搅拌铸造工艺参数对AA6061/TiC铝基复合材料抗拉强度影响的预测（英文）

采用搅拌铸造工艺制备AA6061/15%TiC(质量分数)铝基复合材料。构建一个经验公式用于预测搅拌铸造工艺参数对AA6061/TiC铝基复合材料极限抗拉强度的影响。采用有4因素、5水平组成的中心旋转组合设计方案来减少搅拌铸造实验次数。实验因素包括搅拌速率、搅拌时间、搅拌叶片角度和铸造温度。采用所建立的经验公式和显微组织观察分析这些因素对AA6061/TiC铝基复合材料极限抗拉强度的影响。分析结果表明:上述各因素均显著影响复合材料的极限抗拉强度。复合材料极限抗拉强度的变化归因于孔隙率、团簇的形成、TiC颗粒在晶界的偏析及其在铝基体中的均匀分布。     

基于TOPSIS和改进NSGA-Ⅱ法的搅拌摩擦工艺制备B_4C/A356复合材料显微组织和力学性能的混合多目标优化（英文）

采用搅拌摩擦工艺以A356合金为基体金属制备B_4C/A356复合材料。利用人工神经网络(ANN)和非支配排序遗传算法-Ⅱ研究复合材料的显微组织和力学性能。首先,研究不同加工条件下制得的复合材料的显微组织。结果表明,搅拌摩擦工艺参数如搅拌头的旋转速度、横向移动速度和形状显著影响基体中初始Si颗粒的尺寸、复合材料层中B_4C增强剂的分散效果及体积分数。采用高旋转/移动速度比和螺纹销形状搅拌头能获得较好的颗粒分布、较细的Si颗粒和较少的B_4C团聚体。其次,通过硬度和拉伸试验研究复合材料的力学性能。结果显示,经搅拌摩擦工艺处理后样品的断裂机理由脆性断裂转变为延性断裂。最后,利用人工神经网络技术建立了搅拌摩擦工艺参数与复合材料显微组织和力学性能的关系。采用结合多样性保护机制的NSGA-Ⅱ法,即ε消除算法得到搅拌摩擦工艺参数的Pareto最优解集。     

纳米SiC颗粒增强镁基复合材料半固态搅拌法制备工艺优化

采用半固态机械搅拌铸造法,制备了增强体平均粒径50 nm的Si C颗粒增强镁基复合材料(n-Si Cp/Mg9Al),分别对不同质量分数纳米颗粒、不同搅拌时间和不同搅拌温度时,复合材料的微观组织和力学性能进行了研究。结果表明,随着Si C含量的增加,合金基体组织先细化后又出现变粗的现象,适当延长搅拌时间能更有效地细化组织,在较低温度下搅拌可以更明显地细化复合材料的微观组织。合金抗拉强度随着Si C含量的增加先增加后降低,在Si C含量为1.5%时最好,为198 MPa。在含量为2%时又有所降低,但是高于不加Si C时。搅拌时间为15 min时,复合材料的屈服强度、抗拉强度较之基体分别提高了12.8%、22%,断后伸长率由基体合金的2%提升到4%。继续延长搅拌时间到30 min,材料的室温拉伸性能出现明显恶化。不同搅拌温度下Si Cp/Mg9Al纳米复合材料与铸态Mg9Al合金相比其室温拉伸性能有明显提高,搅拌温度为600℃的Si Cp/Mg9Al纳米复合材料的室温拉伸性能最好,其屈服强度、抗拉强度和断后伸长率分别为106 MPa、155 MPa和4%。     

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。     

高含量B_4C/Al6061复合材料微弧氧化机制及耐腐蚀性

用微弧氧化技术对30%B_4C/6061Al复合材料进行了表面改性处理,探索了该材料的微弧氧化机制、表面反应产物和形貌。结果表明:B_4C/6061Al复合材料表面生成了一层灰白色的Al_2O_3层,B_4C陶瓷粉末颗粒与基体6061Al微间隙得到闭合,其腐蚀电流密度降低约三个数量级,耐蚀性能高于未做表面微弧氧化的复合材料。     

