热压烧结SiCp/ZL101A复合材料显微组织研究

采用真空热压烧结在不同工艺参数下制备SiC颗粒体积分数分别为10%,20%,30%,40%的SiCp/ZL101A复合材料,研究烧结温度、保温时间等工艺参数对SiCp/ZL101A复合材料显微组织的影响以及SiC含量对SiC颗粒在基体ZL101A中分布均匀性的影响,同时对SiCp/ZL101A复合材料界面进行透射电镜显微分析。结果显示,随着烧结温度的增加,组织致密度增加,气孔数量及尺寸减小;保温时间的增加导致复合材料平均晶粒尺寸的增加;随着SiC颗粒体积分数的增加,SiC颗粒在基体ZL101A中分布均匀性变差;固相烧结法制备的SiCp/ZL101A复合材料中没有出现界面反应现象。     

无压浸渗高含量SiCp/Al复合材料的组织及压缩力学性能

采用无压浸渗工艺制备出了SiC体积含量达65%的SiCp/Al复合材料,其颗粒分布均匀,试样的致密度较好。动态压缩力学试验表明高含量SiCp/Al复合材料在高应变率下具有明显的应变率效应,其压缩力学行为具有明显的颗粒尺寸依赖效应,在不同应变率下均发现,含较小碳化硅颗粒的复合材料具有较大的屈服应力及流动应力。     

混杂2D-C/Al电子封装复合材料的设计与制备

设计了混杂C/SiCp 预制型中碳化硅颗粒的尺寸及体积分数 ,并用低压浸渗技术制备了非润湿体系混杂2D C/Al电子封装复合材料。理论计算表明 :加入 0 .5%～ 2 % (体积分数 ,下同 )、尺寸 3～ 5μm的SiCp 可实现调节纤维体积分数范围为 30 %～ 60 % ,加入体积分数 1 0 %、尺寸 1 5μm的SiCp 可将纤维体积分数调小到 1 0 %。控制预制型中SiCp 的分布可获得纤维分布均匀的混杂 2D C/Al复合材料。低压浸渗法制备混杂 2D C/Al复合材料的热物理和拉伸性能优于高压法。     

搅拌铸造SiCp/Al-7.0%Si复合材料的三维微观组织模拟

对搅拌铸造法制备SiC颗粒（SiCp）增强Al-7．0％Si（质量分数）复合材料的微观组织形成过程进行了模拟研究,建立了常规凝固条件下相应的宏观传热、等轴枝晶形核、生长以及颗粒推移的三维计算模型,采用一种改进的CA（cellular automaton）方法与有限差分法耦合进行数值计算,研究了不同颗粒体积分数对复合材料宏观传热、微观组织以及颗粒分布的影响．为了验证模拟结果,浇注了阶梯形金属型和砂型试样．结果表明,模拟得到的复合材料颗粒分布及微观组织与实验结果吻合良好．随着颗粒体积分数的增加,凝固时间逐渐缩短,基体晶粒逐渐细化,颗粒分布趋向均匀．     

微米级SiC颗粒对铝基复合材料拉伸性能与强化机制的影响

为了研究微米级碳化硅颗粒(SiCp)尺寸对中体积分数SiCp增强铝基复合材料的拉伸性能与强化机制的影响,用粉末冶金工艺制备体积分数为30%的SiCp/2024Al复合材料,利用OM,SEM,万能材料试验机等对材料微观结构和拉伸性能进行了研究。结果表明,复合材料的拉伸强度随着SiCp尺寸的减小而增大。当SiCp尺寸为3μm时,复合材料的断裂主要以界面处的基体合金撕裂为主;当SiCp尺寸为25μm和40μm时,复合材料的断裂以SiCp解理断裂为主;当SiCp尺寸为8μm和15μm时,复合材料的断裂方式是以界面处的基体合金撕裂和SiCp的断裂共同作用。3μm SiCp增强复合材料相对密度不高、SiCp分布不均匀但其拉伸强度最大,主要原因为受力时小SiCp极少断裂和小颗粒效应导致基体的显微组织强化。     

低过热度浇注SiC_p/Gr/ZL101复合材料组织与性能研究

采用半固态搅拌、低过热度重力浇注的方法制备了SiCp/Gr颗粒复合增强ZL101铝基复合材料。通过显微组织观察、拉伸试验以及阻尼性能测试,研究了不同体积分数SiCp/Gr对铝基复合材料性能的影响。结果表明,通过半固态搅拌、低过热度重力铸造法,使ZL101合金中的初生相α-Al由枝晶形态变为蔷薇状,晶粒明显细化。随着SiCp体积分数的增加,复合材料的抗拉强度先升高后降低,伸长率逐渐下降,复合材料的最高抗拉强度达到191MPa,比ZL101合金提高了32%。SiCp与Gr的加入改善了ZL101合金的阻尼性能,复合材料的内耗值Q-1明显高于基体合金,并且随着SiCp体积分数的增加,复合材料内耗值Q-1逐渐提高。     

