喷射沉积SiC_p/Al基复合材料致密化及其显微组织与力学性能

采用热压后多道次热轧制备喷射沉积SiC_p/Al-8.5Fe-1.3V-1.7Si复合材料板材,研究热压、轧制工艺参数对复合材料显微组织、力学性能的影响。对热压后和轧制后的SiC颗粒的形状与分布、弥散粒子形貌、致密度与硬度进行研究,并分析与总结致密化过程中孔隙与沉积颗粒的变形。结果表明:在热压温度480℃、压力125 MPa,且当坯料直径略小于热压模内径时进行热压会产生一定程度的剪切变形,有利于SiC颗粒的均匀分布和孔洞的闭合;此时弥散粒子粒径为50~80 nm,晶粒粒径为600~900 nm,位错少,相对密度达98.8%,但仍残留孔隙。轧制过程中的大剪切变形促进了沉积颗粒的变形和颗粒之间冶金结合,有利于提高材料的致密度和力学性能。经480℃多道次热轧,沉积颗粒边界消失,弥散粒子钉扎位错,Al_(12)(Fe,V)_3Si约为100 nm、晶粒约为1μm,无明显Al_(13)Fe_4相析出,材料相对密度达99.5%。当轧制总压下量低于20%时,SiC颗粒无序分布,孔隙减少,密度和硬度增加;当总压下量为20%~40%时,由于SiC颗粒相对基体转动和滑动产生孔隙引起密度和硬度下降。总压下量超过40%时,SiC颗粒的长轴方向平行于轧制方向,SiC颗粒与基体之间的间隙逐渐弥合,密度和硬度升高。当总压下量达到95%,相对密度达99.5%。     

喷射沉积SiC_p/Al-Fe-V-Si板坯的楔形压制与组织演变

采用多层喷射沉积技术制备了SiC_p/Al-8.5Fe-1.3V-1.7Si复合材料板坯,再通过多道次楔形压制制备了复合材料板材。介绍了楔形压制喷射沉积铝基复合材料的压制设备、成形原理与过程;研究了板坯在楔形压制过程中孔洞、SiC_p分布、弥散粒子和SiC-Al界面的演变。结果表明,楔形压制工艺能有效致密喷射沉积板坯,当压下量为50%时,沉积颗粒边界消除,相对密度达97.6%,且能使SiC_p分布均匀,但因剪切作用小,弥散分布的微型孔洞未能完全消除;板坯在480℃下多道次楔形压制,弥散粒子依然保持在60~100nm,未见明显长大,且未向Al13Fe4等平衡相转变,SiC-Al界面干净,纳米过渡层可以提高界面润湿性。     

SiCp/Al-8.5Fe-1.3V-1.7Si复合材料的显微组织及室温力学性能

研究了多层喷射沉积SiCP/Al-8.5Fe-1.3V-1.7Si复合材料通过挤压后再轧制以及模压致密后再轧制的显微组织特点及其室温力学性能。通过金相显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜和透射电镜观察在加工过程中复合材料的显微组织,分析显微组织密度对室温力学性能的影响。结果表明：通过挤压后再轧制以及模压后再轧制的SiCp/Al-8.5Fe-1.3V-1.7Si复合材料具有突出的室温性能,其中通过挤压后轧制板材的室温抗拉强度（σb）达555 MPa,模压后轧制得到的板材室温抗拉强度（σb）达620 MPa;分析认为其突出的室温性能主要得益于复合材料中的颗粒状SiC的颗粒增强以及材料中弥散析出的Al13（Fe,V）3Si相、喷射沉积工艺得到基体材料的细小晶粒（约800 nm）、通过大量变形形成晶粒内和晶界附近的位错缠结以及喷射原始颗粒边界氧化皮的破碎而产生的强化。     

不同拉伸温度下SiC颗粒增强Al-Fe-V-Si复合材料的断裂行为

采用喷射沉积工艺制备SiCP/Al-11.7Fe-1.15V-2.4Si复合材料,并通过热压工艺对复合材料进行致密化,再通过热轧加工成板材。对复合材料的显微组织以及不同温度下复合材料的断裂性能和断口形貌进行研究。结果表明:采用热压致密后再热轧工艺能使SiC颗粒分布均匀,长轴方向平行于轧制方向,有利于增强复合材料的力学性能,复合材料的断裂性能和断面形貌与拉伸温度以及SiC的分布和取向相关,随着拉伸温度升高,SiC/Al界面强度减弱,拔断的SiC颗粒逐渐减少,SiC颗粒的拔出成为主要的裂纹源;与基体金属不同的是,复合材料的塑性随着温度升高而降低。     

喷射成形Al-8.5Fe-1.1V-1.9Si合金的热稳定性

利用喷射成形技术制备了Al-8.5Fe-1.1V-1.9Si合金,借助透射电镜、X射线衍射和拉伸测试等手段研究了合金的微观组织和力学性能.结果表明,沉积态组织是由α-Al基体和Al12(Fee,V)3Si耐热相所组成.合金在400℃保温24 h后具有高的拉伸强度,颗粒状的耐热相Al12(Fe,V)3Si的尺寸变化不大,显示了良好的热稳定性.     

