扭转圈数对高压扭转SiC_P/Al复合材料界面扩散行为和组织性能的影响

采用OM和EDS研究不同扭转圈数下高压扭转法制备SiC_P/Al复合材料的显微组织和界面扩散行为,并结合组织特点和界面特征分析扭转圈数对复合材料拉伸性能和断裂机理的影响。结果表明:扭转圈数的增加可以有效提高SiC颗粒分布的均匀性,闭合孔隙,界面处Al元素扩散能力增强,扩散距离增大,Al扩散系数实际计算值较理论值增大了10~(17)倍,形成以元素扩散和界面反应为主的强界面结合,试样抗拉强度和伸长率不断提高,少量的SiC颗粒均匀分布在断口韧窝中,断裂主要以基体的韧性断裂为主;当扭转圈数较大时,SiC颗粒在剧烈剪切作用下破碎加剧,颗粒"再生团聚"导致孔隙率增大,潜在裂纹源增多,形成大量结合强度较低的断裂新生界面,试样抗拉强度和伸长率显著降低,在团聚位置易形成尺寸较大的深坑韧窝,复合材料断裂呈现韧性断裂与脆性断裂的混合模式。     

时效对SiCW/2024Al复合材料点腐蚀行为的影响

利用透射电镜观察了经时效处理后复合材料的微观组织结构，用恒电位仪测试了室温下3．5％NaCl溶液中时效状态对SiCw／2024Al复合材料电化学腐蚀行为的影响规律，并利用扫描电镜观察了不同时效状态下极化后复合材料表面的微观组织形貌．结果表明：不同的时效状态对复合材料的点蚀电位没有影响，但使其点蚀电流发生较大的变化；3种时效状态下复合材料表面点腐蚀程度的差异，是由于复合材料微观组织结构的差别导致点腐蚀速率不同造成的．     

SiC_P表面镀Ti改性对SiC_P/Al2014复合材料组织及力学性能的影响

采用盐浴镀的方法对SiC_P进行表面镀Ti处理,并通过搅拌铸造的方法制备了表面镀Ti改性SiC_P/Al2014复合材料。研究了镀Ti SiC_P的尺寸和体积分数对SiC_P/Al2014复合材料微观组织和力学性能的影响规律。结果表明:表面镀Ti处理能有效改善SiC_P在Al基体中的分散均匀性;但随着SiC_P体积分数提高,相同尺寸的镀Ti SiC_P在Al基体分散均匀性逐渐变差,当SiC_P体积分数相同时,其在Al基体中的分散均匀性随着SiC_P尺寸的增加逐渐变好。SiC_P尺寸相同时,SiC_P/Al2014复合材料的常温拉伸强度随颗粒体积分数的增加先增大后减小,SiC_P尺寸为5μm和10μm的SiC_P/Al2014复合材料抗拉强度在颗粒的体积分数为4%时达到最高,分别为524MPa和536MPa;SiC_P/Al2014复合材料的高温(493K)抗拉强度随着SiCp体积分数增加而增大,SiC_P尺寸为5μm和10μm的SiC_P/Al2014复合材料抗拉强度在颗粒体积分数为6%时达到最高,分别为308 MPa和320 MPa。     

Cl~-和应力对X80管线钢电化学腐蚀行为的影响

目前,对于Cl~-和应力同时作用时钢铁腐蚀行为及机理的研究不多。采用动电位极化和交流阻抗谱,研究了Cl~-和应力对X80管线钢在高pH值溶液中腐蚀行为的影响。结果表明:Cl~-对X80管线钢的钝化行为有显著影响,当Cl~-浓度小于0.10 mol/L时,X80管线钢表面会形成稳定的钝化膜,当Cl~-浓度大于0.10 mol/L时,则不会形成稳定的钝化膜。在自腐蚀电位下,少量的Cl~-可增加X80管线钢的腐蚀倾向,但大量Cl~-可降低其腐蚀倾向。外加应力使交流阻抗谱低频区出现第二段容抗弧,并且提高自腐蚀电位下X80管线钢的溶解速率。     

增强体SiCP对SiCP/Al复合材料腐蚀行为的影响

通过周期浸润腐蚀实验研究了不同SiC颗粒尺寸(70、90、140、220μm)和不同SiC颗粒体积分数(42%、49%、55%)的SiC_P/Al复合材料在酸性环境中的腐蚀行为。采用失重法、金相显微镜、X射线衍射仪以及扫描电镜分别计算腐蚀速率、观测微观组织、分析腐蚀产物的物相组成以及观察表面形貌。结果表明：腐蚀前期,SiC_P/Al复合材料的耐腐蚀性能随着颗粒尺寸的减小而降低,腐蚀中后期,耐蚀性能随着颗粒尺寸的减小反而有一定程度的提高;SiC颗粒的存在一方面促进了点蚀的成核,另一方面又打断了基体的连续性,改变了点蚀的生长方式,抑制了点蚀的进一步扩展;SiC_P/Al复合材料的耐腐蚀性能随着颗粒体积分数的提高而降低,其腐蚀产物主要为氧化铝和非晶态硫酸铝化合物。     

