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.     

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。     

SiC颗粒氧化行为及SiCp/铝基复合材料界面特征

界面反应和界面产物对SiCp/Al基复合材料的性能具有重要影响。对SiCp 的高温氧化行为进行了试验研究。结果表明 :SiCp 氧化起始温度为 80 0～ 85 0℃ ,其氧化增量和氧化产物SiO2 的体积分数及厚度与高温氧化处理的保温时间呈抛物线关系。以氧化处理的SiCp 为增强体 ,含Mg铝合金为基体 ,通过挤压铸造工艺制备复合材料。利用TEM和FE TEM对所得的复合材料界面进行观察 ,结果表明 ,在SiCp 表面形成了一定数量的尖晶石(MgAl2 O4 ) ,其数量和尺寸与Mg含量有关。由此 ,通过控制SiCp 的氧化处理工艺参数和基体合金成分 ,可以实现对SiCp/Al基复合材料界面反应及产物的控制     

SiC颗粒增强Al基复合材料成形极限的研究

采用损伤演变方程结合有限元模拟技术和实验结果 ,分析了 PRMMCs锻造过程中损伤场的分布及易出现裂纹的危险点 ,绘制了该材料的成形极限图 (FL D)。研究结果显示 ,该方法能为合理制定塑性加工工艺规范、控制成形产品质量提供理论依据。     

SiC颗粒增强铝基复合材料的连接现状

SiC颗粒增强铝基复合材料因其具有成本低、耐磨性好、高比强度和比刚度、高谐振频率等优良的性能受到关注,但由于难于机械加工,特别是焊接性较差制约其在工程中的应用推广. 文中通过对国内外SiC颗粒增强铝基复合材料的连接现状(焊接方法主要集中于熔化焊、扩散焊、搅拌摩擦焊和钎焊等)进行综述和评价. 结果表明,SiC颗粒和Al基体的较大物理化学性能差异是影响该种复合材料焊接性的主要因素;当SiC颗粒体积分数低于35%时,目前已取得令人基本满意的焊接效果,已具有小批量生产的趋势;但当SiC颗粒体积分数大于35%时,特别是针对高体积分数(55% ~ 75%)的复合材料而言,传统的熔化焊方法很难获得高质量的接头,因此选择合适的连接方法和特殊的焊料成分则成为该种材料的重要创新方向.     

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颗粒增强铝基复合材料的研究

研究讨论了用半固态搅拌铸造法制造SiCp／Al复合材料的制备工艺,并对所制得的复合材料进行了分析和性能测试。结果表明：用多层螺旋倾斜叶片搅拌棒对熔体适速搅拌,可增加SiCp的复合量,使SiCp与基体间浸润性良好,且分布较均匀。     

SiC颗粒增强铜基复合材料热残余应力的数值模拟

利用有限元方法建立轴对称模型分析了SiC颗粒尺寸、体积分数以及温度对铜基复合材料热残余应力的影响.结果表明,随温度的升高,残余应力很快增大;随SiC颗粒尺寸和体积分数的增大,残余应力均呈增大趋势.基体受残余拉应力,颗粒受残余压应力,在结合界面处存在最大残余拉应力.     

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。     

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...     

SiC颗粒增强Al复合材料的扩散反应连接试验

以Cu箔为中间层,利用金相显微镜、拉伸试验机、X射线衍射仪对SiC颗粒增强铝基复合材料进行了真空扩散反应连接试验研究.结果表明,连接表面的洁净与否对接头外观质量具有重要影响;连接温度升高,原子扩散区域增大而连接试样的整体力学性能变差;连接接头中有金属间化合物AlCu3的产生.     

Deformation behavior of SiC particle reinforced Al matrix composites based on EMA model

Effects of the matrix properties,particle size distribution and interfacial matrix failure on the elastoplastic deformationbehavior in Al matrix composites reinforced by SiC particles with an average size of 5μm and volume fraction of 12%werequantitatively calculated by using the expanded effective assumption(EMA)model.The particle size distribution naturally bringsabout the variation of matrix properties and the interfacial matrix failure due to the presence of SiC particles.The theoretical resultscoincide well with those of the experiment.The current research indicates that the load transfer between matrix and reinforcements,grain refinement in matrix,and enhanced dislocation density originated from the thermal mismatch between SiC particles and Almatrix increase the flow stress of the composites,but the interfacial matrix failure is opposite.It also proves that the load transfer,grain refinement and dislocation strengthening are the main strengthening mechanisms,and the interfacial matrix failure and ductilefracture of matrix are the dominating fracture modes in the composites.The mechanical properties of the composites strongly dependon the metal matrix.     