快速凝固Al-Fe-V-Si合金喷射沉积坯的显微组织与力学性能

用喷射沉积法制备快凝Al-8.5Fe-1.3V-1.7Si合金沉积坯,通过金相、X射线衍射、透射电镜、扫描电镜、拉伸力学性能测试等分析手段研究快凝Al-Fe-V-Si合金喷射沉积坯的显微组织与力学性能。结果表明,喷射沉积Al-Fe-V-Si合金坯是由形状大小不同的雾化液滴沉积凝固微区(粉末)构成,也存在大量的孔隙和原始粉末界面。沉积坯主要由α(Al) Al12(Fe,V)3Si(bcc,a≈1.260nm)的两相混合组织构成,细小的Al12(Fe,V)3Si球形颗粒均匀分布在α(Al)基体上,但不同粉末内部组织形态存在差异,使沉积坯表现出组织微观不均匀性。喷射沉积坯的力学性能与坯体致密度存在强烈的依赖关系,大量孔隙和原始粉末界面的存在使得坯体强度和塑性都处于较低的水平。     

AlSi20/8009铝合金在加热至熔点附近温度和冷却过程中的相演变（英文）

将AlSi20/8009铝合金加热至熔点附近温度后进行冷却,利用差热扫描量热仪、扫描电子显微镜、能量分散谱仪和X射线衍射仪研究外加Si对Al_(12)(Fe,V)_3Si弥散体相演变的影响。结果发现,当AlSi20/8009铝合金在580～600°C保温时,Al_(12)(Fe,V)_3Si和Si相演变成为针状Al_(4.5)Fe Si相和富V纳米相。提高保温温度至620～640°C,Al_(4.5)Fe Si相和纳米相逆向演变为Al_(12)(Fe,V)_3Si相和Si相,其中Al_(12)(Fe,V)_3Si相具有粗大六边形形貌。当AlSi20/8009铝合金在640°C保温后冷却至570°C或更低的温度时,Si相和粗大六边形Al_(12)(Fe,V)_3Si相演变成片状Al_(4.5)Fe Si相和富V纳米相,这是一种不同于Al-Fe-Si三元体系的Al_(4.5)FeSi相的新型形成路径。     

原位TiC颗粒对喷射成形Al-Fe-V-Si合金组织和性能影响

通过扫描电镜和透射电镜分析研究了原位反应生成的TiC颗粒对喷射成形态及挤压态的Al-8.5Fe-1.4V-1.7Si合金显微组织的影响,并对合金的力学性能进行了测试。结果表明,原位反应生成的TiC颗粒均匀地分布在合金基体中并细化了基体合金的晶粒,提高了合金的高温组织稳定性;喷射成形Al-8.5Fe-1.4V-1.7Si 3.0TiC合金挤压态的室温和高温强度明显高于喷射成形Al-8.5Fe-1.4V-1.7Si合金挤压态的强度,而且塑性也有明显的提高。     

喷射沉积SiC/Al-Fe-V-Si复合材料的组织与力学性能研究

研究了沉积态、热压态和热压+轧制态体育器材用Si C/Al-Fe-V-Si复合材料的显微组织和力学性能,并对拉伸断口形貌进行了观察。结果表明:喷射沉积态、热压态和热压+轧制态复合材料主要由α-Al、β-Si C和Al_(12)(Fe,V)_3Si相组成,并没有出现其它高温条件下容易出现的θ-Al_(13)Fe_4脆性相的衍射峰;经过热压以及热压+轧制处理后Si C/Al-Fe-V-Si复合材料的抗拉强度和断后伸长率都相对于沉积态得到不同程度的提高;热压态复合材料的断裂方式为局部韧性和整体脆性的混合断裂,而热压+轧制复合材料的断裂方式为韧性断裂。     

