多次搅拌下SiC颗粒增强铝基复合层组织与性能

采用搅拌摩擦加工制备SiC颗粒增强铝基复合材料,研究搅拌次数对复合层晶粒尺寸、硬度、拉伸及磨损性能的影响。结果表明,搅拌加工时添加SiC颗粒可提高复合层的硬度、耐磨性,但会降低其强度。随着搅拌次数的增加,复合材料硬度得到提高,添加SiC颗粒的试样经4道次搅拌后搅拌区平均硬度130 HV,而未添加颗粒时为118 HV。添加颗粒试样搅拌4次后,抗拉强度比搅拌1次试样强度明显提高,可达360.6 MPa,可达铝合金母材的68.5%。添加颗粒能够提高复合层的耐磨性,未添加颗粒时复合层摩擦系数为0.6,相比添加颗粒时仅为0.5。随着搅拌次数的增加,搅拌区晶粒细化程度得以提高,SiC颗粒分布更加均匀。     

搅拌摩擦加工制备铝基复合材料组织性能研究

采用搅拌摩擦加工法制备铝基SiC复合层,研究不同加工道次下SiC颗粒在复合层中的分布形态,并对复合层的组织形貌和显微硬度进行分析。结果表明:加工次数的增加,有利于复合层中SiC颗粒的均匀分布,经4道次搅拌摩擦加工后复合层中SiC颗粒分布均匀,基体金属组织中粗大Si相和枝晶完全消失,组织被明显细化。增强相SiC颗粒的加入使复合层显微硬度得到提高,4道次加工后搅拌摩擦中心区显微硬度最高值为71 HV,较基体金属(45HV)提高了26 HV,搅拌摩擦区的显微硬度平均值为68HV,为基体金属显微硬度(45HV)的1.5倍。     

搅拌摩擦加工制备镁合金表面复合层的显微组织和力学性能

选用轧态AZ31镁合金为基体、C60颗粒为增强相,采用搅拌摩擦加工技术(FSP)制备镁合金表面复合材料,搅拌针头旋转速度为600 r·min~(-1),加工速度为118 mm·min~(-1),分别进行1～3道次FSP加工后,通过金相、透射、硬度和拉伸等测试,对搅拌加工区复合显微组织和力学性能进行表征分析。研究表明:FSP可使镁合金晶粒显著细化; C60加入后,在1～3道次FSP内,随着加工道次升高,C60分散程度上升,复合材料平均晶粒尺寸降低,材料硬度上升,抗拉强度上升,但弥散于晶间的团聚颗粒使其拉伸性能低于母材;添加C60后的试样中,2道次硬度有明显上升,最高硬度可达母材的1. 73倍,3道次试样硬度平均值最高。结果表明,可通过FSP制备镁基表面复合层强化材料。     

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.     

颗粒增强铝基复合材料搅拌摩擦加工的研究现状及展望

从增强相在铝基体中的分布均匀性、铝基体晶粒形状尺寸变化、添加颗粒对复合材料综合力学性能的影响等方面出发,详细介绍了目前搅拌摩擦加工技术在制备碳化硅(SiC)、氧化铝(Al_2O_3)和碳纳米管等颗粒增强铝基复合材料研究中取得的阶段性成果;总结了采用搅拌摩擦加工技术制备颗粒增强铝基复合材料工艺过程中亟待解决的共性问题,包括:颗粒含量的提高,颗粒添加方式的改进、增强相颗粒种类的扩展等。     

搅拌摩擦加工法制备铝基复合材料组织与性能研究

用搅拌摩擦加工法制备碳纳米管增强铝基复合材料,并对其组织及硬度进行了分析。结果表明:搅拌摩擦中心区晶粒尺寸与轴肩变形区相似,晶粒比较细小;搅拌摩擦区边界的晶粒组织发生了明显的塑性变形,晶粒被扭曲拉长。碳纳米管在搅拌摩擦中心区均匀分散,和基体结合良好。碳纳米管对基材有明显的强化作用,搅拌摩擦中心区硬度在55 HV左右,是纯铝的2倍。     

