颗粒强化金属基复合材料的原位合成工艺

介绍了颗粒强化金属基复合材料（MMCs）的原位合成工艺,工艺主要可分为：固-液、固-固、液-液、气-液和气-固反应5类,并分别对各类合成工艺的合成方法、优缺点、研究进展进行了详细的阐述。最后对目前原位合成颗粒增强MMCs存在的问题作了归纳总结。     

基于细观力学有限元法的碳纤维增强铝合金复合材料横向拉伸行为研究

针对真空压力浸渗制备的碳纤维增强铝合金复合材料（CF/Al复合材料）,分别采用延性损伤本构和内聚力界面本构定义基体合金和界面的损伤演化与失效行为。建立其细观力学单胞有限元模型,数值模拟获得了复合材料横向拉伸变形中基体合金和界面的细观损伤演化和失效过程,通过复合材料横向拉伸应力-应变试验曲线与数值模拟曲线对比,验证所建立细观力学有限元模型的可靠性。结合力学试验和拉伸断口分析,探索CF/Al复合材料横向拉伸变形时断裂力学行为规律及其失效机理。     

原位合成铝基复合材料中颗粒沉降的研究

对混合盐法制备原位TiB2 颗粒增强铝基复合材料进行了研究。试验发现当TiB2 颗粒含量较高 [w(TiB2 ) >8% ]时 ,出现组织恶化的现象。从颗粒团聚、偏聚及沉降的角度 ,系统地分析了产生此种现象的原因。通过界面活性元素Mg的适量加入 ,改善TiB2 颗粒与Al液界面的润湿情况 ,阻止了颗粒的团聚 ;通过改善工艺参数 ,利用快速搅拌技术 ,有效地抑制了颗粒的偏聚与沉降     

纳米SiC颗粒增强铝基复合材料的结构与拉伸行为

用粉末冶金法制备了纳米SiC颗粒增强纯Al基复合材料(Al MMC),对该材料的微观结构和拉伸性能进行了研究.结果表明,纳米SiC颗粒在含量很少时即对Al有明显的强化作用.此时,纳米颗粒在基体中的分散比较均匀,且多位于Al的晶界处;当含量较高时则颗粒易于团聚.颗粒团聚体和晶界处的SiC颗粒会使SiC对Al的弥散增强效果明显低于理论预测值.纳米SiC颗粒含量发生变化,Al MMC的断裂机制也有所改变.     

纳米SiC颗粒增强铝基复合材料的结构与拉伸行为

用粉末冶金法制备了纳米SiC颗粒增强纯Al基复合材料(Al MMC),对该材料的微观结构和拉伸性能进行了研究.结果表明,纳米SiC颗粒在含量很少时即对Al有明显的强化作用.此时,纳米颗粒在基体中的分散比较均匀,且多位于Al的晶界处;当含量较高时则颗粒易于团聚.颗粒团聚体和晶界处的SiC颗粒会使SiC对Al的弥散增强效果明显低于理论预测值.纳米SiC颗粒含量发生变化,Al MMC的断裂机制也有所改变.     

SiC颗粒增强Al基复合材料的动态再结晶模型

采用Gleeble-1500热模拟试验机研究15%SiC颗粒增强铝基复合材料在温度为713~773 K、应变速率为0.001~1 s-1的热变形行为,并建立热变形本构方程;同时采用Quantiment-500型自动图形分析仪测量该材料的动态再结晶晶粒尺寸。在研究中,以试验数据为基础,建立q–s和?q/?s–s曲线,从而进一步获得动态再结晶的临界应变和稳态应变,并通过试验数据的回归分析,建立动态再结晶的临界应变模型和稳态应变模型,并在此基础上,获得所研究材料的动态再结晶图。     

电子封装用SiCP/Al复合材料的热膨胀性能

采用气压浸渗方法制备了SiCP／Al（SiC颗粒增强铝基复合材料）。研究了复合材料的工程热膨胀系数CTE和物理CTE随体积分数的变化关系。结果表明，随着SiC颗粒体积分数的增加，复合材料的工程CTE减小，物理CTE也减小。相比双尺寸SiC，／Al，单尺寸颗粒的SiCP／Al物理CTE曲线随温度增长不规则，这可以归结于SiC颗粒与基体合金接触表面积较小.     

