高能超声波搅拌法制备SiCp/ZL101复合材料的研究

用浸渗法制备了SiCp／ZL101复合材料预制块，通过在预制块的稀释过程中施加高能超声波搅拌，获得了增强颗粒弥散均匀，基体合金组织细小的复合材料。实验结果表明，与机械搅拌法相比，高能超声波搅拌法可以显著改善增强颗粒与基体合金润湿性，使颗粒在基体中弥散分布，并可有效避免夹杂和气孔的产生，是一种制备SiCp／ZL101复合材料的理想方法。     

超声波搅拌法制备SiCp/ZL101基复合材料

用浸渗法制备了SiCp/ZL101复合材料预制块,通过在预制块的稀释过程中施加高能超声波搅拌,获得了弥散均匀、性能良好的复合材料,讨论了影响浸渗效果的主要因素和超声波搅拌的作用机制.结果表明,超声波的空化效应与声流效应的协同作用,是改善增强颗粒与基体合金润湿性并使颗粒在基体中弥散分布的原因.     

碳化硅颗粒增强Al基复合材料的新型制备工艺

综述了碳化硅增强铝基复合材料的几种主要制备工艺,重点阐述了高能超声半固态复合法制备SiCp／Al复合材料。首先用渗流法制备SiC体积分数高的SiCp／Al预制块,进行SiC预分散,然后将预制块加入处于半固态温度条件下的铝合金熔体中,最后导入超声波进行搅拌。此法很好地改善了增强颗粒与基体之间的润湿性,使SiC在基体中均匀分布。     

超声波搅拌对SiCp/ZL105复合材料制备的影响

采用超声波搅拌法制备SiCp/ZL105复合材料,研究了超声波导入时熔体的温度、搅拌时间和超声波输出功率对SiCp/ZL105复合材料基体的微观组织及SiC颗粒分散性的影响.结果表明,随着导入超声波输出功率的增大、搅拌时间的延长,ZL105合金的共晶体形貌由针状逐渐转变为细小的球状,SiC颗粒分散开并逐渐趋于均匀;超声波处理熔体的温度控制在600℃°左右时,可以获得最佳的效果,共晶体形貌呈细小的球状颗粒,SiC颗粒分散均匀.     

预分散对SiCp/Al复合材料微观组织均匀性的影响

采用液态搅拌法制备SiCp/ZL105复合材料,研究预分散措施对SiCp/Al复合材料微观组织均匀性的影响规律.试验结果表明,在其他条件相同的情况下,采用预分散措施,可明显改善SiC颗粒在Al基体中分布的均匀性.     

低过热度浇注SiC_p/Gr/ZL101复合材料组织与性能研究

采用半固态搅拌、低过热度重力浇注的方法制备了SiCp/Gr颗粒复合增强ZL101铝基复合材料。通过显微组织观察、拉伸试验以及阻尼性能测试,研究了不同体积分数SiCp/Gr对铝基复合材料性能的影响。结果表明,通过半固态搅拌、低过热度重力铸造法,使ZL101合金中的初生相α-Al由枝晶形态变为蔷薇状,晶粒明显细化。随着SiCp体积分数的增加,复合材料的抗拉强度先升高后降低,伸长率逐渐下降,复合材料的最高抗拉强度达到191MPa,比ZL101合金提高了32%。SiCp与Gr的加入改善了ZL101合金的阻尼性能,复合材料的内耗值Q-1明显高于基体合金,并且随着SiCp体积分数的增加,复合材料内耗值Q-1逐渐提高。     

高压渗流法制备中高体积分数SiCp/Al复合材料的研究现状

高压渗流法制备SiCp/Al复合材料因其适应性广、操作简单、易于实现中高体积分数SiCp/Al复合材料的生产等特点而受到广大科研工作者的关注与广泛应用。本文详细阐述了中高体积分数SiCp/Al复合材料的高压渗流工艺,包括预制体的制备和高压渗流过程两方面,并对预制体制备过程中颗粒粒径、添加剂等因素以及高压渗流过程中压力、温度等工艺参数对复合材料性能的影响进行了分析;简述了SiCp/Al界面润湿性的改善策略及其对复合材料性能的影响,以及热处理对复合材料组织与性能的影响;最后介绍了中高体积分数SiCp/Al复合材料的应用,并展望了高压渗流法制备中高体积分数SiCp/Al复合材料的发展前景。     

