增强铝基复合材料的连接技术等是今后研究重点。     

短碳纤维增强铝基复合材料的挤压浸渗工艺

采用挤压浸渗法制备了短碳纤维增强铝基复合材料 ,研究了浸渗压力、铝液浇注温度、纤维预热温度等对复合材料组织的影响。结果表明 :合适的工艺参数为铝液浇注温度 740～ 80 0℃ ,预制块预热温度 35 0～ 40 0℃ ,浸渗压力 2～ 5MPa;在氩气保护下 ,无须对碳纤维表面进行涂层处理 ,可获得组织均匀的铝基复合材料。加入Al2 O3 颗粒可以改善纤维分布的均匀性     

短碳纤维增强2024铝基复合材料微屈服行为研究

采用液态搅拌铸造制出了纤维长度分别为2mm和3mm、含量为2%的短碳纤维增强的含Sc的2024铝基复合材料。用加载-卸载法研究了两种材料不同时效态的微屈服性能。结果表明,短碳纤维增强2024铝基复合材料的微屈服强度具有宏观强度时效强化规律特征。峰值时效的材料具有最高的微屈服强度;微屈服阶段硬化率先增大后减小,均远高于宏观屈服初期硬化率。相比于2mm碳纤维,3mm碳纤维增强的含Sc的2024铝基复合材料具有更高的微屈服强度。     

挤压铸造铝基复合材料

纤维增强铝基复合材料因其一系列的优点而受到人们的重视。本文利用挤压铸造技术制备铝基复合材料，讨论制备工艺对复合材料性能、结构的影响及工艺参数的最优化。结果表明．挤压铸造是一种简单而可靠的制备纤维增强铝基复合材料的工艺方法。     

半固态挤压亚微米SiCp/2014复合材料的组织性能研究

通过高能球磨混粉-半固态挤压的方法制备了20％体积分数的亚微米SiC颗粒增强2014铝基复合材料，主要研究了不同挤压温度和挤压比对复合材料组织性能的影响。结果表明，采用适当的半固态挤压温度，控制挤压时复合材料中的液相体积分数为40％左右，或增加挤压比，可以提高亚微米颗粒增强铝基复合材料的室温力学性能。     

短碳纤维增强铝基复合材料拉伸性能数值模拟分析

为了探究碳纤维对复合材料拉伸性能的影响,使用真空吸铸法制备了碳纤维增强铝基复合材料铸件并测试其拉伸性能,将实验所得数据结合Geodict软件分析了碳纤维含量和碳纤维长度对碳纤维增强铝基复合材料的应力、应变分布的影响规律,得到的模拟结果与实验数据吻合良好,为使用真空吸铸法制备碳纤维增强铝基复合材料的后续工作展开和性能提升提供了理论基础。结果表明,随着碳纤维含量的增加,纤维对材料拉伸性能的增强效果越好;随着碳纤维长度的增加,纤维对材料拉伸性能的增强效果逐渐减小,并在5 mm后达到平稳的趋势,当纤维长度为1 mm时,复合材料的拉伸性能较优。     

液态挤压工艺参数对铝基复合材料质量的影响

铝基复合材料通常采用液态挤压成形。本文针对硼酸铝晶须增强铝基复合材料的液态挤压过程,分析了铝合金基体温度、模具温度、保压时间以及冷却速率四个重要的工艺参数对液态挤压铝基复合材料质量的影响,得到了工艺参数与液态挤压铝基复合材料质量的关系。结果表明:对液态挤压以6061铝合金为基材的硼酸铝晶须增强铝基复合材料,其最佳的工艺参数为模具预热温度430~500℃,铝合金基体温度690~730℃、保压时间20~30 min、冷却速率1.4~1.6℃/min。制件的气孔率0.24%~0.78%,抗拉强度最大达到240 MPa,伸长率达到12.3%。该研究结果能为铝基复合材料液态挤压工艺参数优化提供参考。     

Processing technique and fiber orientation angle affecting the mechanical properties of E-glass fiber reinforced wood/PVC composites

In this work, E-glass fibers (GF) with different fiber forms, loadings and orientation angles were introduced into wood/poly(vinyl chloride) (WPVC) composites. The GF reinforced WPVC composites were manufactured either by compression molding or by twin-screw extrusion process, and the mechanical properties of the composites from these two processes were then compared. The experimental results suggested that the compression process was more effective for the production of GF reinforced WPVC composites than the twin-screw extrusion process. The specific density of the GF/WPVC composite by the compression technique was greater. The orientation angle of glass fiber was found to have a more pronounced effect on the impact properties of the GF/WPVC composites. The maximum mechanical properties of the GF/WPVC composites could be obtained by using the compression molding technique to manufacture the composite products with fiber orientation angle of 0°.     

金属管材成形用高压水溢流压力控制系统研究

针对体积缩小类管材零件的内高压成形工艺特点,提出了一种管材内高压塑性成形用高压水压力控制系统。该压力控制系统主要包括动力系统、控制系统以及实现溢流功能的超高压水阀等关键零部件。该系统通过比例阀控制管材在合模过程中其内部高压水的溢流过程,进而控制管材的内压力,使得管材在合模的过程中同时进行内高压成形。通过液压挤压机和该压力控制系统对DC01焊管进行内高压成形实验。实验结果表明:该压力控制系统可以满足体积缩小类管材零件的内高压成形需求。     

