Effect of nano-SiC content on mechanical properties of SiC/2014Al composites fabricated by powder metallurgy combined with hot extrusion

Nano-SiC particulates (n-SiC_p) reinforced 2014Al matrix composites with different reinforcement volume fractions (0, 0.25, 0.5 and 1?vol.-%) were fabricated by powder metallurgy combined with hot extrusion. The effect of volume fraction of n-SiC_p on mechanical properties of composites was studied at both ambient and elevated temperatures. The increase of n-SiC_p content led to an increase in yield strength (YS) and ultimate tensile strength (UTS) and a slight decrease in elongation which is much better than the composites reinforced with micro-SiC_p. The 0.5?vol.-% n-SiC_p/2014Al composite observed the highest YS and UTS of ～378 and ～573?MPa at room temperature and of ～303 and ～409?MPa at 473?K. The enhancement of the properties is suggested to be induced by uniformly dispersed and well-bonded n-SiC_p reinforcements as well as the age-hardening effect of the more and finer precipitates.     

CVD法制备ZrC涂层与ZrC-TaC共沉积涂层的烧蚀性能

采用ZrCl_4-CH_4-H2-Ar与ZrCl_4-TaCl_5-CH_4-H_2-Ar反应体系,用化学气相沉积(CVD)制备ZrC涂层与ZrC-TaC共沉积涂层,并对其进行氧-乙炔焰烧蚀试验研究。利用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)等分析技术对烧蚀前后ZrC与ZrC-TaC共沉积涂层的相组成及微观结构进行表征,并分析2种涂层的烧蚀机理。结果表明:ZrC涂层为细柱状晶体组织,ZrC-TaC共沉积涂层为ZrC与TaC成分周期性波动自组装多层复合结构,具有良好的组织结构可控性。经过60s氧-乙炔焰烧蚀试验,ZrC-TaC复相涂层表现出良好的抗热震性和整体完整性,与基体连接良好,无剥蚀和脱落,烧蚀性能明显优于单一ZrC涂层的烧蚀性能。ZrC-TaC复合涂层线烧蚀率和质量烧蚀率分别为5.3×10-5mm/s和3.2×10-5g/s,表现出良好的抗烧蚀性能。     

Structures and Properties of Iron Matrix Composites with Tungsten Carbide Particle by EPC-V Process

Ｍｏｄｅｒｎｉｎｄｕｓｔｒｙｍａｋｅｓｄｅｍａｎｄｓｏｎｗｅａｒｒｅｓｉｓ－ｔａｎｃｅｏｆｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌｓ．Ａｓａｋｉｎｄｏｆｓｕｒｆａｃｅｔｒｅａｔｍｅｎｔｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ,ｃａｓｔｉｎｇｐｅｒｍｅａｔｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏ－ｇｙｃａｎｓａｔｉｓｆｙｔｈｅｎｅｅｄｓｏｆｗｅａｒｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆｍａｔｅｒｉ－ａｌｓ,ｂｕｔｔｈｅｒｅａｒｅｍａｎｙｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓｉｎｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｃａｓｔｉｎｇｐｅｒｍｅａｔｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｗｈｉｃｈ…     

高能球磨制备15% SiC/2009 Al复合材料的微观组织与断裂行为

利用高能球磨法制备了15％SiC／2009 Al复合材料。结果表明，基体合金内具有明显的位错胞与亚结构，平均品粒尺寸约为3～4μm。对复合材料挤压棒材分别在25，150，200，315，400℃下测试了拉伸力学性能：复合材料在150℃下还能保持较高的拉伸强度-断口形貌表明，在低温下孔洞首先在界面附近的基体合金内形成，而高温下孔洞可以在整个基体合金区域形成。     

Structure and properties of mechanically alloyed composite material from waste of high purity aluminium production

Abstract

The present investigation has been based on the study of an opportunity of production dispersion strengthened composite material from waste of high purity aluminium production. Such waste represents an alloy with the following chemical composition: 50–60%Al, 25–35%Cu, ～10%Fe and 5–10%Si. The alloy Al–25Cu–10Fe–10Si with a chemical composition typical for industrial anodic sludge has been milled in a high energy planetary mill. The change in morphology and properties of granules of this material during mechanical alloying is estimated. For an assessment of some operational characteristics, a consolidated sample is obtained. The compact sample of the material possesses a high level of hardness, both at room and at higher temperatures, low level of thermal expansion coefficient and high level of wear resistance.     

