真空热压SiC_p/2024Al复合材料力学性能与显微结构

采用真空热压法制备了体积分数为30%的Si Cp/2024Al复合材料,研究了该复合材料的显微组织结构及力学性能。结果表明,复合材料组织致密,颗粒与基体界面结合状况较好,Si C颗粒在铝基体中基本上分布均匀。经490℃、2 h固溶处理和170℃、8 h人工时效后,Si Cp/2024Al复合材料的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为409 MPa、325 MPa和4.9%,基体中存在大量的纳米析出相为S'(Al2Cu Mg)。随Si C颗粒加入,复合材料力学性能提高,其断裂方式为基体开裂和界面处撕裂。     

变形道次对基于等径角挤扭法制备的SiC_p/Al复合材料界面的影响（英文）

在250°C下,利用等径角挤扭变形工艺(ECAP-T)将纯Al和经氧化处理的Si C混合粉末固结成10%Si Cp/Al复合材料。采用X射线光电子能谱仪(XPS)测定SiC颗粒氧化处理前后Si元素的价态以及固结后复合材料中Al元素的价态,通过扫描电镜(SEM)对复合材料的界面进行观察,并利用能谱仪(EDS)对界面结合处进行元素线扫描和面扫描,最后对复合材料界面进行纳米硬度的测量。结果表明,ECAP-T变形后,Al和Si C的氧化层之间发生了界面反应,抑制了有害界面相的产生,并产生了基体和增强体之间的元素互扩散;随着ECAP-T变形道次的增加,界面反应程度加剧,元素扩散层加厚,使复合材料从增强体到基体的硬度过渡更加平缓。     

热处理过程中SiCp/2024Al基复合材料的微观组织演变

采用真空热压烧结工艺在580℃下制备了35%(体积分数)SiCp/2024铝基复合材料,利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、能谱(EDS)、高分辨透射电镜(HRTEM)对复合材料热处理过程中微观组织进行了表征,研究了热压烧结后复合材料的析出相的微观结构以及析出相在热处理过程的演变规律。结果表明,热压烧结后复合材料中存在许多粗大析出相颗粒,包括Al4Cu9,Al2Cu,Al18Mg3Mn2,Al5Cu6Mg2和Al7Cu2Fe。随着固溶温度的提高,粗大析出相颗粒逐渐回溶到Al基体中,当固溶温度达到510℃时,粗大析出相颗粒几乎全部回溶到基体中,但还存在少量的难溶相。复合材料经510℃固溶2 h+190℃时效9 h后,除了少量的难溶相,许多圆盘状纳米析出相Al2Cu和棒针状纳米析出相Al2Cu Mg弥散分布于基体中且与基体的界面为错配度较小的半共格界面,圆盘状纳米析出相的直径为50~200 nm,棒针状纳米析出相长度为100~150 nm。     

SiC_p/2024与2219铝合金电子束焊接

分别采用电子束对中焊、偏束焊技术,研究了Si C颗粒增强铝基复合材料Si Cp/2024与2219铝合金的接头组织及力学性能.结果表明,对中焊时接头易出现Si C增强相的偏聚,同时发生严重的界面反应,生成大量脆性相Al4C3,接头抗拉强度最高为104 MPa.采用偏束焊工艺可以很好地抑制界面反应,通常只在焊缝上部与Si Cp/Al热影响区上部生成少量脆性相Al4C3,接头抗拉强度最高可达131 MPa.试件均断裂在母材界面反应层上,且为明显的脆性断裂.不同工艺下接头横截面硬度分布存在突变区,该区域在Si Cp/2024熔合区附近,该处脆性相Al4C3的生成导致硬度升高.     

