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。     

喷射共沉积SiCp/6066Al复合材料的组织性能增强颗粒捕获机制

研究了喷射共沉积SiCp/6066Al基复合材料增强颗粒的捕获机制,以及复合材料在加工过程中组织、性能的变化.结果表明:喷射沉积过程中,平均粒度为10μm的SiCp颗粒基本上可以被6066铝合金完全捕获;复合材料平行挤压方向轧制的致密度和强度高于垂直挤压方向轧制的,平行轧向的强度高于垂直轧向的.     

喷射共沉积SiCp／6066A1复合材料的组织性能增强颗粒捕获机制

研究了喷射共沉积SiCp/6066Al基复合材料增强颗粒的捕获机制，以及复合材料在加工过程中组织、性能的变化。结果表明：喷射沉积过程中，平均粒度为10μm的SiCp颗粒基本上可以被6066铝合金完全捕获；复合材料平行挤压方向轧制的致密度和强度高于垂直挤压方向轧制的，平行轧向的强度高于垂直轧向的。     

氧化态SiCp/5052Al复合材料的界面及热导性能

研究了SiC颗粒经不同氧化时间的氧化行为,采用无压渗透法制备了体积分数大于55%的SiCp/Al复合材料,分析了复合材料的微观组织与界面形貌,探讨了氧化及界面反应对复合材料热导性能的影响。结果表明:当SiC颗粒在1100℃氧化时,随着氧化时间的延长,其氧化增重及氧化层的厚度均增加,但氧化时间大于6 h时,其增加速率减缓;经氧化处理后,颗粒尖角明显钝化,所制备复合材料颗粒分布均匀,致密度比颗粒未氧化时要高;且氧化改变了复合材料的界面反应及结合,未经氧化颗粒表面出现了短棒状Al_4C_3,4 h氧化后颗粒表面形成了八面体MgAl_2O_4,6 h氧化后仍有残余的SiO_2;随氧化时间的延长,复合材料热导及界面热传导系数均呈先增大后减小的变化趋势,这与不同氧化时的实际界面状况密切相关。     

高体分SiCp/Al复合材料薄壁小孔钻削工艺机理与实验研究

目的 研究高体分SiCp/Al2024复合材料小孔钻削表面质量和出入口棱边缺陷形貌,为钻削加工提供一定理论基础.方法 用ABAQUS软件对薄壁板钻削加工的整个过程进行三维仿真模拟,采用直径为3 mm的PCD钻头对70％(体积分数)的SiCp/Al复合材料薄壁件进行钻削,采用单因素实验方案,通过改变主轴转速和进给速度检测...     

高体积分数SiCp/Al复合材料超声辅助划切微观去除机理

目的 揭示高体积分数SiC_p/Al复合材料在超声辅助加工条件下的材料去除机理。方法 采用SiC_p/Al复合材料的超声辅助划切试验,探究划切参数变化对超声振幅、划切力及摩擦因数的影响规律,并通过扫描电子显微镜和激光共聚焦显微镜对划痕表面微观形貌进行观察,分析单点金刚石磨粒工具超声辅助划切材料去除的特点。结果 随着划切深度从0.01 mm增加到0.05 mm,电流值逐渐降低,电流值变化量从12 mA增加到25m A,超声振幅逐渐衰减,金刚石压头的轴向冲击作用减弱。划切深度和划切速度的增加使切向挤压切削作用增强,划切力和摩擦因数增大。在材料去除过程中,碳化硅颗粒存在破碎成小颗粒、剪切断裂破碎和拔出等多种去除形式,铝基体出现明显的塑性流动和涂覆现象,并形成切削沟槽外侧堆积。结论 当切削深度和进给速度较小时,材料去除主要是在轴向的高频振动冲击作用下完成,材料表面加工质量较好;当切削深度和进给速度逐渐增大时,材料去除是在轴向冲击破碎和切向挤压切削共同作用下完成,材料表面加工质量逐渐降低。     

雾化沉积SiCp／2014复合材料的时效

研究了雾化沉积ＳｉＣｐ／２０１４复合材料的和行为，。结果表明，在ＳｉＣｐ／２０１４的时效过程中，峰值时效的主要强化相为β相（Ｍｇ２Ｓｉ），其最佳的时效工艺为５０２℃固溶４０ｍｉｎ，１７０℃时效４．５ｈ。     

