高硅铝合金及颗粒增强铝基复合材料组织性能的探究

采用真空热压烧结工艺制备Al-30Si合金、30%Sip/Al、30%SiCp/2024Al、30%SiCp/6061Al(均为体积分数)复合材料,测定其热膨胀系数及力学性能。利用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)对其微观组织结构及断口形貌进行表征,探究了高硅铝合金及颗粒增强铝基复合材料的组织与性能,分析了材料的断裂机制。结果表明:SiCp/2024Al复合材料中SiC颗粒分布均匀,组织致密,综合性能好,热膨胀系数(CTE)为13.69×10-6/K,硬度达到134 HB,极限抗拉强度达353 MPa。SiCp/6061Al复合材料中SiC颗粒分布较均匀,界面结合较好,组织不够致密,有少许孔隙,性能较好。SiCp/6061Al和SiCp/2024Al复合材料的断裂方式都是界面基体的撕裂结合SiC颗粒的断裂。Sip/Al复合材料中Si颗粒分布较均匀,断裂方式为界面脱开,性能较差。Al-30Si合金在烧结过程中形成大量板条状的Si相,性能最差,断裂方式以合金撕裂为主。     

镍基粉末高温合金的微观组织与低周疲劳性能

以镍基合金粉末为原料,通过热等静压与热挤压以及1 130℃/1 h条件下热处理,制备一种新型镍基粉末冶金高温合金,在750℃大气环境下对该合金进行低周疲劳试验,分析合金疲劳前的微观组织、低周疲劳循环应力响应行为和断口形貌。结果表明,镍基合金粉末经过热等静压后,出现原始颗粒边界,主要为粗大的γ′相和细小的碳氧化物。热等静压坯体经过热挤压并进一步热处理后,原始颗粒边界消失,晶粒细化到7.5μm左右,合金的γ′相主要有3类:晶界上的粗大γ′相、晶内近球形的中等尺寸γ′相和弥散分布的球形细小γ′相。该合金的低周疲劳断裂方式以沿晶断裂为主,断裂面的晶粒表面有不同程度的氧化。     

无压浸渗法制备的高体份铝基复合材料的硬度分析

本文采用无压浸渗法制备高体份铝基复合材料,实验结果表明:55%SiCp/Al复合材料的最佳固溶温度为530℃,此时,强化相■最容易析出。SiC颗粒的加入使SiCp/Al复合材料时效硬化过程滞后于基体合金,且硬度峰比较尖锐。     

气体雾化Al-Zn-Mg-Cu铝合金粉末的形貌及组织性能研究

利用氮气雾化法制备了Al-Zn-Mg-Cu合金粉末,通过扫描电镜、光学显微镜和X射线衍射仪对粉末的形貌及组织特征进行了研究;检测了粉末热挤压法制备的合金棒材的力学性能,并对其断口进行了分析。结果表明:随着粉末颗粒尺寸减小,颗粒形状由以长条形为主转变为以近球形为主。同时,显微组织中的枝晶臂间距减小,晶粒细化效果明显;合金以α-Al相为主,还有少量η-MgZn2平衡相存在。随粉末颗粒尺寸减小基体过饱和度增加,基体相和MgZn2相衍射峰宽化;粉末粒度减小,挤压合金力学性能提高;挤压合金拉伸断口属于韧性断裂。     

混料时间和挤压对SiC增强纯Al基复合材料显微组织和力学性能的影响

采用粉末冶金法制备SiC颗粒增强工业纯Al基复合材料,研究混料时间和挤压对复合材料显微组织和力学性能的影响。研究表明:机械混粉过程存在最佳的混料时间,混料时间为16 h时SiC颗粒分布均匀,复合材料的密度高、力学性能好。挤压可以改善复合材料的界面结合强度、减少孔洞的数量,从而提高材料的致密度和力学性能。烧结态复合材料的断裂机制以基体的脆性断裂以及增强相与基体的界面脱粘为主。挤压态复合材料的断裂以基体的韧性断裂以及SiC颗粒的脆性断裂为主,伴随着少量的基体与SiC颗粒的界面脱粘。     

