亚微米SiCP 增强Al 基复合材料摩擦磨损性能

采用冷压烧结和热挤压方法制备出1. 5～5 vol % SiC_P (130 nm) / Al (149～75μm) 复合材料, 并对其抗压、硬度和滑动磨擦特性进行了研究, 旨在研究引入弥散的亚微米级SiC_P 对SiC_P / Al 复合材料磨擦性能的影响。结果表明: 随着SiC_P (130 nm) 含量的增加, 其显微硬度值也增加, 在SiC_P (130 nm) 含量为1. 5 vol %和5 vol %时,SiC_P (130 nm) Al 复合材料显微硬度分别为28. 4 和33. 3 ; 复合材料的抗压强度分别是170 MPa 和186 MPa ; 在较高载荷下, 随SiC_P 含量增加, 复合材料的耐磨性能提高, 1. 5 vol % 和5 vol % SiC_P / Al 基复合材料具有优异的滑动磨损抗力, SiC_P / Al 基复合材料耐磨性优于挤压态QSn6. 520. 4 和纯Al ; 磨损表面形成Al 基体弥散分布着SiC_P和孔隙的理想耐磨组织。      

合金化填充材料Ni 对SiCP/6061Al 复合材料激光焊接焊缝显微组织的影响

以N i 片作为合金化填充材料对SiC_P/6061A l 金属基复合材料(SiC_P/6061A lMMC) 进行激光焊接, 研究了激光输出功率、焊接速度等焊接工艺参数对焊缝显微组织的影响。结果表明, 采用金属N i 片作为合金化填充材料对SiC_P/6061A lMMC 进行激光焊接, 可以在一定程度上抑制SiC 颗粒的溶解及针状脆性相Al₄C₃ 的形成, 并获得以Al₃Ni 等相为增强相的焊缝显微组织, 但在焊缝心部有粗大的气孔形成。      

不同冷却润滑方式对切削SiCP/Al复合材料刀具磨损的影响

为探究不同冷却润滑方式对切削SiC_P/Al复合材料刀具磨损的影响,进行了干切削（Dry）、微量润滑（MQL）、液氮（LN₂）、切削油（Oil）和乳化液（Emulsion）共五种冷却润滑条件下的车削实验,分析了冷却润滑方式对刀具边界磨损、刀具破损和后刀面磨损的影响。结果表明:MQL和LN₂有更佳的流体冲刷效果,可以将脱落的SiC颗粒及时带离切削区,减少边界磨损; Oil和Emulsion冲刷效果较差,会加剧边界磨损。LN₂的使用会增加刀具受到的热应力和机械冲击,积屑瘤发生完全脱落,造成切削过程不平稳,当切削距离达到1 100 m时,刀具发生破损; Oil切削时,严重的边界磨损导致刀尖部位尺寸减小,强度降低,当切削距离达到825 m时发生了刀具破损。MQL良好的润滑渗透性和LN₂有效的冷却效果可以减少后刀面磨损。因此,MQL兼具冷却、润滑和流体冲刷效果,更加适合作为切削SiC_P/Al复合材料的冷却润滑方式。      

无压浸渗法制备不同体积分数及梯度SiCp/Al复合材料

选用不同粒径大小的SiC颗粒,并通过对颗粒分布的有效控制,采用无压浸渗工艺制备了不同体积分数(15%～65%)的SiCp/Al复合材料,并在此基础上试制了梯度SiCp/Al复合材料.运用OM,XRD等手段对所制备的复合材料进行了显微组织观察与成分分析,并对选定体积分数的复合材料进行了密度以及力学测试.研究结果表明,无压浸渗工艺下不同体积分数的SiCp/Al复合材料组织均匀、致密,力学性能良好;具有梯度结构的SiCp/Al复合材料层间结合良好,没有层间剥离现象.     