等温锻造对碳化硅颗粒增强铝基复合材料断裂韧性的影响

开展了粉末冶金法制备的20%SiC_p/2009Al复合材料坯锭的等温锻造实验,通过金相观察、扫描电镜(SEM)、拉伸和断裂韧性测试等方法研究了不同变形量对锻件微观组织和力学性能的影响。结果表明,随着等温锻造变形量的增大,SiC颗粒分布更加均匀,锻件的强度和塑性显著提高。通过SEM对材料断裂韧性裂纹扩展路径观察发现,主裂纹扩展发生在SiC颗粒偏聚区域的铝基体中。复合材料的断裂方式为以基体韧性断裂和增强体脆性断裂这2种方式为主。     

Tribological stability of particle reinforced aluminum matrix composites in braking

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＴｈｅｔｒａｎｓｐｏｒｔｍａｃｈｉｎｅ ,ｓｕｃｈａｓａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ ,ｔｒａｉｎａｎｄ ｐｌａｎｅｉｎｔｅｎｄｓｔｏｂｅｃｏｍｅｈｉｇｈ ｓｐｅｅｄａｎｄｌｉｇｈｔｅｒｏｎｅ ,ｂｕｔｔｈｅｒｅｌａｔｉｖｅｈｅａｖｙｂｒａｋｉｎｇｅｑｕｉｐｍｅｎｔｃｏｎｆｉｎｅｓｉｔｓｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ .Ｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｂｒａｋｅｄｉｓｋ ,ｗｈｉｃｈｉｓｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｄｂｙｃａｓｔｉｒｏｎ ,ｎｏｔｏｎｌｙｈａｓａｈｉｇｈｄｅｎｓｉｔｙ ,ｂｕｔａｌｓｏｍａｉｎｔ…     

SiC增强铝基复合材料焊接特性及其储能焊

分析了SiC增强铝基复合材料的焊接特性。讨论了SiC增强铝基复合材料熔化焊、钎焊和固相焊的研究现状。结合试验,重点探讨了SiC增强铝基复合材料储能焊,分析了储能焊焊接接头的金相组织,其焊接接头由熔核区、熔合区及热影响区组成。由于大的冷却速率使得熔核组织显著细化,具有快速凝固组织特征,表明储能焊可实现铝基复合材料的焊接,且具有独特的优点。     

SiC颗粒增强Al基复合材料及其性能研究

SiC颗粒的加入使SiC增强铝基复合材料拥有了优异的综合性能,从而成为具有广泛使用价值的先进复合材料。本文综述了SiC颗粒增强铝基复合材料的第二相特征及其对使用性能的影响规律。特别是对近年来倍受关注的SiC颗粒形状、尺寸、体积分数、颗粒分布和界面特征等对复合材料宏、微观性能的影响进行了详细论述。     

颗粒增强铝基梯度复合材料的摩擦磨损性能

摘要采用新型喷射沉积技术制备SiC体积分数呈连续分布(0～30%)的Al-Si基梯度复合材料,利用MG-2000型销-盘磨擦磨损试验机,研究不同滑动转速和载荷对该梯度复合材料摩擦磨损性能的影响.采用SEM和MHV-2000型维氏硬度计研究该梯度复合材料的显微组织、硬度及其耐磨性的梯度分布规律.结果表明随着滑动转速和载荷的增大,梯度材料的摩擦因数逐渐降低;材料的磨损率随载荷的增加而增大,随滑动转速的提高先增大后减小,在转速500 r/min时达到最大;对比研究沉积态与热压态材料的摩擦磨损行为,喷射沉积态由于孔隙等缺陷的存在,其磨损形式主要是磨粒磨损和剥层磨损;热压后,梯度材料的磨损形式以磨粒磨损和粘着磨损为主;随基体中SiC含量的逐渐增加,锭坯各部分硬度和耐磨性也随之提高.     

Effects of SiC volume fraction and aluminum particulate size on interfacial reactions in SiC nanoparticulate reinforced aluminum matrix composites

The SiC nanoparticulate reinforced Al-3.0 wt.% Mg composites were fabricated by combining pressureless infiltration with ball-milling and cold-pressing technology at 700 °C for 2 h. The effects of SiC nanoparticulate volume fractions (6%, 10% and 14%) and Al particulate sizes (38 μm and 74 μm) on interfacial reactions were investigated by SEM, TEM and X-ray diffraction. The results show that the MgO at the interface between SiC nanoparticulate and molten Al can provide a barrier for the diffusion of Si, C and Al. Using Al particulate (74 μm) as raw material, the Al₄C₃ phase was not found in the composites containing 6 vol.% and 10 vol.% SiC, but presented in the composites containing 14 vol.% SiC. When SiC content up to 14 vol.%, the products of MgO around SiC nanoparticulate are not enough to provide effective protection from the reaction between SiC and molten Al, therefore the diffusion of Si, C and Al can take place to produce Al₄C₃ and Si phases. Using 38 μm Al particulate as raw material, the fine Al particulate possesses the high reaction activity and can easily be embedded into the gap among the big Mg particulate segregated at the interface, resulting in the appearance of exposure surface of SiCp to the Al and the forming of diffusion channels for the atomics C, Si and Al. So, the formations of Al₄C₃ and Si phases were occurred.