碳化硅颗粒增强铝基复合材料的重熔和铸造工艺特征

介绍了SiC颗粒增强铸造铝基复合材料的铸锭重熔、除气和铸造过程的特征。由于颗粒的存在 ,这些工艺过程和普通铝合金有一定的差异。在铸锭重熔时 ,需要控制熔炼温度和对熔体施加搅拌 ,以防止颗粒反应和下沉。普通铝合金采用的熔盐和气体除气工艺不适合于复合熔体的除气精炼 ,而真空除气具有很好的效果。复合熔体具有高的粘度 ,流动性较差 ,在大气自由重力浇注时容易卷入气体而导致铸件气孔缺陷。为了防止铸件缺陷的形成 ,复合材料在大气自由重力浇注下的浇注系统需要设计集气、集渣冒口和阻流口等特殊组元。真空差压浇注工艺大大简化了浇注系统 ,降低了材料消耗 ,同时消除了大气自由重力浇注时容易产生的铸造缺陷。通过该工艺可获得形状复杂、表面光洁、尺寸精确的铝基复合材料精密铸件     

挤压铸造颗粒增强铝基复合材料的凝固组织

用Al-ZrOCl2组元通过熔体直接反应法原位合成了Al3Zr和Al2O3颗粒增强铝基复合材料，在720℃时进行常规浇注和挤压成形试验，SEM观察凝固组织显示挤压试样晶粒细小，没有明显的缩孔疏松等浇注缺陷，因为挤压铸造是在高压下的结晶凝固和塑性变形，是强制补缩一密实两过程的复合，外加压力提供的膨胀能增加了形核率，这有利于提高复合材料的综合力学性能和耐磨性。     

Fracture Characteristics of SiC(p) / Al Composites

ＦｒａｃｔｕｒｅＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＳｉＣ（ｐ）／ＡｌＣｏｍｐｏｓｉｔｅｓＧｕＨｏｎｇｗｅｉ；ＣａｏＬｉ；ＹｕａｎＧｕａｎｓｅｎ；ＬｉｕＡｎｓｈｅｎｇ；ＷｕＺｉｑｉｎａｎｄＣｈｅｎＬａｎｆｅｎｇ（古宏伟），（曹利），（袁冠森），（刘安生...     

电子封装用SiC_p/铝基复合材料的触变性能

采用Gleeble-1500热模拟机,研究了半固态SiCp/铝基复合材料在不同触变温度和变形速率下的触变性能和组织特征。结果表明,随着应变的增加,复合材料应力首先快速增加,然后快速减小,最后又有缓慢增加的趋势。此外,随着变形温度降低或变形速率升高,复合材料的半固态压缩变形应力均增加。经过压缩变形后,自由变形区比大变形区分布有更多的SiCp,含量达到55%(体积分数)左右,且平均尺寸小于20μm。细SiCp在压缩变形后主要集中于自由变形区,这表明通过半固态触变成形产生的液固相分离可产生高SiCp区域,从而符合电子封装材料的要求。     

SiC颗粒增强铝基复合材料的瞬间液相连接

铝基复合材料采用Cu箔、Ni箔和Cu/Ni/Cu多层箔作中间层进行瞬间液相连接。研究了保温时间和压力对铝基复合材料接头组织和性能的影响。研究发现，加压能有效改善铝基复合材料接头组织和性能；采用Cu/Ni/Cu多层箔作中间层时铝基复合材料接头强度最高，达189.6MPa，约为母材强度的84.6%。     

颗粒增强铝基复合材料制动盘的组织和性能

对过共晶铝合金颗粒增强复合材料在不同的工艺条件下(即不同的浇注温度、模具温度和离心机转速)成形的5个铸件在铸态、T4态和T6态的金相组织、耐磨性和硬度进行对比分析,以得到最适合做制动盘的材料和成形工艺。研究结果表明,Al-21Si-5Mg-1Cu-1Ni-0.2Ti-0.4Mn材料在浇注温度为757℃、模具温度为100℃和离心机转速为400r/min条件下浇注,并进行T6处理后,可得到硬度(HRB)为89.6和耐磨性较好的材料,可用于制作制动盘。     

搅拌摩擦通道挤压制备碳纳米管增强7075铝基复合材料

搅拌摩擦通道挤压是作者基于搅拌摩擦焊接和等通道转角挤压提出的一种固相状态制备金属基复合材料的新方法。采用搅拌摩擦通道挤压方法,通过添加不同体积分数的碳纳米管（CNTs）(0%、2%和4%),制备了碳纳米管增强7075铝合金基复合材料（CNTs/Al-7075）。通过光学显微镜、扫描电子显微镜和透射电子显微镜观察并分析了CNTs在Al-7075基体中的分布特征,以及复合材料的细晶组织和第二相颗粒特征。采用固溶和时效处理改善CNTs/Al-7075复合材料的组织和力学性能。结果表明,采用搅拌摩擦通道挤压方法可以制备CNTs分布均匀的CNTs/Al-7075复合材料,实现7075铝合金基体晶粒细化,通过引入CNTs增强相可获得更为细小的晶粒组织。随着CNTs体积分数增加,CNTs/Al-7075复合材料的晶粒更加细化。固溶和时效处理改善了搅拌摩擦通道挤压制备的7075铝合金和CNTs/Al-7075复合材料的第二相析出行为,使材料的显微硬度得到提高。CNTs/Al-7075复合材料的强化机制综合了细晶强化、位错强化、载荷传递和第二相强化,其中以第二相强化为主。     

