无压浸渗法制备不同体积分数及梯度SiCp/Al复合材料

选用不同粒径大小的SiC颗粒,并通过对颗粒分布的有效控制,采用无压浸渗工艺制备了不同体积分数(15%～65%)的SiCp/Al复合材料,并在此基础上试制了梯度SiCp/Al复合材料.运用OM,XRD等手段对所制备的复合材料进行了显微组织观察与成分分析,并对选定体积分数的复合材料进行了密度以及力学测试.研究结果表明,无压浸渗工艺下不同体积分数的SiCp/Al复合材料组织均匀、致密,力学性能良好;具有梯度结构的SiCp/Al复合材料层间结合良好,没有层间剥离现象.     

Cl~-浓度对SiC_P/Al复合材料电化学腐蚀行为的影响

采用浸泡模拟实验方法、电化学极化和电化学阻抗谱测试技术,研究了Cl~-浓度对SiC_P/Al复合材料电化学腐蚀行为的影响。结果表明:SiC_P/Al复合材料在Cl~-介质下钝化现象不明显,腐蚀过程主要为点蚀腐蚀。随Cl~-浓度增加,SiC_P/Al复合材料腐蚀速率增加,点蚀电位降低,且复合材料的腐蚀过程机制表现为由单纯电荷传递过程机制向电荷传递过程与腐蚀产物扩散共同作用的混合机制转变。电化学阻抗谱随Cl~-浓度增加呈现出2种类型:单一容抗弧类型、高频区容抗弧和低频区一条与实轴呈45°直线(经典Warburg阻抗)组合的复合类型。     

SiCp/Al复合材料表面电镀Ni-P合金的工艺研究

在高体积分数SiCp/Al复合材料表面镀覆一层Ni-P合金可有效改善其可焊性.为在体积分数60%的SiCp/Al复合材料表面电镀一层Ni-P合金,采用正交试验对电镀工艺参数进行了优化,研究了电镀前预处理工艺,并考察了预处理对电镀层的影响.由正交试验获得了最佳硬度和最佳表面质量的工艺参数;采用SEM、EDS、X射线衍射仪和显微硬度计等对镀层进行表征.研究结果表明:P含量通过影响Ni-P的晶体结构,进而影响其性能,随着P含量(9.38%~15.4%)的增加,Ni-P的非晶态结构越明显,硬度在P含量11.4%时达到最大值723.3 HV;与SiCp/Al表面SiC相上的沉积相比,电沉积Ni-P在Al相上的初始沉积迅速,且长大速度快,导致镀层微观表面凹凸不平.经165℃活化热处理及化学镀18 min后,再电镀40 min,获得的镀层微观表面平整、厚12.90~14.79μm.说明经过优化工艺参数和预处理,可制备表面平整且结合良好的Ni-P电镀层.     

无压熔渗制备SiCp/Al复合材料的界面改性研究进展

研究表明,SiCp/Al间界面润湿性的好坏是采用无压熔渗法制备高体积分数SiCp/Al复合材料的最关键因素,也是影响复合材料性能的主要因素.本文从界面反应和界面润湿性角度出发,综述了近几年来国内外关于SiCp/Al复合材料的界面研究情况.     

基于Murty准则的SiCp/Al复合材料热加工图研究

采用热模拟压缩试验对15%(体积分数)SiCp/Al复合材料在温度为623~773K、应变速率为0.001~10s~(-1)的热变形行为进行了研究,基于Murty准则建立了该材料的热加工图,并在此基础上建立了SiCp/Al复合材料临界失稳应变分布图。结果表明,随变形温度升高,SiCp/Al复合材料中的强化机制逐渐减弱,软化机制逐渐增强。基于临界失稳应变图可以确定出适合SiCp/Al复合材料加工的两个区域,分别为变形温度700~773K、应变速率0.001~0.01s~(-1)和变形温度740~773K、应变速率0.02~0.14s~(-1)。     

