Strengthening and toughening forming of Al/Al2O3 composite in pseudo-semi-solid state

A new technology—thixo-die-forging of the composite in pseudo-semi-solid state was proposed based on the powder metallurgy technology combing with semi-solid metal process, and the cup shells with Al/Al₂O₃  composite was prepared successfully. The metallographic analysis and performance test show that the microstructure of parts is dense and mechanical properties are excellent with the volume fraction of Al is 37 %. The bend strength and fracture toughness of the composite are about 570-690 MPa and 8.5-16.8 MPa m^1/2, respectively. Comparing with reaction in situ and high temperature oxidation technologies the bending strength and fracture toughness are improved greatly. At the same time, it shows that the technology parameters have great influences on the properties. So it is feasible to prepare metal/ceramics composites by the proposed technology.     

卫星角框件伪半固态触变成形及初步实验研究

在粉末冶金的基础上,结合半固态金属加工技术和21世纪陶瓷基复合材料成形的发展方向,提出陶瓷基复合材料伪半固态触变成形工艺。并且对Alp/SiCp不同体积分数混合得到的复合材料应用该工艺制备出卫星角框架制件。通过金相分析、拉伸等试验方法验证该工艺的可行性。结果表明,该工艺成形的零件微观组织比较均匀,硬度比较高。为陶瓷复合材料以及高熔点材料在更多领域中的应用起到推进作用,同时为该工艺的进一步的研究奠定了基础。     

ULTRASONIC VIBRATION LIQUID CAST SiC_w/Al AND SiC_p/Al COMPOSITES

SiC_w Al and SiC_p/Al composites have been produced by an uhrasonic vibration casting technique. Ultrasound irradiation promoted the wetting of reinforcements in aluminum liquid, improved the reinforcement distribution in the metal matrix, and reduced porosity. The composites can be remelted. Initial studies of the preparation procedures, microstructure, fracture surface morphology and remelting properties of SiC_w/Al and SiC_p/Al composites fabricated by ultrasonic vibration liquid are presented in this work.     

近零膨胀ZrW2 O8/Al6013复合材料的制备与性能

介绍了模压浸渗复合法制备ZrW2Os/Al6013复合材料的工艺过程,并对该复合材料的组织和热膨胀性能进行了初步探讨.结果表明,复合材料中ZrW2O8与Al未发生界面反应,铝液均匀致密地分布在ZrW2O8颗粒间隙中,没有大面积聚结和偏析发生,最终得到致密度高、ZrW2Os体分比高、基体金属与ZrW2O8结合强度高、近零膨胀(热膨胀系数为3×10-6K-1)的ZrW2O8/Al6013复合材料.     

C_F／Al复合材料界面质量控制研究

采用挤压铸造工艺参数最优化、纤维表面涂层等手段，研究ＣＦ／Ａｌ复合材料界面质量控制和提高复合材料强度的效果．碳纤维和涂覆ＳｉＣ的碳纤维增强Ａｌ－１０Ｓｉ复合材料的挤压铸造最佳温度分别为Ｔｆ＝７３３Ｋ，Ｔｍ＝１０３３Ｋ和Ｔｆ＝７５３Ｋ，Ｔｍ＝１０５３Ｋ．不同的涂层对界面质量有不同的影响，那些阻止界面反应、调节界面结合状态的涂层增强效果较好，如ＰＣＳ－ＳｉＣ可使复合体系强度提高８９％；Ｋ２ＺｒＦ６也有改善界面质量的功能，但加入量过大，导致复合材料强度的下降．随界面剪切强度的增大，复合材料强度增加．结果表明高模量碳纤维所允许的最佳界面剪切强度（τ０），远远大于低模量碳纤维所允许的τ０．从而具有较好的增强效果．     

以超重力熔铸新技术快速制备Al2O3/YAG/YSZ三元共晶陶瓷

研究一种大块致密Al2O3/YAG/YSZ三元共晶陶瓷的快速制备新技术,以Al/Fe2O3/Y2O3/ZrO2为反应剂,通过诱发各组元间的燃烧合成反应,首先获得陶瓷(Al2O3/YAG/YSZ)和金属(Fe)的混合熔体;随后利用两种熔体的密度差异,在超重力场中实现陶瓷熔体和金属熔体的彻底分离和凝固.在超重力场作用下,先凝固的陶瓷相局部沉陷到金属熔体中,并受到金属熔体对之施加的接近2 MPa的瞬态等静压力,因此得以实现完全致密化.微观结构分析表明,所获得的三元共晶陶瓷的相组成和晶粒形貌沿超重力方向呈现明显的梯度渐变特征.     