合金化填充材料Ni 对SiCP/6061Al 复合材料激光焊接焊缝显微组织的影响

以N i 片作为合金化填充材料对SiC_P/6061A l 金属基复合材料(SiC_P/6061A lMMC) 进行激光焊接, 研究了激光输出功率、焊接速度等焊接工艺参数对焊缝显微组织的影响。结果表明, 采用金属N i 片作为合金化填充材料对SiC_P/6061A lMMC 进行激光焊接, 可以在一定程度上抑制SiC 颗粒的溶解及针状脆性相Al₄C₃ 的形成, 并获得以Al₃Ni 等相为增强相的焊缝显微组织, 但在焊缝心部有粗大的气孔形成。      

Cl~-浓度对硫酸盐还原菌体系中316L不锈钢腐蚀行为的影响

油田采出水中Cl-含量是影响材料微生物腐蚀的重要因素,以往对此研究较少。通过电化学阻抗谱(EIS)、扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)及荧光显微镜等研究了Cl-浓度分别为200,150,100,30,6 g/L的模拟油田采出水介质中硫酸盐还原菌(SRB)对316L不锈钢腐蚀行为的影响。结果表明:在30 g/L Cl-时316L不锈钢表面细菌附着量明显高于其他盐度,Cl-浓度高于100 g/L时不锈钢表面基本无细菌附着;在低盐度含SRB介质中,试样电荷转移电阻(Rct)较小,耐腐蚀性能较低;在低盐度下试样表面生物膜疏松多孔,有胞外聚合物、腐蚀产物和代谢产物形成,表面的Fe含量明显低于高盐度介质,而C含量较高,SRB的存在增大了试样的腐蚀溶解速度。     

SiCp/Al复合材料搅拌熔炼-液态模锻成型工艺研究

在众多SiCP/Al复合材料的制备方法中,搅拌溶炼法具有工艺简单、设备投入少、经济可行等特点,因而得到了广泛的研究.本研究采用的半固态搅拌熔炼-液态模锻成形SiCP/Al复合材料制备工艺,既具有搅拌法的优点,又能直接将复合材料熔液锻压成形为性能优良、形状复杂的铸件,是铝基复合材料在民用工业上应用的有效途径之一.     

SiC_P/Al基复合材料在等径角挤扭变形中的界面原子扩散行为

为了研究金属基复合材料在剧烈塑性变形(SPD)过程中增强颗粒与金属基体的界面连接机制,通过等径角挤扭(ECAP-T)工艺在较低温度下制备块状10wt%SiCP/Al基复合材料,并对经过1、2和4道次ECAP-T变形的SiC颗粒与纯Al之间的界面反应以及元素扩散进行了研究。通过TEM和XPS研究了界面和元素扩散,结果表明:即使在较低的外界制备温度下,Al和SiC颗粒表面的SiO2层也能够发生反应,形成主要由Al2O3组成的界面层。相比理论计算值,ECAP-T变形可以将Al的扩散系数提高约1016倍,增强扩散的原因主要是ECAP-T变形促使界面温度升高,且在铝基体内产生空位、位错和晶界等高密度晶格缺陷。     

电子束快速制造技术制备SiCP/Al复合材料

介绍了电子束快速制造技术的特点及工艺路线,将其应用在SiCp/Al复合材料的制备过程中,不仅可以发挥粉末冶金中颗粒组分可任意调节的特点,而且在真空环境下高能量密度的电子束液相烧结工艺可以使颗粒与基体的润湿性得到较大程度的改善;此外,电子束快速制造技术无需工模具,能有效避免液态法制备复合材料浇注困难等缺点,成形件加工余量小,避免了脆性复合材料的二次加工,充分体现了快速制造的优点,因此,电子束快速制造技术是一种适合SiCp/Al复合材料制备的新工艺.     