增强体SiCP对SiCP/Al复合材料腐蚀行为的影响

通过周期浸润腐蚀实验研究了不同SiC颗粒尺寸(70、90、140、220μm)和不同SiC颗粒体积分数(42%、49%、55%)的SiC_P/Al复合材料在酸性环境中的腐蚀行为。采用失重法、金相显微镜、X射线衍射仪以及扫描电镜分别计算腐蚀速率、观测微观组织、分析腐蚀产物的物相组成以及观察表面形貌。结果表明：腐蚀前期,SiC_P/Al复合材料的耐腐蚀性能随着颗粒尺寸的减小而降低,腐蚀中后期,耐蚀性能随着颗粒尺寸的减小反而有一定程度的提高;SiC颗粒的存在一方面促进了点蚀的成核,另一方面又打断了基体的连续性,改变了点蚀的生长方式,抑制了点蚀的进一步扩展;SiC_P/Al复合材料的耐腐蚀性能随着颗粒体积分数的提高而降低,其腐蚀产物主要为氧化铝和非晶态硫酸铝化合物。     

SiCP/ZL104泡沫复合材料的阻尼性能

对采用熔体直接发泡法制备的SiC_P /ZL104泡沫复合材料进行了阻尼性能和机理的分析。研究结果表明: 在孔径一定的条件下, SiC_P/ZL104泡沫复合材料室温下的阻尼性能表现为损耗因子随着孔隙率的增大呈非线性递增趋势, 且递增幅度越来越小; SiC_P/ZL104泡沫复合材料的阻尼性能好于相同孔隙率的泡沫铝、 SiC_P/ZL104复合材料和ZL104的阻尼性能; SiC_P/ZL104泡沫复合材料的损耗因子随着SiC_P含量的增加和SiC_P粒度的减小而增大。SiC_P/ZL104泡沫复合材料内部的气泡以及高密度位错对其阻尼性能的提高起主要作用。      

高体积分数SiC_p/Al复合材料中界面现象研究

利用 XRD及 TEM方法测定了真空气压渗流法制备的四种基体复合材料及其界面区域的相组成。结果表明 ,复合材料中界面处出现了新相 ,认为新相的出现是界面反应的结果。应用热力学及动力学方法分析讨论了界面反应及其产物的形成过程。指出 ,通过控制基体中的添加元素含量便可控制复合材料中界面反应及出现的相 ,界面反应对材料的制备过程及其性能有重要的影响。     

微波烧结、真空压力浸渗制备SiCp/Al电子封装材料

选用W10与W63两种SiC粉末,采用高、低温粘结剂配合,模压成型,750℃微波烧结,制备出体积分数为70.28%的SiC预制件,真空压力浸渗6063Al合金熔液,得到SiCp/Al复合材料.结果表明:复合材料XRD图谱中未出现明显的Al4C3界面相和SiO2杂相;致密度高;100℃时的热膨胀系数为7.239×10-6K-1;常温下热导率为160.42/W(m.K)-1;4mm×3mm×30mm规格样品的最大弯曲载荷为282N,弯曲位移为0.29mm左右;综合性能优良,是优异的电子封装材料.     

前处理对高体积分数SiC_p/Al复合材料化学镀镍的影响

对高体积分数SiCp/Al复合材料进行前处理,再化学镀镍。研究了除油、粗化、活化对SiCp/Al复合材料化学镀镍的影响。分析了镀镍层的显微组织。结果表明,有机溶剂除油比碱液除油效果好。H2O2系粗化比HF系粗化更为适宜。在由醋酸镍、次亚磷酸钠和乙醇组成的活化剂中室温浸润,然后160℃温度下热还原30min,化学镀镍镀速较高。前处理后在SiCp/Al复合材料表面化学镀镍可沉积上致密、均匀、结合良好的镀镍层。     

稀释中间复合材料法制备SiCP/356Al的研究

本文探索了一种制备SiC_P/Al的新工艺方法,即稀释中间复合材料法,以避免通常用来制备SiC_P/Al的复合铸造法中存在的浸润性差、气孔率高、存在氧化夹杂及颗粒偏聚等问题。结果表明,用该法能成功地制备10vol%和15vol%SiC_P/Al复合材料,其拉伸性能比用复合铸造法制备的同样材料高10%,且气孔率显着降低,X-rays衍射和TEM分析结果表明,该工艺过程中没有发生明显的界面反应,工艺参数的选择是合理的。     

Fabrication of an electronic package box of SiCP/Al composites with high volume SiCP

In this paper, a SiC_P preform was prepared by Powder Injection Molding (PIM), and the melting aluminum was injected into the SiC_P preform by the pressure infiltration method to manufacture an electronic package box of SiC_P (65%)/Al composites. SiC_P (65%)/Al composite prepared by pressure infiltration has full density and a homogeneous microstructure. The relative density of the composite is higher than 99%, the thermal expansion coefficient and thermal conductivity of the composite are 8.0×10⁻⁶/K and nearly 130 W/(m · K) at room temperature, respectively, which meet the requirements of electronic packaging. Translated from Journal of Acta Materiae Compositae Sinica, 2006, 23(6): 109–113 (in Chinese)     