前处理对高体积分数SiC_p/Al复合材料化学镀镍的影响

对高体积分数SiCp/Al复合材料进行前处理,再化学镀镍。研究了除油、粗化、活化对SiCp/Al复合材料化学镀镍的影响。分析了镀镍层的显微组织。结果表明,有机溶剂除油比碱液除油效果好。H2O2系粗化比HF系粗化更为适宜。在由醋酸镍、次亚磷酸钠和乙醇组成的活化剂中室温浸润,然后160℃温度下热还原30min,化学镀镍镀速较高。前处理后在SiCp/Al复合材料表面化学镀镍可沉积上致密、均匀、结合良好的镀镍层。     

微波烧结、真空压力浸渗制备SiCp/Al电子封装材料

选用W10与W63两种SiC粉末,采用高、低温粘结剂配合,模压成型,750℃微波烧结,制备出体积分数为70.28%的SiC预制件,真空压力浸渗6063Al合金熔液,得到SiCp/Al复合材料.结果表明:复合材料XRD图谱中未出现明显的Al4C3界面相和SiO2杂相;致密度高;100℃时的热膨胀系数为7.239×10-6K-1;常温下热导率为160.42/W(m.K)-1;4mm×3mm×30mm规格样品的最大弯曲载荷为282N,弯曲位移为0.29mm左右;综合性能优良,是优异的电子封装材料.     

SiCp/Al复合材料制孔崩边缺陷及其评价方法

对中高体积分数碳化硅颗粒增强铝基（SiCp/Al）复合材料制孔崩边缺陷进行了三维试验观测和统计分析,建立了制孔崩边缺陷模型,提出了一种基于崩边体积的SiCp/Al复合材料崩边缺陷程度评价方法。研究结果表明：崩边缺陷是SiCp/Al复合材料制孔的主要缺陷,且崩边缺陷主要产生在制孔出口处。采用该方法能够对不同参数下的制孔崩边缺陷程度进行客观真实的评价,对优化制孔工艺参数具有一定的指导意义。     

Al_2O_3/Cu复合材料的高温变形行为

采用Gleeble-1500热模拟试验机和透射电子显微镜研究了变形温度为300~900℃,应变速率为0.01~10s-1条件下Al_2O_3/Cu复合材料的高温流变行为和组织演变规律,并利用Arrhenius关系和Zener-Hollomn参数构建了合金的峰值屈服应力、变形温度和应变速率三者之间的本构方程。结果表明:Al_2O_3/Cu复合材料的流变应力-应变曲线为典型的动态再结晶类型,其曲线由加工硬化、动态软化和稳定流变3个阶段组成,当变形温度一定时,流变应力随应变速率的增大而增大,而当应变速率固定时,流变应力随变形温度的升高而减小;求解得到复合材料的结构因子lnA为15.2391,应力水平参数a为0.020788mm~2/N,应力指数n为5.933035,变形激活能Q为2.1697×10~5kJ/mol;随着变形温度的升高,基体内位错密度逐渐下降,并呈现出明显的再结晶特征,而当固定变形温度时,随着应变速率的增大,基体内位错密度呈先增大后下降趋势。基于微观组织演变和热加工图,Al_2O_3/Cu复合材料的最佳热加工参数范围为热加工温度500~850℃、应变速率低于0.1s-1。     

高体分SiCp /Al复合材料热变形行为及组织的研究

在应变速率为0.0005～0.01 s-1、变形温度为700～900 ℃条件下,对高体积分数SiC颗粒增强Al基复合材料进行了高温压缩实验,研究了复合材料高温压缩流变应力,观察了复合材料压缩后的组织形貌.结果表明:SiCp/Al复合材料在热压缩变形中发生了伪塑性变形,流变应力随应变速率的增加而增加,随变形温度的增加而降低;通过线性回归分析计算了复合材料的应变指数n以及变形激活能Q,获得了材料高温条件下的流变应力本构方程;高温压缩后的复合材料,颗粒尺寸、圆整度及分布均匀性明显提高.     

