扭转圈数对高压扭转SiC_P/Al复合材料界面扩散行为和组织性能的影响

采用OM和EDS研究不同扭转圈数下高压扭转法制备SiC_P/Al复合材料的显微组织和界面扩散行为,并结合组织特点和界面特征分析扭转圈数对复合材料拉伸性能和断裂机理的影响。结果表明:扭转圈数的增加可以有效提高SiC颗粒分布的均匀性,闭合孔隙,界面处Al元素扩散能力增强,扩散距离增大,Al扩散系数实际计算值较理论值增大了10~(17)倍,形成以元素扩散和界面反应为主的强界面结合,试样抗拉强度和伸长率不断提高,少量的SiC颗粒均匀分布在断口韧窝中,断裂主要以基体的韧性断裂为主;当扭转圈数较大时,SiC颗粒在剧烈剪切作用下破碎加剧,颗粒"再生团聚"导致孔隙率增大,潜在裂纹源增多,形成大量结合强度较低的断裂新生界面,试样抗拉强度和伸长率显著降低,在团聚位置易形成尺寸较大的深坑韧窝,复合材料断裂呈现韧性断裂与脆性断裂的混合模式。     

高压扭转法对SiC_p-Al基复合材料颗粒分布的影响

采用高压扭转(High-Pressure Torsion,HPT)工艺制备SiCp-Al基复合材料。通过显微组织的定性分析及样方法的定量计算,深入研究不同工艺参数对SiC颗粒分布的影响规律,结果表明:采用高压扭转法可以直接将8.75%(体积分数)SiC-Al混合粉末制备成金属基复合材料。通过金相分析得出:SiC颗粒在试样不同扭转半径处分布情况具有差异:工艺参数(温度、压力、圈数)对SiC颗粒分布有重要影响,结合样方法对颗粒分布情况的定量分析得出:随着扭转圈数、压力、扭转半径的增大,剪切作用增强,SiC颗粒分布均匀性提高;变形温度升高,基体流动性提高,颗粒分布均匀性得到改善。     

搅拌摩擦加工法制备碳纳米管增强铝基复合材料

为了制备晶粒细小、 组织均匀的复合材料, 提高材料的力学性能, 用搅拌摩擦加工法制备碳纳米管增强铝基复合材料, 并对不同碳纳米管含量的复合材料的微观结构、 拉伸性能及断口形貌进行分析。结果表明: 碳纳米管添加到铝基体中, 搅拌摩擦中心区晶粒细小, 碳纳米管与基体之间结合良好, 未发现明显的缺陷; 碳纳米管对基材有明显的强化作用, 铝基复合材料抗拉强度随着碳纳米管含量的增加而提高; 碳纳米管体积分数为7%时, 抗拉强度达到201 MPa, 是基材的2.2倍; 复合材料在宏观上呈现脆性断裂特征, 微观上呈现韧性断裂特征, 其断裂机制以CNTs/Al界面脱粘、 基体撕裂和增强体断裂为主。      

关键参数对铜粉锥形件HPT成形的影响

高压扭转工艺具有极强的晶粒细化和粉末固结效果,而且非常适用于回转体零件的生产,为了制备出性能优异的药型罩,将高压扭转工艺应用于铜粉锥形件成形.采用单因素实验法,利用HPT专用液压机、倒置金相显微镜和金相软件系统,以及排水法测相对密度等方法,研究了温度、压力、扭转角速度和扭转圈数对致密度和晶粒尺寸的影响.结果表明：随着温...     