Al-C纤维复合材料微结构钎焊连接

金属基复合材料中应用的金属材料（Ｍｇ，Ａｌ，Ｔｉ及其合金等）与增强组元（碳纤维，ＳｉＣ晶须，颗粒等）的物理，化学，力学性能相差极大，将它们复合成一整体作为结构材料使用，成为当今材料科学内极为重要的新领域。从焊接学科角度，对复合材料内部存在的结构异质材料的连接技术加，偿查对复合材料力学性以及复合工艺有直重要意义，对复合材料（板，榛，管等）实用化时，它与其它材料的焊接也有实际意义。     

Si—B（Al）-C—N系非晶和纳米陶瓷材料研究进展

Si-B（Al）-C-N系非晶和纳米陶瓷材料微观结构独特,高温性能优良,在高温结构材料与航天防热领域表现出诱人的虚用前景。从Si—B（Al）-C—N系陶瓷的主要制备方法与工艺特点,典型的组织特征和高温件能,以及Si-B（Al）-C-N基复合材料的性能特点等儿方面,综述了该系陶瓷材料的研究现状,展望了其发展趋势。     

Microstructure and electric properties of Sip/Al composites for electronic packaging applications

Sip/1 199, Sip/4032 and Sip/4019 environment-friendly composites for electronic packaging applications with high volume fraction of Si particles were fabricated by squeeze-casting technology. Effects of microstructure, panicle volume fraction, panicle size, matrix alloy and heat treatment on the electrical properties of composites were discussed, and the electrical conductivity was calculated by theoretical models. It is shown that the Si/Al interfaces are clean and do not have interface reaction products. For the same matrix alloy, the electrical conductivity of composites decreases with increasing the reinforcement volume fraction. As for the same panicle content, the electrical conductivity of composites decreases with increasing the alloying element content of matrix. Panicle size has little effects on the electrical conductivity. Electrical conductivity of composites increases slightly after annealing treatment. The electrical conductivity of composites calculated by P.G model is consistent with the experimental results.     

Al/SiCp陶瓷基复合材料伪半固态触变成形

在粉末冶金的基础上，结合半固态金属加工技术和陶瓷成形的发展，提出陶瓷基复合材料伪半固态触变成形工艺并且以SiCp为基体，A[σ（Al）=30%]为增塑相，通过该工艺成形卫星角框架制件。结果表明，该工艺成形的零件微观组织比较均匀，HV可达6.43Gpa，应变ε约为0.5%，抗拉强度约为300 MPa，为陶瓷复合材料以及高熔点材料在更多领域中的应用起到推进作用。     

Mg_2Si/Al复合材料制备技术研究现状

Mg2Si/Al复合材料具有较多的优点,有着广泛的应用前景。探讨了Mg2Si/Al复合材料的制备技术,总结了各种技术的优缺点,得出了适合大规模工业化的制备方法。     

SiCp/Al复合材料的离心熔渗法制备及其性能

研究了反应离心熔渗法制备高体积比SiCp／Al复合材料的工艺过程及其抗弯强度。结果表明：通过适当的粒度配比，可在低温、低离心力下熔渗制备组织均匀的高体积比SiCp／Al复合材料，SiC颗粒体积分数可达到63％；复合材料的强度在很大程度上依赖于SiC颗粒尺寸及界面反应程度，合适的界面结合及细SiC颗粒的掺入有利于复合材料强度的提高；基体热处理改变了SiC颗粒所受应力状态，提高了复合材料的强度，其最高值可达519MPa。     

SiC_p/Al电子封装材料与陶瓷元件浸渗连接机理研究

分别将陶瓷元件嵌入凝胶注模成型后的SiC预制型中,再采用气压浸渗T艺制备高体积分数SiCp/Al复合材料的同时,实现了复合材料与元件的原位连接.采用SEM、EDS和XRD等分析了连接界面的显微组织及界面反应,结果表明:SiCp/AI与元件间的界面反应产物由MgAl204和Mg3Al2(SiO4)3等组成,界面反应层厚度约2～3μm,产物生成量主要由Al合金中的Mg、元件中SiO2含量等因素决定;SiCp/Al复合材料与Al2O3元件通过气压浸渗可以实现有效的反应连接.     

Al3Zr/Al基原位复合材料等离子体焊接区的组织及表面腐蚀行为

摘要： 本文以5wt%Al3Zr/铝基复合材料为研究对象,以Ar气体为离子气体,Al-Ti-B为丝材进行等离子焊接。用电化学综合测试仪测定了焊接区在3.5%NaCl溶液中的腐蚀极化曲线。采用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）对复合材料及其焊缝的组织和相组成进行了分析和表征,研究了Al3Zr/Al基复合材料等离子焊接后在3.5%NaCl溶液中的腐蚀行为和腐蚀机理。SEM分析结果表明,等离子弧焊接可获得较好的焊缝组织,焊缝组织主要由Al3Ti相和Al基体组成,Al3Ti相呈条状和球形。电化学极化曲线表明,材料在熔核处的耐蚀性略低于母材,焊缝处浸泡腐蚀机理为Al3Ti相和基体相的电极电位不同形成原电池反应造成。     

