铝硅复合材料的抗拉强度研究

实验选用粉末冶金法,通过制扮→粉体混合→压制成型→烧结→制品一系列工艺成功制备了铝硅复合材料,并对其抗拉强度进行测定.通过正交实验,分析了成型压力、铝硅粉质量比、烧结温度和烧结时间四个工艺参数对铝硅复合材料抗拉强度的影响.结果表明:在本试验条件下,制备铝硅复合材料的最佳工艺参数为:成型压力为550kN,铝硅粉的质量比为9:1,烧结温度480℃,烧结时间取60min.     

三维网络SiC多孔陶瓷增强铝基复合材料的制备

以中间相沥青添加质量分数为50%的Si粉制备的炭泡沫预制体为坯体,在高温感应烧结炉中结合反应烧结工艺制备了SiC多孔陶瓷预制体.利用挤压铸造工艺制备了SiC多孔陶瓷增强铝基复合材料.采用扫描电子显微镜(SEM)观察了SiC多孔陶瓷骨架及复合材料的微观形貌和界面结构,通过X射线衍射分析仪(XRD)对多孔陶瓷预制体物相组成进行了分析.利用阿基米德排水法,测试了多孔陶瓷的孔隙率和复合材料的密度.结果表明:添加Si的质量分数为50%的炭泡沫预制体反应烧结后获得的SiC多孔陶瓷具有三维连续通孔结构,孔筋致密并且具有较高的开口孔隙率.通过挤压铸造工艺制备的SiC多孔陶瓷增强铝基复合材料界面结合良好,无明显缺陷.     

石墨烯增强铝基复合材料制备工艺对比与分析

以石墨烯为增强体,分别采用冷压-真空热压烧结(工艺1)和真空热压烧结-热挤压(工艺2)工艺制备了纯铝及石墨烯/纯铝基复合材料.对比了两种不同制备工艺对纯铝及石墨烯/纯铝基复合材料力学性能和微观组织的影响.结果表明:采用工艺2制备的复合材料,其抗拉强度比采用工艺1制备的复合材料抗拉强度高11.35％,且采用工艺2制备的复...     

铝硼硅玻璃基体中金刚石氧化机理

开展金刚石/铝硼硅玻璃复合材料的烧结试验,通过TG-DSC分析、XRD分析和Raman分析,研究铝硼硅玻璃熔体中金刚石的氧化反应机理。试验结果表明：烧结纯铝硼硅玻璃时,在1 000℃以下,没有任何化学反应发生;烧结金刚石/铝硼硅玻璃复合材料时,温度高于814°C后会发生体积膨胀、强度降低的现象;烧结温度780℃为最理想烧结温度,复合材料膨胀率约10%,抗折强度约39.0 MPa。在烧结温度不超过908.4℃时,金刚石和游离氧而非铝硼硅玻璃中的氧化物之间发生了氧化反应。     

硅镁含量对铝铜烧结含油轴承性能的影响

研究使用粉末冶金法制备铝铜烧结含油轴承,以铜含量为7.5%的铝铜混合粉末为基,首先添加硅元素,研究了硅含量对烧结体性能的影响,然后在Al-Cu-Si成分的基础上添加镁元素,得到Al-Cu-Si-Mg合金烧结体,研究了镁元素对该烧结体性能的影响。结果表明,当基体中的硅含量为1.0%,镁含量为2.0%时,可制备出良好综合性能的铝铜含油轴承。     

粉煤灰泡沫陶瓷铝基复合材料凝固组织的研究

以粉煤灰泡沫陶瓷为增强体,基体材料为Al-Si共晶铝硅合金和Al-23Si过共晶铝硅合金,采用压铸工艺制备了泡沫陶瓷铝基复合材料.通过光学金相分析,研究了不同浇注温度下,复合材料的界面结合以及泡沫陶瓷骨架对材料凝固组织的影响.结果表明:随着浇注温度的升高,铝合金的充型能力提高,但晶粒尺寸也会增加;共晶铝硅合金与过共晶铝硅合金均能制备出界面结合良好的复合材料:泡沫陶瓷骨架对两种基体合金凝固时均有形核基底的作用.     

热压烧结温度对铝基复合材料显微结构和性能的影响

采用热压烧结和热挤压工艺成功制备出SiC颗粒增强铝基复合材料,探究了烧结温度和热挤压工艺对复合材料显微结构、抗拉强度以及断裂方式的影响。结果表明,随着烧结温度增加,铝基复合材料密度和抗拉强度逐渐增大。热挤压工艺可以极大地提高铝基复合材料的致密性和力学性能,烧结温度为600℃时挤压态铝基复合材料密度为2.85 g/cm3,抗拉强度为223.7 MPa。     

Ti对ZrC-W复合材料烧结行为和力学性能的影响

以金属Ti作为烧结助剂,采用热压烧结工艺制各ZrC-W复合材料,研究了添加Ti对复合材料的致密化行为、微观结构和力学性能的影响.结果表明,添加Ti能够有效促进zrC-W复合材料的致密化,在1900℃烧结的复合材料致密度达到89.9%.在复合材料中生成了TiC和W2C新相,随着烧结温度的提高,W2C相逐渐消失,复合材料的维氏硬度和弹性模量增大,但抗弯强度和断裂韧性变化不大.     