纳米SiC颗粒增强2024铝基复合材料的力学性能研究

采用粉末冶金法制备了1%(体积分数)纳米SiC颗粒增强2024铝基复合材料,并研究了其力学性能。实验结果表明,1%纳米SiC颗粒增强2024铝基复合材料具有优良的室温力学性能,并且在200℃时表现了较好的高温性能,在315℃时强度下降。研究表明,纳米SiC可以增加增强粒子的表面积,减小增强粒子的颗粒间距,使大量弥散分布的纳米SiC颗粒起到钉扎位错的作用,而且可以细化2024铝基体的晶粒,因而表现了良好的力学性能。     

固溶温度及SiC含量对粉末冶金SiC/Al-Mg基复合材料组织与性能的影响

以SiC颗粒为增强体,Al-Mg-Cu-Fe-Sn合金作为基体合金,采用真空热压再热挤压的方法制备SiC/Al-Mg基复合材料,然后进行固溶和时效热处理,通过扫描电镜观察热压与挤压态材料的形貌,测试时效态材料的维氏硬度、拉伸性能,并进行电化学腐蚀实验,研究固溶温度及SiC颗粒含量(体积分数,下同)对该复合材料的显微组织与性能的影响。结果表明:随SiC颗粒含量增加,SiC/Al-Mg其复合材料的抗拉强度明显提高,材料在拉伸过程中的Serration现象减弱,10%SiC/Al-Mg基复合材料的屈服强度从基体合金的57 MPa提高到246 MPa,而伸长率从23.5%降低到6.0%。随固溶处理温度从400℃升高到570℃,材料的硬度先升高后降低,在固溶温度为500℃时,10%SiC/Al-Mg基复合材料的硬度HV达到92。粉末冶金SiC/Al-Mg基复合材料的腐蚀行为除了受SiC含量影响外,还与固溶温度有关。     

SiC颗粒增强2A02Al基复合材料组织和性能的研究

采用热压烧结工艺制备了30%SiCp/2A02Al复合材料,对烧结试样进行热挤压变形,利用OM、SEM和TEM观察了复合材料微观组织和断口形貌,并检测了密度和力学性能。结果表明：SiCp/2A02Al复合材料的基体与增强体界面结合良好,界面清晰平滑;热挤压后SiC颗粒偏聚减少,SiC均匀分布在基体中,在基体内生成了高密度位错和亚晶;复合材料的致密度增加,力学性能显著提高;热挤压试样经过时效处理后在基体内生成了圆盘状的沉淀析出相(Al₂Cu相)。     

SiCp+Gr/2024Al复合材料的力学性能和加工性能

颗粒增强的铝基复合材料已在航空航天、汽车等工业领域获得广泛的使用,但难加工性限制了此类复合材料的广泛应用.选用SiC颗粒和鳞片状石墨作为增强体,采用挤压铸造法制备SiCp+Gr/2024Al 复合材料,在保证材料力学性能的前提下改善材料的加工性能.结果表明,复合材料组织致密,石墨和SiC颗粒在基体中均匀分布;铸态组织中SiC和石墨颗粒与基体Al合金都未发现界面反应物;随着石墨的体积分数的增大,拉伸强度和弹性模量都下降,但加工性能得到明显的改善.石墨改善切削性能的机制为影响切屑形成机制和石墨对刀具的润滑作用.     