SiCP／Al复合材料的显微结构分析

采用粉末冶金＋热挤压工艺制备SiCp/Al复合材料，测定其力学性能。利用X射线衍射分析复合材料物相的组成，用金相显微镜、扫描电镜和透射电镜分析其微观组织结构。结果表明，SiC颗粒在铝基体中分布比较均匀，SiC颗粒与基体结合良好；基体主要是α-Al，强化相β-Mg2Si和弥散相（Fe，Mn，Cu）3Si2Al15（体心立方结构，晶格常数1．28nm）；SiCp／Al界面则为Al和Mg元素扩散到SiC表面的SiO2层形成的20nm-30nm无定形层；复合材料的断裂机制主要是SiC颗粒断裂和SiCp／Al界面塑性撕裂：复合材料在变形过程中，SiC颗粒可阻止裂纹的扩展。     

热处理及致密度对高体积分数SiCp/Al复合材料性能的影响

研究了致密度及不同热处理状态对SiCp／A1复合材料的抗弯强度和热膨胀系数的影响。结果表明，致密度对材料的抗弯强度的影响很大，当致密度为94％N98，5％时，强度分别为321及389MPa，相差约70MPa。热处理对复合材料的抗弯强度及热膨胀系数有较大的影响，T6态时的强度达到410MPa，但热膨胀系数减小：而原始态、时效态和退火态的抗弯强度依次降低，热膨胀系数依次升高（在400℃以下）。     

保温时间对高体积分数SiC_P/Al复合材料真空钎焊的影响

在真空度为0.1Pa、加热速率为23℃/min、加热温度为575℃条件下,使用Ag57.6-Cu22.4-In10-Sn10钎料,采用不同保温时间对高体积分数SiC颗粒增强铝基复合材料进行真空钎焊。通过焊接接头抗剪切强度试验、焊缝及焊缝两侧硬度测定以及焊缝显微组织金相观察来分析焊缝的性能,分析保温时间对焊缝质量的影响。试验结果显示,经过钎焊过程,试样的硬度普遍增强,焊缝的硬度大于焊缝两侧母材的硬度,保温时间为5min时,焊缝硬度最大。保温时间3 min,焊缝中存在缺陷,焊接接头性能差。超过5 min,接头的综合性能下降。     

氧乙炔火焰喷焊制备自熔性合金涂层及其性能研究

目的研究镍基自熔性合金喷焊涂层成形机理,比较不同合金材料制备涂层的综合性能,以获得综合性能最佳的喷焊材料。方法以四种不同成分的镍基自熔性合金粉末作为喷焊材料,通过氧乙炔火焰在45钢基材表面进行喷焊。使用金相显微镜、X射线衍射、扫描电子显微镜等对喷焊层进行显微结构分析,并利用维氏硬度计、磨损试验机等对喷焊涂层性能进行对比分析。结果氧乙炔火焰制备的涂层与基体呈现良好的冶金结合,涂层和基体在喷焊过程中发生元素扩散,生成了金属间化合物,基体的整体性能有显著改善。随着材料中Cr、B、Si等合金元素含量的增加,喷焊时涂层中生成的BCr、Ni17Si3等共晶硬质相含量上升,促使涂层的显微硬度、耐磨性能等得到显著提升。其中,Ni60A涂层提升最为显著,其涂层硬度相当于基体硬度的2.5倍,耐磨性为基体的18.1倍。Ni25A涂层提升最小,其显微硬度是基体的1.3倍,耐磨性是基体的6.6倍。结论喷焊状态下的Ni60A涂层与基体冶金结合良好,涂层表面质量好,涂层性能最佳。     

铸造法制备SiCp/Al复合材料的研究现状

本文综述了铸造法(搅拌铸造法、挤压铸造法、离心铸造法)制备SiCp/Al复合材料的研究现状,指出了铸造法中存在的主要问题以及今后的研究方向.     