An experimental study on deformation behavior below 0.2% offset yield stress in some SiCp/Al composites and their unreinforced matrix alloys

The deformation behaviors below 0.2% offset yield stress in some silicon carbide particulate reinforced aluminum composites (SiCp/Al) and their unreinforced matrix alloys were investigated experimentally in this work. The results of the study showed that incorporation of SiC particulate into aluminum matrix can enhance the plastic flow stress (PFS) in macroplastic stage but slightly lower PFS in microplastic stage. With increase in the volume fraction of SiC particulate (V_p), the 0.2% offset yield stress (σ_0.2) increases while the resistance to microplastic deformation (σ_10⁻⁵) first decreases and then increases. The composite with smaller particle size presents higher PFS both in micro- and macro-plastic stages. It was also found that heat treatment remarkably influence both micro- and macro-plastic behaviors of the composites. Quenching followed by artificial aging can significantly enhance PFS both in micro- and macro-plastic stages for the age hardened alloy based composites (SiCp/2024Al) but has no obvious effect for the non-age hardened alloy based composites (SiCp/Al). For both the SiCp/2024Al composite and unreinforced 2024Al alloy, PFS exist a ‘peak value’ with variation of aging time, implying that like the conventional yield strength, PFS in microplastic stage of the composite is also strongly controlled by the precipitates formed in matrix during aging treatment. The effects of thermal cycling on PFS are dependent to the V_p. In large V_p case (35%), with increase in cyclic number PFS slightly decreases but in small V_p case (15%) PFS slightly increases as the cyclic number increases. The PFS in microplastic stage is very sensitive to the microstructure features. The lower residual thermal stresses, small density of moveable dislocations and harder matrix would be beneficial to the increase of PFS in microplastic stage in the composites.     

SiCP/2024Al复合材料的阳极氧化研究

为了研究SiCP/2024Al复合材料阳极氧化的保护效果,用电化学方法、浸泡试验和盐雾试验研究了该复合材料及相应的施加阳极氧化保护试样在3.5%NaCl溶液中的腐蚀行为,并用扫描电子显微镜(SEM)对腐蚀形貌和氧化膜的微观形态进行了观察.结果表明:SiCP/2024Al经过阳极氧化后在3.5%NaCl溶液中的耐蚀性明显提高,Ecorr和Epit正移150 mV,Icorr从3.650 μA减小到0.358 μA,腐蚀速率由0.336 mm/a下降到0.122 mm/a;虽然SiC颗粒的存在影响了阻挡层的连续性,但多孔层仍能在电解质/材料界面不断生成,并且多孔层上的孔隙可以在封孔过程中得以闭合.     

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.     

Corrosion Behavior and Protection Efficiency of 2024Al and SiCp／2024Al Metal Matrix Composite

The corrosion resistance of 2024 Al and SiC particle reinforced 2024 Al metal matrix composite(SiCp/2024Al MMC) in 3.5% NaCl solution was investigated with electrochemical method and immersion test, and the corrosion protection of sulfuric acid anodized coatings on both materials was evaluated by electrochemical impedance spectroscopy.The results showed that the SiCp/2024AlMMC is more susceptible to corrosion than its matrix alloy in 3.5% NaCl.For 2024Al,the anodized coating provides excellent corrosion resistance to 3.5%NaCl.The anodized coating on the SiCp/2024Al provides satisfactory corrosion protection,but it is not as effective as that for 2024Al because the structure of the anodized layer is affected by the SiC particulates.     

SiCp/Al复合材料的化学镀镍

采用化学镀技术对高体分SiC颗粒增强铝基复合材料(SiCp／Al)表面进行改性以改善其焊接性能和抛光性能。本文探索了在SiCp／Al表面化学镀镍的预处理工艺及条件,系统分析并阐述了除油、粗化、活化等工序对化学镀镍的作用和影响,同时在最优的条件下成功地制备出光亮、均匀、完整且与基体结合良好的镍磷合金镀层。利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱(EDAX)对镀层微观结构和成分进行表征。结果表明,预处理可以改变基体表面的结构形貌,影响镍磷合金镀层在其表面的分布,从而对镀层质量、结合强度及沉积速度起决定性作用。     

VCp/Fe复合材料的耐蚀性研究

采用原位反应铸造法制备了VCp/Fe复合材料.利用X射线衍射、X射线能谱对复合材料的相结构和微区成分进行了分析;利用金相显微镜、扫描电子显微镜对复合材料的微观组织进行了观察.通过测定复合材料及对比材料在1M H2SO4中(25℃)的阳极极化曲线,表明VCp/Fe复合材料的致钝电位Ecr与不锈钢(Cr18Ni9)接近,显著小于白口铸铁(15Cr3Mo),说明复合材料易于钝化;同时复合材料的钝化区域较宽,其钝化膜比较稳定,有较好的抗电化学腐蚀性能.98%浓硫酸和3.5%NaCl水溶液浸泡实验证明,复合材料的腐蚀速度与不锈钢相当,远小于白口铸铁,耐蚀性能优异.     

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.