SiC_P添加量对铝基复合材料组织和性能的影响

采用机械搅拌法制备了体积分数分别为3%、6%和9%的Si C颗粒增强铝基复合材料,研究了该复合材料的显微组织和力学性能。结果表明,Si C颗粒的添加量为6%时,颗粒在基体中的分布最好。挤压态的组织明显优于铸态。随着增强相颗粒添加量的增大,材料的拉伸强度逐步提高,含量在9%左右时达到最高,复合材料的塑性随添加量的增大而降低,但硬度有所增加。     

基于搅拌摩擦加工制备石墨烯增强铝基复合材料

为减少增强相团聚现象,利用搅拌摩擦加工方法,分别将多层石墨烯和无电镀铜石墨烯添加进6061-T651铝合金,制备铝基复合材料。通过光学显微镜、拉曼光谱仪、XRD衍射仪和硬度计,分析复合材料中增强相的分布质量、复合材料成分及硬度。结果表明:与多层石墨烯相比,无电镀铜石墨烯更容易在搅拌区中分散均匀,但出现石墨化现象;多层石墨烯和无电镀铜石墨烯均未与铝母材结合生成金属间化合物;无电镀铜石墨烯添加到铝合金中,可有效提高其硬度,硬度最大可达搅拌摩擦母材的85%,硬度波动最大仅为13 HV。     

Al_2O_3/TiB_2/Al复合材料的微观结构和高温力学性能（英文）

以细雾化铝粉和TiB_2颗粒为原料,通过粉末冶金和热轧制制备微米TiB_2和纳米Al_2O_3颗粒增强铝基复合材料。室温时,由于TiB_2和Al_2O_3的综合强化作用,Al_2O_3/TiB_2/Al复合材料的屈服强度和抗拉强度分别为258.7 MPa和279.3 MPa,测试温度升至350℃时,TiB_2颗粒的增强效果显著减弱,原位纳米Al_2O_3颗粒与位错的交互作用使得复合材料的屈服强度和抗拉强度达到98.2MPa和122.5 MPa。经350℃退火1000 h后,由于纳米Al_2O_3对晶界的钉扎作用抑制晶粒长大,强度和硬度未发生显著的降低。     

搅拌摩擦加工制备纳米RE/Al2O3增强铝基复合材料

铝基复合材料因其优异的物理性能及机械性能已得到广泛应用.文中通过在2219-O铝合金内部添加不同比例的RE/Al₂O₃纳米粉末,利用搅拌摩擦加工技术,制备铝基复合材料.并对搅拌区进行金相、拉伸、硬度、SEM,EDS和XRD等试验.结果表明,搅拌区金属在搅拌头强烈的搅拌摩擦作用下发生显著的塑性变形和连续动态再结晶,形成细小的等轴晶粒,并具有明显的洋葱环组织.复合材料的抗拉强度为母材的163%、屈服强度为母材的195%,同时硬度也明显增加.但是不同稀土比例对金属基复合材料的组织形貌和力学性能影响不大.大块复合材料制备过程粉末添加及隧道型缺陷的控制是关键.     

搅拌摩擦加工制备纳米RE/Al_2O_3增强铝基复合材料

铝基复合材料因其优异的物理性能及机械性能已得到广泛应用.文中通过在2219-O铝合金内部添加不同比例的RE/Al_2O_3纳米粉末,利用搅拌摩擦加工技术,制备铝基复合材料.并对搅拌区进行金相、拉伸、硬度、SEM,EDS和XRD等试验.结果表明,搅拌区金属在搅拌头强烈的搅拌摩擦作用下发生显著的塑性变形和连续动态再结晶,形成细小的等轴晶粒,并具有明显的洋葱环组织.复合材料的抗拉强度为母材的163%、屈服强度为母材的195%,同时硬度也明显增加.但是不同稀土比例对金属基复合材料的组织形貌和力学性能影响不大.大块复合材料制备过程粉末添加及隧道型缺陷的控制是关键.     