铜基复合粉末高压扭转成形组织性能研究

目的研究压力和成形温度对材料强度及塑性的影响。方法将按照合金配方调配好的铜铝混合粉末,置于限制型高压扭转模具型腔中,进行大塑性变形,采用金相显微镜分析了压力和扭转圈数对所制备的试样显微组织的影响,并对制备试样进行了室温拉伸力学性能测试。结果提高压力和成形温度,即使扭转圈数较少也可以获得细化均匀的显微组织,可以获得拉伸断裂强度较大的材料;材料断裂机理为混合断裂。结论高压扭转法可以制备抗拉强度较大的铜基合金试样。     

压扭对20CrMnTi端面组织性能的影响研究

通过实验对20CrMnTi材料的高压扭转成形过程进行了研究,重点考察了试样的端面的组织分布和硬度的变化,分析了外界压力、扭转圈数2个重要的工艺参数对20CrMnTi材料组织和硬度的影响。实验结果表明:高压扭转能够有效地细化晶粒,改善材料组织,且随着外界压力的增大、扭转圈数的增多,晶粒细化越明显,显微硬度提高越显著。     

Nb丝增强Ti-48Al-2Cr基复合材料制备及复合机制

采用真空水冷铜坩埚感应熔炼炉及石墨型离心铸造工艺,制备了Nb丝连续增强Ti-48Al-2Cr基复合材料.测试了该复合材料的显微结构、界面结合形貌与力学性能.研究结果表明:Nb丝与基体结合良好,界面处元素发生了相互扩散,界面层组织为Ti2 AlNb相,α2-Ti3 Al相及γ-TiAl相,硬度呈梯度分布,在界面层处最高为...     

添加SiO2纳米粉末AC辅助Al/Cu等离子弧熔钎焊接头组织及性能分析

从工艺方法改进和界面调控方面提出了添加SiO₂纳米粉末AC辅助Al/Cu等离子弧熔钎焊,实现了成形及力学性能良好的Al/Cu异种金属接头,并对界面处微观组织及接头力学性能进行了对应分析,对其界面形成的内在机理进行相应阐述。结果表明,AC辅助电弧的引入可显著改善Al在Cu母材表面的润湿铺展性能,接头有效连接长度由12.25 mm增加至15.2 mm;接头微观组织分析表明,纳米SiO₂吸附于Cu界面及IMC层,起到了扩散阻挡作用,阻碍了Al和Cu原子的反应和相互扩散,减小了焊接过程中界面IMC的厚度,减缓了等温时效过程中IMC的生长。同时,较大的有效连接长度和对IMC层的抑制作用使添加SiO₂纳米颗粒AC辅助电流值为45 A的接头断裂承受最大载荷为0.85 kN,断裂位置位于铝侧热影响区,接头力学性能较好。     

机械球磨对Ti/Al混合粉末组织和热稳定性影响的研究

为了探索一种制备高综合性能TiAl基金属间化合物的新方法，研究了机械球磨对Ti、Al粉末微观组织及其热稳定性的影响，结果表明，在机械球磨的作用下Al粉末晶粒以高于Ti的速率细化，最终形成局部含少量Ti 纳米晶的非晶，但在整个过程中未发现Ti、Al元素相互扩散形成Ti-Al金属间化合物中间相；不同球磨时间作用下的Ti/Al粉末中贮有不同的能量，且随时间的延长而增加，以非晶化粉末最为显著，内能的增加是由于机械合金化过程引入了大量的微观缺陷所致，对不同球磨时间的粉末进行热处理显示，球磨时间的增加可大幅度降低形成Ti-Al金属间化合物的温度，球磨75h的复合粉末甚至在350℃，保温1h即可转变成金属间化合物。     

双屏蔽(B4C-W)/6061Al层状复合板设计与性能

基于B₄C和W良好的屏蔽中子和γ射线性能,采用6061铝合金作为基体,设计了一种新型双屏蔽(B₄C-W)/6061Al层状复合材料,通过放电等离子烧结后加热轧制成板材,对制备的复合材料微观组织和力学性能进行了研究。结果表明,屏蔽组元B₄C和W颗粒均匀地分布在6061Al基体中,层界面、B₄C/Al、W/Al异质界面之间结合良好,无空隙和裂纹。在颗粒与基体界面处形成扩散层,扩散层的厚度约为6 μm (W/Al)和4 μm (W/Al)。轧制态的(B₄C-W)/6061Al层状复合板的屈服强度(109 MPa)和极限抗拉强度(245 MPa)明显优于烧结态的复合材料,但断裂韧性降低。强度提高的原因主要是轧制后颗粒的二次分布、均匀性及界面结合强度提高,基体合金的晶粒尺寸减小,位错密度增加。层状复合板的断裂方式为基体合金的韧性断裂和颗粒的脆性断裂。      