Ti/Al固相-固相原位反应过程研究

利用超声固结试验制备Ti/Al金属层状复合材料,以光学显微镜观察了材料的微观形貌。采用固相-固相反应方式进行原位反应获得了体积分数不同的层状复合材料,通过EDS以及XRD对Ti/Al原位反应产物进行能谱分析,确定了反应产物的相组成。采取SEM测量反应产物Al_3Ti的层间厚度,建立Al_3Ti的生成量与反应时间的关系。结果表明,在Ti/Al层状复合材料原位反应过程中,当Al未反应完全时,金属间化合物Al_3Ti是唯一产物。在原位反应初期,反应产物积累慢,随着反应时间的推移,反应产物增多且增长速率逐渐增快,反应产物与反应时间呈幂指数函数的关系。     

Al2O3sf/AZ91D-Y镁基复合材料二次重熔及等温压缩研究

为了推动半固态加工在镁基复合材料成形中的应用,采用液态浸渗法制备出体积分数为10%的Al2O3sf/AZ91D-Y镁基复合材料,并采用等径道角挤压对镁基复合材料进行了形变诱导。再对镁基复合材料进行了二次重熔,并采用等温压缩实验对镁基复合材料在半固态下的力学性能进行了研究。研究表明：在550℃和560℃时延长保温时间有利于组织的球化,在560℃比550℃时,更加能促进晶粒的结晶球化;在相同的应变速率下,压缩变形时的峰值应力随着加热温度升高而降低;在相同的加热温度下,应变速率越大,峰值应力越大。     

硅酸铝短纤维增强Al-12Si合金复合材料的磨损行为

用挤压铸造法制备了低体积分数（３％～７％）的硅酸铝短纤维增强Ａｌ１２Ｓｉ合金复合材料,并利用销盘磨损试验机研究了材料在干摩擦条件下的磨损行为。磨损试验结果表明：硅酸铝短纤维加入到Ａｌ１２Ｓｉ合金明显提高抗磨损能力,随纤维体积分数的增加该复合材料的耐磨性逐渐增强。金相观察和测试表明：基体合金和复合材料的磨损区由硬化层和变形层组成,断裂的ＡｌＳｉ共晶相沿滑动方向重新分布排列形成了硬化层;而复合材料硬化层由于破断的硅酸铝纤维和破碎的ＡｌＳｉ共晶相的共同作用,使该硬化层硬度高于基体合金硬化层的硬度,从而使复合材料表现出优异的耐磨性。并根据试验结果提出了基体合金和复合材料的磨损机制模型     

原位反应法制备A12O3/Al基复合材料的研究

利用原位反应制备了(Al2O3)p／Al复合材料，生成A1203颗粒分散度大．无聚集或偏聚现象，分布均匀。通过对反应所得材料的显微组织分析，(Al203)p与基体结台良好．界面无其他新相产生。试验证明：利用原位反应制备(Al203)p／Al复合材料．抗拉强度提高了25．6％，而伸长率仅下降了9％，在试验中加入Al2(SO4)3熔剂不仅细化Al2O3陶瓷颗粒，而且还起到辅助精炼和分散陶瓷相作用。     

Finite Element Prediction of the Thermal Conductivity of GNP/Al Composites

A 3D multi-scale finite element model was developed to predict the effective thermal conductivity of graphene nanoplatelet (GNP)/Al composites. The factors influencing the effective thermal conductivity of the GNP/Al composites were investigated, including the orientation, shape, aspect ratio, configuration and volume fraction of GNPs. The results show that GNPs shape has a little influence on the thermal conductivity of GNP/Al composites, and composites with elliptic GNPs have the highest thermal conductivity. In addition, with increasing the aspect ratio of GNPs, the thermal conductivity of GNP/Al composites increases and finally tends to be stable. The GNPs configuration strongly influences the thermal conductivity of GNP/Al composites, and the thermal conductivity of the composites with layered GNPs is the highest among the five configurations. The effective thermal conductivity is sensitive to volume fraction of GNPs. Ideally, when the volume fraction of layered GNPs reaches 1.54%, the thermal conductivity of GNP/Al composites is as high as 400 W/m K. The findings of this study could provide a good theoretical basis for designing high thermal conductivity GNP/Al composites.     

Ti 元素对B4C/Al复合材料力学性能的改善作用研究

B₄C/Al复合材料是目前最理想的中子吸收材料,广泛用于乏燃料储存。本文利用液态搅拌法制备B₄C/Al复合材料,通过添加Ti元素,探讨了界面反应对材料的界面结构和力学性能的影响。研究发现,Ti元素通过参与界面反应,改变了界面结构,在B₄C颗粒表面形成了紧密结合的纳米TiB₂界面层;Ti的添加消除了界面微裂纹、微孔、分离等缺陷。随着界面反应程度的加强,材料强度提高,尤其反应脱落的纳米TiB₂颗粒作为原位第二强化相进一步增强基体。B₄C/Al复合材料断裂过程表现为韧窝延性断裂;TiB₂界面层增强了B₄C颗粒与基体的结合,断裂行为从B₄C-Al界面脱落转变为B₄C颗粒断裂;但过渡的界面反应会形成微韧窝,引起材料延伸率下降。