SiC_p/6061铝基复合材料的高温蠕变行为

采用搅拌铸造法制备了体积分数为6%的SiCp/6061复合材料。通过高温蠕变试验、金相观察(OM)、断口形貌扫描(SEM)及能谱分析(EDS),研究其不同温度下的蠕变性能并分析蠕变断裂机制。结果表明:温度对SiCp/6061铝基复合材料的高温蠕变性能有很显著的影响,温度越高,蠕变性能越差;在250℃、80 MPa的应力下,SiCp/6061铝基复合材料的蠕变寿命约为14 h,而6061铝合金经280 min即发生断裂。由此可以认为,SiCp/6061铝基复合材料比基体合金具有更好的抗高温蠕变能力;复合材料的蠕变断裂机制是首先沿SiCp/Al界面产生塑性撕裂的裂纹源,微裂纹沿晶界扩展,最终发生断裂。     

液态挤压工艺参数对铝基复合材料质量的影响

铝基复合材料通常采用液态挤压成形。本文针对硼酸铝晶须增强铝基复合材料的液态挤压过程,分析了铝合金基体温度、模具温度、保压时间以及冷却速率四个重要的工艺参数对液态挤压铝基复合材料质量的影响,得到了工艺参数与液态挤压铝基复合材料质量的关系。结果表明:对液态挤压以6061铝合金为基材的硼酸铝晶须增强铝基复合材料,其最佳的工艺参数为模具预热温度430~500℃,铝合金基体温度690~730℃、保压时间20~30 min、冷却速率1.4~1.6℃/min。制件的气孔率0.24%~0.78%,抗拉强度最大达到240 MPa,伸长率达到12.3%。该研究结果能为铝基复合材料液态挤压工艺参数优化提供参考。     

微波烧结温度对TiC/6061铝基复合材料的影响

通过微波烧结法制备了6061铝合金和20TiC/6061铝基复合材料,研究了烧结温度对材料组织和性能的影响。结果表明,通过微波烧结法制备的6061铝合金,随着烧结温度升高,冶金结合程度提高,组织和性能也更好。在试验烧结温度范围内,致密度最终基本稳定在96%左右;当烧结温度为560℃时,TiC/6061铝基复合材料,增强相尺寸细小且分布较均匀,基体致密、结合良好。XRD物相分析显示,6061铝合金中只有Al相存在,复合材料中只有基体相Al和增强相TiC,未生成其他相。     

基于热成形-淬火一体化工艺的7075-T4铝合金板材的高温流变及断裂行为研究

模拟了7075-T4铝合金板材的热成形-淬火一体化工艺并进行了高温拉伸试验,以研究合金的高温力学性能和断裂机制。结果表明:在应变速率和温度共同主导下,随着初始拉伸温度的升高,合金的抗拉强度由淬火态的397. 0 MPa下降到了440℃时的68. 3 MPa,断后伸长率由淬火态的15%缓慢升高到了440℃时的26. 1%;在0. 01 s~(-1)以上较高应变速率下,合金的抗拉强度随着应变速率的增大而升高;在0. 01 s~(-1)以下较低应变速率下,合金的抗拉强度随着应变速率的增大而降低。当沿轧制方向拉伸时,合金的抗拉强度和断后伸长率均高于沿与轧制方向呈45°和90°方向拉伸的合金,具有明显的各向异性特征。此外,合金的切向韧性与颈缩延性断裂转折温度约为358℃,断裂机制为微孔聚集型断裂。     

颗粒尺寸对SiCp/6061铝基复合材料组织与性能的影响

采用搅拌铸造方法制备颗粒尺寸为20～50 μm的SiCp/6061铝基复合材料,研究了SiC颗粒尺寸对6061铝基复合材料显微组织、拉伸力学性能和耐磨性能的影响.结果表明:通过搅拌铸造方法制备6061铝基复合材料,SiC颗粒在6061铝基复合材料中分布较为均匀,且随SiC颗粒尺寸增大,6061铝基复合材料中SiC颗粒的分布均匀性提高.SiC颗粒尺寸越小,6061铝基复合材料的抗拉强度和伸长率越高.在SiC颗粒尺寸为20μm时,6061铝基复合材料的抗拉强度和伸长率分别为296MPa、5.5％.随SiC颗粒尺寸增大,6061铝基复合材料的耐磨性能提高,磨损率逐渐下降.     