铝-石墨复合自润滑轴承材料的触变挤压铸造

石墨在铝中的溶解度小于0.05％,与液态铝的浸湿性差,易漂浮偏析。所以制备铝—石墨复合材料的关键是如何将石墨加入铝基体中并均匀弥散。我厂采用漩涡搅拌法添加石墨粉触变挤压铸造成型工艺为北京耐火材料厂红外线干燥窑窑车研制了铝—石墨复合自润滑轴承毛坯720个。并对产品性能进行了较全面的测试。 复合材料基体选用铝硅合金,含硅量为6—8％,所使用的石墨粉是经镍或铜包复的。由中国科学院化冶所直接提供。 研制主要设备如表1     

硅颗粒增强铝基复合材料增强体分布均匀性研究

利用行星球磨机和Y型混料机混料,对两种混料方法得到的混合金属粉末,分别采用粉末冶金工艺制备硅颗粒增强铝基复合材料,研究了混料方法对硅颗粒增强体在铝基体中分布均匀性的影响。结果表明,利用行星球磨机混料可以改变粉末颗粒的表面形状和粒度大小,并使硅颗粒均匀分布在铝基体中,是实现增强体颗粒与基体颗粒均匀混合的有效方法。利用Y型混料机混料不能改变粉末颗粒的形貌及粒度大小,制备的铝基复合材料中有硅颗粒偏聚的情况。     

双步球磨与放电等离子烧结制备细晶TiAl合金

采用双步球磨法和放电等离子烧结(SPS)技术制备细晶Ti-47Al(at%)合金,利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)仪以及透射电子显微镜(TEM)等分析测试手段对球磨后的粉末形貌结构、相组成以及烧结块体的显微组织结构进行观察和分析。结果表明:双步球磨粉末的颗粒形状较规则,其颗粒尺寸在20~40μm之间,内部结构均匀,主要由TiAl和Ti3Al相组成。放电等离子烧结后的块体主要由主相TiAl和少量的Ti3Al相及Ti2Al相组成,随着烧结温度的升高,Ti3Al相含量有所增加。当烧结温度为1000℃时,烧结块体获得的主要是等轴晶组织,等轴晶粒尺寸大多数在100~250nm之间。当烧结温度为1100℃时,烧结块体致密、无孔洞,等轴晶粒有明显长大的现象,显微组织主要由等轴状的TiAl相和片层状的Ti3Al相组成。     

快淬带粉末冶金法制备块状La(Fe, Co, Si)13磁制冷材料

利用快淬带粉末通过常压烧结技术制备了块状La(Fe,Co,Si)13磁制冷材料,并研究了温度和烧结助剂LaFeSi对烧结体显微组织与性能的影响。研究表明:随着烧结温度的提高,烧结体的密度增加,相成分发生明显的变化,具有立方NaZn13型La(Fe,Co,Si)13相大量生成。当向快淬带LaFe10.8Co0.7Si1.5C0.2粉末添加20%LaFeSi粉末经压样成形后在1200℃烧结3 h后,得到的烧结体基本是单一的La(Fe,Co,Si)13相,致密度达到90%左右。     

Fe-Al复合粉在高能球磨时的组织转变及真空烧结的FeAl基合金的力学性能研究

研究了机械球磨与真空烧结制备FeAl基合金的工艺——球磨过程中Fe-Al粉末的结构转变及FeAl基烧结体的微观结构和力学性能。结果表明,Fe、Al单质混合粉末经机械球磨可得到具有Fe、Al相间层片结构的复合粉,且球磨时间越长,Fe、Al复合粉的层片结构越薄越均匀。FeAl基材料优异的室温力学性能与晶粒细化、组织均化效应有关。     

Fe-Al复合粉在高能球磨时的组织转变及真空烧结的FeAl基合金的力学性能研究

研究了机械球磨与真空烧结制备FeAl基合金的工艺——球磨过程中Fe-Al粉末的结构转变及FeAl基烧结体的微观结构和力学性能。结果表明，Fe、Al单质混合粉末经机械球磨可得到具有Fe、Al相间层片结构的复合粉，且球磨时间越长，Fe、Al复合粉的层片结构越薄越均匀。FeAl基材料优异的室温力学性能与晶粒细化、组织均化效应有关。     

稀土La对Al2O3/Cu复合材料组织与性能的影响

利用机械合金化法结合放电等离子烧结制备Al2O3/Cu铜基复合材料,采用XRD、SEM、硬度、抗拉强度和电导率等测试研究La含量对Al2O3/Cu复合粉末和烧结材料组织及性能的影响。结果表明:添加0.05%的稀土La有利于机械合金化过程中Cu晶粒的细化和Al2O3颗粒的弥散分布,从而提高烧结材料的显微硬度和抗拉强度。烧结材料的导电率随着La含量的增加先升后降,当La的质量分数为0.10%时,Al2O3/Cu复合材料的导电率提高11.3%IACS。     