真空吸渗挤压制备2D-C_f/Al复合材料的组织和性能研究

采用真空吸渗挤压工艺制备了二维碳纤维增强铝基(2D-Cf/Al)复合材料。在挤压力(比压)为60~90 MPa、真空度为10~30 k Pa、浸渗挤压温度为580~620℃、保压时间为60~120 s时,可以获得浸渗充分和成形质量良好的复合材料。微观组织观察分析表明,基体合金和碳纤维分布均匀,纤维无折断、漂移现象,无明显微观缺陷。对Cf/Al复合材料进行密度和拉伸性能测试,其密度比基体合金降低17.9%,抗拉强度提高100%。热处理实验表明,经过T6热处理,基体合金的组织得到改善,内部应力和缺陷得到有效控制和消除,抗拉强度提高41%,而碳纤维和基体合金热膨胀系数的差异会在复合材料内部产生不良应力,导致其拉伸性能没有提高反而下降16%。     

热挤压成形GH3625合金管材组织及裂纹形成机理

通过对比热挤压成形管材和爆裂管材的组织以及对爆裂管材裂纹和断口的分析,研究了热挤压成形GH3625合金管材的组织及裂纹形成机理。结果表明:爆裂管材与成形管材的组织均为等轴晶,但爆裂管材的开裂使晶界处的应力集中得以释放,其组织中并没有形成变形孪晶,在管材径向方向上也不存在晶粒尺寸不均匀的现象。挤压比过高导致管材在热挤压过程中绝热升温严重,使低熔点的Laves相熔化并扩散到周围基体中,是裂纹形成的根本原因。在模具出口处高拉应力的作用下,这些裂纹不断扩展最终连接在一起,导致管材的爆裂现象。由于断口表面冷却速率较高,组织通过奥氏体区的时间较短,再结晶形核核心多且晶粒长大过程受阻,使断口表面形成了一层十分细小的再结晶晶粒。     

粉末冶金热挤法制备无钯镀镍碳纤维增强镁基复合材料及组织观察

利用粉末冶金热挤压技术制备短碳纤维增强镁合金复合材料。为了改善碳纤维与基体的润湿性,对碳纤维进行表面无钯化学镀镍处理。通过扫描电子显微镜(SEM)观察碳纤维化镀层以及碳纤维镁基复合体的形貌,通过超景深金相显微镜观察纤维在复合材料中的分布并对复合材料的挤压过程进行分析。结果表明:镀镍碳纤维能满足制备的要求并有利于纤维在复合体中的均匀分散,在含4.0%(质量分数)碳纤维的预制体采用压制压力为420MPa,烧结温度为550℃保温0.5h后,在480℃用280MPa的压力进行热挤压得到材料的力学性能最佳。     

挤压变形对镁合金组织与力学性能的影响

研究了镁合金管材挤压成形工艺参数,如坯料温度、模具温度、润滑、挤压比、挤压速度等对镁合金管材挤压后组织与力学性能的影响,以及镁合金管材挤压成形后高温性能、室温性能和超塑性性能。结果表明:镁合金挤压管材的室温力学性能为屈服极限190 MPa,拉伸强度280 MPa,伸长率17%;镁合金挤压管材在400℃高温时的力学性能为屈服极限、拉伸强度值接近25MPa,伸长率180%;随着变形程度的增大,力学性能指标随之增大,并分析了镁合金管材挤压后组织状态的变化。     

3D打印用碳纤维增强复合材料挤料机设计与工艺分析

材料制备是3D打印的前提。碳纤维增强复合材料与普通3D打印所使用的热塑性材料在成型工艺、制备条件上有较大差异。针对3D打印用碳纤维增强复合材料的制备问题,研究材料挤料装置特性及工艺条件,通过流体分析和3D打印实验设计挤料装置并确定碳纤维增强复合材料的最佳成型工艺,达到3D打印成型性能增强的目的,为高效高精的碳纤维复合材料3D打印提供基础。     

镁合金管材挤压工艺及组织性能研究

对镁合金管材挤压成形进行了工艺实验研究,确定了其成形工艺参数,分析了镁合金管材挤压成形时变形力的变化规律和组织性能变化。研究结果表明,镁合金管材挤压成形时必须严格控制坯料温度、模具预热温度、润滑剂、挤压速度、挤压比等工艺技术参数。以上工艺参数对挤压力均有不同程度的影响。     

液态挤压在铝合金减震筒上的应用：液态挤压比压值对制件性能影响的分析

指出了压力铸造及热挤压工艺生产铝合金减震筒的缺点，阐述了液态挤压的特征，介绍了液态挤压在减震筒上的应用，分析了比压值对制件性能的影响。     

Processing and response of aluminum-lithium alloy composites reinforced with copper-coated silicon carbide particulates

Lithium-containing aluminum alloys have shown promise for demanding aerospace applications because of their light weight, high strength, and good damage tolerance characteristics. Additions of ceramic reinforcements to an aluminum-lithium alloy can significantly enhance specific strength, and specific modulus while concurrently offering acceptable performance at elevated temperatures. The processing and fabrication of aluminum-lithium alloy-based composites are hampered by particulate agglomeration or clustering and the existence of poor interfacial relationships between the reinforcing phase and the matrix. The problem of distribution of the reinforcing phase in the metal matrix can be alleviated by mechanical alloying. This article presents the results of a study aimed at addressing and improving the interfacial relationship between the host matrix and the reinforcing phase. Copper-coated silicon carbide particulates are introduced as the particulate reinforcing phase, and the resultant composite mixture is processed by conventional milling followed by hot pressing and hot extrusion. The influence of extrusion ratio and extrusion temperature on microstructure and mechanical properties was established. Post extrusion processing by hot isostatic pressing was also examined. Results reveal the increase in elastic modulus of the aluminum-lithium alloy matrix reinforced with copper-coated SiC to be significantly more than the mechanically alloyed Al-Li/SiC counterpart. This suggests the possible contributions of interfacial strengthening on mechanical response in direct comparison with a uniform distribution of the reinforcing ceramic particulates.