6061铝合金高温拉伸流变行为

利用Gleeble3500热模拟试验机对6061铝合金进行高温拉伸实验,研究变形温度为365℃~565℃和应变速率为0.01s-1~1s-1条件下6061铝合金的高温拉伸流变行为。结果表明,6061铝合金属于正应变速率敏感材料,流变应力随应变速率的增加而增大,随温度的增加而降低;通过线性回归分析计算6061铝合金的应力指数n及变形激活能Q,获得其高温拉伸条件下的流变应力本构方程。     

铝基不连续增强复合材料的热加工性能及其加工图

研究了温度T=350～500℃、应变速率ε=10-3～10-1/s拉伸条件下,Al6061/20%Al2O3、Al2618/20%Al2O3、Al2618/20%SiC颗粒增强铝基复合物及纯6061铝合金的热变形行为,根据所获得的数据绘制了加工图,给出了不同材料的最佳热加工性能区域.对不同变形条件下的微观组织分析表明,动态回复是上述复合材料的主要恢复机制.延性及流动应力的变化表明,增强相的性能对复合材料的性能具有重要的影响.     

挤压温度对6061铝合金晶粒尺寸和力学性能的影响

采用金相显微镜、扫描电镜、透射电子显微镜和室温拉伸测试,研究了挤压温度对6061-T6铝合金晶粒尺寸和力学性能的影响。结果表明:挤压温度400～525℃时,6061-T6铝合金平均晶粒尺寸随挤压温度的升高呈逐渐增大的趋势,挤压温度400℃时晶粒尺寸最小,为119.1μm。在400℃挤压的试样力学性能最佳,其抗拉强度和断后伸长率分别为330 MPa和19.8%。室温拉伸断口形貌分析表明,随着挤压温度的升高,合金断裂机制由韧性断裂转变为韧-脆混合型断裂。     

原位 TiB_2亚微米颗粒增强铝基复合材料的高温蠕变性能

运用盐-金属反应法制备了亚微米TiB_2 颗粒增强铝基复合材料(TiB_2/AC8A)。TiB_2 颗粒通过钛盐和硼盐与铝合金反应原位生成。对复合材料进行了显微组织观察和高温蠕变性能实验。原位TiB2颗粒的尺寸约为0.5 μm,近似呈球形。TiB_2/AC8A 复合材料具有优异的高温蠕变性能。10 ω/% TiB2原位颗粒(~0.5 μm)增强AC8A 复合材料的蠕变抗力比10 φ/% SiCp(1.7 μm)外加颗粒增强Al 复合材料至少要高两个数量级。10 ω/% TiB_2/AC8A 复合材料表现出高的名义应力指数(11.7~12.5)和名义激活能(265 kJ/mol),其稳态蠕变数据能够用应力指数为8 的亚结构不变模型和门槛应力来解释。TiB_2/AC8A 复合材料的蠕变断裂行为符合Monkman-Grant 关系式。     

温度和变形量对6061铝合金粘附行为的影响

利用自行设计的卡具在电子拉伸试验机上对高温下6061铝合金在4Cr5MoSiV1热作模具钢表面的粘附行为进行了研究,定量分析了成形温度和变形量对粘附现象的影响,观察了粘附后模具的微观组织形貌。结果表明,随着温度升高,铝转移量呈现先降低后升高的趋势,450℃时铝转移量最少,而后随着温度升高,粘铝现象变得越来越严重;随着铝合金变形量的增加,铝转移量先缓慢升高,当变形量为40%时,铝转移量迅速升高,粘铝现象开始变得严重。     

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。     

原位自生TiB_2颗粒增强2024-T4铝基复合材料的损伤断裂行为

利用扫描电子显微镜结合原位拉伸试验研究了颗粒体积分数为4.167%的原位自生TiB_2颗粒增强2024-T4铝基复合材料(TiB_2/2024-T4)的损伤断裂机理。TiB_2/2024-T4在拉伸下的损伤断裂行为依次有微裂纹萌生、微裂纹累积和微裂纹贯通3个典型过程。结果表明,TiB_2/2024-T4中初始微裂纹率先在副产物颗粒、微米级的TiB_2颗粒以及TiB_2颗粒团聚体中萌生。随着加载的进行,更多的微裂纹出现在TiB_2颗粒偏聚带中,最终微裂纹通过颗粒稀疏区域铝合金基体的韧性断裂而贯通,形成宏观裂纹。通过分析单胞有限元模型,研究了颗粒偏聚对偏聚带中的基体微裂纹萌生的影响机理。数值结果表明:相比于颗粒稀疏区域的基体,颗粒偏聚带中的基体最大等效塑性应变和应力三轴度均有提高,诱使微裂纹会因为偏聚带中基体微孔洞长大和聚合进程的加剧而提前萌生,这与原位拉伸试验中的现象是一致的。     