热等静压法制备SiC_p/Al复合材料的组织及性能研究

采用热等静压法制备SiC颗粒增强铝基复合材料,研究其显微组织和力学性能,分析复合材料的断口形貌及断裂机制,测定了其热膨胀系数。结果表明:热等静压后,复合材料中的SiC颗粒会出现颗粒团聚,形成硬质的SiC骨架。对于20%SiC_p/6061Al(体积分数)复合材料,其抗拉强度能达到304 MPa,而20%SiC_p/2024Al(体积分数)的抗拉强度为276 MPa,两种复合材料的抗拉强度都达到或超过其他制备方法的水平。复合材料的断裂方式为基体的韧性断裂、SiC颗粒的解理断裂、SiC颗粒与基体的界面脱粘3种方式并存的混合断裂形式。对比复合材料热膨胀系数的实际测量值和Turner、Kerner模型理论值,Turner模型理论值更接近实测值。     

ZK60合金粉末烧结和热挤压后的组织与性能

采用雾化法制得ZK60合金粉末,并用掺胶法制备ZK60合金棒材,研究热挤压后ZK60合金的微观组织、相组成及力学性能.结果表明:合金粉末主要由α-Mg固溶体构成,呈枝晶与等轴晶混合组织,晶粒尺寸5～10μm;在后续热挤压过程中粉末之间结合良好,晶粒进一步细化,同时合金基体中大量析出MgZn_2球形纳米颗粒;经T5(175℃保温12h)热处理后,析出相密度呈增加趋势.挤压变形后材料的屈服强度(σ_(0.2))、最大抗拉强度(σ_(UTS))和伸长率(δ)分别为286.3MPa、337.7MPa及5.6%;随后T5处理可进一步提高强度((σ_(0.2))=300.1MPa,σ_(UTS)=340.5 MPa),增加塑性(δ=12.3%).     

挤压温度对高硅铝合金材料组织与性能的影响

针对应用广泛的低密度．低膨胀、高热导、高比强的高硅铝合金，采用空气雾化水冷与真空包套热挤压工艺相结合的方法，制备了Al-30Si与Al-40Si过共晶高硅铝合金材料，并通过金相微观组织分析、力学性能检测及拉伸试样断口扫描，研究了不同热挤压温度对合金的组织形貌与性能的影响。结果表明：所制备的高硅铝合金材料组织十分细小且Si相均匀弥散分布，随着挤压温度的升高，硅相晶粒增大，挤压温度在370℃～490℃范围内，硅晶粒长大不十分明显，但超过此温度区间有一个明显长大的过程；抗拉强度随挤压温度的升高、合金中Si含量的增加及原始粉末粒度的增大而下降；随着挤压温度的升高，合金材料的断裂方式由韧性断裂方式过渡到韧性与脆性共存的混合断裂方式。     

热挤压对SiC/2024Al复合材料性能的影响

采用冷压烧结工艺制备35%Si C/2024Al基(质量分数)复合材料,对烧结后的试样进行热挤压二次成形。利用金相显微镜、透射电镜(TEM)观察热挤压前后材料的微观组织,检测复合材料的物理和力学性能,研究热挤压前后Si C颗粒的分布特征、基体晶粒变化情况以及复合材料的强化机理。结果表明:挤压后的Si C颗粒偏聚现象减少,分布更加均匀,具有一定的"流向"性;挤压后的基体晶粒发生明显的细化;复合材料的致密度和抗拉强度得到明显的提高。     

热挤压对SiC_p/6061Al基复合材料组织和性能的影响

采用粉末冶金法(PM)制备了SiC_p/6061Al基复合材料,并对材料进行热挤压。利用金相显微镜、扫描电镜观察材料的微观组织,分析了材料的物理性能和力学性能,研究了热挤压对复合材料组织和性能的影响。结果表明:对PM法制备的铝基复合材料进行热挤压,可以大大提高复合材料的致密度和力学性能,热挤压后的SiC颗粒分布与挤压力方向趋于一致,在基体中的分布更加均匀。     

聚碳硅烷对注射成形Fe-2Ni基复合材料显微组织和力学性能的影响

采用粉末注射成形工艺,以聚碳硅烷(PCS)为先驱材料,制得SiC颗粒增强的Fe-2Ni基复合材料;研究PCS对Fe-2Ni合金的致密度、显微组织、力学性能及断口的影响.结果表明:PCS裂解生成的SiC增强相颗粒细小,在基体材料中分布均匀,加入5%～10%(体积分数)PCS可使材料抗拉强度提高43%～62%,洛氏硬度提高40%～47%,但伸长率下降,由韧性断裂转变成脆性断裂;Fe-2Ni基复合材料的强度和硬度达到了MIM协会的标准,优于SiC颗粒增强的Fe基复合材料.     

