SiCp/Al复合材料脉冲激光焊接研究

研究了SiCp/Al复合材料的脉冲激光焊接。重点讨论了激光光强，脉冲作用时间及激光束聚焦位置等参数对焊缝熔深和宽度的影响；讨论了其界面反应对焊接接头力学性能的影响。研究结果表明，SiCp/Al复合材料的激光焊接区存在着3个组织性能明显不同的区域。     

SiCp/6061 Al复合材料激光焊接焊后热处理

SiCp／6061Al复合材料激光熔化焊焊缝显微组织中脆性相Al4C3使焊缝性能严重下降，试验表明：通过适当的热处理可以使针状脆性相Al4C3发生球化，从而提高其机械性能。     

SiC_p/3003Al复合材料与3003Al的闪光对焊研究

采用连续闪光对焊的焊接方法 ,对 Si Cp/30 0 3Al复合材料与 30 0 3Al合金的焊接性进行研究。试验结果表明 :在合适的工艺参数下 ,Si Cp/30 0 3Al与 30 0 3Al合金闪光对焊焊缝区结合致密、无气孔及裂纹等缺陷 ;接头强度高且随增强相 ( Si C颗粒 )体积分数的增加而增加。因此 ,采用闪光对焊方法焊接颗粒增强型 Al基复合材料是可行的     

SiC_p/Al复合材料的孔隙度测定

通过对理论计算、腐蚀称重、碳含量测定等方法的比较，研究了ＳｉＣｐ／Ａｌ复合材料孔隙度的测定方法。结果表明，采用理论计算法来表征复合材料的孔隙度很不准确，腐蚀称重法虽然精确但比较繁琐，碳含量测定存在较大的误差。提出了一种新的方法—车屑法，并用此方法研究了复合材料搅拌时间和孔隙度的关系，表明孔隙度随搅拌时间的上升而增加。     

SiC_p/Al基复合材料等离子弧原位焊接研究

采用等离子弧原位焊接工艺研究了SiCp/Al基复合材料的可焊性。结果表明:以Ti为合金化填充材料,以N2+Ar为离子气,可以大大减弱SiC颗粒与基体Al之间的界面反应。通过拉伸试验、显微硬度测试、金相观察、扫描电镜、X射线衍射分析,对焊接接头进行了研究。得出焊缝表面的蓝黑色薄膜状物质为AlN和Al的混合物,焊缝中心新生相为AlN、TiN和TiC。探讨了接头力学性能不高的原因,并提出了在等离子弧焊条件下提高SiCp/Al焊接接头质量应采取的措施。     

SiCp/Al基复合材料等离子弧原位焊接研究

采用等离子弧原位焊接工艺研究了SiCp／Al基复合材料的可焊性。结果表明：以Ti为合金化填充材料，以N2＋Ar为离子气，可以大大减弱SiC颗粒与基体Al之间的界面反应。通过拉伸试验、显微硬度测试、金相观察、扫描电镜、X射线衍射分析，对焊接接头进行了研究。得出焊缝表面的蓝黑色薄膜状物质为AlN和Al的混合物，焊缝中心新生相为AlN、TiN和TiC。探讨了接头力学性能不高的原因，并提出了在等离子弧焊条件下提高SiCp／Al焊接接头质量应采取的措施。     

颗粒氧化处理对SiC_p/Al复合材料耐蚀性的影响

对SiC颗粒(SiCp)进行了1 100℃高温氧化处理,并制备了SiCp/Al复合材料。采用化学浸泡试验、扫描电镜、失重曲线、电化学测试等方法研究了氧化处理时间对SiCp/Al复合材料腐蚀行为的影响。结果表明,不同时间氧化处理后SiC颗粒表面形成不同形貌的SiO2氧化层,该氧化层可阻碍高温下铝液与SiC颗粒直接接触,避免了有害界面反应的发生,阻碍容易发生水解反应的Al4C3的生成,进而提高SiCp/Al复合材料的耐蚀性。     

N2在等离子弧原位焊接SiCp/Al基复合材料中的作用

以0．8mm钛片作为填充材料，采用纯氩和氮氩混合等离子气体对SiCp／Al基复合材料进行等离子弧原位焊接，分析加入的N2对焊缝成形、焊缝组织和性能的影响。结果表明，随氮气体积分数增大，焊缝熔深也相应增大：增加氮气还改善了熔池中的热循环状态和冶金反应，生成TiN、AlN等新的增强相，有效地抑制脆性相的生成，改善了焊接接头的性能。力学性能实验表明，采用Ar＋N2作为离子气进行焊接时，焊缝硬度和强度都有提高。当N2体积分数约占15％时，拉伸强度达到最大值233．5MPa。     

搅拌铸造法制备SiC_p/Al复合材料中气孔形成研究

采用金相显微镜和扫描电镜对机械搅拌法制备的SiCp/Al复合材料中的微孔进行了观察分析,并通过对复合材料孔隙率的测定,研究了SiCp/Al复合材料孔隙率的影响因素。结果表明,SiCp/Al复合材料中存在有颗粒与气孔相互作用形成的颗粒团聚型气孔,复合材料中局部存在有大气孔和均匀分散在颗粒周围的细小氢气孔。此外,预热模具可降低复合材料的气孔率;复合材料的颗粒含量增加,气孔率升高。     