Development of Some Fundamental Research of SiC_W/Al Composites in HIT PartⅠ Microstructure and SiC/Al Interface of SiC_W/Al Composites

The microstructure of SiC whisker reinforced aluminium alloy (SiC_w/Al) composite is reviewed,andthe SiC-Al interface in SiC_w/Al composite is especially discussed,The main contents aremorphology of the aluminium matrix in SiC_w/Al composite;microstructures and defects of SiCwhiskers in SiC_w/Al composite and bonding mechanisms of the SiC-Al interface in SiC_w/Al com-posite.     

SiC 颗粒增强金属基复合材料弹性模量与界面结合状况关系研究

通过比较SiC_P/1100A l 和SiC_P/7075A l 两种复合材料的界面状况和弹性变形特点发现:两种复合材料界面结合状况的不同导致材料弹性模量相差较大, 界面把载荷从基体传递到增强体是复合材料弹性变形阶段的重要强化机制, 而且强化机制的作用发挥取决于基体与增强体之间的界面结合力。      

SiC_P/Al基复合材料在等径角挤扭变形中的界面原子扩散行为

为了研究金属基复合材料在剧烈塑性变形(SPD)过程中增强颗粒与金属基体的界面连接机制,通过等径角挤扭(ECAP-T)工艺在较低温度下制备块状10wt%SiCP/Al基复合材料,并对经过1、2和4道次ECAP-T变形的SiC颗粒与纯Al之间的界面反应以及元素扩散进行了研究。通过TEM和XPS研究了界面和元素扩散,结果表明:即使在较低的外界制备温度下,Al和SiC颗粒表面的SiO2层也能够发生反应,形成主要由Al2O3组成的界面层。相比理论计算值,ECAP-T变形可以将Al的扩散系数提高约1016倍,增强扩散的原因主要是ECAP-T变形促使界面温度升高,且在铝基体内产生空位、位错和晶界等高密度晶格缺陷。     

SiCw/Al复合材料的界面

本文研究了SiCw/Al金属基复合材料的界面问题。用俄歇电子谱仪(AES)对断口表面和对它进行溅射剥层后分析的结果表明SiC晶须与基体Al结合良好。通过透射电镜和X射线能谱观测,没有发现界面反应层存在的迹象。分析表明既没有C、Si元素通过界面向基体中的扩散,也没有Al通过界面向晶须中的扩散。X射线衍射试验结果进一步证实了这一点。研究还表明SiC晶须与其周围的Al基体可能存在某种位向关系。      

纳米SiC晶须和SiC颗粒混合增韧ZrB2陶瓷性能

分别采用纳米SiC晶须(SiC_W)、SiC颗粒(SiC_P)及SiC_W与SiC_P共同增韧ZrB₂陶瓷,在1950℃、20 MPa压力、氩气气氛下热压烧结制备了致密的SiC/ZrB₂陶瓷材料。研究了SiC_W和SiC_P的添加量对于SiC/ZrB₂陶瓷材料的显微结构、力学性能的影响,并分析了SiC_W和SiC_P对ZrB₂陶瓷力学性能影响的协同作用和增韧机制。结果表明：含15 vol% SiC_W 的复合材料的韧性达到8.08 MPa·m1/2,含15 vol% SiC_P的复合材料的韧性达到8.515MPa·m1/2,共同添加15 vol% SiC_W和15 vol%SiC_P的复合材料的韧性最高达到9.03 MPa·m1/2。SiC/ZrB₂复合材料强度和韧性提高的原因在于SiC_W和SiC_P抑制ZrB₂晶粒长大,促进ZrB₂的致密化,此外,SiC_W和SiC_P的协同作用也有助于材料韧性的提高。     

Studies on mechanical and dry sliding wear of Al6061–SiC composites

Particulate reinforced Al-MMCs exhibits better mechanical properties and improved wear resistance over other conventional alloys. In the present paper, the experimental results of the mechanical and tribological properties of Al6061–SiC composites are presented. The composites of Al6061 containing 2–6 wt% SiC were prepared using liquid metallurgy route. The experimental results showed that the density of the composites increase with increased SiC content and agrees with the values obtained through the rule of mixtures. The hardness and ultimate tensile strength of Al6061–SiC composites were found to increase with increased SiC content in the matrix at the cost of reduced ductility. The wear properties of the composites containing SiC were superior to that of the matrix material.     