第二相粒径和振动对FSP制备AZ91/SiC表面复合层的影响（英文）

采用改进的搅拌摩擦加工方法 (FSP)加工AZ91镁合金试样。这种新方法称为"振动搅拌摩擦加工方法(FSVP)"。Si C纳米颗粒作为第二相粒子,利用FSP和FSVP制备合金的表面复合层,研究不同粒径(30nm和300nm)的Si C强化颗粒对复合材料表面不同性能的影响。结果表明,采用FSVP工艺能细化材料的显微组织,提高材料的硬度、延展性和强度等力学性能。粒径为30 nm的增强颗粒对复合材料显微组织和力学性能的影响大于粒径为300nm的增强颗粒。振动频率越高,FSV试样的力学性能和显微组织越好;当FSV振动频率为50和25 Hz时,搅拌区硬度值分别约为157和116 MPa。     

搅拌摩擦加工制备MWCNTs/Al复合材料的微观组织分析

采用搅拌摩擦加工技术制备了不同含量多壁碳纳米管增强铝基复合材料,并利用透射电镜对该复合材料的微观组织和界面结构进行分析。结果表明:该复合材料组织具有微米级的超细晶粒,晶粒尺寸随搅拌摩擦加工道次的增加而逐渐减小;铝基体晶粒中存在大量位错,并在局部形成位错缠结;在铝基体中有纳米级短棒状Al_4C_3相弥散分布;碳纳米管与铝基体之间结合紧密,界面处未发现有新相生成。     

利用搅拌摩擦加工对6061铝合金进行表面改性

为了改善典型的锻造铝合金6061(LD30)的表面性能,采用搅拌摩擦加工的方法在其表面制备强化的复合层以提高其硬度和耐磨性,即在铝合金基体表面加工凹槽,填充TiN纳米粉末后,利用搅拌摩擦加工过程中强烈的塑性变形作用获得较好的粉末弥散效果,从而制备强化的金属基复合层。利用光学显微镜对搅拌区域微观形貌进行分析,测试、比较显微硬度并分析了加工区域显微硬度的变化。结果表明,核区金属在搅拌头强烈的搅拌摩擦作用下发生显著的塑性变形和连续动态再结晶,形成细小、等轴晶粒的微观组织。经多道次搅拌TiN粉末获得了较好的弥散效果,搅拌核区硬度较母材提高约HV24,较未添加粉末搅拌的核区硬度提高约HV54。热影响区由于几乎没有弥散的粉末且受到热循环作用而使硬度下降HV20。     

复合铸造制备稻壳灰增强AA6061铝合金及表征（英文）

稻壳灰(RHA)是一种有潜力的廉价铝基复合材料的增强颗粒。采用复合铸造方法制备不同稻壳灰含量(0,2%,4%,8%,质量分数)增强的AA6061铝合金复合材料。采用X射线衍射和扫描电镜对所制备复合材料进行表征。X射线衍射谱表明AA6061/RHA铝基复合材料中除RHA颗粒外未形成其他金属间化合物。扫描电镜图片表明RHA颗粒均匀分布在铝基体中。RHA基本分布在晶粒内部。此外,RHA颗粒与铝基体结合良好并形成清晰的界面。RHA颗粒的添加能提高铝基复合材料的显微硬度和抗拉强度。铝基复合材料的拉伸行为与其微观组织密切相关。     

TiN和TiN/Cr_3C_2抑制剂对WC-Co硬质合金组织和性能的影响

采用粉末冶金法制备WC-Co硬质合金,研究了单一添加0%~1.2%(文中含量无特殊说明的均为质量分数)TiN和复合添加不同比例TiN/Cr_3C_2晶粒长大抑制剂对WC-Co硬质合金组织和性能的影响。结果表明:添加TiN后,WC晶粒明显细化且晶粒尺寸分布集中,合金硬度上升。TiN与粘结相中的W和C形成(Ti,W)(C,N)固溶体,起到了细化了WC晶粒的作用,但是由于固溶体本身的脆性和粘结相对其润湿性较差,使合金的强度和韧性下降。TiN单一添加量为0.4%时,合金综合性能最佳,硬度值可达到1 770 HV3,强度值为2 870 MPa,韧性达到10.37 MPa·m~(1/2);复合添加w(TiN)∶w(Cr_3C_2)为1∶3时,合金综合性能最佳,硬度值可达到1 770 HV3,强度值为2 860 MPa,韧性达到10.23 MPa·m~(1/2)。     