SiCp/Al复合材料表面无钯活化化学镀镍的研究

采用特定的无钯直接活化法在SiCp／A1复合材料表面进行活化,获得了光亮、完整且结合强度良好的Ni—P合金镀层．通过扫描电子显微镜和能谱等测试手段对镀层和活化前后的基体表面形貌、元素组成进行了研究,考察了活化时间、超声波、热处理温度和时间等因素对镀层质量、结合强度及沉积速度的影响,确定了在高体积分数的SiCp／A1复合材料上化学镀镍的最佳前处理工艺．研究表明：本文得到的最佳的无钯活化工艺过程为：直接用由Ni（Ac）2（g）、NaH2PO2（g）、CH,CH2OH（mL）和H2O（mL）以1：1：15：2比例组成的无钯活化液对基体进行活化,在超声波辅助下活化9min,然后在170℃下热处理20min;无钯活化后的基雄表面覆盖了一层Ni—P活化膜,该活化层对化学镀镍具有良好的催化效果．     

7075Al/SiCp复合材料的热压缩变形流变应力和组织行为

采用圆柱试样在Gleeble-1500热模拟机上对喷射沉积7075Al/SiCp复合材料进行高温压缩变形实验,实验条件为:变形温度300～450℃,应变速率0.001～1s-1.结果表明:7075Al/SiCp复合材料的流变应力大小受到变形温度和应变速率的强烈影响,流变应力随应变的增加而逐渐增加,出现一峰值后逐渐下降;流变应力随变形温度的升高、应变速率的降低而降低.可用Zener-Hollomon参数的双曲正弦形式来描述7075Al/SiCp复合材料高温压缩变形流变应力.随着变形温度的升高和应变速率的降低,7075Al/SiCp复合材料热变形过程中SiCp的分布逐渐均匀化,有利其热加工性能的改善.     

Evolution of Thermoplastic Shear Localization and Related Microstructures in Al／SiCp Composites Under Dynamic Compression

The localized shear deformation in the 2024 and 2124 Al matrix composites reinforced with SiC particles was investigated with a split Hopkinson pressure bar (SHPB) at a strain rate of about 2.0×103 s-1. The results showed that the occurrence of localized shear deformation is sensitive to the size of SiC particles. It was found that the critical strain, at which the shear localization occurs, strongly depends on the size and volume fraction of SiC particles. The smaller the particle size, the lower the critical strain required for the shear localization. TEM examinations revealed that Al/SiCp interfaces are the main sources of dislocations. The dislocation density near the interface was found to be high and it decreases with the distance from the particles. The Al matrix in shear bands was highly deformed and severely elongated at low angle boundaries. The AI/SiCp interfaces, particularly the sharp corners of SiC particles, provide the sites for microcrack initiation. Eventual fracture is caused by the g     

SiC_p/6061Al原位合金化焊接增强相界面微结构分析

以Al-5Ti-5Si药芯焊丝为填充材料的SiCp/6061铝基复合材料,在交流电弧超声作用下进行等离子弧原位焊接,利用TEM和HRTEM测试手段研究了焊后新生增强相与基体的微界面结构,结果表明:所有新生增强相尺寸都有所减小,并且新生相与铝存在Al3Ti(020)∥Al(002),Al3Ti[001]∥Al[100],AlN[100]∥Al[100]的位相关系。细小的Al3Ti,TiC,Si以及AlN相与基体的结合界面干净无任何反应物生成,与基体Al原子错配度低的新生相还可作为铝的异质形核核心,细化基体晶粒。焊接接头最大抗拉强度为92.69MPa,达到母材强度的62%。     

应用于FED Al/Ag/Al导电复合薄膜的研究

利用Ag的高温抗氧化能力,采用磁控溅射沉积Al/Ag/Al导电复合薄膜,并在480℃下进行热处理。扫描电子显微镜（SEM）和能谱分析（EDS）研究表明磁控溅射的Al/Ag/Al导电复合薄膜表面平整,热处理后表面Al膜生成致密的氧化层。溅射沉积和热处理过程中Ag和Al原子的相互扩散,最后形成富Ag的Ag-Al合金和Ag3Al化合物。Al/Ag/Al导电复合薄膜比Ag/Al复合薄膜的电阻率增大了一个数量级,导电复合薄膜热处理后导电性能更优,电阻率约为19.4×10-6Ω.cm。     

