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。     

反复塑性变形对SiC_p/AZ31镁基复合材料组织和性能的影响

采用反复塑性变形(RPW)技术,结合挤压工艺制备出SiC颗粒增强AZ31镁基复合材料,研究了循环次数(RPW次数)对SiC_p/AZ31镁基复合材料显微组织和性能的影响.结果表明,反复塑性变形具有明显的AZ31基体晶粒细化、SiC_p细化和分散作用,能显著提高SiC_p/AZ31复合材料的抗拉强度和硬度,并改善其塑性.在SiC_p的体积分数为4%时,经RPW为300次的热挤压后,AZ31基体晶粒粒径达到最小值20 μm,SiC_p被粉碎成3 μm以下的微粒,且弥散分布于合金基体中,复合材料的室温抗拉强度和硬度(HV)达到或接近最大值,分别为359 MPa和107.     

工艺参数对搅拌法制备B4Cp／AZ91复合材料颗粒分布均匀性的影响

以AZ91镁合金为基体,平均尺寸125 μm的B4C颗粒为增强相,采用半固态搅拌铸造法制备了B4Cp/AZ91镁基复合材料.分析了添加颗粒百分比、加热温度、降温时间、搅拌速度和搅拌时间等工艺因素与颗粒分布均匀性之间的关系.根据各个关系曲线进行工艺参数优化,结果为:颗粒百分比8%、加热温度604 ℃、降温时间20.5 min、搅拌速度700 r/min,搅拌时间13.5 min.采用优化工艺参数制备复合材料,金相观测和样方法处理都表明,颗粒分布均匀性明显提高.     

颗粒形貌对SiC_p/Al复合材料热性能的影响

为研究SiC颗粒形貌对SiC_p/Al复合材料热性能的影响,采用水刀对颗粒进行预处理以圆整颗粒的尖角,随后通过挤压浸渗工艺制备了67vol%SiC_p/Al复合材料。同时,采用DEM模型、Kerner模型、Turner模型和2D有限元模型分别对复合材料的导热率、热膨胀性能进行了预测。对比模拟结果和实验结果说明,2D有限元模型的模拟结果与实验结果更为接近;SiC颗粒形貌对本研究复合材料的导热、膨胀性能有直接影响。长径比较小的颗粒有利于热量的均匀扩散,所制备的复合材料具有更高的导热率,同时导热率和热膨胀系数具有各向同性;长径比较大颗粒制备的复合材料由于热量在长度方向和径向的传热具有差异,从而导致其导热率和热膨胀性能具有各向异性。     

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。     

粉末形态对热压态SiC_p/Al复合材料的颗粒分布与力学性能影响

探讨了不同球磨时间的SiC p/2009铝粉末形貌的演化、SiC p颗粒分布及其对复合材料力学性能的影响。结果表明,高能球磨可以有效地改善复合材料中SiC p颗粒的分布状况,随着球磨时间的延长,增强颗粒分布均匀性逐渐提高,但复合材料的强度并不一直随着增强颗粒分布均匀性的提高而增长。球磨4 h时,复合材料粉末处于冷焊阶段,不仅可以显著改善复合材料的颗粒分布均匀性,而且由于其粉末尺寸较大,比表面积小,受氧化的影响更小,显示出较高的力学性能。     

SiC_p/AZ91镁基复合材料的热挤压

采用搅拌铸造法制备SiC体积分数为5%、10%和15%的颗粒增强AZ91镁基复合材料（SiCp/AZ91）。复合材料经过T4处理后,于350°C以固定挤压比12：1进行热挤压。在铸态复合材料中,颗粒在晶间微观区域发生偏聚。热挤压基本上消除了这种偏聚并有效地改善颗粒分布。另外,热挤压有效地细化基体的晶粒。结果表明：热挤压明显提高复合材料的力学性能。在挤压态复合材料中,随着SiC颗粒含量的升高,基体的晶粒尺寸减小,强度和弹性模量升高,但是伸长率降低。     

热处理对SiC_p/AZ91D复合材料组织和力学性能的影响

在无溶剂熔炼的条件下,采用挤压铸造法制备了SiCp/AZ91D复合材料,并研究了热处理工艺对SiCp/AZ91D复合材料组织和力学性能的影响。结果表明:经热处理后,SiCp/AZ91D复合材料的晶粒明显细化,平均尺寸在100μm以下;显微组织致密,无明显缩孔及夹杂等铸造缺陷,拉伸断口表现为韧脆混合断裂特征,主要由解理台阶、撕裂棱和小尺寸的韧窝组成。此外,其力学性能较未热处理的SiCp/AZ91D复合材料和AZ91D合金均有大幅提高,抗拉强度和伸长率分别提高了46.7%、147.8%和61.2%、88.1%。     

