铸造Al2O3／ZA4Cu3复合材料凝固组织研究

采用挤压铸造制备了Ａｌ２Ｏ３短纤维增强锌合金复合材料,研究了其凝固组织。结果表明,复合材料的组织致密,纤维分布均匀,基体组织细小;纤维与基体间存在明显的界面层,合金元素通过适当的化学反应可改善纤维与基体结合;在凝固过程中,纤维可作为锌合金共晶体非自发形核的衬底,纤维／基体界面上的硅在共晶体的共生生长过程中,起了领先相作用,导致复合材料的共晶转变是由铝硅共晶转变和锌铝共晶转变组成。     

氧化铝纤维对锌合金复合材料凝固组织的影响

利用挤压铸造制备了氧化铝纤维增强锌合金复合材料，研究了氧化铝纤维对锌合金复合材料凝固组织的影响。结果表明，在复合材料中，纤维与基体间存在致密界面层，合金元素通过适当的化学反应可改善纤维与基体的结合；在凝固过程中，氧化铝纤维可作为锌合金共晶体非自发形核的衬底，纤维／基体界面上的硅在共晶体的共生生长过程中起了领先相作用，导致复合材料的共晶转变由铝硅共晶转变和锌铝共晶转变两者组成     

氧化铝短纤维增强锌合金复合材料的凝固组织与界面

利用挤压铸造制备了氧化铝短纤维增强锌合金复合材料，研究了其凝固组织与界面。结果表明，复合材料的组织致密，纤维分布均匀，基体组织细小；纤维与基体间存在明显的界面层，合金元素通过适当的化学反应可改善纤维与基体的结合；在凝固过程中，氧化铝纤维可作为锌合金共晶体非自发形核的衬底，纤维／基体界面上的硅在共晶体的共生生长过程中起了领先相作用，导致复合材料的共晶转变是由铝硅共晶转变和锌铝共品转变两者组成。     

锌合金复合材料界面组织的电镜观察

在扫描电镜上观察和研究了氧化铝/锌合金复合材料的界面与凝固组织。结果表明,在复合材料中,纤维与基体间存在致密界面层,合金元素通过适当的化学反应可改善纤维与基体的结合:在凝固过程中,氧化铝纤维可作为锌合金共晶体非自发形核的衬底,纤维/基体界面上的硅在共晶体的共生生长过程中起了领先相作用,导致复合材料的共晶转变由铝硅共晶转变和锌铝共晶转变两者组成。     

Al_2O_3/Al基颗粒增强复合材料的凝固组织

本文利用旋涡制造颗粒增强铝基复合材料 ,探讨了增强颗粒的添加对基体凝固组织的影响 ,对比了添加SiO2 (SiO2 和铝液发生下式反应 :3SiO2 4Al—→ 3Si 2Al2 O3 )和Al2 O3 复合材料的增强颗粒分布。实验结果表明 ,由于颗粒的存在 ,晶体的生长受到影响 ,导致组织细化。添加SiO2 复合材料的增强颗粒分布比添加Al2 O3 复合材料的增强颗粒分布更易均匀     

凝固冷却速度对短纤维增强铝合金复合材料基体成分偏析的影响

采用挤压铸造法制备Al2O3f/Al-4．5Cu复合材料．研究了凝固冷却速度对复合材料基体成分偏析的影响。结果表明：Al-4．5Cu合金基体初晶在纤维间隙中生核长大，纤维不能作为基体α初晶非自发形核衬底；复合材料基体中存在由纤维间隙中心至纤维／基体界面或晶界处渐增的Cu浓度梯度，纤维周围存在共晶第二相偏析；凝固冷却速度的增大使基体偏析加剧。     

Cu含量对Al2O3·SiO2sf/Al-Cu复合材料耐磨性能的影响

通过挤压铸造的方法制备出了不同Cu含量的系列Al2O3·SiO2sf/Al-Cu复合材料.摩擦磨损实验结果表明,Cu的加入降低了复合材料的摩擦系数;且随着Cu含量的增加,Al2O3·SiO2sf/Al-Cu复合材料的耐磨性能先增加后降低.在磨损过程中,Al2O3·SiO2纤维增强相牢固地镶嵌在基体里并形成支架,起到保护基体而提高复合材料耐磨性能的作用.Al2O3·SiO2sf/Al复合材料的磨损机制主要为黏着磨损,Al2O3·SiO2afAl-Cu复合材料的磨损机制为黏着磨损为主并伴有磨粒磨损.     