B4C/6061Al复合材料热压缩断裂行为的多尺度研究

运用实验和模拟仿真相结合的方法研究了B_4C/6061Al复合材料的热压缩断裂行为,确定了损伤模型及损伤参数。建立了单向多尺度有限元模型,分析了B_4C/6061Al复合材料的细观损伤机理。结果表明,由于B_4C/6061Al复合材料内部不均匀的细观结构,剪切损伤模型不能预测其断裂行为,而GTN损伤模型能准确预测B_4C/6061Al复合材料的热压缩断裂行为。通过与实验结果的比较,确定了31% B_4C/6061Al (质量分数)复合材料的GTN模型损伤参数,从而使模拟和实验获得的裂纹深度和载荷-位移曲线高度一致。此外,利用单向多尺度有限元法准确地分析了B_4C/6061Al复合材料热压缩过程的细观损伤机理,即热压缩过程中出现的宏观裂纹是由颗粒的脆性断裂、基体和界面的脱黏以及基体的延性损伤导致的。     

SiC含量对铝基复合材料组织与力学性能的影响

采用半固态-液态搅拌铸造法制备了Si C颗粒增强铝基复合材料。研究了Si C颗粒含量(质量分数分别为0、5%、10%、15%和20%)对铝基复合材料组织及力学性能的影响。结果显示:添加少量Si C颗粒时,Si C颗粒在基体中分散均匀;当Si C质量分数达到15%时,Si C颗粒团聚较严重。随着Si C颗粒含量的增加,复合材料的硬度和抗拉强度先升高后降低。原因是Si C颗粒的位错强化作用,使得铝基复合材料的力学性能得到提升。随着Si C颗粒含量的增加,与界面结合良好的含Mg相数量减少,并且Si C颗粒团聚严重,铝基复合材料的力学性能降低。     

搅拌铸造金红石增强AA6061基复合材料的显微组织和力学性能（英文）

采用一种新型的双级搅拌铸造法制备铝基复合材料(AMCs)。将不同质量分数的金红石颗粒(1%, 2%, 3%和4%)分散于AA6061基体中,研究复合材料的密度、抗拉强度、硬度和显微组织。双级搅拌铸造法使金红石颗粒均匀分布于AA6061基体中,AMCs的性能相较于母材得到提高。与未增强的母材相比,金红石增强的AMCs具有较高的抗拉强度和硬度,且增强效果随金红石颗粒含量的增加而增加。然而,当金红石颗粒质量分数超过3%时,样品的抗拉强度降低。与母材相比,3%金红石颗粒增强的AMCs的硬度和抗拉强度分别提高了36%和14%。     

B_4C/6061Al复合材料的制备及其组织和拉伸性能研究

Al基复合材料可以充分发挥增强体与Al合金的性能协同作用,在保持Al合金低密度和良好的加工性能的基础上,进一步显著提高其强度和韧性。因此,在新一代运动器械中复合材料展现出了令人瞩目的应用前景。采用粉末冶金法制备了40vol%B_4C/6061Al复合材料,利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和拉伸试验等对B_4C/6061Al复合材料组织、拉伸性能及强化机理进行研究。结果表明,试验制备出的40vol%B_4C/6061Al复合材料组织致密,颗粒分散均匀,无较明显的孔洞出现。复合材料的抗拉强度较纯6061Al合金的增加约58.43%,且具有较好的加工成形性能。TEM表征结果表明,复合材料的强化效果不仅来源于B_4C颗粒的引入,还得益于B_4C颗粒与Al界面的良好结合以及Al基体中弥散分布的球形β'纳米析出相。     

搅拌摩擦焊接工艺参数对AA6061-B4C焊接接头抗拉强度的影响（英文）

搅拌摩擦焊(FSW)是一种固态连接技术,可用来连接高强度铝合金及多种陶瓷颗粒增强金属基复合材料(MMCs)。搅拌摩擦焊获得的陶瓷增强金属基复合材料焊缝优良,在增强体与基体间没有发生有害反应。对搅拌摩擦焊接工艺参数对AA6061-B4C焊接接头抗拉强度的影响进行研究。采用4因素5水平的中心复合设计来控制实验的次数。构建一数学模型来分析搅拌摩擦焊工艺参数对接头抗拉强度的影响。结果表明,在旋转速度1000r/min、焊接速度1.3mm/s、轴向力10kN、增强相含量12%的条件下,搅拌摩擦焊得到的焊接接头的抗拉强度最大。根据构建的模型采用广义简约梯度算法进行优化以得到最大的抗拉强度。金相分析表明,在焊接接头中出现了多种区域,如焊合区、热力影响区和热影响区。在焊合区观察到大量的被细化的铝基体晶粒以及粒径明显减小的B4C颗粒。在热力影响区出现塑性变形、热影响和被拉长的铝晶粒。     

