导热铝合金及铝基复合材料的研究进展

铝合金具有密度小、强度高、导电导热性好及加工简单等优点,基于这些综合性能的优势,其作为结构和散热材料广泛应用于汽车、电子及通讯等领域.然而随着系统及设备向着集成化、小型化、轻量化及高功率等方向发展,以铝为主体的金属材料的散热面临着严峻挑战.本文综述了国内外高导热铝合金及铝基复合材料的研究与开发现状,阐述了铝合金的导热机理以及合金成分和加工工艺等对铝合金导热性能的影响规律,分析了高硅铝、铝-碳化硅、铝-金刚石、铝-石墨片/碳纳米管等系列铝基复合材料的导热特性,展望了高导热铝合金及铝基复合材料研究存在的问题及未来的发展方向.     

高阻尼铝基复合材料在海水中的腐蚀行为

研究了高阻尼铝基复合材料在海水中的腐蚀行为,本实验所用高阻尼铝基复合材料是以6061铝合金为基体,加入SiC颗粒和石墨粉,用粉末冶金方法制备的。测定了高阻尼铝基复合材料在海水中的腐蚀速率度、电极电位和极化曲线,并通过与基体金属的对比来描述它的腐蚀特性。实验表明,在海水介质中,高阻尼铝基复合材料的耐蚀性能比6061铝合金差,孔蚀倾向大。在海水介质中使用高阻尼铝基复合材料必须加以保护。     

导热高分子材料研究进展

讨论了提高聚合物导热性能的途径－合成高导热系数的结构聚合物，用高导热无机填料对聚合物进行填充复合。综述了导热高分子材料的研究成果：聚合物导热的基本概念和影响其导热性能的因素及导热系数的预测理论；聚合物基导热复合材料的选材、复合技术及其应用。指出了导热高分子材料的研究方向－－纳米导热填料的研究和开发；聚合物树脂基体的物理化学改性；聚合物基体与导热填料复合新技术的研究和开发；复合材料导热模型的建立、导热机理（特别是聚合物基体与导热填料界面的结构与性能对材料导热性能的影响）及导热通路的形成等；探索高导热本体聚合物材料的制备方法和途径等。对导热高分子材料的研究和开发有重要意义。     

耐热铝合金及其复合材料的制备、应用和强化机制

铝合金及其复合材料(铝基材料)具有低密度、高导热性、高比强度和高比刚度等一系列优点,被广泛应用在航空航天、交通运输以及军工等领域。目前,铝合金及其复合材料在室温力学性能方面和微观结构设计方面的研究已经取得了一定的进展,高温力学性能方面却表现得差强人意。近年来,随着航空航天、军工以及交通运输等领域的快速发展,高强耐热铝合金及其复合材料在实际应用中的需求快速增长。本文综述了耐热铝基材料的制备方法以及应用现状,阐述了现有制备方法的特点与不足之处,指出限制材料实际应用的几点关键因素,包括制备成本问题、工艺方法问题,并分析了耐热铝基材料的强化机制。最后提出设计耐热铝基材料的重点因素,并展望了耐热铝基材料的发展趋势。     

热管理用高导热碳化硅陶瓷基复合材料研究进展

碳化硅陶瓷基复合材料以其高比强度、高比模量、高导热、良好的耐烧蚀性能、高温抗氧化性、抗热震性能等特性,广泛应用于航空航天、摩擦制动、核聚变等领域,成为先进的高温结构及功能材料。本文综述了高导热碳化硅陶瓷基复合材料制备及性能等方面的最新研究进展。引入高导热相,如金刚石粉、中间相沥青基碳纤维等用以增强热输运能力;优化热解炭炭与碳化硅基体界面用以降低界面热阻;热处理用以获得结晶度更高、导热性能更好的碳化硅基体;设计预制体结构用以建立连续导热通路等方法,提高碳化硅陶瓷基复合材料的热导率。此外,本文展望了高导热碳化硅陶瓷基复合材料后续研究方向,即综合考虑影响碳化硅陶瓷基复合材料性能要素,优化探索高效、低成本的制备工艺;深入分析高导热碳化硅陶瓷基复合材料导热机理,灵活运用复合材料结构与性能的构效关系,以期制备尺寸稳定、具有优异热物理性能的各向同性高导热碳化硅陶瓷基复合材料。     

等离子弧焊接铝及其复合材料研究进展

铝合金及铝基复合材料在船舶、汽车、电子电器、航空航天等许多行业中有着广阔的应用前景。而焊接技术是其广泛应用的技术关键。重点介绍了等离子弧焊技术在铝合金及铝基复合材料中的应用现状,综述了等离子弧焊接接头的微观组织性能、铝合金等离子弧焊数值模拟及新型等离子弧焊的应用,并总结了等离子弧焊接铝合金及铝基复合材料目前存在的主要问题,展望了其未来的发展趋势。     