7075/SiCp复合材料热处理组织分析

研究了7075/SiCp复合材料T6峰时效热处理工艺,分析了120℃时效温度下不同时效时间7075/SiCp复合材料显微组织形貌和第二相析出规律。结果表明:7075/SiCp复合材料T6峰时效热处理工艺为470℃/30min+120℃/20h;SiCp颗粒的加入使第二相更容易在其附近形核和长大;7075/SiCp复合材料热挤压过程中发生动态再结晶,距Si C颗粒较近区域保留部分动态回复组织;由于空位分布分散,无沉淀析出带(PFZ)不明显。     

颗粒体积分数对高压扭转的SiCp/Al基复合材料拉伸性能影响

基于高压扭转法制备SiCp/Al基复合材料,采用金相显微镜、室温拉伸性能测试实验并结合断口扫描电镜观察,研究颗粒体积分数对SiCp/Al基复合材料的显微组织和拉伸性能的影响.结果表明:SiC颗粒体积分数越大,剪切应变量越小,SiC颗粒分布越不均匀,团聚越严重.试样抗拉强度和屈服强度随SiC颗粒体积分数的增加而增加,但塑性降低.拉伸断口韧窝尺寸大小不一.高压扭转的SiCp/Al基复合材料断裂属于韧性断裂与脆性断裂混合模式,但随着SiC体积分数越小,材料断口的韧窝和撕裂棱越多,韧性断裂特征变得更为显著.     

试样取向对15%SiCp/2009Al复合材料断裂韧性的影响

研究了粉末冶金法制备的15%SiCp/2009A1复合材料挤压棒材的断裂韧性,探讨了不同试样取向对复合材料断裂韧性的影响.结果表明:L-R取向的紧凑拉伸试样的KIC明显高于R-L取向和C-R取向.断口形貌观察表明:L-R取向的复合材料试样,断裂以SiC颗粒解理开裂为主.较少出现大面积的基体合金撕裂,没有出现SiCp/基体合金界面脱粘的现象.SiC颗粒的大量断裂以及高的界面结合强度会引起复合材料断裂韧性的提高.     

Al-Fe-V-Si合金以及Al-Fe-V-Si/SiCp复合材料的微观组织及力学性能的研究

采用粉末冶金工艺制备了Al-Fe-V-Si合金及Al-Fe-V-Si/SiCp复合材料, 对该合金及复合材料的微观组织进行了研究, 测试了合金棒材与其SiC颗粒增强复合材料的常温和高温力学性能. 结果表明： 制备得到Al-Fe-V-Si合金的主要析出相和强化相是弥散分布的球状α-Al13相;加入SiC颗粒后, 大幅度提高了材料的抗拉强度.     

热挤压对硼化物增强Mg-Li基复合材料组织与力学性能的影响

利用金相显微镜和扫描电镜观察铸态与热挤压态B4C增强Mg-Li基复合材料及其断口的显微形貌,研究热挤压对该复合材料组织和力学性能的影响。结果表明:热挤压加工可有效改善铸态Mg-Li基复合材料中强化相的分布均匀性,显著提高材料的屈服强度、抗拉强度和伸长率;基体合金在热挤压过程中发生动态再结晶,显微组织得到细化;在150~250℃范围内,挤压温度越高,强化相分布越均匀,基体合金的再结晶程度越高,因而复合材料的伸长率越高;200℃下热挤压的复合材料具有较好的力学性能,其抗拉强度为237.5 MPa,伸长率为21.7%,分别比铸态样品提高46.1%和126%。