挤压铸造条件下铝基复合材料铸造流动性研究

研究了SiCp/A356铝基复合材料在不同铸造压力、碳化硅含量、金属型温和铸件尺寸厚度(代表凝固冷却速率)等工艺参数下的铸造流动性.结果显示,随着SiC颗粒添加量的增加,铝基复合材料的流动性呈显著降低的趋势.随着铸造压力的提升,复合材料的流动性显著增加.但当压力超过10MPa后,流动性仅是微幅增加.其次,提高模具温度也可以增加铝基复合材料的流动性,尤其对壁厚2mm左右的件更为明显.     

不同体积分数SiCp/Al复合材料单颗磨粒划切仿真与试验研究

SiCp/Al复合材料由性能差异巨大的碳化硅颗粒与铝合金基体组成,切削过程复杂,影响加工质量因素多,材料仿真建模困难。本文提出了虑及颗粒随机分布特性、形状、粒径、体积分数等因素的SiCp/Al复合材料参数化建模方法,研究了不同体积分数SiCp/Al复合材料的去除过程、切削力、表面形貌及损伤等,并进行了试验验证。仿真分析与试验结果表明,参数化建模效果较好。SiCp/Al复合材料具有表面损伤严重、切削力大、基体涂覆掩盖表面缺陷、实际切削深度小等特点,不能单纯以表面粗糙度评价SiCp/Al复合材料的加工质量。粒径大、体积分数高的SiCp/Al切削力、比磨削能更低,表面质量更差,实际切削深度更小,铝合金涂覆现象更严重且覆盖层易脱落。SiC粒径对表面损伤、切削力、比磨削能有重要影响。本文可为SiCp/Al复合材料表面去除特点研究与工程应用提供一定的借鉴。     

A356-5SiCp和A356吸铸温度变化的对比分析

对体积分数为5％的SiC颗粒增强的A356复合材料和A356合金分别进行吸铸试验,测量熔体充型与凝固过程中铸件和铸型的温度,讨论了SiCp/A356复合材料与A356合金的铸件和铸型的温度变化规律.结果表明,SiCp的加入使SiCp/A356复合材料凝固前温度下降速度增大,凝固后的温度下降速度减小;同时由于潜热不同,SiCp/A356复合材料结晶温度低于A356合金.     

碳化硅颗粒增强TC11钛基复合材料的组织与力学性能研究

采用球磨工艺将碳化硅颗粒与TC11钛合金粉末混合,通过放电等离子体烧结工艺制备了碳化硅颗粒增强钛基复合材料(SiCp/TC11),并研究了复合材料的微观结构和力学性能。结果表明,SiCp/TC11复合材料内部无孔洞,烧结致密。碳化硅颗粒与钛基体发生反应,生成碳化钛颗粒。随着碳化硅颗粒含量的增加,SiCp/TC11复合材料的晶粒尺寸逐渐减小,维氏硬度升高。添加0.5%(质量分数)的碳化硅颗粒后,SiCp/TC11复合材料的室温屈服强度和抗拉强度分别提高了31.3%和14.1%,500℃高温抗拉强度提高了6.9%。SiCp/TC11复合材料强度的提高主要归因于晶粒细化、固溶强化以及载荷传递。     

Microstructure Characteristics of SiC Particle-Reinforced Aluminum Matrix Composites Coatings by Cold Spraying

A dense Al/SiCp composite coating with high volume fraction(60%)of nano SiCp reinforcement was fabricated by cold spraying of ball-milled Al-60SiCp composite powder.The morphologies evolution of the Al-60SiCp composite powder during ball milling and the microstructure and microhardness of the cold-sprayed Al-60SiCp composite coating were investigated.The results show that Al particles undergone fracture deformation and nano SiC particles are uniformly distributed in soft Al matrix after ball milling.A dense Al-60SiCp composite coating can be fabricated by cold spraying of ball milled composite powder.Nano SiC particles in the cold-sprayed Al-60SiCp composites coating exhibit a reasonably uniform distribution.The Hv0.5 microhardness of the Al-60SiCp composite coating is reached up to(5.30±0.53)GPa due to the enhancement of SiC particles,compared to(0.34±0.03)GPa for the pure Al bulk.     

