SiC颗粒增强铝基复合材料搅拌铸造过程数值模拟

使用Fluent软件对不同搅拌器形成的速度场、压力场和湍流动能进行数值模拟,并结合显微组织分析,比较了四叶直单桨、三叶螺旋单桨和双极螺旋单桨的速度场分布、压力场结构和湍流动能大小,以及其对SiC于熔体中分散的影响。结果表明:双极螺旋单桨形成的速度场中有轴向漩涡和径向循环,同时压力场中形成较大的负压通道利于颗粒进入熔体,湍流动能也大于两种单桨的湍流动能,带动更大范围的熔体运动,利于颗粒分散。通过显微组织观察,四叶直单桨没能形成良好的负压通道,颗粒未能充分进入熔体,三叶螺旋单桨搅拌形成的复合材料存在颗粒团聚现象,双极螺旋搅拌流场中轴向和径向速度都较大,压力场中形成较大的负压通道,搅拌范围广,形成颗粒分布较均匀的复合材料。     

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。     

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。     

SiC颗粒增强铝基复合材料薄板的力学性能

研究了粉末冶金法制备的ＳｉＣ颗粒增强铝基复合材料薄板的常温及高温力学性能,结果表明,铝基复合材料薄板在常温下具有较高的强度,薄板性能基本呈各向同性,其断裂机制主要为颗粒从基体脱粘,同时有少量颗粒破碎。随着温度的升高,复合材料板材强度逐渐下降,延伸率增大。在２００℃时仍能保持较高的强度和较好的综合性能,其抗拉强度达３７０ＭＰａ,屈服强度达２４３ＭＰａ,延伸率达１１．３％。     

烧结压力对SiC/6061Al复合材料组织和力学性能的影响

采用真空热压烧结法制备了φ(SiC_p)=30%的SiC/6061铝基复合材料,观察复合材料的显微组织,检测复合材料的密度和抗拉强度,研究烧结压力对复合材料性能的影响。结果表明,采用真空热压烧结法制备的SiC/6061Al复合材料,没有新相生成;随着烧结压力的增大,复合材料的密度增大,抗拉强度也增大;复合材料基体与增强体之间的界面结合情况良好。     

Al／SiC复合材料阻尼特性的数值模拟

从细观力学的观点出发,利用有限元方法对Ａｌ／ＳｉＣ复合材料的阻尼特性进行了数值模拟。指出：室温下Ａｌ／ＳｉＣ复合材料的阻尼主要是由增强颗粒与基体材料间弹性模量的不同造成的。     

SiC颗粒增强Al基复合材料的真空连接试验

研究了φ(SiCp/Al)60％基复合材料的2种连接方法：真空钎焊和过渡液相连接。结果表明：随着保温扩散时间的延长,过渡液相连接和真空钎焊焊缝均逐渐变细,但在573℃以上的连接温度,母材会产生侧向膨胀与开裂现象,SiCp也逐渐向焊缝过渡;保温扩散时间延长,过渡液相连接接头的抗剪强度提高,而随着连接温度的升高,其强度却在...     

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.     

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颗粒增强铝基复合材料物理及力学性能研究进展

SiC颗粒增强铝基复合材料既保持了金属特有的良好延展性、传热等特点,又具有陶瓷的耐高温性、耐磨损的要求。综述了SiC颗粒增强铝基复合材料的物理及力学性能,SiC颗粒增强铝基复合材料强化的物理模型主要有两种,即剪切滞后模型与Eshelby理论。     

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。     

数值模拟研究SiCp/2024Al复合材料动态力学性能

基于复合材料扫描电镜图像,通过图像处理和识别技术,建立复合材料真实微观结构有限元模型,利用该微观模型对SiCp/2024Al复合材料在准静态与动态下的力学性能进行研究。结果表明,SiCp/2024Al复合材料在准静态与动态下的力学性能有显著差异,随着应变率增大,复合材料的弹性模量、屈服强度、流动应力均增大,在高应变率下复合材料出现应变软化现象;在动态压缩过程中,高体积分数SiCp/2024Al复合材料其承载机理与低体积分数复合材料不同;SiCp/2024Al复合材料在加载过程中同时受到应变硬化、应变率硬化作用,并随着增强体SiC颗粒体积分数增大,应变率敏感率随之增加。     