Al2O3F/ADC12复合材料储能焊接头组织形成规律

采用储能焊方法对Al2O3纤维增强铝基复合材料进行了点焊连接.在焊接接头中,基体与熔核金属过渡良好,少量Al2O3纤维在电极力作用下发生破碎,并聚集于熔核周围.由于焊接时间极短,接头冷却速率高达106 K/s,熔核组织具有明显的快速凝固组织特征.一方面,合金相中偏析程度减小,Si原子在α-Al中的固溶度也得到扩展;另一方面,共晶转变被抑制,熔核组织显著细化.在热循环作用下,由于增强相Al2O3纤维与α-Al基体的热膨胀系数不同,Al2O3F/ADC12界面成为潜在裂纹源.     

冷却速度对Al2O3/Al-Si复合材料凝固组织的影响

采用X射线衍射仪和扫描电镜分析Al2O3/Al-Si复合材料的凝固组织,发现界面处有Cu2Mg富集;Al-Si合金能很好地润湿Al2O3纤维,Al-Si合金与Al2O3纤维形成了共格、半共格混合界面;随着冷却速度的降低,界面偏析严重,没有界面产物。     

挤压铸造工艺参数对Al_2O_(3f)/Al-4.5%Cu复合材料凝固方式与组织的影响

挤压铸造制备了Al2O3短纤维/Al 4 5%Cu合金复合材料,研究了关键工艺参数对基体合金凝固方式与组织的影响。结果表明:Al2O3短纤维表面不能作为基体α初晶非自发形核衬底;随凝固冷却速度ε的增大,复合材料基体组织将细化,基体中有更多完整的晶界出现,偏析第二相主要分布于晶界上,其量随ε的增大而明显增多;纤维体积分数Vf的增大将细化基体晶粒尺寸至纤维间隙大小,同时随Vf的增大,主要分布于纤维/基体界面的偏析第二相的量将有所降低;模具、预制块预热温度及合金液浇注温度对复合材料凝固过程的影响归结到对凝固冷却速度的影响上来;外加压力的提高使复合材料基体组织细化。     

纤维增强二元铝合金凝固偏析的数值模拟

根据合金凝固过程中的守恒定律和传输原理 ,建立了纤维增强二元铝合金的凝固模型。利用所建立的模型 ,对Al2 O3 /Al Cu合金复合材料凝固时溶质传输和分布进行了数值模拟 ,研究了复合材料凝固时溶质偏析对纤维 /基体界面的影响。模拟结果与实验结果吻合较好。     

激光区熔定向凝固Al2O3／YAG／ZrO2亚共晶陶瓷的微观组织

采用激光区熔定向凝固技术制备了Al2O3/YAG/ZrO2三元亚共晶自生复合陶瓷,研究了不同激光扫描速率下亚共晶自生复合陶瓷的微观组织,并与激光区熔定向凝固Al2O3/YAG二元及Al2O3/YAG/ZrO2三元共晶自生复合陶瓷的微观组织进行了对比.结果表明,激光区熔定向凝固Al2O3/YAG/ZrO3三元亚共晶由相互交错分布的α-Al2O3、YAG和c-ZrO2三相组成,无其它结晶相和无定形相;随激光扫描速率的增大,凝固组织发生显著变化,出现了由共晶集群到较为规则的树枝状共晶再到杂乱的树枝状共晶的组织转变.初生相的枝晶生长,使得亚共晶陶瓷的凝固组织明显不同于共晶陶瓷的凝固组织;亚共晶凝固组织呈现典型的小平面非规则共晶形貌,凝固组织主要由Al2O3和YAG两相的小平面生长方式决定,第三组元ZrO2相表现出弱小平面生长特征.     

AI2O3／AI基颗粒增强复合材料的凝固组织

本文利用旋涡制造颗粒增强铝基复合材料,探讨了增强颗粒的添加对基体凝固组织的影响,对比了添加SiO2(SiO2和铝液发生下式反应：3SiO2 4AI→3Si 2AIO3)和AI2O3复合材料的增强颗粒分布。实验结果表明,由于颗粒的存在,晶体的生长受到影响,导致组织细化。添加SiO2复合材料的增强颗粒分布比添加AI2O3复合材料的增强颗粒分布更易均匀。     

Al2O3／ZL109复合材料凝固组织与断口形貌分析

研究了挤压铸造Al_2O_3/ZL109复合材料的凝固组织和断口形貌。结果表明在复合材料中,纤维分布均匀,Al_2O_3纤维可作为硅相非自发形核的衬底;Al_2O_3纤维与铝合金基体之间的界面对材料性能影响很大。改善制备工艺应从控制界面反应和细化组织入手。     

