SiC_p/Al高速电弧放电加工研究

研究了高速电弧放电加工铝基碳化硅增强复合材料(Si Cp/Al)的性能。通过对体积分数为20%的碳化硅颗粒增强铝基复合材料进行加工实验得出:在峰值电流500 A、脉冲宽度10 ms时,材料去除率超过8200 mm3/min,电极损耗率约为2%。此外,研究了加工极性对工件表面质量的影响,得出电极负极性、大电流可用于大余量材料去除,电极正极性、小电流可用于小余量表面修整的结论。最后,采用高速电弧放电加工实现了碳化硅颗粒增强铝基复合材料的钻孔、铣削和切割等加工工艺。     

往复走丝电火花线切割加工放电通道等离子体的观测研究

通过实验直接观测电火花加工放电通道等离子体的物理现象,对分析其微观过程和机理具有重要意义。往复走丝电火花线切割加工过程中电极丝与工件之间的相对移动速度较大,其放电通道等离子体的发展过程与传统电火花加工有一定差异。利用高速摄像技术,对往复走丝电火花线切割加工单脉冲放电过程中的放电通道等离子体进行观测研究。结果表明：在脉冲放电过程中,放电通道等离子体沿着工件表面持续滑移,滑移方向与电极丝移动方向一致;脉冲放电期间有大量金属蒸气被抛出,脉冲结束阶段有大量熔融金属被抛出;金属蒸气与熔融金属的抛出方向主要沿着电子运动方向,该现象表明材料去除主要为电子对工件材料的蚀除作用。     

颗粒增强铝基复合材料搅拌摩擦加工的研究现状及展望

从增强相在铝基体中的分布均匀性、铝基体晶粒形状尺寸变化、添加颗粒对复合材料综合力学性能的影响等方面出发,详细介绍了目前搅拌摩擦加工技术在制备碳化硅(SiC)、氧化铝(Al_2O_3)和碳纳米管等颗粒增强铝基复合材料研究中取得的阶段性成果;总结了采用搅拌摩擦加工技术制备颗粒增强铝基复合材料工艺过程中亟待解决的共性问题,包括:颗粒含量的提高,颗粒添加方式的改进、增强相颗粒种类的扩展等。     

单脉冲放电过程中熔池及材料蚀除的高速摄像观测研究

尽管电火花加工技术获得了很大发展,但电火花加工的极间微观现象仍存在很多未知。采用一种新的观测方法,利用高速摄像机实现了对单脉冲放电过程中的熔池及材料蚀除过程的观测。结果表明:放电过程中熔池内的熔融金属处于漩涡运动状态,在放电开始后最初的短暂时间内材料蚀除剧烈,材料骤然气化的同时伴随着熔融材料的抛出;在之后的放电持续过程中发现了熔融液滴抛出现象和熔融金属爆破现象;放电结束后熔池中的绝大部分熔融金属没有被蚀除,而是重新凝固形成熔融再凝固层。     

废弃玻璃／铝基复合材料的组织和性能

利用搅拌熔铸法将废弃玻璃颗粒加入到熔融的基体合金ZL105中,制备出了废弃玻璃／铝基复合材料,研究了复合材料的微观组织,力学性能及断裂机理,结果表明,玻璃颗粒较均匀地分布于基体中,与基体发生界面反应;与基体合金相比,废弃玻璃颗粒的加入提高了复合材料的硬度和抗拉强度,在低载荷下,复合材料的摩擦性能优于基体合金,由于玻璃颗粒形状较尖锐,尺寸大小不均,并存在加工缺陷,有碍于大幅度提高复合材料的性能。     

碳化硅颗粒增强铝基复合材料的现状及发展趋势

综述了碳化硅颗粒增强铝基复合材料的研究进展，重点阐述了颗粒与基体间的界面结合情况及此复合材料的制备工艺的研究现状，分析说明了碳化硅颗粒增强铝基复合材料研究中仍存在的问题，并在此基础上展望了该领域的发展前景。     

变形温度对碳化硅颗粒增强铝基复合材料超塑变形的影响

本文总结了变形温度对碳化硅增强铝基复合材料超塑性的影响规律。探讨了碳化硅颗粒对超塑变形的影响。讨论了碳化硅与铝基体之间的界面液相对超塑变形的影响。     

工作介质对电火花加工中材料去除的影响研究

对材料去除过程进行了微观分析,单个放电周期中材料被熔化后如果没有被及时蚀除,放电结束后会重新凝固在工件表面。对此,在有关研究成果基础上,利用声发射传感器检测方法,分析了3种不同介质对电火花加工材料去除的影响,发现不同工作介质中对熔融材料产生抛出会有影响。分析结果表明,水基乳化液和"蒸馏水+煤油"混合液中放电,因水会被热分解而两次声发射波,更有利于工件表面熔融材料的抛出,材料去除效率较高。     