沉积温度和碳纳米管对CVD SiC涂层微观形貌的影响

以三氯甲基硅烷(CH3SiCl3)为前驱体,采用化学气相沉积法(Chemical vapor deposition,CVD),在原位生长有碳纳米管(Carbon nanotubes,CNTs)的C/C复合材料表面制备SiC涂层。用扫描电镜(SEM)和X射线能谱仪(EDS)观察和分析涂层微观形貌及成份。研究沉积温度(1 000~1 150℃)对SiC涂层的表面、截面以及SiC颗粒的微观形貌的影响。结果表明:在1 000℃下反应时,得到晶须状SiC;沉积温度为1 050℃时涂层平整、致密;沉积温度提高到1 100℃时,涂层粗糙,致密度下降;1 150℃下形成类似岛状组织,SiC颗粒团聚长大,涂层粗糙,并有很多裂纹和孔洞,致密度低。对涂层成份和断口形貌研究表明,基体和涂层之间有1个过渡区,SiC涂层和基体之间结合良好。     

非连续增强金属基复合材料及其在汽车工业的应用

介绍了金属基复合材料及其制造方法，重点讨论了搅拌法工艺，概述了颗粒增强铝基复合材料在汽车工业的应用。     

SiC含量对SiCp/Al复合材料摩擦性能的影响

采用粉末冶金技术制备了SiC_p/Al复合材料,探讨了SiC颗粒质量分数对SiC_p/Al复合材料密度、布氏硬度、微观形貌以及摩擦磨损性能的影响。结果表明,SiC颗粒表面形成了少量可提高界面结合性的Al₄C₃化合物。随着SiC质量分数增加,SiC_p/Al复合材料的密度没有明显的变化,当SiC质量分数增加至25%时,密度明显下降。SiC_p/Al复合材料的布氏硬度随着SiC质量分数的增加呈先增长后减小的变化趋势。当SiC质量分数为20%时,材料的硬度最优（HBW 114）,平均摩擦系数达到最大值（0.3425）,摩擦后试样表面形貌平整且犁沟较浅,SiC颗粒未出现明显剥落。     

原位合成SiC对铝基复合材料微观组织和力学性能的影响

以铝粉、硅粉、石墨粉为原料, 通过冷压真空烧结原位合成了含不同质量分数SiC颗粒的SiC/Al-18Si复合材料。利用X射线衍射仪, 扫描电子显微镜和能谱分析仪等设备手段表征了铝基复合材料的相组成和微观结构, 研究了原位合成SiC对复合材料微观结构、抗弯强度和显微硬度的影响, 分析了复合材料力学性能的变化规律。结果表明: 复合材料的基体相为Al相, 第二相为Si相和SiC相; 原位合成的SiC颗粒弥散细小的分布在Al基体中, 其颗粒尺寸主要分布在0.2~2.8 μm, 具有亚微米、微米级的多尺度特性; 随着SiC质量分数的不断增加, 复合材料的显微硬度增大, 同时颗粒的平均尺寸仅由0.81 μm增大到1.13 μm, 但仍均匀分布, 正是这种尺寸稳定性, 使得SiC/Al-18Si复合材料硬度远大于Al-18Si; 当SiC质量分数为30%时, 材料的显微硬度最高, 达到HV 134, 相较于Al-18Si提高了88%。     

颗粒形状及基体热处理对SiCp/LD2断裂韧性的影响

对普通ＳｉＣ颗粒和钝化处理过的ＳｉＣ颗粒增强ＬＤ２铝复合材料的研究表明,颗粒经钝化处理后,几乎去除了很尖锐的部分,使颗粒呈近等轴状,但颗粒的形状对两种热处理态的复合材料的断裂性ＫＱ均无影响,而热挤出态的复合材料ＫＱ低于Ｔ６态。     

金属基复合材料连接技术的研究进展

对金属基复合材料的各种连接技术,包括熔融焊接（钨惰性气体焊接、金属情性气体焊接、电子束焊接、激光束焊接、接触电阻焊接、电容放电焊接、等离子体焊接）、固相连接（扩散连接、摩擦连接、磁励电弧对接）、钎焊、胶粘、等离子喷涂连接、快速红外连接等工艺方法进行了系统地分析和总结。简要介绍了各种连接方式的工艺特点和使用范围,重点对等离子体喷涂连接和快速红外连接这两种新型技术的工艺过程进行了较为详细的说明。对各种     

