SiC_P/7085复合材料制备工艺及实验研究

采用半固态金属-增强相混合工艺制备SiC颗粒体积分数为10%的SiC_P/7085铝基复合材料,研究微米SiC颗粒在机械搅拌、超声搅拌和复合搅拌等工况下在7085铝基体中的分布规律以及不同制备工艺对SiC_P/7085复合材料拉伸性能的影响规律。结果表明:机械搅拌能够改善颗粒分布的均匀性,但同时会增加气孔缺陷;超声搅拌能有效减少复合材料中的气孔数量;采用复合搅拌工艺(30min机械搅拌+30 min超声搅拌)制备的SiC_P/7085复合材料颗粒分布均匀、气孔显著减少,抗拉强度较基体合金有较大提高,其中SiC颗粒尺寸为80、30μm的复合材料的最大抗拉强度较基体分别提高了57%和67%。     

热压烧结SiCp/ZL101A复合材料显微组织研究

采用真空热压烧结在不同工艺参数下制备SiC颗粒体积分数分别为10%,20%,30%,40%的SiCp/ZL101A复合材料,研究烧结温度、保温时间等工艺参数对SiCp/ZL101A复合材料显微组织的影响以及SiC含量对SiC颗粒在基体ZL101A中分布均匀性的影响,同时对SiCp/ZL101A复合材料界面进行透射电镜显微分析。结果显示,随着烧结温度的增加,组织致密度增加,气孔数量及尺寸减小;保温时间的增加导致复合材料平均晶粒尺寸的增加;随着SiC颗粒体积分数的增加,SiC颗粒在基体ZL101A中分布均匀性变差;固相烧结法制备的SiCp/ZL101A复合材料中没有出现界面反应现象。     

基于正交试验的SiCp/ZL101与ZL101铝合金板材搅拌摩擦搭焊工艺优化

采用搅拌摩擦搭焊(FSLW)将SiC_p/ZL101复合材料与ZL101铝合金板材进行焊接以制备新型耐磨复合材料。以搅拌针工艺倾角、搅拌针转速、轴肩下压量、焊接速度为变量,抗剪强度、抗拉强度作为参考指标,研究了FSLW焊接SiC_p/ZL101复合材料与ZL101铝合金的工艺参数。首先进行单因素试验,确定各控制变量的取值范围,再进行4因素3水平正交试验。结果表明,通过正交极差分析工艺参数对参考指标的影响,发现工艺参数影响的主次顺序为：搅拌针转速>搅拌针工艺倾角>轴肩下压量>焊接速度。正交试验得到的最佳工艺参数是搅拌针转速为375 r/min、搅拌针工艺倾角为3.5°、轴肩下压量为0.15 mm、焊接速度为35.5 mm/min,在该工艺参数组合下制备的焊接件综合性能理想。     

铸造SiCp／Al复合材料耐磨性能研究

研究了利用液态搅拌铸造法所制备的SiC_p/ZL101复合材料的耐磨性。着重探讨了SiC颗粒的预处理状态及磨损试验载荷。路程对材料耐磨性的影响。结果表明,与基体合金或原始态SiC颗粒增强的SiC_p/ZL101复合材料相比,SiC_p经一定方法预处理后所增强的复合材料的的耐磨性显著提高,提高的幅度随磨损载荷或路程的增加而增大,而且其增大的幅度随SiC_p预处理状态的变化而存在显著差异。     

影响铝基复合材料中SiC颗粒分布均匀性的工艺因素

利用组织分析的方法,研究了工艺措施对液态机械搅拌铸造法制备的SiCp/6061A1复合材料中SiC颗粒分布均匀性的影响.结果表明:真空状态下650℃预处理3h.可提高SiC颗粒表面的活性,改善增强颗粒与铝液之间的润湿性;在Ar气流量0.4 m3/h.温度760℃,搅拌速度1500 r/min,搅拌时间25rain的工艺条件下,可得到增强颗粒分布均匀、气孔和夹渣极少的铝基复合材料.     