工艺因素对SiCp/AZ91复合材料颗粒均匀性的影响

用半固态搅拌法成功制备出了颗粒分布均匀、孔隙率低的SiCp/AZ91颗粒增强镁基复合材料,研究了搅拌速度、颗粒尺寸、搅拌叶轮旋向、颗粒预处理工艺等因素对SiCp/AZ91复合材料中颗粒分布均匀性的影响。研究发现,颗粒预处理对分布均匀性有显著影响,经过高温预氧化处理的SiC颗粒与镁合金基体润湿性很好,在半固态搅拌制备中能有效改善颗粒与基体的界面结合和颗粒分布均匀性。在其他工艺因素一定时,颗粒粒径越大,分布越均匀;搅拌速度越低,颗粒分布越不均匀。当颗粒较小时(<50μm),搅拌叶轮的旋向对分布均匀性有重要影响。确定优选工艺参数为:上旋桨、半固态等温温度为585℃、搅拌速度为400r/min、颗粒尺寸为50μm、颗粒的体积分数为15%。     

搅拌工艺对SiCp/A356复合材料中SiC颗粒分布及性能的影响

采用不同的半固态搅拌工艺(变化搅拌速度和搅拌时间),制备了SiC颗粒增强A356复合材料。利用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和磨损试验机研究了搅拌工艺参数对复合材料中SiC颗粒的分布、孔隙率以及磨损量的影响。结果表明,在搅拌速度550 r/min、搅拌时间30 min下,制备的SiCp/A356复合材料SiC颗粒分布均匀,孔隙率相对较低,耐磨性好。     

搅拌摩擦焊工艺对AZ31合金组织性能的影响

研究了焊接速度、搅拌头转速对AZ31合金搅拌摩擦焊接头显微组织和力学性能的影响,分析了焊接工艺参数的作用机理。结果表明,焊接速度过低(250 mm/min)或者搅拌头转速过高(650、700 r/min),焊核区的条带区中都会产生孔洞缺陷。随着焊接速度的增加,焊核区和热影响区的晶粒尺寸都呈现逐渐减小的趋势,合金的抗拉强度和断后伸长率都表现为先升高后降低的趋势。随着搅拌头转速的增加,焊核区和热影响区的晶粒尺寸都呈现逐渐增加的趋势,合金的抗拉强度和断后伸长率呈现先增加后减小的趋势。AZ31合金适宜的搅拌摩擦焊工艺为焊接速度400 r/min、搅拌头转速550 r/min,此时搅拌摩擦焊接头的抗拉强度和断后伸长率分别为202 MPa和5.0%,断裂位置位于后退侧热影响区。     

搅拌摩擦加工技术制备Ti颗粒增强AZ31镁基复合材料

利用搅拌摩擦加工技术制备Ti颗粒含量为20%(体积分数,下同)与40%的Mg-AZ31基复合材料.结果表明:碎化后的Ti颗粒平均尺寸约为200 nm,经4次搅拌摩擦加工处理后基体组纵发生明显的细化,晶粒尺寸为3～5 μm.添加20%Ti颗粒的复合层中碎化的Ti颗粒在Mg基体中呈不均匀分布,复合层具有较低的强度和伸长率;当Ti颗粒添加量为40%时,复合层中碎化Ti颗粒在Mg基体中均匀分布,复合层强度有明显提高,伸长率较基体无明显降低.利用混合定律计算复合层的显微硬度,其结果与试验值相吻合.     

ECAP对碳纳米管/AZ31复合材料显微组织的影响

采用碳纳米管孕育块铸造法制备了碳纳米管/AZ31镁基复合材料,并对其进行了等径角挤压实验.利用光学金相显微镜对它的显微组织进行了观察和分析,研究了等径角挤压变形工艺对复合材料显微组织的影响规律.结果表明:等径角挤压工艺可明显细化复合材料的晶粒组织;随着变形道次的增加,复合材料平均晶粒尺寸不断得到细化,组织更加均匀.     

工艺参数对AZ31镁合金搅拌摩擦加工微观组织的影响

对AZ31镁合金板进行了搅拌摩擦加工,研究了其工艺参数(不同轴肩尺寸和旋转速度)对搅拌区和热机影响区组织的影响.结果表明,轴肩尺寸和旋转速度对加工组织影响较大,采用合适的轴肩尺寸和旋转速度可以有效地细化加工组织,获得较好的力学性能.     

