高体积分数SiCp/Al复合材料杯形件高温反挤压成形

将无压浸渗制备出的高体积分数SiCp/Al复合材料,通过高温反挤压方式成形杯形件.研究了在高温反挤压过程中复合材料的流变规律,利用扫描电镜(SEM)观察分析了高温反挤压参数对杯形件组织的影响.结果表明:在基体熔点以上,高体积分数SiCp/Al复合材料呈黏流体状态,颗粒与基体形成固-液混合体;高体积分数SiCp/Al复合材料高温反挤压变形后,基体仍保持连续,SiC颗粒在压力作用下发生转动、重排,部分颗粒破碎,颗粒分布均匀性较好;当变形温度较低、挤压速度较大时,颗粒易破碎,SiCp/Al复合材料杯形件内部颗粒尺寸不均匀,杯形件内角处颗粒尺寸较小;当变形温度较高、挤压速度较小时,杯形件内部颗粒尺寸均匀.     

喷射成形Al11.4Zn2.6Mg1.7Cu合金沉积、预热和挤压3种状态的显微组织分析

利用金相、XRD、SEM、TEM等测试方法对喷射成形工艺制备的Al11.4Zn2.6Mg1.7Cu超高强铝合金材料沉积、预热和挤压3种不同状态的显微组织演变进行了分析。结果表明:沉积坯件和预热坯件的显微组织都由等轴晶粒组成,晶粒平均尺寸分别约为23和24μm,没有发生明显变化,经过热挤压后,晶粒沿挤压方向拉长;合金在沉积、预热、挤压3种不同状态,一次析出相主要组成为MgZn2,Al2Cu和Al2CuMg相,没有发生变化。沉积坯件晶内呈针状、类球状和块状等形态的MgZn2相经过热挤压之后在一定程度上被破碎,尺寸变小,弥散分布于晶内;原来存在晶界上的尺寸稍大的Al2CuMg相经过热挤压之后被剧烈破碎,由在沉积态中主要呈现的骨骼状变为尺寸细小的不规则形态,并沿挤压方向分布;Al11.4Zn2.6Mg1.7Cu超高强铝合金中添加的主要合金元素在沉积、预热、挤压3种状态中的分布规律没有发生变化。     

喷射沉积SiCp／A1复合材料及6066铝合金热挤压工艺的研究

作者应用喷射共沉积工艺制备6066／SiVp复合材料和6066铝合金锭坯，在不同的挤压比、挤压温度下挤压成型，用金相显微镜观察材料的显微组织，并测试了材料的力学性能。结果表明：SiC/Al复合材料喷射沉积状态的组织很疏松，存在许多的间隙，其密度约为理论密度的86％，SiC颗粒在复合材料中分布不均匀，喷射沉积铝合金基体的致密度可达90％；挤压过程使A1／SiCp复合材料的大多数空隙消失，致密程度随挤压比的增大而增大，挤压比超过14.7后不会明显变化，而铝合金基体的致密程度与挤压比的变化关系不明显；挤压温度对材料的致密程度影响不大；A1／SiCp复合材料性能在挤压比超过14．7后变化不大；铝合金的性能不受挤压比变化的影响；而挤压温度过高使材料性能下降。     

SiC颗粒尺寸对高压扭转制备SiCp/Al基复合材料金相组织和显微硬度影响

采用高压扭转法制备不同增强颗粒尺寸的SiCp/Al基复合材料,利用金相观察、显微硬度测试,分析研究不同增强颗粒尺寸对SiCp/Al基复合材料组织和硬度的影响。研究结果表明:SiC颗粒尺寸较小时,在高的静水压力和剪切作用下,颗粒分布均匀性增强。SiC颗粒尺寸增大时,有效的剪切作用易致使自身存在缺陷的SiC颗粒发生断裂破碎,颗粒分布均匀性降低。同一扭转半径处,随着颗粒尺寸的增大,复合材料显微硬度降低。     