Correlation between the thermal responses and microstructure patterns in aluminum‐based silicon carbide composites (SiCp/Al) consolidated by different high pressure torsion schemes

High pressure torsion of powder mixture is a novel strategy for manufacturing high‐quality aluminum‐based silicon carbide composite SiC_p/Al billet used in electronic packaging, however, the correlation between thermal properties and the high pressure torsion process and the related mechanisms are still unclear. To this end, the variation rules of thermal expansion coefficient and thermal conductivity with high pressure torsion turns are studied and the corresponding microstructure morphology and dislocation patterns are observed by optical and transmission electron microscopes. The results show that thermal expansion coefficient decreases monotonically but thermal conductivity first increases then decreases with the increase of high pressure torsion turns. Moreover, the results of differential scanning calorimetry experiments indicate the decrease of recrystallization temperature with turns of high pressure torsion. The non‐monotonic variation of thermal conductivity is attributed to the combined effect of the improved relative mass density brought by the consolidation effect and the dislocation tanglement and pattern transformation (formation of in‐situ sub‐grains) during high pressure torsion process.     

SiCp/Al复合材料搅拌铸造新型搅拌器流场及工艺研究

SiCp/Al复合材料搅拌铸造法虽然具有制备成本低、近终成型的优点,但是实现SiC颗粒在铝合金熔体的均匀分散难度很大,这与搅拌器结构及搅拌工艺有直接关系。采用数值模拟和实验相结合的方法开展了新型桨栅复合搅拌器设计及其工艺研究,比较了桨栅复合搅拌器与单一搅拌器的流场结构和速度场分布,并在此基础上进行了搅拌铸造工艺研究。结果表明:(1)桨栅复合搅拌器能够较好地实现复合材料大体积熔体的均匀搅拌和高速剪切,复合搅拌器内熔体的流场为较好的轴向和径向循环,液面更为平稳,搅拌转速500r/min时熔体最大速度为3.9m/s,流场结构和剪切速度均优于单一形式搅拌器;(2)用桨栅复合搅拌器进行20%(质量分数)SiCp/A357复合材料搅拌铸造工艺实验,在搅拌温度610℃、搅拌转速500r/min、搅拌时间20min的工艺条件下,SiC颗粒分布均匀且无气孔缺陷。     

外场对SiCp/AZ91D镁基复合材料组织和性能的影响

在常规条件、电磁模拟微重力场、脉冲电流场和"电磁模拟微重力+脉冲电流"复合场四种外场条件下制备出SiCp含量5wt％的SiCp/AZ91D镁基复合材料,分析测试结果表明:在常规条件下,样品晶粒粗大,β-Mg17Al12相呈现出无规律的网格状结构,新生相Mg2Si以颗粒状的初生相和树枝状的共晶相存在;在电磁模拟微重力场条...     

预力学循环对SiCp/2024Al复合材料塑性变形抗力的影响

实验研究了预力学循环对退火及T6处理状态碳化硅颗粒增强铝基复合材料塑性变形抗力的影响.结果表明,两种热处理状态复合材料的预力学循环效果不同.对退火态复合材料,预力学循环对塑性变形抗力的影响主要取决于力学循环应力幅度σa:在较低σa条件下,宏观屈服强度无明显变化,而少数几个循环即可提高微屈服强度,但循环次数再增多,微屈服强度也基本不变;随σa的升高,宏观及微屈服强度均有较明显的增高;但当σa过高时,将会因微结构损伤造成宏观屈服强度和微屈服强度急剧下降,即存在一个最佳的σa,使各级塑性变形抗力达到最高.对T6态复合材料,预力学循环提高塑性变形抗力的效果不佳.