高导热低填量聚合物基复合材料研究进展

高导热低填量聚合物基复合材料在电子封装和大功率电子设备等领域有着巨大需求。通常高导热聚合物是通过在高分子基体中均匀分散高含量的导热填料来实现的,然而较高填料含量会极大地恶化复合材料力学性能和提升材料经济成本,因此高填量复合材料很难满足当前工业应用上的需求。综述了近年来高导热低填量聚合物基复合材料制备研究进展,简要介绍了导热机制和影响低填量聚合物基复合材料导热性能的主要因素,按照不同填料类型介绍了一些热导率高于1.0 W/（m·K）且填充量低于10vol%的高导热低填量聚合物基复合材料的制备方法和研究进展,展望了高导热低填量聚合物基复合材料的发展方向。     

聚合物基绝缘导热复合材料中碳系填料的研究进展

集成电路产业的高质量发展对其产业链中配套材料的绝缘导热性能提出了更高的要求.具有高导热、低密度、活性表界面等优异特性的碳系材料在聚合物基复合材料中的基础研究,对于高性能绝缘导热材料的性能提升及应用发展至关重要.基于此,本文系统地综述了聚合物基绝缘导热复合材料中碳系填料的研究进展.首先,介绍了聚合物基复合材料的导热机制、...     

填充型导热聚合物基复合材料的研究进展

阐述了填充型导热聚合物基复合材料的导热机理、导热模型和测试方法等,重点介绍了聚合物基导热复合材料的研究进展及基体、填料、表面改性对复合材料导热性能的影响,最后展望了聚合物基导热复合材料的发展趋势。     

铝基层状复合材料界面金属间化合物的研究现状

随着科学技术的进步和新技术、新产业的出现,特别是高、精、尖技术的迅速崛起和发展,各国对工程材料的需求也越来越广泛,对材料性能提出了越来越苛刻的要求。因此传统、单一的金属材料的应用领域受到很大的限制,越来越不能满足高新技术的发展要求。近年来,能源和资源的消耗日渐增多,许多矿产资源日益枯竭,为了节约资源和能源,减轻产品质量,环保绿色的复合材料已成为主流发展方向。异种金属复合材料通过选择不同的组元层,可具备多种优异性能,以满足抗磨损、抗腐蚀、抗冲击及高导热导电等特殊要求。目前,金属基复合材料在石油、机械、化工、电子及家用电器等许多领域得到了广泛应用。铝基层状复合材料兼具铝合金的耐腐蚀、高导热、低密度和其他组元层的优良性能,如不锈钢耐腐蚀、铜高导电导热散热、钛耐高温冲击耐腐蚀、镁低密度优良电磁波屏蔽性能等,可满足多种特殊使用要求。铝不锈钢、铝镍及铝钛复合材料的应用,可节约Cr、Ni、Ti等稀贵金属。为了使铝基层状复合材料具有良好的界面结合性能,异种金属复合后,通常进行扩散退火,然而异种金属扩散退火过程中若层状复合材料界面有金属间化合物生成,将会损坏组元层间的结合强度,甚至分层,严重影响复合材料的使用性能。因此,研究界面金属间化合物的形成及生长是开发铝基层状复合材料的关键。本文较为系统地阐述了常用铝/不锈钢、铝/钛、铝/镍、铝/铜、铝/镁五种铝基层状复合材料界面金属间化合物,介绍了界面金属间化合物相的组成及生长动力学,并给出了五种铝基层状复合材料界面化合物的生成条件。同时,揭示了铝基层状复合材料界面金属间化合物初始形成过程,包括金属相互扩散、到达最大固溶度后初始相的形成、金属间化合物不同相间的转变及金属间化合物厚度的增加,得到了界面化合物厚度与扩散退火时间和温度的关系,金属间化合物层厚度(X)与时间(t)之间的关系满足公式:X=kt~n(n为动力学指数)。此外,本文就Si对铝镍、铝钛层状复合材料界面金属间化合物的影响进行了预测。     

铝合金复合管连续挤压包覆成形本构方程的建立和数值模拟

基于等温热压缩实验,分别获得了AA3003铝合金在变形温度为20~300℃,AA4343铝合金在变形温度为300~450℃,应变速率为0.01~1 s-1条件下的真实应力应变曲线,建立了AA4343铝合金的本构方程.采用DEFORM-2D软件,以AA3003为芯材,AA4343为包覆材料,分析了复合变形区长度、挤压速度和坯料温度对连续挤压包覆过程的影响.结果表明:随着复合变形区长度的减小,连续挤压包覆成形稳定时芯管的径向受力随之降低,合适的复合变形区长度为2.0 mm;随着挤压速度的增加,芯管出现了不同程度的变形,合适的挤压速度为0.1 mm/s;随着坯料温度的升高,芯管所受到的径向力随之减小,合适的温度范围为400~500℃.     

Al-Sc中间合金生产研发现状及展望

综述了Al-Sc中间合金化合物的性质、传统制备方法和新的工艺,并分析了各种工艺的优缺点.总结了现阶段Al-Sc中间合金化合物研究中存在环境污染、工艺流程长、对设备要求高、成本高和商业应用价值低等问题,并提出了今后Al-sc中间合金化合物缩短工艺流程、降低合金生产成本、实现环境无污染的研究方向及其重要意义.     