ZL101/SiCp复合材料制备及其缺陷分析

对于高增强体含量的复合材料,其材料的致密性显得尤为重要,本文采用冷等静压结合热等静压的方式制备SiCp/Al复合材料克服了这个困难,实现净成形,具有工艺简单等优点,使用180#α-SiC颗粒作为增强体,体积分数为20%,同时采用ZL101铝粉作为基体,其中采用冷等静压方法能制备出冷坯料材料的理论密度可达75%,后续采用热等静压制备出的碳化硅颗粒增强铝基复合材料具有致密性良好,颗粒分布均匀,无明显的聚集现象。同时结合SEM和EDS对界面的分析表明碳化硅颗粒增强铝基复合材料产生的缺陷主要是增强体碳化硅颗粒和铝基体结合的界面处有细小的气孔存在,使材料的有效承载面积减小,最终导致材料破断。初步分析了复合材料微缺陷产生的机理。界面处反应生成的界面相对于复合材料的影响。     

碳化硅颗粒增强镁基复合材料损伤性能的研究

本文研究了碳化硅颗粒增强镁基复合材料的损伤性能，并与铝基复合材料的损伤性能进行对比。结果表明，碳化硅颗粒增强镁基复合材料损伤曲线分为三个阶段，初始损伤阶段（高速率线性阶段）；损伤延迟阶段（低速率平缓阶段）；损伤加速阶段。与纯铝基复合材料和7075铝基复合材料相比，碳化硅颗粒增强镁基复合材料损伤曲线的损伤延迟阶段非常平直，因此抗损伤性能优于铝基复合材料。对颗粒增强复合材料来说，强结合界面对提高材料损伤抗力的作用要优于弱结合界面。     

Electrical discharge machining of Ti6Al4V with a bundled electrode

The aim of this study is to investigate an efficient Ti6Al4V electrical discharge machining (EDM) process with a bundled die-sinking electrode. The feasibility of machining Ti6Al4V with a bundled electrode was studied and its effect on EDM performance was compared experimentally using a solid die-sinking electrode. The simulation results explain the high performance of the EDM process with a bundled electrode by through the use of multi-hole inner flushing to efficiently remove molten material from the inter-electrode gap and through the improved ability to apply a higher peak current. A 3-factor, 3-level experimental design was used to study the relationships between 2 machining performance parameters (material removal rate: MRR, tool wear ratio: TWR) and 3 machining parameters (fluid flow rate, peak current and pulse duration). The main effects and influences of the 2-factor interactions of these parameters on the performances of the EDM process with the bundled electrode are discussed.     

超声振动磨削放电复合加工SiCp／Al试验研究

针对SiCp／Al的加工,提出一种超声振动磨削放电复合加工的方法．从加工效率、加工稳定性及表面质量等方面与电火花加工进行了对比试验研究。分析了两种加工方法的脉冲宽度和峰值电流对加工速度和表面粗糙度的影响,结果表明：电火花加工的表面粗糙度平均值为尺04．5μm,超声振动磨削放电复合加工的表面粗糙度平均值为Ra2μm：超声振动磨削放电复合加工的稳定性比电火花加工好,但加工速度较低。通过扫描电镜对两种加工方法下零件表面形貌和重熔层进行了观测,对试件表面进行了X射线衍射分析,表明采用超声振动磨削放电复合加工SiCp／Al复合材料可获得较好的表面质量。     

超声振动辅助切削SiCp/Al复合材料的加工机理及试验

切削加工过程中材料损伤形式对加工表面质量会产生较大影响,现有仿真分析难以模拟真实颗粒失效行为,通过建立二维微观多相有限元模型能够深入了解材料损伤与表面质量的关系。基于常规切削（Conventional cutting,CC）与超声振动辅助切削（Ultrasonic vibration-assisted cutting,UVAC）两种加工方式,通过有限元仿真软件 Abaqus 对 20%SiCp / Al 复合材料的切削过程进行仿真模拟,阐释加工过程中刀具与工件的相互作用机理,并在同一参数下验证有限元仿真的准确性。通过设计单因素试验,对比两种加工方式及不同加工参数对切削力和表面粗糙度的影响规律,得出最佳加工参数组合,并对最佳加工参数下表面形貌进行分析。模拟和试验结果表明,SiC 颗粒断裂、颗粒耕犁、颗粒拔出以及 Al 基体撕裂是影响 SiCp / Al 复合材料加工质量的主要原因,刀具与颗粒不同的相对作用位置会产生不同的损伤形式。与常规切削相比,施加超声振动后可以有效抑制颗粒失效和基体损伤,使加工中的平均切削力（主切削力）降低 33%,工件已加工表面粗糙度值最大减小量为 531 nm,显著提高了表面质量。所建立的二维微观多相有限元模型,能够有效模拟铝基复合材料的加工缺陷和裂纹损伤问题, 对提高难加工材料的高质量表面制备有重要借鉴意义。     

Anomalous reheating behavior of SiCp/Al composite with high volume fraction reinforcement