石墨烯对搅拌摩擦加工铝基复合材料性能的影响

采用结合粉末工艺的两步法搅拌摩擦加工制备石墨烯增强铝基复合材料,研究了石墨烯添加量对复合材料力学性能和导电性能的影响。结果表明,石墨烯的添加对铝基复合材料性能有明显的影响,随石墨烯添加量增加,复合材料的硬度逐渐提高、塑性持续下降,而抗拉强度和电导率均呈先增后减的趋势。石墨烯体积分数为3.7%时,复合材料的抗拉强度最高,达到146.5 MPa,与同等加工条件下的纯铝相比,提高了78.7%,而石墨烯体积分数为1.3%时,复合材料的电导率最高,达到30.62 MS/m,较同等加工条件下的纯铝基体提高了53.4%。     

纳米SiCw增强铝基复合材料的搅拌摩擦加工制备

用搅拌摩擦加工法制备纳米SiCw增强ZL114A铝基复合材料,并对其组织及性能进行分析.结果表明,在30 mm×6mm形成了结构致密,无明显疏松、孔洞的搅拌摩擦复合区,复合区晶粒细小,搅拌摩擦中心区SiCw分布较均匀.该复合材料经T6热处理后强化效果不明显,SiCw主要起韧化作用,搅拌摩擦中心区硬度及抗拉强度略有下降,但伸长率得到改善,比基材提高111.4％.     

加工道次对FSP制备高熵合金增强铝基复合材料组织和性能的影响

采用搅拌摩擦加工制备了以AlCoCrFeNi_2.1高熵合金为增强相的6061铝合金复合材料(AlCoCrFeNi_2.1/6061Al),重点研究了加工道次对复合材料组织均匀性、界面结合以及力学性能的影响。结果表明,随搅拌摩擦加工道次的增加,AlCoCrFeNi_2.1/6061Al复合材料组织均匀性及力学性能均得到明显改善.复合材料中基体与增强相界面结合良好,界面处扩散层厚度随加工道次增加而增大。相较于不添加增强相的6道次搅拌摩擦加工铝合金,AlCoCrFeNi_2.1增强相颗粒的引入可进一步细化晶粒并提高抗拉强度,且随着加工道次增加,复合材料抗拉强度及断后伸长率均显著升高。2,4道次下的断口存在明显的颗粒聚集区,而6道次下断口表面颗粒分布均匀且呈现大量韧窝,为典型的韧性断裂。该现象主要归因于载荷传递效应、弥散强化和细晶强化3大强化机制。     

加工道次对FSP制备高熵合金增强铝基复合材料组织和性能的影响

采用搅拌摩擦加工制备了以AlCoCrFeNi_2.1高熵合金为增强相的6061铝合金复合材料(AlCoCrFeNi_2.1/6061Al),重点研究了加工道次对复合材料组织均匀性、界面结合以及力学性能的影响. 结果表明,随搅拌摩擦加工道次的增加,AlCoCrFeNi_2.1/6061Al复合材料组织均匀性及力学性能均得到明显改善. 复合材料中基体与增强相界面结合良好,界面处扩散层厚度随加工道次增加而增大. 相较于不添加增强相的6道次搅拌摩擦加工铝合金,AlCoCrFeNi_2.1增强相颗粒的引入可进一步细化晶粒并提高抗拉强度,且随着加工道次增加,复合材料抗拉强度及断后伸长率均显著升高. 2,4道次下的断口存在明显的颗粒聚集区,而6道次下断口表面颗粒分布均匀且呈现大量韧窝,为典型的韧性断裂. 该现象主要归因于载荷传递效应、弥散强化和细晶强化3大强化机制.