SiCp/Al复合材料热循环后尺寸稳定性

采用无压渗透法制备了SiCp/Al复合材料,经过不同预处理,以及含不同组元的SiCp/Al复合材料,在热机械分析仪中进行20～180℃热循环,测试复合材料热循环后的长度变化。以单位长度的变化,即残余应变来分析热循环后尺寸稳定性。结果表明,SiCp/Al复合材料在热循环后会产生残余应变,残余应变随热循环次数增加而减小,尺寸趋于稳定。预处理的不同,热循环后残余应变也不同,冷热循环预处理的热循环后残余应变最小。SiCp/Al复合材料中颗粒尺寸较大以及基体较硬,则复合材料热循环后尺寸稳定性也较高。     

碳化硅颗粒增强铝基复合材料的微屈服行为研究

采用无压渗透法制备碳化硅颗粒增强铝基复合材料，探讨了基体材料、增强相尺寸、增强相体积分数、热处理工艺等对其微屈服行为的影响。结果表明：在其它条件不变的情况下，随着增强体颗粒尺寸的减小、增强体体积分数的增大，复合材料的微屈服抗力逐渐增大，有较好的微屈服行为。通过选择适当的基体材料、合理的热处理工艺来提高基体强度，可使复合材料的微屈服抗力增大。     

利用强磁场控制SiCp/Al复合材料增强颗粒分布状态

通过在不同的强磁场条件下进行低体积分数SiC颗粒增强铝基复合材料的熔化和凝固试验,研究了利用强磁场控制SiC颗粒在Al基体中分布的可行性,分析了强磁场强度和种类对SiC颗粒与基体间界面的影响效果。研究发现,均恒强磁场能够促进SiC增强颗粒在铝基体中均匀分布,而通过选择磁场参数可以实现利用梯度强磁场控制增强相在基体中的运动行为。对于SiC/Al复合体系,强磁场能够抑制界面反应而有助于界面复合,在Al-Si合金为基体的情况下,复合材料界面结合良好。     

增强相含量对SiCp/3003Al复合材料闪光对焊焊接性的影响

用连续闪光对焊方法在同种焊接规范下分别对增强相含量为0％、15％、30％的SiCp／3003Al复合材料进行了连接，利用光学显微镜、SEM、AG-25TA型电子拉伸试验机对焊缝组织及性能进行分析，结果表明：含15％、30％SiCp的复合材料焊缝成型良好，含30％SiCp的复合材料接头强度最高。分析表明：随着SiCp含量的增加．复合材料的电阻率增大、热导率降低、线膨胀系数降低，而这些物理性能的变化使得焊接过程中产热更多，热量更集中于焊缝，闪光过程连续、稳定、激烈，自保护作用更好，焊后接头应力减少，即闪光对焊焊接性变好。     

高比例SiCp/Al复合材料热循环累积残余应变

研究了高比例大尺寸SiCp／Al复合材料于不同颗粒尺寸、基体、预处理类型及热循环次数情况下在热循环过程中的累积残余应变(εcr)。结果表明：(1)复合材料相对基体具有更小的εcr，并随着增强颗粒尺寸变大，其εcr逐渐变小；(2)通过选择合适的基体及加入适当量合金元素可以获得具有较低εcr的高比例颗粒增强铝基复合材料；(3)适当的预处理可以显著降低材料的εcr，从而提高其尺寸稳定性；(4)随着热循环次数的增加，复合材料的εcr趋于平稳。     

低体积分数SiCW/Al复合材料的制备

提出了一种低体积分数SiCw／Al复合材料的制备方法，将SiCw与铝粉混合制成预制件，再将其与铝基体用挤压铸造法制成复合材料，通过微观组织观察发现，用该方法制备的低体积分数复合材料中晶须分布均匀。经挤压后可使铝粉颗粒和铝基体充分融合。断口观察发现，复合材料中晶须与基体间的结合非常好。     

高体积分数SiC_P/Al复合材料等温反挤压模具设计及工艺研究

通过自行设计的等温反挤压模具,制备了高体积分数SiCP/Al复合材料杯形件,并对等温反挤压工艺方案进行了设计与优化。结果表明:采用该模具及工艺能制备出形状完整、表面质量良好的杯形件;在变形温度850℃,反挤压速度0.9mm/min时制备了杯形挤压件,其成形极限最大。     

Machining Characteristics in Cryogenic Grinding of SiCp/Al Composites

In this study, liquid nitrogen was applied to grind SiCp/Al composites with high volume fraction and large SiC particle at different levels of cutting conditions, and the effects of grinding depth and speed on grinding force, surface morphology, and surface roughness were investigated. At the same time, the effect of cryogenic cooling was also compared with that of conventional wet grinding. The experimental results indicated that cryogenic cooling is effective in enhancing supporting function of Al matrix to the SiC particles and improving surface quality. Additionally, the brittle fracture of SiC particles was suppressed and some ductile streaks on SiC particle could be observed.