半固态搅拌铸造SiC_p/6061铝基复合材料的组织与性能

采用半固态搅拌铸造方法制备了SiCp粒径为20~50μm的SiCp/6061铝基复合材料,研究了SiCp粒径对铝基复合材料显微组织、力学性能及耐磨性能的影响。结果表明,随着SiCp粒径增大,SiCp在铝基复合材料内的分散均匀性提高,但铝基复合材料的抗拉强度和伸长率下降。铝基复合材料的断裂机制为SiCp与基体合金之间界面脱粘和SiCp断裂共同作用。复合材料的耐磨性随着SiCp粒径的增大而逐渐提高,其磨损机理为粘着磨损和磨粒磨损共同作用,且随着SiCp粒径的增大,磨粒磨损作用起主导作用。     

始锻温度对自由锻造6061铝合金力学性能影响的研究

主要研究了始锻温度对自由锻造的6061铝合金的影响。观察了不同始锻温度下铝合金试样的晶粒形貌、大小和分布。进行了不同始锻温度下合金样的拉伸试验和夏比冲击试验。结果表明:自由锻造可以有效提高6061铝合金试样的屈服强度、抗拉强度和冲击性能;试样的屈服强度、抗拉强度和冲击性能在始锻温度为450℃时达到最佳。     

SnO2包覆硼酸铝晶须增强铝复合材料高温拉伸性能研究

利用挤压铸造方法制备了SnO2涂覆硼酸铝晶须增强纯铝复合材料(晶须体积分数为20%),研究了涂层和复合材料的微观组织结构、界面反应,并对复合材料的高温拉伸力学性能进行了测试和分析。结果表明,SnO2涂层的引入改善了晶须增强铝基复合材料的界面状态,使得复合材料的拉伸强度随着温度的升高和涂层含量的增加先增加然后降低,当SnO2包覆涂层与晶须的质量比为1∶20时,晶须增强纯铝基复合材料的拉伸温度在300℃得到了最好的拉伸塑性。     

6061-T6铝合金挤压型材高温拉伸性能及模型预测

研究6061-T6铝合金挤压型材在室温(23℃)～500℃范围内的拉伸性能,并对试样断口形貌进行观察与分析。结果表明:随温度的升高,合金抗拉强度和屈服强度呈线性下降趋势,而伸长率则先降后升。温度较低时,合金断口处有大量小韧窝和撕裂楞,以穿晶方式断裂;而在高温条件下,合金断口处小韧窝数量减少,出现大量尺寸较大的孔洞。同时,本试验还对合金抗拉强度、屈服强度和伸长率随温度变化曲线进行了函数拟合,建立了各自的预测模型,为工程应用提供参考。     

热压烧结温度对铝基复合材料显微结构和性能的影响

采用热压烧结和热挤压工艺成功制备出SiC颗粒增强铝基复合材料,探究了烧结温度和热挤压工艺对复合材料显微结构、抗拉强度以及断裂方式的影响。结果表明,随着烧结温度增加,铝基复合材料密度和抗拉强度逐渐增大。热挤压工艺可以极大地提高铝基复合材料的致密性和力学性能,烧结温度为600℃时挤压态铝基复合材料密度为2.85 g/cm3,抗拉强度为223.7 MPa。     

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。     

6061铝合金时效工艺和动力学模型研究

采用硬度测试、拉伸试验、TEM分析等手段,系统研究了不同时效温度和时间对6061铝合金型材力学性能的影响,并拟合了6061铝合金的时效动力学模型。结果表明,6061铝合金硬度到达到时效峰值的时间随时效温度的升高而缩短,并且硬度峰值随温度升高而降低;时效工艺为180℃9 h时,合金的硬度、屈服强度和抗拉强度达到峰值。结合TEM分析得知,合金的析出强化相为针状β″相;通过回归分析,在Johnson-Mehl-Avrami(JMA)方程的基础上建立了6061铝合金的时效动力学模型。     

超细TiB_2对AlMgB_(14)/TiB_2力学性能及抗高温磨损性能的影响

采用FAPAS法制备了超硬AlMgB_(14)/TiB_2复合陶瓷材料,分别采用扫描电镜(SEM)及能谱(EDS),X射线衍射仪分析添加超细TiB_2第二相颗粒对复合材料微观形貌及韧性的影响;通过高温摩擦磨损试验分析了复合材料在25,300,500℃下的抗磨损性能及其摩擦学特征。结果表明,添加30%(质量分数)的微纳米级TiB_2后,AlMgB_(14)/TiB_2复合材料的平均硬度达32.5 GPa,断裂韧性由未添加时的3.0 MPa·m~(1/2)提高到3.95 MPa·m~(1/2);摩擦系数在室温及300℃时介于0.4~0.55之间,500℃时达0.65左右,磨损率1.27×10~(-6)~6.62×10~(-6) mm~3/(N·m)。随着摩擦温度的升高,试样摩擦学性能发生变化,由于摩擦表面产生氧化物的润滑作用,摩擦系数在300℃时略有减小,磨损机理由室温时的磨粒磨损转变为高温下的粘着磨损脱落。