铸造ZL101A／SiCp复合材料的研究

采用真空搅拌复合工艺制备了铸造ZL101A／SiC复合材料,研究了变质和细化处理对复合材料组织的影响。结果表明：变质和细化处理铸造 ZL101A／SiC复合材料制备工艺的重要处理措施,可明显改善复合材料的组织。利用透射电镜对AL／SiC界面特征及界面反应进行分析,同时对该复合材料的铸造性能（熔体合金流动性能、线收缩、体收缩和热裂倾向）以及力学和物理性能进行了测试。     

Anomalous reheating behavior of SiCp/Al composite with high volume fraction reinforcement

The reheating behavior of 50 vol.% SiCp/Al squeeze casting composite was investigated at temperatures ranging from 600°C to 900°C using XRD and SEM techniques from the microstructural point of view. It was found that SiCp/Al composite could hold its original shape while being reheated at temperatures elevated even far above the melting temperature of pure Al. The high volume fraction of SiC reinforcement, which would restrict the fluidity of molten Al matrix and the reconfiguration of SiC particles during the reheating of SiCp/Al composite, was thought to be responsible for the “remelting resistance” of the SiCp/Al composite. The extent of the reaction between the SiC particles and molten Al was found to increase with increased reheating temperature. From the viewpoint of controlling the formation of aluminum carbide, reheating temperature either for recycling or for remelting processing of the SiCp/Al composite, a temperature lower than 750°C would be better. Despite its being unfavorable to remelting or recycling processing, the remelting resistance of the SiCp/Al composite with high volume fraction reinforcement is attractive for thermal function and high temperature applications.     

SiCp/AZ61镁基复合材料制备工艺和性能的研究

研究了三种不同铸造工艺条件下镁基复合材料的组织结构,并对其硬度进行了测定。结果表明:与全液态铸造法和半固态铸造法相比,搅熔铸造制备的SiCp/AZ61镁基复合材料,其增强相SiC颗粒分布均匀,气孔率较少,是一种较理想的金属基复合材料制备工艺。未增强的AZ61基体镁合金的维氏硬度高于其半固态坯料的维氏硬度;而SiCp/AZ61镁基复合材料的维氏硬度明显高于基体的维氏硬度,并随着SiC颗粒体积分数的增加其复合材料的维氏硬度不断提高。     

SiC_p/ZL101A复合材料的磨损性能

采用真空热压烧结工艺制备了SiC颗粒体积分数分别为10%、20%、30%和40%的ZL101A复合材料,对其硬度与室温干摩擦磨损性能进行了测试分析,同时对其磨损机理进行了探讨。结果发现,复合材料硬度随着SiCp的增加而增加,当SiCp体积分数达到30%时,硬度达到最大值。基体ZL101A的主要磨损机理为粘着磨损,而SiCp/ZL101A复合材料的磨损过程是粘着磨损和磨粒磨损两种机制共同作用的结果。随着SiC颗粒体积分数的增加,粘着磨损所占的比例逐渐降低,从而使SiCp/ZL101A复合材料的磨损性能得以提高。     

SiCp/Al合金复合材料时效强化的综合模型

以颗粒强化和时效强化理论为基础,结合铝合金时效动力学研究了SiCp／Al合金复合材料中增强体尺寸、体积分数以及时效制度对屈服强度的影响．分析不同时效制度下复合材料屈服强度与时效参数的关系,建立了一个SiCp／Al合金复合材料的时效强化综合模型,利用该模型可以预测复合材料屈服强度随增强体体积分数和尺寸以及时效时间的变化规律,将模型应用于SiC颗粒增强2XXX铝合金复合材料,结果显示模型预测值与实验数据吻合很好．     

SiC颗粒对SiC_P/AZ61复合材料触变

利用Thermecmastor-Z热模机对经过搅熔铸造法-半固态等温热处理法制备的SiCp/AZ61复合材料半固态坯料进行触变压缩实验。重点分析了SiC颗粒体积分数对真实应力和微观组织的影响。研究表明:在压缩变形前后的SiCp/AZ61复合材料中,SiC颗粒增强相主要位于晶粒晶界处;SiC颗粒增强相体积分数越大,SiCp/AZ61复合材料在半固态条件下的真实应力越大、组织颗粒越细小,塑性变形越明显。     

高能超声半固态复合法制备SiC_p/ZL105复合材料

用渗流法制备高SiCp体积分数的预制块,再用超声波搅拌稀释的方法制备SiCp/ZL105复合材料,研究了超声波处理过程工艺参数对复合材料微观组织、性能的影响。结果表明,渗流法可以制备SiCp含量达55%～60%的预制块,采用超声波搅拌稀释预制块方法制备的SiCp/ZL105复合材料中SiCp含量为9%～23%,SiCp分散均匀,与基体结合良好;随着SiCp含量的增加,复合材料硬度提高,耐磨性能提高。