无压浸渗制备SiC_p/Al复合材料的微观组织及弯曲性能

利用无压浸渗法制备高体积分数的SiCp/Al复合材料。采用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对复合材料的相组成、微观组织及断口形貌进行分析,研究了基体合金成分对复合材料抗弯性能的影响。结果表明,以Al-10%Si-8%Mg合金为基体制备的复合材料组织均匀,致密度好,无明显气孔缺陷,界面反应产物为Mg2Si、MgAl2O4和Fe,且抗弯强度高于以Al-10%Si合金为基体制备的复合材料;复合材料整体上表现出脆性断裂的特征。     

Fabrication of an electronic package box of SiCP/Al composites with high volume SiCP

In this paper, a SiC_P preform was prepared by Powder Injection Molding (PIM), and the melting aluminum was injected into the SiC_P preform by the pressure infiltration method to manufacture an electronic package box of SiC_P (65%)/Al composites. SiC_P (65%)/Al composite prepared by pressure infiltration has full density and a homogeneous microstructure. The relative density of the composite is higher than 99%, the thermal expansion coefficient and thermal conductivity of the composite are 8.0?10 ^6/K and nearly 130 W/(m °K) at room temperature, respectively, which meet the requirements of electronic packaging.     

无压熔渗制备SiCp/Al复合材料的界面改性研究进展

研究表明,SiCp/Al间界面润湿性的好坏是采用无压熔渗法制备高体积分数SiCp/Al复合材料的最关键因素,也是影响复合材料性能的主要因素.本文从界面反应和界面润湿性角度出发,综述了近几年来国内外关于SiCp/Al复合材料的界面研究情况.     

A nanostructural design to produce high ductility of high volume fraction SiCp/Al composites with enhanced strength

High ductility and increased strength of SiC_p/Al composites are highly desirable for their applications in complicated components. However, high ductility and high strength are mutually exclusive in high volume fraction SiC_p/Al composites. Here, we report a novel nanostructuring strategy that achieves SiC_p/Al–Sc–Zr composites with superior maximum tensile strain and enhanced tensile strength. The new strategy is based on combination of grain refinement down to ultra-fine scale with nanometric particles inside the grain through adding distinctive elements (Sc, Zr) and refining nucleation centers to nanoscale under the action of high volume fraction reinforcement during the fabrication process. The nanostructured SiC_p/Al–Sc–Zr composites had an increase of ∼300% in maximum tensile strain and a 21% increase in tensile strength. This thought provides a new sight into enhancement of both strength and ductility of particle reinforcement metal matrix composites.     

高体积分数SiCP/Al复合材料的拉伸、压缩与弯曲特性

对高体积分数碳化硅颗粒增强铝基(SiC P/ Al)复合材料的拉伸、 压缩和三点弯曲特性进行了实验研究。结果表明 : 高体积分数 SiC P/ Al 复合材料与低体积分数 SiC P/ Al复合材料相比 , 没有明显的线性屈服阶段。进一步的加载2卸载实验表明 , 在外载荷作用下 , 材料宏观上呈现一种类似金属材料的塑性 , 卸载后留有较大的残余应变 , 再次加载时沿上次卸载路线上升 , 而且拉应力导致的残余应变大于压应力。三点弯曲时材料内部产生残余塑性变形的潜力最大 , 切线模量更稳定。宏观断口分析表明 , 金属基体的非均匀分布导致产生局部渐进的微屈服 ,是使材料性能宏观上类似塑性材料的主要原因。制备过程中的残余应力和基体内部的微缺陷是拉应力比压应力产生更大残余应变的主要原因。     

槽形Cf/Al复合材料构件真空液相成型工艺控制

为制备性能较高的Cf/Al复合材料构件,选用M40J为增强体,AlMg5为基体,采用真空液相浸渗工艺,研究了复合过程中温度、涂层等工艺参数对槽形复合材料构件性能的影响.结果表明,预制件的预热温度对复合材料的性能有显著影响,预热温度由680℃降到620℃时,复合材料的抗拉强度提高了94 MPa;C-Al2O3涂层对复合材料的性能有较大影响,经涂层处理后的预制件制备的复合材料的最高强度比未经涂层处理的最高强度提高了50 MPa,构件的密度小于2.5g/cm3.