电磁搅拌工艺对AZ31变形镁合金铸态组织的影响

采用了两种不同的电磁搅拌工艺,研究了交流磁场对AZ31变形镁合金铸态组织的影响,分析了在不同磁场条件下其凝固组织的变化。结果表明：磁感应强度越强,磁场细化合金晶粒的效果越明显。当有规律的改变磁场旋转方向,晶粒细化效果更加明显,晶界处网状的共晶组织被打断,同时晶内及晶界处出现大量近似岛状的共晶质点。     

双级机械搅拌铸造SiC_p/A357复合材料的工艺及性能

以A357铝合金和SiC_p粉作为原料,采用双级搅拌桨在不同工艺参数下对SiC_p含量为20%的A357复合材料进行搅拌铸造,研究了不同工艺参数对SiC_p分布均匀性的影响。对制得的SiC_p/A357复合材料进行T6热处理,采用扫描电镜、硬度测试及拉伸试验,分析了热处理前后组织和力学性能的变化。结果表明,采用双级搅拌桨在搅拌温度为610℃,搅拌转速为800 r/min,搅拌时间为20 min下制备的复合材料中SiC_p分布均匀性最佳。经T6热处理后,复合材料的抗拉强度和硬度明显上升,抗拉强度达到345 MPa,硬度(HB)为123.3,相比铸态分别提高66%和48.6%。断口分析表明,SiC_p/A357复合材料的断裂机制为界面脱粘、Si C颗粒的断裂和基体合金的韧性断裂的混合机制。     

SiC颗粒对SiC_p/2024复合材料半固态下压缩行为的影响

研究了部分重熔SiCp/2024复合材料的微观组织特征和压缩行为,SiC颗粒体积分数分别为10％和20％。复合材料采用粉末冶金法制备,并经高温挤压得到复合材料棒,挤压比为16:1。挤压态复合材料加热到半固态温区在应变速率为0.012 s-1～0.060 s-1范围内进行单轴压缩试验,研究了SiC颗粒体积分数、加热温度和应变速率对复合材料半固态压缩行为的影响规律。流变学分析表明,部分重熔复合材料类似非牛顿流体,可用Norton-Hoff定律来描述,σ=Kεm值在0.25～0.45范围内。     

合金颗粒对SiC_p/7075Al复合材料组织和性能的影响

采用挤压铸造制备SiC_p与合金颗粒混杂增强的铝基复合材料,合金颗粒选用Ti-6Al-4V和Ni60颗粒,对比分析其微观组织和力学性能的差异。结果表明,相对于SiC_p增强铝基复合材料,Ti-6Al-4V颗粒的加入使复合材料力学性能提高,Ni60颗粒使其降低。这是由于Ti-6Al-4V颗粒能够与基体实现良好的界面结合,使得Ti-6Al-4V颗粒能够较好地承载复合材料中产生的应力。而Ni60颗粒与基体发生强烈的界面反应,形成较厚的金属间化合物过渡层,大幅降低复合材料的负载能力。     

颗粒形貌及热处理对SiC_p/2024Al复合材料性能的影响

采用粉末半固态触变成形工艺制备了SiC_p体积分数为60%的2024Al复合材料。研究了SiC_p形貌及热处理对复合材料性能的影响。结果表明,经表面整形的SiC_p制备的复合材料增强体颗粒均匀弥散地分布在铝基体上,其致密度能达到99.97%。对复合材料进行去应力退火和T6热处理后,复合材料得到最佳综合性能,其抗弯强度和硬度得到明显提高,与复合材料热处理前相比,分别提高了47.5%和57.7%。复合材料的断裂整体表现为SiC_p的解理断裂,基体呈现出撕裂。对SiC_p整形和复合材料退火及T6热处理后降低了复合材料的热膨胀系数,分别达到(4.85～8.51)×10~(-6)、(4.86～8.32)×10~(-6)℃~(-1)。经改进后的H-J模型可以更好地适用于混合增强和双峰粒径分布的情况。对SiC_p整形和复合材料退火及T6热处理后显著提高了复合材料的热导率,分别达到195、206W·m-1·K-1。     

SiC_p表面处理对SiC_p/6061Al复合材料性能的影响

为提高SiC_p/6061Al复合材料的性能,采用不同方法对SiC颗粒进行了表面处理,并通过直热烧结法制备了不同SiC表面改性状态的SiC_p/6061Al复合材料。研究表明:经过酸洗+高温氧化处理后SiC_p表面生成了一层Si O2膜,SiC_p的棱角发生钝化,颗粒形貌发生改变;经过碱洗+K_2ZrF_6处理后,SiC_p表面得到粗化,并在SiC_p表面析出K_2ZrF_6。对SiC_p进行不同表面处理后,制得的SiC_p/6061Al复合材料的性能都得到很大改善,而且碱洗+K_2ZrF_6处理这种表面处理方法对复合材料性能的改善效果最佳。