凝胶注模与真空压力浸渗法近净成形制备Al/SiC_P复合材料（英文）

针对Al/SiC_P复合材料机加工困难的问题,首先采用凝胶注模法得到具有复杂形状的SiC_P预制块,再通过真空压力浸渗近净成形制备具有高SiC_P体积分数的Al/SiC_P复合材料。复合材料基体采用三种合金,分别为纯Al、Al4Mg和Al4Mg2Si。结果表明:适用于凝胶注模的SiC_P浆料最佳参数为pH 10,TMAH含量0.5%(质量分数)和固相体积分数52%。在Al基体中添加Mg能改善基体与SiC_P颗粒界面的润湿性,从而提高复合材料的相对密度;在Al基体中添加Si有助于抑制有害界面相Al_4C_3的生成。制备的Al4Mg2Si/SiC_P复合材料具有较高的相对密度(99.2%)、良好的热导率(150 W·m~(-1)·K~(-1))、较低的线膨胀系数(10.1×10~(-6) K~(-1))以及优异的弯曲强度(489 MPa)。     

超声波搅拌对SiCp/ZL105复合材料制备的影响

采用超声波搅拌法制备SiCp/ZL105复合材料,研究了超声波导入时熔体的温度、搅拌时间和超声波输出功率对SiCp/ZL105复合材料基体的微观组织及SiC颗粒分散性的影响.结果表明,随着导入超声波输出功率的增大、搅拌时间的延长,ZL105合金的共晶体形貌由针状逐渐转变为细小的球状,SiC颗粒分散开并逐渐趋于均匀;超声波处理熔体的温度控制在600℃°左右时,可以获得最佳的效果,共晶体形貌呈细小的球状颗粒,SiC颗粒分散均匀.     

铸造ZL101A／SiCp复合材料的研究

采用真空搅拌复合工艺制备了铸造ZL101A／SiC复合材料,研究了变质和细化处理对复合材料组织的影响。结果表明：变质和细化处理铸造 ZL101A／SiC复合材料制备工艺的重要处理措施,可明显改善复合材料的组织。利用透射电镜对AL／SiC界面特征及界面反应进行分析,同时对该复合材料的铸造性能（熔体合金流动性能、线收缩、体收缩和热裂倾向）以及力学和物理性能进行了测试。     

SiC_p/ZL101A复合材料的磨损性能

采用真空热压烧结工艺制备了SiC颗粒体积分数分别为10%、20%、30%和40%的ZL101A复合材料,对其硬度与室温干摩擦磨损性能进行了测试分析,同时对其磨损机理进行了探讨。结果发现,复合材料硬度随着SiCp的增加而增加,当SiCp体积分数达到30%时,硬度达到最大值。基体ZL101A的主要磨损机理为粘着磨损,而SiCp/ZL101A复合材料的磨损过程是粘着磨损和磨粒磨损两种机制共同作用的结果。随着SiC颗粒体积分数的增加,粘着磨损所占的比例逐渐降低,从而使SiCp/ZL101A复合材料的磨损性能得以提高。     

SiCP增强泡沫铝基复合材料的制备工艺研究

将SiC颗粒增强铝基复合材料的制备技术与泡沫铝熔体发泡技术相结合,探索了制备SiC颗粒增强泡沫铝基复合材料的工艺方法。讨论了SiC颗粒与铝基体之间存在的润湿性,界面反应以及SiC颗粒在熔体中沉降等问题,通过选择合适的合金成分,对SiC颗粒进行预处理,采用特定的搅拌和发泡等一系列工艺方案成功地予以解决。在熔体发泡过程中,通过严格控制发泡温度、搅拌速度和搅拌时间等工艺参数,制得了孔隙率基本可调,SiC颗粒和孔洞分布均匀的泡沫铝样品。     