SiCp颗粒含量对SiCp/Mg-5Al-2Ca复合材料组织与性能的影响（英文）

通过搅拌铸造法制备了3种不同体积分数(2%,5%,10%)的SiCp/Mg-5Al-2Ca复合材料,并在673 K下进行了热挤压。铸态复合材料中,少量SiCp颗粒的加入就能破坏Al2Ca相沿基体合金晶界分布并有效细化Al_2Ca相析出尺寸。随着Si Cp体积分数的增高,Al_2Ca相尺寸有所减小,但不明显。经过热挤压后,Al2Ca相破碎并沿挤压方向排布,基体合金晶粒得到细化。晶粒尺寸以及Al2Ca相尺寸随着Si Cp体积分数的增高呈微小减小。与单组元基体合金相比较,挤压态Si Cp/Mg-5Al-2Ca复合材料的屈服强度和加工硬化率随着Si Cp体积分数的增高而逐渐增高,而延伸率则逐渐下降;抗拉强度最大值则出现在Si Cp体积分数为5%时。复合材料中Si Cp颗粒以及Al2Ca相的脱粘以及开裂是导致复合材料断裂的主要原因。     

热处理对挤压铸造n-SiC_p/AZ91D镁基复合材料组织和力学性能的影响

采用金相、X射线衍射、扫描电镜(SEM)、拉伸试验等方法分析和测试了挤压铸造纳米Si C颗粒增强AZ91D镁基复合材料在铸态(F)、固溶态(T4)和人工时效态(T6)下的组织和力学性能。结果表明,固溶处理可使n-Si Cp/AZ91D铸态组织中的β-Mg17Al12共晶相溶入到基体中,形成单一的过饱和α-Mg固溶体,合金抗拉强度和伸长率均有大幅提高,分别达到265 MPa和13.7%;经时效处理后,复合材料的抗拉强度和屈服强度进一步提高,分别为275,145 MPa;SEM结果显示,β-Mg17Al12相主要以连续析出/非连续析出方式分别在晶内及晶界上析出,特别是纳米Si C颗粒分布对二次析出相β-Mg17Al12的形貌、尺寸、分布有一定的影响,使二次析出相变得细小和弥散分布,从而充分发挥了二次析出相的沉淀强化作用;最后对n-Si Cp/AZ91D复合材料不同热处理条件下的断口形貌进行了SEM观察,并且对其断裂方式进行了分析和讨论。     

超高强度Cu-Ni-Si合金时效过程研究

利用透射电镜研究了Cu Ni Si合金 4 5 0℃时效的组织转变规律。结果表明 ,时效时过饱和固溶体首先发生成分调幅形成贫、富溶质区 ,之后在溶质富集区通过形核、长大产生与基体保持半共格的Ni2 Si相。时效 4h后 ,Ni2 Si相与基体的半共格关系破坏 ,合金硬度显著下降。利用位错理论计算与铜基体保持半共格界面的Ni2 Si相临界尺寸为r=6nm ,与实测数据非常吻合。     

30% SiCp/2024复合材料的组织和热处理特性

采用粉末冶金工艺制备了一种SiC颗粒体积分数为30%的SiCp/2024Al复合材料,利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、能谱(EDS)、电子拉伸和硬度等测试方法研究了不同热处理参数对材料微观组织和力学性能的影响。结果表明:当固溶处理温度达到505℃,可溶相充分回溶,仅剩下含量极少的不可溶相残留在基体中,同时复合材料获得较高的强度;人工时效时间超过100 min后,材料的布氏硬度迅速升高,4.5 h达到峰值,到10 h没有明显的过时效引起的硬度下降。棒针状纳米析出相(S'相)弥散分布于基体中提高复合材料的性能。碳化硅颗粒的加入加速了基体合金的时效动力学,但是基体合金的时效析出过程并没有改变。     

铜添加对近共晶Al-Si-xCu合金的微观组织和硬度的影响

研究铜含量对Al-Si-xCu（x=2%,3%,4%and5%）合金的微观组织和硬度的影响。不同铜含量的铝合金经熔炼后于690°C铸造成湿砂模并固化,于500°C保温7h进行固溶处理后对样品进行水冷。随后于190°C进行时效处理,分别保温5,10和15h,研究时效时间对基体硬度的影响。采用差热分析法,在冷却速度30K/min下确定平衡相的转变温度,并研究铜含量对四元共晶合金的形成和α（Al）＋Si熔点的影响。结果表明,随着铜含量的增加,发生析出硬化从而导致基体硬度增加,α（Al）＋Si的熔点降低,共晶相的含量增加。当铜含量超过2%时,生成熔点为507°C的四元共晶相。     