Tailoring microstructure and mechanical properties of aluminum matrix composites reinforced with novel Al/CuFe multi-layered core-shell particles

Aluminum matrix composites (AMCs), reinforced with novel pre-synthesized Al/CuFe multi-layered core- shell particles, were fabricated by different consolidation techniques to investigate their effect on microstructure and mechanical properties. To synthesize multi-layered Al/CuFe core-shell particles, Cu and Fe layers were deposited on Al powder particles by galvanic replacement and electroless plating method, respectively. The core-shell powder and sintered compacts were characterized by using X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) equipped with energy dispersive spectroscopy (EDX), pycnometer, microhardness and compression tests. The results revealed that a higher extent of interfacial reactions, due to the transformation of the deposited layer into intermetallic phases in spark plasma sintered composite, resulted in high relative density (99.26%), microhardness (165 HV_0.3) and strength (572 MPa). Further, the presence of un-transformed Cu in the shell structure of hot-pressed composite resulted in the highest fracture strain (20.4%). The obtained results provide stronger implications for tailoring the microstructure of AMCs through selecting appropriate sintering paths to control mechanical properties.     

高能球磨制备Al3Ti/Al块体纳米晶复合材料

通过对Al Ti系和Al TiO2 系进行高能球磨和压制烧结制备了固态原位反应生成的纳米晶块体Al3Ti/Al复合材料。研究表明 :Al Ti合金系高能球磨后 ,各组元晶粒得到细化 ,并且Ti在Al中发生了强制超饱和固溶 ,烧结时原位反应形成纳米晶Al3Ti/Al复合材料 ;而Al TiO2 反应体系高能球磨仅发生组分晶粒细化 ,烧结时TiO2 部分还原并和Al原位反应生成纳米晶 (Ti2 O3 Al3Ti) /Al复合材料。     

基于机械搅拌和烧结工艺制备的GNPs/Al复合材料特性研究

采用机械搅拌和烧结工艺制备了GNPs/Al复合材料,实现了无损伤GNPs的完全铺展及在铝基体中均匀弥散分布。研究了GNPs对复合材料粉末冷压-烧结致密化行为的作用机制,阐明了GNPs对复合材料强度和塑性的作用机理,探讨了烧结时间对GNPs/Al复合材料力学性能的影响规律。结果表明,GNPs含量低于0.5%,烧结态GNPs/Al复合材料相对密度达到98%以上。烧结态Al-0.5wt.%GNPs屈服强度达到204MPa,相对于纯铝提高了18.6%。以Al-0.5wt.%GNPs为例,烧结6h后,复合材料硬度为61.5HV,屈服强度为173MPa,压缩应变40%时未发生明显破坏。     

Mechanical properties of spark plasma sintered Nb–Al compacts strengthened by dispersion of Nb2N phase and additions of Mo and W

Mechanically alloyed and blended Nb–Al–N powders were sintered by the spark plasma sintering process, and their microstructure and mechanical properties were investigated. All of the Nb–Al–N compacts consisted of phases in the Nb–Al system in which the Nb₂N phase was dispersed. The microstructure of blended powder compacts was much coarser than that of mechanically alloyed powder compacts. The compacts obtained by sintering powder produced by crushing blended powder compacts have finer microstructure, higher hardness, and higher fracture toughness than blended powder compacts. The strength of Nb–Al–N compacts increases with increasing the fraction of AlN added to the Nb powder, while their fracture toughness at room temperature decreases. As for the Nb–Al–Mo and Nb–Al–W system, the effect of solid-solution hardening of W was larger than that of Mo, and Nb–15Al–40Mo compact has the highest strength at room temperature and 1273 K among Nb–15Al–xMo compacts.     

Sintering characteristic of Al2O3-reinforced 2xxx series Al composite powders

Sintering characteristic of Al₂O₃-reinforced 2xxx series Al composite powders was investigated in order to obtain enhanced densification. In order to confirm the effect of the ceramic phase, Al composite powder, AMB 2905 (Al–3.2Cu–1.0Mg–5.0Al₂O₃), was used as the starting powder. Al blended powder, AMB 2712 (Al–3.8Cu–1.0Mg), was also used for comparison. The sintered density of the blended powder was about 93% of the theoretical value at 620 °C. The sintered density of the composite powder was about 95% at 630 °C. A small decrease in the density of each powder caused by swelling was observed after holding time of 10 min at the sintering temperature. After 20 min, the density slightly increased. The diffusion of the liquid phase was faster in the composite powder sintered specimen than in the blended powder sintered specimen. The liquid phase is thought to have infiltrated into the spaces between ceramic agglomerates. The results show that a greater amount of liquid phase is needed to enhance the sinterability of 2xxx series Al composite materials.