低过热度浇注SiC_p/Gr/ZL101复合材料组织与性能研究

采用半固态搅拌、低过热度重力浇注的方法制备了SiCp/Gr颗粒复合增强ZL101铝基复合材料。通过显微组织观察、拉伸试验以及阻尼性能测试,研究了不同体积分数SiCp/Gr对铝基复合材料性能的影响。结果表明,通过半固态搅拌、低过热度重力铸造法,使ZL101合金中的初生相α-Al由枝晶形态变为蔷薇状,晶粒明显细化。随着SiCp体积分数的增加,复合材料的抗拉强度先升高后降低,伸长率逐渐下降,复合材料的最高抗拉强度达到191MPa,比ZL101合金提高了32%。SiCp与Gr的加入改善了ZL101合金的阻尼性能,复合材料的内耗值Q-1明显高于基体合金,并且随着SiCp体积分数的增加,复合材料内耗值Q-1逐渐提高。     

高能超声波搅拌法制备SiCp/ZL101复合材料的研究

用浸渗法制备了SiCp／ZL101复合材料预制块，通过在预制块的稀释过程中施加高能超声波搅拌，获得了增强颗粒弥散均匀，基体合金组织细小的复合材料。实验结果表明，与机械搅拌法相比，高能超声波搅拌法可以显著改善增强颗粒与基体合金润湿性，使颗粒在基体中弥散分布，并可有效避免夹杂和气孔的产生，是一种制备SiCp／ZL101复合材料的理想方法。     

冷压烧结-热挤压复合工艺制备亚微米SiC_P/Cu复合材料的力学及耐磨性能

采用冷压烧结-热挤压复合加工工艺制备了亚微米SiC颗粒增强铜基复合材料,研究了SiC_P/Cu复合材料的微观组织、显微硬度、力学性能、导电性能和耐磨性能。结果表明:采用本方法可以获得组织致密的亚微米SiC颗粒增强Cu基复合材料。复合材料5vol%亚微米SiC_P/Cu复合材料展现出了优良的耐磨性能,是锡青铜的1.7~8倍。在复合材料磨损表面形成了高硬、SiC颗粒弥散均匀的耐磨损层。     

搅拌工艺对SiCp/A356复合材料中SiC颗粒分布及性能的影响

采用不同的半固态搅拌工艺(变化搅拌速度和搅拌时间),制备了SiC颗粒增强A356复合材料。利用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和磨损试验机研究了搅拌工艺参数对复合材料中SiC颗粒的分布、孔隙率以及磨损量的影响。结果表明,在搅拌速度550 r/min、搅拌时间30 min下,制备的SiCp/A356复合材料SiC颗粒分布均匀,孔隙率相对较低,耐磨性好。     

搅拌铸造法在SiC_p/Al复合材料制备中的应用研究

为了了解搅拌铸造法制备SiCp/Al复合材料时的各种问题(如何控制颗粒均匀分布,颗粒作用下基体合金的凝固过程等),选用搅拌铸造法制备出了组织均匀、性能良好的复合材料。主要分析了颗粒预处理和搅拌工艺参数对复合材料组织性能的影响,探讨了搅拌铸造方法在SiCp/Al复合材料制备中的应用。     

搅拌摩擦加工CNTs/ZL114A铝基复合材料的热处理及力学性能

采用搅拌摩擦加工法制备CNTs/ZL114A复合材料,结合差示扫描量热法(DSC)、金相组织(OM)、扫描电镜(SEM)及力学性能测试,确定了该复合材料的最佳热处理工艺,并研究了CNTs体积分数对该复合材料热处理前后性能及组织的影响。结果表明:复合材料最佳固溶时效处理工艺为530℃×10h+165℃×5h。当CNTs体积分数为6%时,该复合材料热处理前后抗拉强度都达到峰值,未热处理复合材料强度达到230MPa,较ZL114A合金母材提高28%,T6热处理后复合材料强度达到330MPa。     