颗粒尺寸对15%SiC_p/2009Al复合材料断裂韧性的影响

采用粉末冶金+挤压工艺制备了含不同粒径SiC颗粒(3.5, 5.0, 10.0和15.0μm)的15%SiC_p/2009A1复合材料挤压棒材,利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和万能试验机研究了SiC颗粒尺寸对15%SiC_p/2009Al复合材料力学性能的影响。结果表明, SiC颗粒尺寸对复合材料强度和韧性的影响效果十分显著。随着SiC颗粒从3.5μm增大至15μm,复合材料的强度逐渐减小,而延伸率则逐渐增大。SiC颗粒尺寸为5.0μm时,复合材料的强度和塑性最佳,抗拉强度(R_m)、屈服强度(R_(p0.2))分别为582, 382 MPa,延伸率(A)为10%,断裂韧性(K_(IC))为33.7 MPa·m~(1/2)。SiC颗粒尺寸为3.5μm时,复合材料的断裂以SiC颗粒周围的铝基体韧性撕裂为主, SiC颗粒尺寸超过5.0μm时,复合材料断裂方式为SiC颗粒周围的铝基体韧性撕裂和SiC颗粒脆性断裂的共同作用,由于SiC-Al界面结合较好,未发现SiC-Al界面脱粘的失效形式。     

塑性变形对15% SiCp/2009 Al复合材料的性能改善

采用粉末冶金法制备的15％SiCp／2009Al复合材料挤压棒材具有良好的塑性与较高的拉伸强度，再进行压缩变形后发现，复合材料的强度得到较大幅度提高，而塑性值基本保持稳定。同时，不同锻压温度和变形量对复合材料的性能影响较小。通过金相观察发现，复合材料经过锻压后，SiC颗粒分布较挤压态更为均匀，而挤压造成的颗粒带状分布被消除。     

SiC颗粒粒径对高压扭转SiC_P/Al复合材料致密度和拉伸性能的影响

采用高压扭转法(HPT)将不同尺寸的SiC颗粒和工业纯Al混合粉末直接固结成形制备SiC_P/Al复合材料。利用排水法测量复合材料的体积并计算致密度,再通过拉伸试验及拉伸断口扫描电镜观察,研究SiC颗粒粒径对复合材料致密度和拉伸性能的影响。结果表明,在200℃下,由于SiC颗粒含量一定,随着颗粒尺寸的增大,颗粒数量减少,比表面积逐渐减小,大颗粒受剪切作用而发生破碎的趋势加剧,结合不牢固的新生界面增加,导致复合材料致密度和抗拉强度呈先升高后降低的趋势;同时拉伸断口处韧窝尺寸逐渐增大,分布均匀性降低,韧窝处残留颗粒增加,复合材料韧性断裂特征减弱,脆性断裂特征增强。     

粉末热挤压SiC_p/2024铝基复合材料的显微组织和力学性能

利用粉末热挤压工艺制备SiCp/2024铝基复合材料,研究所制备复合材料的挤压态和热处理态的显微组织及力学性能,分析复合材料的断口形貌和断裂类型。结果表明:大部分SiC颗粒和析出的大量细小第二相粒子均匀地分布在基体合金中,部分区域的SiC颗粒存在轻微团聚现象,晶粒沿挤压方向被显著拉长,刚性的SiC颗粒长轴平行于挤压方向分布,形成热加工纤维组织。对复合材料进行T6(490℃固溶75 min+170℃时效8 h)热处理后,复合材料的晶粒比较细小,抗拉强度达470 MPa,主要的析出强化相为S′(Al2CuMg)。挤压比的提高有利于提高SiC颗粒和基体合金的界面结合强度。粉末热挤压法制备的SiCp/2024铝基复合材料热处理后的断裂方式主要有3种:SiC颗粒断裂、SiC颗粒与基体合金的剥离和基体合金的韧性断裂,该复合材料的断裂机制为韧性断裂和脆性断裂共存的混合断裂。     

大尺寸高相对密度钨管的制备

大尺寸高相对密度钨管制品对于石英熔炼行业具有重要的应用价值,为了克服大尺寸钨管在制备过程中易出现压坯开裂和相对密度不高的问题,对不同粒度钨粉进行了掺混实验,研究了混合时间对压坯强度的影响.研究表明,对掺混钨粉进行气流破碎处理,可以有效地缩小粒度分布范围,提高颗粒均匀性.通过对压制压强和保压时间的研究,发现压制压强>23...     