氧化铝／铝硅合金复合材料组织与断口形貌分析

利用挤压铸造制备氧化铝／铝硅合金复合材料。研究了复合材料的凝固组织和断口形貌。研究结果表明在复合材料中，纤维分布均匀，氧化铝纤维可作为硅相非自发形核的衬底；氧化铝纤维与铝合金基体之间的界面对材料性能影响很大。改善制备工艺应从控制界面反应和细化组织着手。     

几何特征对SiC颗粒增强Al基复合材料力学行为的影响

利用有限元方法建立三维模型分析SiC颗粒在不同形状、不同体积分数和不同尺寸时对Al基复合材料力学行为的影响,并进行拉伸试验研究.结果表明,颗粒形状比颗粒尺寸和颗粒体积分数对材料的应力、应变分布及材料韧性的影响大.颗粒尖角附近有严重的应力集中现象,在外力方向上颗粒端部附近的基体上的应变也有集中现象.随颗粒角度的减小,颗粒的应力很快增大而韧性减小,材料的弹性模量有增大的趋势.随颗粒体积分数的增大,颗粒的应力有减小趋势,材料的弹性模量呈增大趋势.颗粒尺寸较小时(平均尺寸为5 μm),颗粒尺寸对材料的应力及应变的影响小.     

三层复合板铝/镁合金/铝FSW接头的微观组织与抗拉强度

摘 要:文中进行了不同焊接速度下三层复合板Al/ AZ31/Al 搅拌摩擦焊接（FSW）工艺试验,并观测分析了其接头成形、显微组织和拉伸性能。实验研究结果显示：在实验优化的工艺参数下,焊缝接头成形较好,其内部呈层状分布且未发现缺陷;焊核区（NZ）晶粒细化明显,大角晶界（HAGBs）和再结晶晶粒占比达80%;在焊缝前进侧带状组织区（BS）和镁、铝界面处存在金属间化合物（IMC）,主要为Al3Mg2和Al12Mg17;随焊速增加,焊接接头抗拉强度先增大后减小,在V=100mm/min时焊核区铝层晶粒平均尺寸为1.75μm,接头抗拉强度达到最大87.3MPa,是母材的50.8%。     

SiC纤维表面扩散障碍涂层对SiCf/Ni复合材料界面反应的影响

分别采用高温氧化和真空电弧离子镀法在SiC纤维表面制备出C-Al2O3和SiO2-Al2O3复合涂层,通过真空热压法制备出SiCf/Ni复合材料.经过850-950℃,150 h真空热处理后,复合涂层很好地保护了纤维的完整性,涂层中的Al2O3层与基体Ni界面结合良好,有效地阻挡了SiCf/Ni界面处元素互扩散.C-Al2O3涂层的C层出现了扩散现象,但涂层基本保持完整;SiO2-Al2O3涂层中SiO2层与纤维结合界面处萌生裂纹.C-Al2O3与SiO2-Al2O3复合涂层相比具有更好的阻挡界面处元素互扩散的作用.     

A356.0断裂机理研究

通过对铸铝A356.0进行拉伸性能测定,同时利用KYKY-1000B扫描电子显微镜(SEM)对其断口形貌进行分析,研究其断裂机理。结果发现铸铝A356.0裂纹起源于铸造缺陷处,裂纹是穿晶扩展,断口为准解理型,其断裂机理为穿晶型脆性断裂。     

In Situ Processing of Al2O3 Whiskers Reinforced Ti-Al Intermetallic Composites

In situ Al2O3 whiskers reinforced Ti-Al intermetallic composites were fabricated at ~1200℃ by reaction sintering of cold-consolidated fillets consisting mainly of Ti, Al, and different additives. The phases and microstructures of the sintered composites were characterized using X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) coupled with energy dispersive spectroscopy (EDS). The process of synthesis was investigated using differential thermal analysis (DTA). The effects of processing parameters and additives on the microstructures of the composites and the development of whisker were examined. It is found that the morphology of the whisker is strongly influenced by the additives, the exothermal reaction process, and the processing parameters.