The reheating behavior of 50 vol.% SiCp/Al squeeze casting composite was investigated at temperatures ranging from 600°C to 900°C using XRD and SEM techniques from the microstructural point of view. It was found that SiCp/Al composite could hold its original shape while being reheated at temperatures elevated even far above the melting temperature of pure Al. The high volume fraction of SiC reinforcement, which would restrict the fluidity of molten Al matrix and the reconfiguration of SiC particles during the reheating of SiCp/Al composite, was thought to be responsible for the “remelting resistance” of the SiCp/Al composite. The extent of the reaction between the SiC particles and molten Al was found to increase with increased reheating temperature. From the viewpoint of controlling the formation of aluminum carbide, reheating temperature either for recycling or for remelting processing of the SiCp/Al composite, a temperature lower than 750°C would be better. Despite its being unfavorable to remelting or recycling processing, the remelting resistance of the SiCp/Al composite with high volume fraction reinforcement is attractive for thermal function and high temperature applications.     

不同烧结方法及二次热压对SiCp／Al复合材料组织的影响

采用普通空气加热炉烧结和铝液浸渗保护烧结两种方法制备了不同体积分数的粉末冶金SiCp/Al复合材料,并在400℃对其进行二次热压变形。研究了不同烧结方法及二次热压对SiCp/Al复合材料组织的影响。结果表明,二次热压变形能改善SiCp/Al复合材料的组织,使基体晶粒细,致密度提高,SiC颗粒分布均匀;铝液浸渗保护烧结法可直接制备组织均匀、性能较好的复合材料。     

不同体积分数SiCp/Al复合材料单颗磨粒划切仿真与试验研究

SiCp/Al复合材料由性能差异巨大的碳化硅颗粒与铝合金基体组成,切削过程复杂,影响加工质量因素多,材料仿真建模困难。本文提出了虑及颗粒随机分布特性、形状、粒径、体积分数等因素的SiCp/Al复合材料参数化建模方法,研究了不同体积分数SiCp/Al复合材料的去除过程、切削力、表面形貌及损伤等,并进行了试验验证。仿真分析与试验结果表明,参数化建模效果较好。SiCp/Al复合材料具有表面损伤严重、切削力大、基体涂覆掩盖表面缺陷、实际切削深度小等特点,不能单纯以表面粗糙度评价SiCp/Al复合材料的加工质量。粒径大、体积分数高的SiCp/Al切削力、比磨削能更低,表面质量更差,实际切削深度更小,铝合金涂覆现象更严重且覆盖层易脱落。SiC粒径对表面损伤、切削力、比磨削能有重要影响。本文可为SiCp/Al复合材料表面去除特点研究与工程应用提供一定的借鉴。     

Si对无压自浸渗法制备SiCP/Al复合材料的影响

采用无压自浸渗法制备SiC颗粒增强Al基复合材料,研究了Si对SiC颗粒与Al液之间浸润性的影响。结果表明,在熔融铝液中添加Si可以降低金属溶液的粘度,改善其流动性,促进SiC颗粒与金属溶液之间的浸润性;Si的添加还可以抑制复合材料中AL4C3脆性相的产生,从而改善了SiC颗粒增强铝基复合材料的组织与性能。     

Microstructure Characteristics of SiC Particle-Reinforced Aluminum Matrix Composites Coatings by Cold Spraying

A dense Al/SiCp composite coating with high volume fraction(60%)of nano SiCp reinforcement was fabricated by cold spraying of ball-milled Al-60SiCp composite powder.The morphologies evolution of the Al-60SiCp composite powder during ball milling and the microstructure and microhardness of the cold-sprayed Al-60SiCp composite coating were investigated.The results show that Al particles undergone fracture deformation and nano SiC particles are uniformly distributed in soft Al matrix after ball milling.A dense Al-60SiCp composite coating can be fabricated by cold spraying of ball milled composite powder.Nano SiC particles in the cold-sprayed Al-60SiCp composites coating exhibit a reasonably uniform distribution.The Hv0.5 microhardness of the Al-60SiCp composite coating is reached up to(5.30±0.53)GPa due to the enhancement of SiC particles,compared to(0.34±0.03)GPa for the pure Al bulk.     

PREPARATION OF 6066 Al/SiC_p( Gr) COMPOSITES BY MULTI-LAYER SPRAY DEPOSITION

ＰＲＥＰＡＲＡＴＩＯＮＯＦ６０６６Ａｌ／ＳｉＣ_ｐ（＋Ｇｒ）ＣＯＭＰＯＳＩＴＥＳＢＹＭＵＬＴＩ－ＬＡＹＥＲＳＰＲＡＹＤＥＰＯＳＩＴＩＯＮ￥ＣｈｅｎＺｈｅｎｈｕａ；ＺｈａｎｇＨａｏ；ＣｈｅｎＧａｎｇ；ＬｉｕＱｉｕｌｉｎ；ＳｕｎＺｈａｎｇｍｉｎｇ；Ｙａｎ?..