HPT制备高含量SiC颗粒增强Al基复合材料的性能和致密化行为

采用高压扭转法制备了SiCP/Al基复合材料,分析了不同SiC体积分数复合材料的显微组织、硬度、相对密度及SiC颗粒分布的变化情况,并探讨了SiCP/Al基复合材料在高压扭转变形过程中的致密化机理。结果表明:随着SiC体积分数的增加,复合材料的相对密度不断减小,硬度和SiC颗粒的分布均匀程度均先增大后减小,且硬度沿试样径向呈递增趋势。同时,随着SiC体积分数的增大,SiC颗粒破碎和团聚现象也更为严重。     

An Investigation of Parameters Involved and Defects in the Fabrication of Al–SiC Nanocomposite Using Hot Extrusion Technique

In the present work, some parameters including temperature, pressure, boundary conditions (lubricant and friction), and also defects during hot extrusion technique (HET) of specimens were studied and their reasons were analyzed. The nanocomposite powders were prepared by a powder metallurgy route consisting of mechanical milling, cold pressing, and HET. Micron-sized Al with different amounts of SiC nanoparticles, 0, 1.5, and 3 vol%, were used to fabricate the specimens. The physical and mechanical properties of the extruded samples such as density, microhardness, tensile strength, and also the microstructure of the materials were evaluated. It was found that by increasing the nanoparticle contents, microhardness and tensile strength increased and ductility declined. The right and appropriate design of die, using foil or aluminum cans, proper lubricant, and extrusion rate were important parameters to be controlled to obtain minimum defects. The results showed that the temperature of 550 °C was more appropriate towards achieving superior tensile strength than at 500 °C and better surface finish than at 500 and/or 600 °C.     

12%SiCp/Al复合材料制备工艺及力学性能研究

对碳化硅颗粒进行表面氧化酸洗处理，采用粉末冶金加热挤压工艺制备了12％SiCp／Al（体积分数）复合材料。利用金相显微镜和电镜对微观组织进行了观测，拉伸试验测试复合材料的力学性能。试验结果表明：SiC颗粒在铝基体中分布比较均匀；T6热处理条件下12％SiCp／Al复合材料的屈服强度和抗拉强度分别约为472．4MPa、525．7MPa，伸长率为6．5％，弹性模量为92．7GPa。     

Effect of reinforcement-particle-orientation anisotropy on the tensile and fatigue behavior of metal-matrix composites

The effect of extrusion-induced particle-orientation anisotropy on the mechanical behavior of metal-matrix composites (MMCs) was examined. In this study, we have shown that this anisotropy has a significant influence on the tensile and fatigue behavior SiC particle-reinforced Al alloy composites. The preferred orientation of SiC particles was observed parallel to the extrusion axis, with the extent of orientation being highest for the lowest-volume-fraction composites. The composites exhibited higher Young’s modulus and tensile strength along the longitudinal direction (parallel to the extrusion axis) than in the transverse direction. The extent of anisotropic behavior increased with increasing volume fraction, because of the increasing influence of the SiC reinforcement on the Young’s modulus and tensile properties. The preferred orientation also resulted in anisotropy in the fatigue behavior of the composite material. The trends mirrored those observed in tension, with higher overall fatigue strengths for both orientations and a higher anisotropy with increasing volume fraction of particles. The influence of particle-orientation anisotropy and the resulting tensile and fatigue damage mechanisms is discussed.     

陶瓷颗粒增强粉末冶金Fe-2Cu-0.6C复合材料的微观结构和力学性能

采用传统粉末冶金压制/烧结技术,经600 MPa压制、1140℃烧结制备了陶瓷颗粒增强（SiC、TiC及TiB₂陶瓷颗粒,质量分数0~1.6%）Fe-2Cu-0.6C低合金钢复合材料,对三种复合材料的微观结构和力学性能进行了研究。结果表明:在烧结过程中,SiC与TiB₂颗粒与基体发生反应,故而与基体界面结合良好;当添加质量分数为1.6%的SiC颗粒时,复合材料烧结后的布氏硬度与抗拉强度分别比基体提高了35.9%、69.4%;添加质量分数为1.2%的TiB₂颗粒时,复合材料相对密度比基体提高了5.3%,其烧结硬度、抗拉强度与基体相比分别提高了77.9%、72.6%;由于烧结过程中TiC颗粒不与基体发生反应,故而添加TiC颗粒对复合材料的布氏硬度、抗拉强度影响不大。     