工艺因素对SiCp/AZ91复合材料颗粒均匀性的影响

用半固态搅拌法成功制备出了颗粒分布均匀、孔隙率低的SiCp/AZ91颗粒增强镁基复合材料,研究了搅拌速度、颗粒尺寸、搅拌叶轮旋向、颗粒预处理工艺等因素对SiCp/AZ91复合材料中颗粒分布均匀性的影响。研究发现,颗粒预处理对分布均匀性有显著影响,经过高温预氧化处理的SiC颗粒与镁合金基体润湿性很好,在半固态搅拌制备中能有效改善颗粒与基体的界面结合和颗粒分布均匀性。在其他工艺因素一定时,颗粒粒径越大,分布越均匀;搅拌速度越低,颗粒分布越不均匀。当颗粒较小时(<50μm),搅拌叶轮的旋向对分布均匀性有重要影响。确定优选工艺参数为:上旋桨、半固态等温温度为585℃、搅拌速度为400r/min、颗粒尺寸为50μm、颗粒的体积分数为15%。     

T6热处理对Al+SiC预制颗粒增强ZL101/ZL101-Mg基复合材料组织和力学性能影响的研究

通过半固态搅拌铸造的方法制备了Al+SiC预制颗粒增强ZL101基及ZL101-Mg基复合材料,研究了T6热处理对该复合材料微观组织及力学性能的影响。结果表明,T6热处理对Al+SiC预制颗粒增强ZL101基复合材料和Al+SiC预制颗粒增强ZL101+Mg基复合材料中SiC颗粒的分布没有明显影响。但T6热处理使Al+SiC预制颗粒增强ZL101复合材料中共晶硅细化,Al+SiC预制颗粒增强ZL101+Mg复合材料中共晶硅长大变粗。T6热处理对Al+SiC预制颗粒增强ZL101复合材料抗拉强度的平均提升率达到了54.44%,对其伸长率的平均提升率为5.47%。对Al+SiC预制颗粒增强ZL101+Mg复合材料抗拉强度的平均提升率为13.52%,对其伸长率的平均提升率为31.5%。     

双级机械搅拌铸造SiC_p/A357复合材料的工艺及性能

以A357铝合金和SiC_p粉作为原料,采用双级搅拌桨在不同工艺参数下对SiC_p含量为20%的A357复合材料进行搅拌铸造,研究了不同工艺参数对SiC_p分布均匀性的影响。对制得的SiC_p/A357复合材料进行T6热处理,采用扫描电镜、硬度测试及拉伸试验,分析了热处理前后组织和力学性能的变化。结果表明,采用双级搅拌桨在搅拌温度为610℃,搅拌转速为800 r/min,搅拌时间为20 min下制备的复合材料中SiC_p分布均匀性最佳。经T6热处理后,复合材料的抗拉强度和硬度明显上升,抗拉强度达到345 MPa,硬度(HB)为123.3,相比铸态分别提高66%和48.6%。断口分析表明,SiC_p/A357复合材料的断裂机制为界面脱粘、Si C颗粒的断裂和基体合金的韧性断裂的混合机制。     

挤压铸造对α-Al_2O_3p/ZL109复合材料组织与性能的影响

采用半固态搅拌技术向铝熔体中加入SiO_2粉末,通过熔体原位反应成功制备了α-Al_2O_(3p)/ZL109复合材料,并在不同挤压力下对复合材料进行了成形试验。利用扫描电镜和X射线衍射仪对复合材料的微观组织和相组成进行了分析,并测试了其力学性能。结果表明,挤压铸造原位α-Al_2O_(3p)/ZL109复合材料铸件内部缺陷少、增强颗粒均匀分散;挤压铸造后,复合材料在铸态和热处理态的抗拉强度、硬度、伸长率均明显高于ZL109合金,且随挤压力增加而提高。