Si对原位自生Mg2Si/AM60复合材料组织及性能的影响

采用原位合成技术制备Mg2Si/AM60复合材料,研究不同Si含量对其组织及性能的影响.结果表明:镁合金中加入结晶Si后,出现短棒状及中国汉字状的Mg2Si相;当Si含量较高时,中国汉字状的Mg2Si相消失,变成不规则的块状.制备过程中对复合材料进行机械搅拌,Mg2Si相的分布较未搅拌更加均匀、弥散.复合材料的抗拉强度、硬度随Si含量的增加呈上升趋势,延伸率则下降.当Si量为1.0%(质量分数,下同)时,强度较基体提高12%,含量为5%时,硬度较基体提高48.6%.     

固体润滑颗粒增强铝基复合材料的高温摩擦学行为（英文）

通过搅拌铸造法制备AA6061-10wt.%B4C单一复合材料,Gr(Gr为石墨)颗粒含量为2.5、5、7.5 wt.%的AA6061-10wt.%B4C-Gr混杂复合材料,和Mo S2颗粒含量为2.5、5、7.5wt.%的AA6061-10wt.%B4C-Mo S2混杂复合材料。采用销-盘式摩擦试验机(对磨材料为EN31)研究温度对复合材料干滑动摩擦行为的影响。在30～100°C的温度范围内,由于摩擦保护层及其固体润滑相的共同润滑作用,Gr增强和Mo S2增强的混杂复合材料的磨损率和摩擦因数均下降。对磨损表面进行扫描电镜观察,结果表明,150、200和250°C下的磨损机制分别为重度粘着磨损、剥层磨损和磨粒磨损。透射电镜结果显示,150°C时,混杂复合材料中形成了变形带和精细的晶体结构,分别是由严重的塑性变形和动态再结晶造成的。     

摩擦堆焊法在Ti-6Al-4V表面制备的AA2124/4wt.%B_4C纳米复合涂层的显微组织和磨损特性（英文）

为了提高Ti-6Al-4V的耐磨性,运用摩擦堆焊法在其表面制备AA2124/4wt.%B_4C纳米复合涂层。采用传统搅拌铸造方法制备复合材料,然后用自主研发的摩擦堆焊机在不同的转速下进行涂覆。采用传统和先进显微技术对复合镀层的显微组织进行观察,采用销-盘装置对制备材料的滑动磨损性能进行评价。复合涂层的厚度和宽度均随转速的增加而增加。涂层与基体的界面呈直线,未观察到厚的金属间层。结果还表明,纳米B_4C粒子在复合涂层中分布均匀,晶粒细小,铝基体与B_4C颗粒的界面结合良好。总之,该复合涂层由于其较小的有效接触面积,较低的摩擦因数和良好的界面结合性能,使钛合金基体的耐磨性得到提高。     

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。     

Al_2O_3粒径对铝基复合材料拉伸性能和断裂机制的影响

采用原位法和半固态搅拌铸造法制备了体积分数为1%,尺寸分别为1μm、500 nm和100 nm的Al_2O_3颗粒和4wt%Mg_2Si颗粒增强铝基复合材料,利用金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪和能谱仪对材料显微组织、相组成和元素组成进行分析,并对其拉伸性能进行测试。结果表明:Al_2O_3颗粒的加入使该复合材料基体组织得到细化,并且Al_2O_3颗粒尺寸越小组织越细。添加Al_2O_3颗粒使复合材料抗拉强度提高,随着Al_2O_3颗粒尺寸的减小,复合材料抗拉强度升高,而伸长率降低。Mg_2Sip/Al复合材料和(Al2O3(1μm)+Mg2Si)p/Al复合材料的断裂方式主要是韧脆混合型断裂,(Al_2O_3(500 nm)+Mg_2Si)p/Al复合材料和(Al_2O_3(100 nm)+Mg_2Si)p/Al复合材料断裂方式主要为韧性断裂。     