Al-8.5Fe-1.3V-1.7Si/SiCp复合材料热加工工艺的研究

研究了多层喷射沉积Al-8．5Fe．1．3V．1．7Si／SiC，复合材料的热加工工艺，以及不同工艺对其力学性能的影响。通过调整不同的工艺参数来获得最优化的工艺，并通过金相、X-射线、扫描电镜、透射电镜观察了在不同加工过程中复合材料的显微组织，分析了工艺参数对其加工性能以及最终力学性能的影响。结果表明，在490℃通过挤压后再轧制以及模压后再轧制的从8．5Fe-1．3V．1．7Si／SiC，复合材料具有突出的室温性能和高温性能，热压后轧制得到的板材室温抗拉强度达620MPa，315℃下抗拉强度达300MPa，400℃下抗拉强度为185MPa。分析认为其突出的室温性能和高温性能主要是得益于复合材料中的颗粒状SiC与基体的结合状况良好以及材料中弥散析出的Al13（Fe，V）3Si相、喷射沉积工艺得到的细小品粒（约800nm），并且通过大量变形形成晶粒内和晶界附近的位错缠结以及喷射原始颗粒边界氧化皮的破碎而产生的强化。     

3104合金均匀化过程中金属间化合物的演变

利用金相显微镜、扫描电镜等对不同温度、不同时间均匀化的3104合金中化合物的转变情况进行研究。结果表明,3104合金铸锭组织中的粗大化合物主要为(Fe Mn)Al_6相,少量为α-Al_(12)(Fe Mn)_3Si相,其相对比例10%。均匀化过程中(Fe Mn)Al_6相向α-Al_(12)(Fe Mn)3Si相转变,随温度升高和保温时间延长,α-Al_(12)(Fe Mn)_3Si相比例增加,在580和600℃保温20 h后,α-Al_(12)(Fe Mn)_3Si相比例达80%以上。转变过程中,α-Al_(12)(Fe Mn)_3Si相中产生细小密集的铝点,随时间延长铝点合并而变得粗大稀疏。同时,晶粒内析出Al_(12)Mn_3Si弥散相,500℃均匀化时弥散相尺寸细小密度最大。随温度升高,弥散相尺寸增大密度减小,580和600℃保温后弥散相尺寸粗大,分布稀疏。因此,580和600℃均匀化可以获得较合理的化合物比例和弥散相分布。     

钛合金在汽车上的应用和展望

综述了近三十年来国外汽车用钛合金的研究开发现状汽车用钛合金包括Ti-5Al-2Cr-1Fe,Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo,Ti-6Al-4V,Ti-3Al-2.5V,Ti-6Al-4V/TiB,Ti-Al-Sn-Zr-Nb-Mo-Si/TiB,Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo4Zr,Ti-6V-2Sn-4Zr-2Mo,Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo-0.1Si,Ti-6Al-2.7Sn-4Zr-0.4Mo-0.45Si,Ti-3Al-2V-0.2S-0.47Ce-0.27La,Ti-6Al-1.7Fe-0.1Si/10TiB,Ti-4.5Fe-6.8Mo-1.5Al/10TiB,Ti-6Al-2Fe-0.1Si等.估计到2001年,全世界汽车用钛合金将达到6000t.     

含高体积分数SiC_p的Al复合材料微观组织及弯曲性能

利用无压浸渗法制备高体积分数SiC的SiC_p/Al复合材料.采用XRD和SEM对复合材料的相组成、微观组织及断口形貌进行分析,研究颗粒粒径分布和基体合金成分对复合材料抗弯性能的影响.结果表明:以Al-10Si-8Mg(质量分数,%)合金为基体制备的复合材料组织均匀,致密度好,无明显气孔缺陷;界面反应产物为Mg2Si、MgAl_2O_4和Fe,其弯曲强度高于以Al-10Si合金为基体制备的复合材料的弯曲强度;SiC_p/Al复合材料的弯曲强度随着SiC颗粒粒径的增大而减小;复合材料整体上表现出脆性断裂的特征.     

SiC颗粒增强Al-8.5Fe-1.3V-1.7Si的轧制工艺

研究了喷射沉积SiC颗粒增强Al-8．5Fe-1．3V-1．7Si板材的轧制工艺。探索了板材轧制过程中材料的密度变化规律及室温力学性能，通过金相、扫描电镜和透射电镜观察了其微观组织。研究表明，材料的致密化程度、轧制温度、轧制过程中道次压下量对材料的轧制性能有着重要影响。通过优化轧制工艺最终获得了良好的室温力学性能：490℃热轧材料的抗拉强度为535MPa，断后伸长率为7％。     

冷却速度对Al-8.5Fe-1.3V-1.7Si合金主要相组成的影响

为了解冷却速度对Al-Fe-V-Si合金耐热相的形成规律,采用光学显微镜、X射线衍射仪、透射电镜检测了几种冷却速度条件下的Al-8.5Fe、Al-8.5Fe-1.7Si、Al-8.5Fe-1.3V-1.7Si(质量分数,%)合金的微观组织结构.结果表明:V、Si元素能影响平衡相Al13Fe4的形貌,冷却速度对Al13Fe4的存在起着决定性作用,要消除Al13Fe4相就必须采用大的冷却速度(＞103K/s).在Al-8.5Fe-1.7Si-1.3V合金中全部得到α-Al和Al12(Fe,V)3Si相,冷却速度应大于104K/s.     