SiCp/ZL108复合材料的时效行为

液态搅拌法制备了SiCp/ZL108复合材料,试验研究了该复合材料固溶处理后的时效行为。复合材料ZL108-20vol%SiCp在515℃固溶处理后,180℃时效,3h～7h达到时效峰值,硬度HBS167.6。自然时效2d～7d后硬度达到峰值硬度HBS134.5。复合材料SiCp/ZL108固溶处理后人工时效可以大幅提高其性能水平。     

搅拌工艺对SiC_p/AZ31复合材料颗粒分布的影响

采用搅拌铸造法制备了SiCp/AZ31复合材料,研究了搅拌速度、搅拌时间对复合材料孔隙率和颗粒分布的影响。针对搅拌铸造工艺加入增强体含量有限的缺陷,研究了一种制备高SiCp含量AZ31镁基复合材料的分级搅拌工艺。结果表明,分级搅拌工艺制备的复合材料SiCp含量为25%,颗粒分布标准偏差小于0.1。     

SiCp/Al复合材料近净成形制备及性能

采用SiCp预制坯成形及铝液无压浸渗法相结合的工艺,实现了SiCp /Al复合材料的近净成形制备.研究了造孔剂含量对SiCp预制坯的孔隙率、尺寸变化及其复合材料相对密度的影响.测试了SiCp /Al复合材料的热物理性能.结果表明,当造孔剂含量大于12%时,随造孔剂含量增加,SiCp预制坯的孔隙率增加,SiCp /Al复合材料的热导率和热膨胀系数增大明显.造孔剂的挥发气体的膨胀力导致SiCp预制坯尺寸变化.当造孔剂含量为18%时,SiCp /Al复合材料相对密度最大.     

SiC_p/ZL101A复合材料的磨损性能

采用真空热压烧结工艺制备了SiC颗粒体积分数分别为10%、20%、30%和40%的ZL101A复合材料,对其硬度与室温干摩擦磨损性能进行了测试分析,同时对其磨损机理进行了探讨。结果发现,复合材料硬度随着SiCp的增加而增加,当SiCp体积分数达到30%时,硬度达到最大值。基体ZL101A的主要磨损机理为粘着磨损,而SiCp/ZL101A复合材料的磨损过程是粘着磨损和磨粒磨损两种机制共同作用的结果。随着SiC颗粒体积分数的增加,粘着磨损所占的比例逐渐降低,从而使SiCp/ZL101A复合材料的磨损性能得以提高。     

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.     

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。     

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.     

高体分比SiCp／Al复合材料的近净成形技术

高体积分数SiCp／Al复合材料具有优异的热物理性能,且密度较低,是非常理想的电子封装材料。但是由于其本身高的脆性和硬度,使得该材料很难通过二次机械加工成所需要的形状,严重制约了该材料的应用：采用粉末注射成形-无压熔渗工艺成功实现了高体积分数SiCp／Al复合材料的近净成形：采用该工艺所制备的复合材料的致密度高于99％,可实现热膨胀系数在（5—7）×10^-6K^-1范围内进行调节,材料的热导率高于185W／（m·K）,抗弯强度高于370MPa,气密性可达10^-11Pa·m^3·s^-1,各项指标均叮以满足电子封装对材料的性能要求,另外为了实现SiCp／Al复合材料与其他材料的封接,项目成功开发了一种Al—Si—Cu系焊料,封接后器件的各项性能指标尤其是气密性也均能满足使用要求。     

SiC_p/AZ61镁基纳米复合材料高能超声制备及阻尼性能研究

采用自行设计的高能超声装置制备SiCp/AZ61镁基纳米复合材料,并对制备的复合材料进行显微组织观察和阻尼性能测试。试验结果表明,高能超声波能使SiCp在镁合金熔体中均匀分散,在室温下镁基复合材料的阻尼性能与AZ61合金相比得到了显著的改善,其阻尼性能的提高可以用G-L位错钉扎模型解释。由于SiCp的加入使基体中界面数量增加,高温下更加容易发生界面滑移,材料的阻尼性能明显提高。     

采用复合钎料加压钎焊70%SiCp/Al复合材料

采用机械球磨的方法制备了Al-Si-xSiC(x为体积分数)复合钎料,采用复合钎料实现了70%SiCp/Al复合材料的加压钎焊连接. 利用SEM和EDS确定了钎缝是由α-Al,Si,SiC,Al₂O₃等相组成. 结果表明,在压力作用下SiC颗粒被固定在钎缝区而使得钎缝区的组织类似于复合材料,钎缝中一定的SiC颗粒可以缓解母材与金属钎料之间的热膨胀系数之差,从而减小了焊接残余应力,可以提高接头的强度,而钎焊施加一定的压力则可促进钎料与SiC颗粒的润湿性. 工艺适当时,接头最高强度达到125.7 MPa.