挤压铸造工艺参数对Al2O3f/Al-4.5%Cu复合材料凝固方式与组织的影响

挤压铸造制备了Al2O3短纤维／Al-4．5％Cu合金复合材料，研究了关键工艺参数对基体合金凝固方式与组织的影响。结果表明：Al2O3短纤维表面不能作为基体α初晶非自发形核衬底；随凝固冷却速度ε的增大，复合材料基体组织将细化，基体中有更多完整的晶界出现，偏析第二相主要分布于晶界上，其量随ε的增大而明显增多；纤维体积分数Vf的增大将细化基体晶粒尺寸至纤维间隙大小，同时随Vf的增大，主要分布于纤维／基体界面的偏析第二相的量将有所降低；模具、预制块预热温度及合金液浇注温度对复合材料凝固过程的影响归结到对凝固冷却速度的影响上来；外加压力的提高使复合材料基体组织细化。     

Al2O3短纤维增强Al-5Cu-0.6La合金的元素分布及其溶质偏析研究

采用挤压铸造法制备了Al2O3r/Al-5Cu-0.6La复合材料,研究了其凝固组织及其溶质在纤维附近的分布.结果表明:Al2O3纤维与基体间润湿良好,生成了致密的界面层;在凝固过程中,α-Al相在短纤维间隙中形核并向纤维表面生长,纤维表面Cu和La元素的浓度增大,纤维间隙中的Cu元素的浓度减小.La的加入改变了凝固过程中的溶质传质参数,根据Clyne-Kurz公式的计算和统计物理的分析,将会生成更多的共晶组织.     

定向凝固Al2O3/YAG共晶自生复合材料的组织形态及非规则共晶生长

采用激光区熔定向凝固技术制备了Al2O3/Y3Al5O12(YAG)共晶自生复合材料.利用SEM,XRD,EDS及TEM对共晶形貌特征、相组成、界面结构.组织演化及相析出规律进行了研究;利用分形维数对非规则微观组织形态进行了定量表征.在此基础上,分析讨论了氧化物共晶的非规则共晶生长机制.结果表明: Al2O3/YAG共晶自生复合材料由无规则均匀分布的Al2O3和YAG两相组成,两相之间相互交错,耦合生长,呈象形文字结构;凝固过程中,YAG相作为领先相析出;随扫描速率增大,共晶间距高度细化,最小层间距为0.2 靘;在低扫描速率下,共晶组织属典型的层片状非规则共晶组织,具有明显的分形特征,当扫描速率达到2000 靘/s时,出现胞状和树枝状组织,组织分形特征减弱;共晶两相高的熔化熵及激光快速凝固大的动力学过冷导致的小平面/小平面共晶生长是形成复杂非规则共晶组织的主要原因.     

Al2O3p/2024Al基复合材料的界面结构

利用TEM、HRTEM等分析测试手段,对挤压铸造法制备的Al2O3颗粒增强2024Al基复合材料的界面组织结构进行了观察与分析。结果表明：Al2O3p/2024Al基复合材料的界面结合良好,未发现界面反应物,铝基体与Al2O3颗粒以共格关系结合,界面属直接结合型,且Al2O3颗粒与Al基体存在如下的位向关系：Al2O3（1^-1^-21^-）//Al（1^-1^-1^-）;Al2O3〈3^-41^-1^-〉//Al〈110〉。     

电磁搅拌法合成(Al2O3+Al3Zr)p/A356复合材料的凝固组织

在电磁搅拌作用下用A356-Zr（CO3）2组元通过熔体反应法原位合成了Al2O3、Al3Zr颗粒增强铝基复合材料，扫描电镜观察试样凝固组织发现：复合材料中内生增强颗粒粒度为1～3μm，并随着搅拌强度的增加，增强颗粒在基体中的体积分数和弥散度显著提高，原因是电磁搅拌促进了传热和传质扩散，改善了原位合成动力学条件；同时Si相形貌由片状初晶硅向针状、细棒状共晶Si转变，随搅拌强度的增加硅相变质，这是电磁搅拌和内生颗粒共同作用的结果。     

纳米/微米Al_2O_3-ZrO_2复相陶瓷SHS制备与显微结构

通过在(CrO3+Al)燃烧体系添加ZrO2(4molY2O3)组元,利用SHS技术可以制备具有亚共晶、共晶和过共晶成分的Al2O3 ZrO2复相陶瓷。复相陶瓷基体组织主要由层片状和纤维状共晶组织所构成。在亚共晶成分复相陶瓷中,纤维状共晶组织体积分数较高,ZrO2纤维直径已达到纳米/微米尺度;在过共晶复相陶瓷中,层片状共晶组织体积分数较高,Al2O3 ZrO2两相层片间距基本在亚微米范围内。基于燃烧合成与凝固理论分析可认为,本试验所获得的复相陶瓷是通过SHS原位结晶及在大过冷条件下、熔体发生共生共晶反应生成的。所以在本试验条件下,只有亚共晶成分的复相陶瓷才易获得ZrO2相纤维直径在纳米/微米级尺度上的1 3复合的Al2O3 ZrO2纳米/微米晶内型复相陶瓷。