SiC_P表面镀Ti改性对SiC_P/Al2014复合材料组织及力学性能的影响

采用盐浴镀的方法对SiC_P进行表面镀Ti处理,并通过搅拌铸造的方法制备了表面镀Ti改性SiC_P/Al2014复合材料。研究了镀Ti SiC_P的尺寸和体积分数对SiC_P/Al2014复合材料微观组织和力学性能的影响规律。结果表明:表面镀Ti处理能有效改善SiC_P在Al基体中的分散均匀性;但随着SiC_P体积分数提高,相同尺寸的镀Ti SiC_P在Al基体分散均匀性逐渐变差,当SiC_P体积分数相同时,其在Al基体中的分散均匀性随着SiC_P尺寸的增加逐渐变好。SiC_P尺寸相同时,SiC_P/Al2014复合材料的常温拉伸强度随颗粒体积分数的增加先增大后减小,SiC_P尺寸为5μm和10μm的SiC_P/Al2014复合材料抗拉强度在颗粒的体积分数为4%时达到最高,分别为524MPa和536MPa;SiC_P/Al2014复合材料的高温(493K)抗拉强度随着SiCp体积分数增加而增大,SiC_P尺寸为5μm和10μm的SiC_P/Al2014复合材料抗拉强度在颗粒体积分数为6%时达到最高,分别为308 MPa和320 MPa。     

SiC颗粒增强铝基复合材料的纯铜中间层液相扩散焊

采用Cu箔中间层在Ar气氛保护、550℃条件下过渡液相扩散焊(TLP)焊接SiC颗粒(SiC_P)增强Al基复合材料SiC_P/ZL101和SiC_P/Al (SiC_P 10vol%),对母材与焊接接头的微观组织、剪切强度、焊接接头剪切断面与断裂路径等进行分析。结果表明:在铸Al(ZL101)与纯Al(Al)基体中,分别通过共晶温度较低的Al-Si-Cu(524℃)三元共晶反应与Al-Cu(548℃)二元共晶反应实现中间层金属/基体金属(M/M)界面润湿。其中铸Al基体焊接接头中虽有颗粒偏聚,但由于Al-Si-Cu三元共晶反应的Cu含量(26.7wt%)低于Al-Cu二元共晶反应的Cu含量(33wt%),SiC_P/ZL101焊接接头焊缝中CuAl₂相少于SiC_P/Al焊接接头焊缝中的CuAl₂相,且未出现CuAl₂相的聚集,故其强度较高。Cu中间层形成的金属间化合物CuAl₂相是影响焊接接头力学性能的重要因素,两种复合材料焊接接头的剪切强度分别为85.4 MPa和73 MPa。      

SiCP/Al复合材料的拉伸性能

对高体积分数碳化硅颗粒增强铝基(SiC_P/Al)复合材料的拉伸强度进行了试验研究。发现在较高应力水平下经过2次卸载的试件与未做卸载的试件相比,拉伸强度变化很小,说明加载-卸载过程对材料的拉伸强度影响不大。在试验研究的基础上,使用ANSYS软件建立了有限元模型,对SiC_P/Al复合材料的拉伸特性进行了仿真模拟。研究结果表明,低体积分数SiC_P/Al复合材料的力学性能更接近塑性材料;而高体积分数SiC_P/Al复合材料的力学性能则接近于脆性材料。拉伸强度模拟计算误差非常小,基体破坏是导致高体积分数SiC_P/Al复合材料破坏的主要因素。