BP/7A04铝基复合材料的显微组织和力学性能（英文）

采用金相显微镜(OM)、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)和能谱(EDS)分析玄武岩颗粒增强7A04铝基复合材料的显微组织和界面结构,对比研究7A04铝合金和BP/7A04铝基复合材料的力学性能。研究结果表明:玄武岩颗粒在铝基体中弥散分布,并与铝基体形成强力结合界面,玄武岩颗粒边缘的Si O2不断被反应生成的Al2O3取代,形成一层几十纳米厚度的高温反应层,反应生成的Al2O3强化了玄武岩颗粒与铝基体的结合界面;弥散分布的玄武岩颗粒可促进基体中位错增殖、空位形成和析出相的析出,析出相主要以板状的η(Mg Zn2)相和亮白色条状或椭球状的T (Al2Mg3Zn3)相为主,结合界面、高位错密度及弥散分布的强化相显著提高复合材料的力学性能,BP/7A04铝基复合材料的屈服强度和极限拉伸强度分别达到665和699MPa,与未添加玄武岩颗粒的7A04铝合金相比分别提高11.4%和10.9%。     

3D ATOM PROBE CHARACTERIZATION OF ALLOYING ELEMENTS PARTITIONING IN CEMENTITE OF A Nb-V MICROALLOYED STEEL

将Nb-V微合金钢在1200 ℃固溶0.5 h后淬火, 然后在450 ℃回火4 h, 结合扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM), 用三维原子探针(3DAP)研究渗碳体内部和渗碳体/基体界面处的元素分布和成分变化. 结果显示, 淬火样品中C原子由于自回火而出现轻微偏聚, 其它合金原子V,Nb, Si, Mn, Mo和Al等分布均匀. 450 ℃回火4 h样品中出现C原子偏聚区, 在该区域内, Mn含量较高, Mo和V轻微偏聚, Si和Al很少, 对应渗碳体析出, Si富集在渗碳体/基体界面处; 另外, 观察到C和V明显偏聚的单原子面, 周围富集Si和Mn, 对应合金碳化物析出初期形成的G.P.区, 成分主要为V4C3.     

Nb-V微合金钢中渗碳体周围元素分布的三维原子探针表征

将Nb-V微合金钢在1200℃同溶0.5 h后淬火,然后在450℃回火4 h,结合扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM),用三维原子探针(3DAP)研究渗碳体内部和渗碳体/基体界面处的元素分布和成分变化.结果显示,淬火样品中C原子由于自回火而出现轻微偏聚,其它合金原子V,Nb,Si,Mn,Mo和Al等分布均匀.450℃回火4 h样品中出现C原子偏聚区,在该区域内,Mn含量较高,Mo和V轻微偏聚,Si和Al很少,对应渗碳体析出,Si富集在渗碳体/基体界面处;另外,观察到C和V明显偏聚的单原子面,周围富集Si和Mn,对应合金碳化物析出初期形成的G.P.区,成分主要为V4C3.     

SiC颗粒增强Al-Fe-V-Si复合材料的SiC/Al界面形貌

采用喷射沉积工艺制备SiCp/Al-Fe-V-Si复合材料,并通过热压和热轧工艺对沉积坯进行致密化;通过高分辨电镜观察其SiC/Al界面形貌,并对比热暴露后的界面形貌。结果表明:复合材料主要存在两种SiC/Al界面,一种是厚度为3nm左右的晶态Si界面层,且在界面附近的基体中生成细小的Al4C3相;另一种是厚度为5nm的非晶态SiO2界面层,部分溶解的SiC颗粒向附近Al基体中注入游离态的Si,在界面附近形成Si的浓度梯度;两种界面都具有良好的润湿性,界面结合强度高;经640℃热暴露10h后,SiC/Al界面处生成的粗大Al4C3脆性相降低界面结合强度,从而降低复合材料的力学性能。     

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%。     

均匀化处理对A390铝合金微观组织和硬度的影响

通过分析比较共晶硅和析出相的数量、尺寸、形貌变化,研究了均匀化温度、均匀化时间和均匀化后的冷却速率对A390铝合金微观组织演变及布氏硬度的影响规律。结果表明:析出相的析出数量增加是均匀化处理后A390铝合金布氏硬度降低的主要原因,而共晶硅尺寸、形貌的改变对其影响较小。合金中析出相的析出数量主要受均匀化处理后的冷却速率影响,同一均匀化温度和时间下,随均匀化冷却速率的减小,析出相数量增多,布氏硬度迅速降低。均匀化处理后,共晶硅熔断粒化,Al2Cu相发生分解和球化,Al5Cu2Mg8Si6相数量增加。     