不同的二次加工方法对B_4C/Al复合材料性能的影响

采用粉末冶金法制备B_4C含量为33%的铝基复合材料毛坯,采用不同的二次加工工艺:挤压+轧制和热压+轧制;对采用两种不同的二次加工工艺成型的板材进行显微组织和力学性能对比。结果表明:采用挤压+轧制的B_4C/Al复合材料中没有大尺寸的显微缺陷,组织分布比较均匀、致密;且金相组织中增强相出现很明显的沿轧制方向线性分布的特征。采用挤压+轧制的B_4C/Al复合材料抗拉强度提高,但是屈服强度降低,屈强比减小,增加了复合材料作为承载结构时的安全性能。采用挤压+轧制的复合材料板材B_4C颗粒与基体的结合强度较高,B_4C颗粒断裂较少,断裂的方式基本是裂纹以穿晶或者沿着颗粒拔出的凹坑处扩展。     

二氧化硅原位反应在制备镁基复合材料中的应用

在熔融镁合金中加入活化SiO2颗粒，由其与镁反应生成Mg2Si原位合成镁基复合材料；用X射线衍射仪(XRD)、电子探针显微分析仪(EPMA)、能谱仪(EDX)对制备的复合材料进行了分析。结果表明，SiO2原位反应制备的镁基复合材料中的增强相Mg2Si颗粒分布均匀，与基体结合较好，复合材料硬度得到提高。     

碳化硅与氟钛酸钾原位反应制备AA6061/TiC铝基复合材料的显微组织与力学性能表征（英文）

采用K_2TiF_6无机盐和SiC陶瓷颗粒与铝熔体原位反应制备不同含量TiC颗粒(0,2.5%,5%,质量分数)增强AA6061铝合金。为分解SiC释放碳原子,合金在高温下进行铸造,并保温一段时间。X射线衍射分析表明铝基复合材料中只生成TiC颗粒而未见其他金属间化合物。采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)和背散射电子衍射(EBSD)分析AA6061/TiC复合材料的显微组织。结果表明原位生成的TiC颗粒分布均匀,界面清晰,结合良好,并具有立方、球形和六方等形状。EBSD图像表明TiC颗粒对复合材料具有明显的晶粒细化效果。TiC颗粒可提高铝基复合材料的显微硬度和抗拉强度。     

SiCp/Mg-RE复合材料的组织与性能

采用扫描电镜、X射线衍射分析仪、单轴拉伸等方法研究了搅拌熔铸法制备的1wt％SiCp/Mg-5Gd-1Y-1Nd-0.25Zr复合材料的显微组织与力学性能.结果表明:该复合材料中存在Mg2Si、Mg3Gd和Mg12Nd等多种物相;添加1wt％SiC颗粒,能将基体合金的弹性模量提高5～8GPa,但降低了合金强度;弹性模量的提高应主要归因于高弹性模量的SiC粒子、Mg2Si及稀土化合物;强度的降低主要是由于界面产物、氧化物等降低了界面结合强度;晶内稀土含量减少,析出强化减弱,基体强度下降.     

SiC_P/7085复合材料制备工艺及实验研究

采用半固态金属-增强相混合工艺制备SiC颗粒体积分数为10%的SiC_P/7085铝基复合材料,研究微米SiC颗粒在机械搅拌、超声搅拌和复合搅拌等工况下在7085铝基体中的分布规律以及不同制备工艺对SiC_P/7085复合材料拉伸性能的影响规律。结果表明:机械搅拌能够改善颗粒分布的均匀性,但同时会增加气孔缺陷;超声搅拌能有效减少复合材料中的气孔数量;采用复合搅拌工艺(30min机械搅拌+30 min超声搅拌)制备的SiC_P/7085复合材料颗粒分布均匀、气孔显著减少,抗拉强度较基体合金有较大提高,其中SiC颗粒尺寸为80、30μm的复合材料的最大抗拉强度较基体分别提高了57%和67%。