机械合金化制备SiC弥散强化铜基复合材料

用机械合金化(MA)制备了一种以SiC为增强相的Cu／sic复合材料,研究了机械合金化过程中SIC颗粒形貌、尺寸的变化,以及增强相的含量对复合材料抗拉强度、硬度、相对电导率及显微结构的影响。结果表明,Sic对于铜是一种有效的增强相,当SiC的质量百分含量为1％时,强化效果较佳,抗拉强度可达391MPa,相对电导率为50．2％,性能较优。     

原位合成低含量SiC-Cu复合材料的导电和拉伸性能研究

以铜粉、硅粉和石墨粉为原料, 采用高能球磨和等离子烧结技术, 原位合成了SiC–Cu复合材料。为研究SiC质量分数对复合材料导电和抗拉性能的影响, 利用场发射扫描电子显微镜(field-emission scanning electron microscope, FESEM)和能谱仪(energy disperse spectroscopy, EDS)表征SiC–Cu复合材料的相组成及断口显微组织形貌, 并对其电导率和抗拉强度进行测试。结果表明, 采用原位反应烧结可以成功制备出SiC–Cu复合材料; 当SiC理论质量分数低于1%时, SiC–Cu复合材料的电导率随SiC理论质量分数的增加逐渐下降, 电导率最大值为70.2%IACS; 同样条件下, SiC–Cu复合材料的抗拉强度呈先升高后降低的趋势, 在SiC理论质量分数为0.3%时, 抗拉强度有极值, 极值为207.4 MPa。     

Microstructures and mechanical properties of dispersion-strengthened high-temperature Al-8.5Fe-1.2V-1.7Si alloys produced by atomized melt deposition process

Dispersion-strengthened high-temperature Al-8.5 pct Fe-pct Si-pct V alloys were produced by atomized melt deposition (AMD) process. The effects of process parameters on the evolution of microstructures were determined using optical metallography and scanning and transmission electron microscopy. The extent of undercooling and the rate of droplet solidification were correlated with process parameters, such as melt superheat, metal/gas flow rates, and melt stream diameter. The size distribution and morphology of silicide dispersoids were used to estimate the degree of undercooling and the cooling rate as functions of process parameters. The tensile properties at 25 °C to 425 °C and fracture toughness at 25 °C of these alloys produced with wide variations in dispersoids size and grain size were determined. Under optimum conditions, the alloy has ultimate tensile strength of 281 MPa and 9.5 pct ductility in the as-deposited condition. Upon hot-isostatic pressing and extrusion, the ultimate tensile strength increased to 313 MPa and ductility increased to 18 pct.     

复合后硼纤维的拉伸强度分布特征及其分析

硼纤维的拉伸断裂由缺陷引发,其强度分布符合Ｗｅｉｂｕｌｌ分布函数。对热压复合前后的硼纤维的拉伸强度分布特征进行分析比较,热压复合过程对纤维的性能及拉伸强度分布特征有一定的影响,这主要是因为热压改变了纤维内部缺陷的类型和分布。     

硅含量对喷射成形铝硅复合材料显微组织与力学性能的影响

利用双喷嘴扫描喷射成形技术制备27%SiAl、42%SiAl、50%SiAl等3种Si-Al合金电子封装材料,并对该材料进行热等静压致密化处理。研究合金沉积态和热等静压态的显微组织,测定合金的热膨胀系数、抗拉强度及抗弯强度,利用扫描电镜研究其断裂机制。结果表明:沉积态Si-Al合金的硅相呈均匀弥散分布。随含硅量增加,合金凝固区间增大,初生硅相的数量增多,平均尺寸增大,由全部颗粒状分布逐渐演化为呈部分颗粒、部分骨架状分布,这种均匀弥散分布的结构有利于降低合金的热膨胀系数。27%SiAl、42%SiAl、50%SiAl合金的热膨胀系数连续可控,室温至200℃分别为14.76×10 6、9.75×10 6、9.29×10 6/K。随硅含量升高,材料的抗弯强度和抗拉强度呈下降趋势。27%SiAl合金的平均抗拉强度和抗弯强度分别达到196 MPa和278 MPa,伸长率为9.5%。42%SiAl与50%SiAl的平均抗拉强度与抗弯强度都接近,分别达到140 MPa及220 MPa,伸长率小于1%。断裂方式由以铝相的韧性断裂为主逐渐转变为以硅相的脆性裂为主。