单一纳米及纳/微米SiC混合颗粒增强铝基复合材料研究

通过真空热压工艺制备了单一纳米及纳/微米SiC混合颗粒增强的Al-Si复合材料,研究了SiC颗粒的加入对复合材料的组织、致密度及硬度的影响。结果表明:纳米SiCp/Al-Si复合材料与基体合金相比晶粒细化,随着纳米SiC含量的增加,纳米SiCp/Al-Si复合材料的硬度、致密度都是先增大后减小,当纳米SiC含量为3%时硬度取得最大值64.4HV,较基体材料提高了28.8%;用扫描电镜对纳/微米SiCp/Al-Si复合材料的组织、形貌进行观察,发现微米SiC颗粒与基体合金结合紧密,界面无明显反应物生成。纳米SiC含量为3%时,随着微米SiC含量的增加,纳/微米SiCp/Al-Si复合材料的硬度、致密度都是先增大后减小,当增强颗粒含量为3%SiCnm+15%SiCμm时硬度取得最大值76.7HV,较基体材料提高了53.4%。     

金属基复合材料研究进展

新材料的研究、发展与应用一直是当代高新技术的重要内容之一。其中复合材料，特别是金属基复合材料在新材料技术领域中占有重要的地位。金属基复合材料对促进世界各国军用和民用领域的高科技现代化，起到了至关重要的作用，因此倍受人们重视。文章简单综述了金属基复合材料的发展，分类，性能和应用；以及增强体的选取，制成品的成型工艺，性能，以及应用和展望。     

涂覆颗粒增强耐热铝基复合材料的力学及摩擦磨损性能

研究了经真空热压、热挤压工艺制备的涂覆颗粒(化学涂层工艺)增强Al-Fe-V-Si耐热铝合金基复合材料在不同温度下的力学性能与摩擦磨损性能.实验结果表明:涤覆后的SiC_p与基体结合更加牢固,涂覆层(Ni)的加入降低了材料内部颗粒(SiC_p)与基体(Al-Fe-V-Si)之间的孔隙,10％SiC(Ni)/Al-Fe-V-Si(0812)复合材料在室温的断裂强度分别比基体和10％SiC_p/Al-Fe-V-Si(0812)复合材料增加了62.15％和2.82％,在400℃时分别增加了55.3％和28.6％.复合材料耐磨性能比增强体未涂覆复合材料大大提高,在载荷50N,转速0.63 m/s的工况下,经增强体涂覆的铝基复合材料在300℃时为以磨粒磨损为主的磨损机制;高于350℃时,为以粘着磨损为主的磨损机制.     

SiC纤维增强TB8复合材料工艺对组织影响规律

通过箔-纤维-箔法制备了SiC纤维增强TB8复合材料,采用光学电子显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）和电子探针（EPMA）对复合材料的微观组织进行表征与分析,研究了真空热压复合时压力、温度和时间等工艺参数对SiC纤维增强TB8复合材料微观组织的影响规律。结果表明：压力显著地影响着复合材料基体与基体以及纤维与基体的结合,而温度对纤维基体界面反应情况影响较大。通过热压工艺的优化,可以有效控制界面反应层厚度,获得组织优良的SiCf/ TB8复合材料。     

SiC/C-Cu复合材料的载流磨损性能

采用粉末冶金法制备SiC/C-Cu复合材料,研究SiC颗粒含量对该材料组织结构与物理性能的影响,并在HST-100载流摩擦磨损试验机上进行载流磨损试验,研究摩擦速度、电流密度与SiC颗粒含量对SiC/C-Cu复合材料磨损率的影响以及磨损机理的变化。结果表明:SiC颗粒均匀分布于铜基体中。随SiC含量增加,复合材料的硬度和孔隙率都逐渐增大,密度和导电率降低。添加SiC颗粒可增强C-Cu复合材料的抗磨损性能,材料的磨损率随摩擦速度和电流密度增加而增加,随SiC含量增加呈先降低后上升的趋势,含2%SiC(质量分数)的SiC/C-Cu复合材料具有优异的抗载流磨损性能。添加SiC颗粒可减少摩擦磨损过程中铜基体的粘着磨损,磨损机理主要为磨粒磨损和电弧侵蚀磨损。     