铸造耐热铝合金在发动机上的应用研究与发展

主要综述了近年来铸造耐热铝合金在发动机上的研究现状和最新进展,列举了不同种类的铸造铝合金的高温性能,总结了提高铸造铝合金高温性能的几种方法,并展望了铸造耐热铝合金的发展趋势.     

Ti、B复合细化对高温铸造铝合金（ZL－208）的作用

Ｔｉ、Ｂ复合细化使ＺＬ－２０８高温铸造铝合金的高温持久性能受到损害，对室温拉伸和疲劳性能作用不明显。：取６炉１８根试样算数均值。图３　Ｔｉ、Ｂ复合细化对合金高温持久破断寿命的影响（３００℃、８８．３ＭＰａ；３－５炉数据）复合细化剂中的Ｔｉ是合金成分之一，总含量符合技术条件要求［４］，只有Ｂ是新添加的微量元素，与Ａｌ、Ｔｉ等形成Ｂ化物质点［１］，有可能是残存在合金中的这些质点或以其它形式存在的Ｂ损害了高温性能。（３）疲劳性能疲劳性能采用φ４×２５ｍｍ光滑试样在Ｅ型／１００００转／分，循环周次为２×１０７条件下测试，用沉降法求出室温和３００℃未细化和复合细化的疲劳强度，结果列入表２。表２表明Ｔｉ、Ｂ复合细化后的合金室温和高温疲劳性能没有明显变化，这可能是由于复合细化使合金晶粒度减小有限所致。表２　Ｔｉ、Ｂ复合细化对合金疲劳性能的影响３．３铸件切取性能为了进一步验证Ｔｉ、Ｂ复合细化的作用，对未经Ｔｉ、Ｂ复合细化的某直升机发动机附件—减速器机匣前部铸件，与同种经Ｔｉ、Ｂ复合细化的铸件（法国产）进行切取性能对比试验，切取试样直径为φ３，两铸件的化学分析成分列入表３。切取性能对比试验结果如表４、表５所示。表４表明两种铸     

铝合金熔剂的研究

本文介绍了熔剂在铝合金熔炼过程中的作用,熔剂的分类和要求,常用熔剂的组成,适用范围及使用方法等。     

SSRF储存环预研制铝合金真空室的机械加工

上海同步辐射装置（SSRF）储存环铝合金超高真空室已研制成功，该机加真空室的尺寸大、尺寸精度、形位公差及粗糙度要求极高，不同于常规的大型超高真空室。在预研件加工中，成功地解决了一系列问题，如光洁度提高困难，加工成型后变形大；加工尺寸和精度受环境温度影响较大等。本文详细阐述了储存环真空室材料和热处理状态的选择依据，为了保证尺寸精度和形位公差所采取的工艺措施，分析了粗糙度的形成机理和影响因素，从刀具材料、几何角度、切削参数、冷却液选型等多方面提出了解决办法。     

轻合金真空摩擦学研究进展

总结了应用于航空航天并在航空航天工业中具有广阔应用前景的钛合金、铝合金和镁合金的真空摩擦学实验研究结果,综述了这几种轻合金真空摩擦学的研究进展,进一步指明了轻合金真空摩擦学的研究方向.研究结果表明:轻合金在真空中的摩擦磨损行为与在空气中的明显不同,当与其自身或其它金属构成摩擦副时,在真空中的摩擦系数较在空气中的普遍降低,真空度、实验载荷和滑动速度是影响轻合金真空摩擦磨损行为的主要因素.     

镁铝异种金属TIG焊接头性能的研究

采用TIG焊对镁和铝分别以铝焊丝和锌焊丝作为填充金属进行异种焊接,利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)及显微硬度计等设备对其组织和性能进行分析和比较.结果表明:铝丝焊接时,Mg侧过渡区清晰可见,宽度约为300μm,镁铝元素相互扩散在过渡区形成Mg17Al12和Al3Mg2,此金属间化合物的生成使接头容易发生断裂.采用锌丝焊接时,镁锌界面清晰,锌铝过渡区为宽度约2μm的固溶体层,Zn元素的存在可有效阻止镁铝元素的相互扩散,减小过渡层的厚度,阻止金属间化合物的形成.     

锻造技术在轻金属中的应用

随着社会的发展,材料的研发与设计向着轻量化、高强化发展,轻金属在航空航天以及汽车工业上表现出了良好的应用潜力,同时也对材料加工成形方式,如锻造技术等提出了更高的要求。简要介绍了金属锻造技术,如自由锻造、等温锻造和多向锻造技术,分析了锻造技术在轻量化金属如钛合金、铝合金以及镁合金上的应用,经过锻造处理后,金属的微观组织及力学性能得到了提升,锻件质量得到了改善。还介绍了数值模拟在锻造过程中模具设计及工艺优化上的研究及应用现状,同时对金属锻造未来向精密化、复杂化以及智能化的发展趋势进行了分析与展望。