搅拌工艺参数对SiC_p/Al复合材料颗粒分布的影响

采用机械搅拌法制备了不同SiCp含量Al基复合材料,研究了搅拌参数对颗粒分布的影响。通过SEM和XRD对SiCp在基体中的分布及复合材料的物相成分进行了分析。结果表明,搅拌桨直径为60mm,叶片倾角为30°,搅拌速度为680r/min时制得的复合材料,其SiCp分布均匀且无明显气孔生成。在慢冷条件下浇注的复合材料无明显颗粒沉降现象发生。物相分析显示有MgAl2O4、Mg2Si生成,没有发现有害界面反应产物Al4C3。     

粒度组成对高体积分数SiC_p/Al复合材料性能的影响

采用凝胶注模法制备SiC预制件用于无压熔渗液态铝合金实现60～67 vol%SiCp/Al复合材料的近净成形制备,研究了碳化硅颗粒级配及热处理对复合材料力学和热学性能的影响.结果表明:不同粒度的SiC粉体在铝基体中分布均匀,无明显偏聚现象;采用较细的SiC颗粒级配和退火处理都能有效提高复合材料强度;粗颗粒级配能增大SiC在复合材料中的体积分数,有利于导热性能的提高和热膨胀系数的降低;SiCp/Al复合材料抗弯强度介于240～365 MPa,室温时热导率介于122～175 W·m-1·℃-1.之间,室温至250℃的平均线热膨胀系数小于7.5×10-6℃-1,满足电子封装的性能要求.     

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.     

电弧超声对SiCp/Al基复合材料等离子弧焊焊缝组织与性能的影响

通过外加激励源方式对等离子电弧进行高频调制从而激发出电弧超声,以Ti丝作为填充材料,以氮氩混合气体作为离子气,在不同激励频率下对SiCp/6061Al复合材料进行电弧超声等离子弧原位合金化焊接。结果表明：在施加电弧超声后,焊缝组织中TiC、TiN等新生颗粒明显得到细化,分布较为均匀;粗大Al3Ti相得到细化且数量减少;在50kHz时焊缝组织最优。拉伸试验结果表明：在施加50kHz超声时拉伸强度最大为225MPa,比未施加超声时的203MPa增加了7%左右。     

Investigation of Al-based Alloys for Brazing SiC_p/Al Composites

The brazing of SiCp/Al composites is limited owing to the unavailability of suitable commercial intermediate temperature brazes. Adding a third constituent of copper to aluminum-silicon brazing alloy can depress the melting point sharply. While, it generates a large volume fraction of the hard Al2Cu intermetallic compounds (IMCs), which makes the alloy brittle and reduces its corrosion resistance. A quaternary addition of nickel that partly substitute for copper can refine grain size significantly, improve the mechanical properties, and without altering the melting range of aluminum-silicon-copper alloy. Al-Cu-Ni-Si braze alloy has been prepared and a fluxless process has been employed to braze SiCp/Al composites that leads to a good bonding strength of brazing joint.     

煅烧温度对高体积分数SiC_p/Al复合材料性能的影响

以F220、F500、F600这3种粒度的磨料级绿SiC混合粉为原料制成预制件,然后将其分别在500、1 100和1 200℃煅烧后无压熔渗液态铝合金制备SiC体积分数为62%~64%的铝基复合材料SiCp/Al;研究预制件煅烧温度对SiCp/Al复合材料结构和性能的影响。结果表明:不同温度下煅烧的SiC预制件渗铝后,都能获得结构均匀致密的复合材料;高温煅烧使SiC颗粒氧化形成骨架,导致强度从305 MPa降至285~245 MPa;SiC颗粒表面氧化转变成的SiO2薄膜增加复合材料中的陶瓷含量,使复合材料的热膨胀系数进一步降低;当SiC预制件中SiO2薄膜质量分数达到3.7%~6.7%时,SiCp/Al复合材料界面热阻增大4~6倍,复合材料热导率从184 W/(m.℃)降至139~127 W/(m.℃)。     

Al2O3P/Al复合材料钎焊的试验研究

针对Al2O3P/Al复合材料，选用铝基HL401作钎料，选用QJ201为钎剂，在炉中氩气保护下进行钎焊．试验研究了其焊接工艺参数对接头强度的影响。试验表明：采用炉中氩气保护下钎焊Al2O3P/Al复合材料完全可行，用所选择的合适的钎料和钎剂，在优化的工艺参数条件下可获得优质的焊接接头。     

热处理及致密度对高体积分数SiC_p/Al复合材料性能的影响

研究了致密度及不同热处理状态对SiCp/Al复合材料的抗弯强度和热膨胀系数的影响。结果表明,致密度对材料的抗弯强度的影响很大,当致密度为94%和98.5%时,强度分别为321及389MPa,相差约70MPa。热处理对复合材料的抗弯强度及热膨胀系数有较大的影响,T6态时的强度达到410MPa,但热膨胀系数减小;而原始态、时效态和退火态的抗弯强度依次降低,热膨胀系数依次升高(在400℃以下)。     

颗粒级配对SiCp／Al复合材料摩擦磨损性能的影响

采用销-盘摩擦磨损试验机,考察了高体积分数SiCp/Al复合材料中颗粒尺寸及颗粒级配等组织因素对材料干摩擦磨损性能的影响.通过磨损表面的SEM形貌分析,研究了复合材料的磨损机理.结果表明,与灰铸铁配副时,材料的摩擦系数与磨损率明显依赖于碳化硅颗粒尺寸,二者均随颗粒尺寸的增大而先降低后增大.采用颗粒级配方法能明显改善复合材料的干摩擦磨损性能.粗细颗粒问的级配具有相互强化的作用,有利于降低摩擦系数和磨损率,并使其趋于稳定.复合材料的磨损以对偶件材料的转移和犁沟为特征.     

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.