石墨纤维增强铝基复合材料表面稀土成膜过程

采用含稀土Ce盐的化学溶液浸泡工艺在石墨纤维增强铝基(Gr/Al)复合材料表面制备无毒、无污染稀土耐蚀膜层,并对不同时间稀土Ce盐在Gr/Al复合材料表面的成膜情况进行研究.铝基体和石墨纤维表面均覆盖稀土膜层,此类稀土膜呈现\     

Mechanical properties and bond strength of bimetallic AA1050/AA5083 laminates fabricated by warm-accumulative roll bonding

Accumulative roll bonding (ARB) is one of the most promising methods for the industrial production of bimetal sheet materials. In this study, ARB process has been used to combine aluminium alloys 1050 and 5083 sheets to produce a bimetal AA1050/AA5083 composite laminate. Materials with 2, 4, 8, 16 and 32 layers were roll bonded as alternate layers at 300°C for 5?min before each cycle. In this study, the microstructure and mechanical properties of composite laminates have been studied versus number of layers by tensile and peel testing. Moreover, the fracture surfaces of samples after the tensile test have been studied during various number of composite layers by scanning electron microscopy (SEM). Results showed that the tensile strength and tensile toughness improved by the number of layers. Also, the peeling strength among the layers and elongation decreased in the samples with less than 8 layers and improved by increasing the number of composite layers considerably. Also, SEM results revealed that the depth of dimples in the fracture surface decreased by increasing the number of layers.     

Ceramic reinforced high modulus steel composites: processing,microstructure and properties

Ceramic reinforced steel matrix composites are materials for automotive, aerospace, wear and cutting applications. Such metal matrix composites (MMCs) combine attractive physical, mechanical and wear properties with ease of fabrication and low cost. The review focuses on the current state of the art of producing these metal matrix composites, ceramics reinforcements, composition of steel matrix, microstructure evolution and parameters influencing the mechanical and wear properties. Processing methods to fabricate ceramic reinforced steel matrix composites are discussed to produce these composites with low number of defects, homogeneous microstructure and high mechanical and wear performance. The influence of chemical nature of ceramic reinforcements and composition of steel matrix on the microstructure, mechanical and wear properties is presented. The strengthening mechanisms and parameters controlling wear performance of steel MMCs are described as a function of the content of ceramic reinforcements, microstructural design and structure of the steel matrix. Keeping in view the stability of ceramics in steels, suitable ceramic reinforcements and steel matrix materials are discussed. Moreover, the importance of microstructure and interface between ceramic reinforcement and steel matrix in controlling the mechanical properties of steel MMCs is highlighted. The review identifies area of research for development to fully appreciate and tailor the properties of these industrially important composites.

Les matériaux composites à matrice d’acier, renforcés de céramique, sont des matériaux pour application dans l’industrie automobile, aérospatiale, de l’usure et du découpage. Les matériaux composites à matrice métallique (MMCs) en acier et céramique combinent des propriétés attrayantes physiques, mécaniques et d’usure, à la facilité de fabrication et au coût faible. Cette revue se concentre sur l’état de la technique courante de production des matériaux composites à matrice d’acier, renforcés de céramique, sur les renforcements en céramique, sur la composition de la matrice d’acier, sur l’évolution de la microstructure, sur les propriétés mécaniques et sur les paramètres importants qui contrôlent les propriétés mécaniques et d’usure. On discute des méthodes de traitement pour la fabrication des matériaux composites à matrice d’acier, renforcés de céramique afin de produire des MMCs avec peu de défauts, une microstructure homogène et un rendement élevé des propriétés mécaniques et d’usure. On décrit l’influence de la nature chimique des renforcements et de la composition de la matrice en acier sur le développement de la microstructure et sur les propriétés mécaniques et d’usure. On décrit les mécanismes de renforcement et les paramètres contrôlant le rendement à l’usure des MMCs en acier en fonction de la teneur en renforcement de céramique, de la conception de la microstructure et de la structure de la matrice en acier. Gardant en vue la stabilité des céramiques dans les aciers, on discute des matériaux appropriés de renforcements céramiques et de matrice d’acier. De plus, on souligne l’importance de la conception de la microstructure et de l’interface dans le contrôle des propriétés mécaniques des MMCs en acier. Cette revue identifie des sujets de recherche à développer afin de comprendre complètement et de créer sur mesure les propriétés de ces matériaux composites d’importance industrielle.