Zn元素对3003铝合金热处理过程中相变及力学性能的影响

通过金相显微镜、扫描电镜、能谱和拉伸机等手段研究了Al-Mn-Fe-Si系3003铝合金加Zn后,对其热处理过程中Al_6(Fe,Mn)相向α-Al_(12)(Fe,Mn)_3Si相转变及力学性能的影响。结果表明:Zn的添加可以促进3003铝合金热处理过程中Al_6(Fe,Mn)相向α-Al_(12)(Fe,Mn)_3Si相转变,并且析出相更加细小、弥散,分布更加均匀。添加Zn还可以显著提高3003铝合金的强度,降低其塑性。     

镀钛SiC颗粒增强Al 2519复合材料的组织与力学性能（英文）

采用真空蒸镀法对Si C颗粒(SiC_p)表面进行镀Ti改性改善SiC_p/Al复合材料界面结合,采用热压、挤压和热处理等方法制备镀Ti后SiC_p和原始SiC_p增强的Al 2519基复合材料。通过扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)分析Ti镀层对复合材料组织与性能的影响。结果表明,致密沉积的Ti镀层与SiC_p反应,在界面处形成Ti C和Ti5Si3相;与用原始SiC_p增强的复合材料相比,用Ti镀覆SiC_p增强的复合材料表现出均匀且致密的显微组织且复合材料的相对密度和力学性能得到显著改善。体积分数为15%时,镀Ti后SiC_p增强Al2519复合材料的硬度、断裂应变和拉伸强度达到最优,分别为HB 138.5、4.02%和455 MPa。     

喷射共沉积SiC_p/2024复合材料的显微组织与力学性能

利用喷射共沉积-热挤压-轧制工艺制备SiC_p/2024复合材料板材.研究该复合材料轧板热处理后的显微组织及力学性能,并确定其最佳的热处理工艺条件.结果表明:轧制态复合材料组织细小均匀,晶粒尺寸为3～4 μm,SiC颗粒均匀分布在基体合金中;采用490 ℃、1 h固溶处理和170 ℃、8 h时效后,SiC_p/2024复合材料轧板的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为480 MPa、358 MPa和6.4%,基体合金中存在大量细小的第二相颗粒,为Al_2MgCu及Al_2Cu相;峰时效状态时复合材料的布氏硬度值为228 HB,与轧板原始硬度相比较增幅达130%;喷射共沉积SiC_p/2024复合材料轧板到达峰时效时间比铸造2024铝合金的短,这主要是因为喷射沉积基体合金内细小均匀的晶粒组织、基体合金内高密度的位错组态以及SiC颗粒的引入,均有利于沉淀相的提前析出.     

热加工工艺对喷射沉积SiCp/Al-Fe-V-Si组织与性能的影响

研究了多层喷射沉积SiCp/Al-8.5Fe-1.3V-1.7Si复合材料的挤压后轧制和热压后轧制两种热加工工艺,对比研究了这两种工艺对于复合材料板材的显微组织和力学性能的影响.通过金相电镜、扫描电镜、透射电镜观察了复合材料通过不同工艺加工后的显微组织.结果表明,热压后再轧制比挤压后再轧制,复合材料具有更加均匀的显微组织,其力学性能更加优异,热压后轧制得到的板材室温抗拉强度达620 MPa,伸长率达9.5%.分析认为,热压致密能克服挤压过程中带来的SiC颗粒分层现象,SiC颗粒与基体结合良好保证了显微组织的均匀和细小,因而加工得到的板材具有优异的力学性能.     

TiC对喷射沉积Al-8Fe-1.3V-1.7Si合金显微组织和性能的影响

利用SEM, XRD, TEM等手段对原位反应生成TiC粒子的喷射沉积Al-8Fe-1.3V-1.7Si合金的显微组织进行了分析与研究, 并对合金机械性能进行了测试. 结果表明, TiC粒子的生成对合金的显微组织有一定的细化作用, 并增加了弥散强化相的总体积分数, 从而导致合金的综合性能有了一定的提高.