SiC/Al-Si复合材料颗粒分布的数值模拟

介绍了颗粒分布的定量分析技术在颗粒增强复合材料性能预测方面的研究方法以及应用进展。在对搅拌铸造法制备SiC颗粒增强Al-7．0Si复合材料凝固过程的宏／微观数值模拟的基础上，将样方法以及方差分析法嵌入数值模型，对不同颗粒体积分数条件下复合材料颗粒分布均匀性进行了定量分析，并与试验结果进行了对比。结果表明：将宏／微观数值模拟与定量分析技术相结合，能够更为准确地分析不同工艺参数对复合材料微观组织以及颗粒分布的影响。在本试验条件下，随着SiC颗粒体积分数的增加，样方法中的颗粒均匀性参数值以及方差系数都逐渐减小，SiC颗粒分布更均匀。     

有限元模拟SiC增强Al基复合材料的力学行为

采用有限元方法和轴对称单胞模型模拟了增强体(SiC)形状、体积分数以及不同基体类型对铝基复合材料力学行为的影响。模拟结果表明:增强体的加入会阻碍基体的塑性流变,使基体内发生非均匀变形,在增强体尖角处出现应力集中;椭圆柱形增强体对基体塑性变形的阻力最大,传递载荷的能力最强,因此强化效果最好。在一定范围内,随着增强体体积分数的增加,基体与增强体之间的比表面积增大,有利于载荷的传递;增强体体积分数的增加导致颗粒间距减小,几何必须位错自由运动的路径减少,复合材料的强度也随之增加。此外,不同类型基体自身的塑性流变能力不同,Al-Zn-Mg基体强度最高,在拉伸变形过程中,受到增强体的阻碍作用最大,会有更多的载荷从基体传递到增强体,以Al-Zn-Mg为基体的复合材料的强度最高。     

SiC增强2024Al及6061Al合金复合材料的高温蠕变与循环蠕变行为

通过对ＳｉＣｗ／６０６１Ａｌ与ＳｉＣｐ／２０２４Ａｌ复合材料的蠕变及循环蠕变行为的对比研究发现，虽然ＳｉＣｗ／６０６１Ａｌ复合材料与ＳｉＣｐ／２０２４Ａｌ复合材料相比有较高的蠕变抗力，但其蠕变门槛应力却较低，两种材料在２９８℃都显示循环蠕变减速行为，但后者更明显，ＳｉＣｗ／６０６１Ａｌ复合材料的稳态循环蠕变速率随卸载量增加首先降低然后升高，而ＳｉＣｐ／２０２４Ａｌ复合材料的稳态循环蠕变速率却随卸载     

SiC颗粒增强铝基复合材料的显微组织与力学性能

采用压铸浸渗法制备了体积分数为50%的SiC/Al-5.3Cu-0.8Mg-0.6Ag-0.5Mn耐热铝基复合材料.通过拉伸测试与组织观察,研究了高体积分数SiC颗粒增强对基体合金的显微组织与力学性能影响.结果表明,在基体Al-5.3Cu-0.8Mg-0.6Ag-0.5Mn合金中掺入高体积分数的SiC颗粒后,复合材料的时效硬化与拉伸性能得到了大幅度的提高,185 ℃峰时效处理后的抗拉强度从356 MPa增大到520 MPa.SiC/Al-5.3Cu-0.8Mg-0.6Ag-0.5Mn复合材料的组织致密,分布均匀,其断裂方式包括界面脱开、基体韧断和增强体开裂.高体积分数SiC颗粒的增强并不改变基体合金的时效析出过程,析出相由Ω相和少量θ＇相组成,但SiC颗粒与基体之间发生了界面反应,生成了纳米级的Al4C3化合物.     

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。     

纳米SiC颗粒增强铝基复合材料研究

用粉末冶金方法制备了纳米尺寸ＳｉＣ颗粒增强铝基复合材料，并将其组织及性能与相同工艺制备的纯铝和微米尺寸ＳｉＣ颗粒增强的铝基复合材料（增强相的体积分数相同）进行了对比．与微米颗粒相比，纳米颗粒增强的复合材料组织均匀而细小，硬度及电阻均有较大幅度的升高．