二次热压变形工艺对粉末冶金SiC_p/Al复合材料组织均匀性的影响

采用粉末冶金法在普通空气加热炉中烧结制备了不同 Si C含量的 Si Cp/ Al复合材料 ,并对其组织的均匀性作了研究。结果表明 ,对 Si Cp/ Al复合材料进行二次热压变形 ,可改善复合材料组织的不均匀性 ,使基体晶粒细化 ,Si C颗粒分布均匀 ,致密度提高。通过对不同热压工艺进行比较 ,发现 40 0℃× 190 k N× 10 min热压变形工艺对改善 Si Cp/ Al复合材料组织的不均匀性效果更好。     

玄武岩颗粒增强7A04铝基复合材料的界面结构及力学行为

采用喷射成形技术制备7A04铝合金及玄武岩颗粒增强7A04铝合金复合材料,利用金相显微镜(OM)、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)和能谱(EDS)分析复合材料微观组织和界面结构,对比研究复合材料的力学性能。结果表明:玄武岩颗粒在铝基体中弥散分布,并与铝基体形成强力结合界面,玄武岩颗粒边缘的SiO2不断被反应生成的Al2O3取代,形成一层几十纳米厚度的高温反应层,反应生成的Al2O3强化玄武岩颗粒与铝基体的结合界面;弥散分布的玄武岩颗粒促进基体中位错增殖、空位形成和析出相的析出,析出相主要以板状的η(MgZn2)相和亮白色条状或椭球状的T(Al2Mg3Zn3)相为主,结合界面、高位错密度及弥散分布的第二相显著提高复合材料的力学性能,添加玄武岩颗粒的7A04铝合金复合材料的屈服强度和极限拉伸强度分别达667 MPa和696 MPa,与未添加玄武岩颗粒的7A04铝合金相比分别提高10.4%和10.1%。     

热处理对原位自生Mg2Si/Mg-Al基复合材料组织与性能的影响

利用金属型铸造制备了原位自生Mg2Si/Mg-Al基复合材料,研究了热处理对该材料组织与性能的影响。结果表明T4处理改变了Mg2Si/Mg-Al基复合材料中Mg2Si的形貌与分布。随着保温时间的延长,棱状枝晶Mg2Si相发生熔断、球化,最终成为尺寸为10-30μm的颗粒;同时β-Mg17Al12相溶入到α-Mg基体中,在随后的时效过程中发生沉淀析出。由于β-Mg17Al12相的溶解,T4处理会降低该材料的硬度,但随后的时效析出可提高其硬度,415℃×12h固溶处理后175℃×16h(T6)时效,硬度可提高14.9%。热处理过程中棱状枝晶Mg2Si相的粒化可用吉布斯-汤姆逊定理解释。     

高体积分数MWCNTs/AZ80复合材料的显微组织

采用搅拌摩擦加工技术制备体积分数为19.5%的多壁碳纳米管(MWCNTs)增强AZ80镁基复合材料,研究经多道次搅拌摩擦加工(FSP)加工后复合材料的显微组织和MWCNTs在基体中的分布和稳定性,分析MWCNTs与基体的界面结构特征。结果表明:多道次FSP能提高MWCNTs在基体中的分散性,并在基体中形成了纳米晶,晶体尺寸仅5 nm左右。经多道次FSP后,MWCNTs在径向上的多壁结构未受到机械损伤,但经7道次加工后,在复合材料中发现有少量Al4C3相;碳纳米管与镁基体以半共格的界面形式相接。     

挤压加工对SiCp／Al复合材料组织和性能的影响

开展了挤压加工对 Si Cp/ Al复合材料显微组织和力学性能的实验研究。结果表明 :挤压加工有助于提高 Si C颗粒分布的均匀性 ,挤压棒料中的 Si C颗粒在挤压方向上定向、有序地排列 ,呈现出带状组织的特征 ;挤压加工还可以消除 Si Cp/ Al复合材料毛坯中的显微疏松缺陷 ,改善铝合金基体对 Si C颗粒损伤的容限性能 ,从而大幅度地提高复合材料的强度和塑性