Si3N4p/Al复合材料动态压缩性能研究

采用无压浸渗的方法制备了陶瓷(Si3N4p)含量为34.4%、46.3%和51.4%的3种Si3N4p/Al复合材料,应用分离式霍普金森压杆装置测试了复合材料在不同应变率下的动态压缩性能,并与准静态压缩性能进行了比较.分析了应变速率和陶瓷含量对复合材料动态性能的影响规律,探讨了复合材料微观组织特征对复合材料动态性能的影响机制.研究结果表明,Si3N4p/Al复合材料的动态压缩强度高于准静态压缩强度;在动态压缩过程中,高应变率载荷导致复合材料铝合金基体中具有高位错累积速率和较高的温升,因而复合材料动态压缩响应表现为"应变率硬化"效应和"热软化"效应的耦合.复合材料的动态压缩强度随着陶瓷含量增加而增加;热软化效应则随陶瓷含量增加、铝合金变形能力下降而相应减弱.     

Si含量对6082铝合金型材弯曲性能的影响

借助扫描电镜(SEM)、电子背散射衍射仪(EBSD)、拉伸和弯曲试验机等研究了Si含量和时效工艺对6082铝合金汽车横梁挤压型材组织及弯曲性能的影响。结果表明：适当增加Si含量可细化Mg₂Si相,使Mg₂Si相数量增多,提高合金的强度和塑性,同时提高弯曲力峰值;但Si含量过高会导致开裂敏感性增加;当w(Si)=1.0%～1.1%时,6082铝合金的综合性能最佳。     

杂质元素含量对7075铝合金组织和性能的影响

研究了Si含量变化对7075铝合金显微组织、显微硬度和拉伸性能的影响。结果表明,Si的加入使7075铝合金第二相粒子增多;Si主要以杂质相形态弥散分布在晶粒内或位于晶界处;随着Si含量增加,7075铝合金表面显微硬度增加,拉伸强度和伸长率先增加后减小;Si含量为0.2%时,7075铝合金拉伸强度达到621.3MPa,伸长率为14.5%,拉伸性能达到最佳。     

双级时效工艺对低压铸造A356合金轮毂力学性能的影响

研究了双级时效工艺对A356铝合金低压铸造轮毂力学性能的影响。结果表明,预时效温度100℃~120℃,预时效时间12 h~14 h使合金的抗拉强度由原来的280 N/mm2提高到308 N/mm2,提高幅度10%;屈服强度由180N/mm2提高到248 N/mm2,提高幅度38%;伸长率在8%以上,最高达到13.5%。该性能达到了ASTM锻造6061-T6合金轮毂的标准,与ZL107液态模锻铝合金轮毂的力学性能相当,接近或达到普通锻件力学性能的要求。研究认为,双级时效工艺引起合金-αAl的晶格常数增大,Si相和Mg2Si相析出量增加是合金强度增加的主要原因。     

Si含量对汽车发动机铸造铝合金性能的影响

制备了Si含量分别为0.2%、0.4%、0.6%、0.8%和1.0%的汽车发动机用6061铝合金,研究了时效态的金相组织,并对其室温拉伸性能和维氏硬度进行了测试。结果表明,拉伸强度呈现随Si含量增加先升高后降低的趋势,屈服强度和维氏硬度随着Si含量的增加而逐渐升高,伸长率随着Si含量的增加而逐渐下降。当Si含量为0.6%时,6061铝合金具有最优的力学性能。     

固溶-时效对6061铝合金挤压棒材组织和性能的影响

采用硬度、拉伸力学性能测试和电子显微分析技术,研究了固溶-时效处理对6061铝合金挤压棒材组织与性能的影响。结果表明,6061铝合金挤压态组织除固溶体基体外,还包括亚微米级的Mg2Si平衡相、含Cr相和α-AlFe(Cr)Si夹杂相;固溶过程中,亚微米级的Mg2Si平衡相溶解而含Cr相及α-AlFe(Cr)Si夹杂相仍然保留下来;时效过程中,铝合金表现出明显的时效硬化效应,GP区的形成是合金强化的主要原因。6061铝合金棒材合适的固溶-时效制度为535℃50 min固溶、水淬后180℃6 h时效,在此条件下,合金棒材的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为339N/mm2、309 N/mm2和14.3%。     

基于人工神经网络与遗传算法的Al-Mg-Si系合金抗拉强度预测模型

为了研究Al-Mg-Si系合金热处理制度和合金成分对力学性能的影响规律,采用人工神经网络（artificial neural network, ANN）和遗传算法（genetic algorithm, GA）相结合的方法,构建了Al-Mg-Si系合金强度预测模型（ANN-GA模型）。通过单因素和双因素分析,研究了合金元素含量和热处理工艺参数对铝合金抗拉强度的影响规律。结果表明,随着Si含量的增加,铝合金的抗拉强度呈现先降低后升高的趋势;随着Mg含量的增加、Cu含量的增加或者Fe含量的减少,铝合金的抗拉强度整体上呈现升高的趋势。双因素分析更能反映输入参数对铝合金抗拉强度的影响。Mg/Si比、Mg+Si总量和时效时间对Al-Mg-Si系合金力学性能的影响显著。铝合金的硬度随时间的变化趋势与ANN-GA模型的计算结果一致,峰值时效时间为29 h,相对误差为11.86%。     

无压浸渗制备Si3N4/AlN-Al复合材料的力学性能

采用优化的无压浸渗制备工艺(氮气气氛,950℃下浸渗4h)制备具有不同陶瓷含量的Si3N4AlN-Al复合材料,分析了复合材料力学性能随陶瓷含量变化的规律以及复合材料的断裂特征.结果表明,随着Si3N4多孔预制体陶瓷体积分数从30.2%增加到60.6%,无压浸渗制得的复合材料单轴压缩强度从620MPa增加到1728MPa,抗弯强度从429.8MPa增加到672.4MPa,硬度(HRA)从55增加到83,而断裂韧度则从10.55MPa·m1/2下降到2.26MPa·m1/2; Si3N4/AlN-Al复合材料内的裂纹主要在"残留的粗大Si3N4颗粒"、"疏松区"和"粗大的Mg2Si相"3种区域萌生.     

表面活化Al2O3陶瓷与5005铝合金真空钎焊

采用Al-Si钎料对经过Ag-Cu-Ti粉末活性金属化处理的Al₂O₃陶瓷与5005铝合金进行了真空钎焊,研究了钎焊接头的典型界面组织,分析了钎焊温度对接头界面结构特征及力学性能的影响. 结果表明,接头典型界面结构为5005铝合金/α-Al+θ-Al₂Cu+ξ-Ag₂Al/ξ-Ag₂Al+θ-Al₂Cu+Al₃Ti/Ti₃Cu₃O/Al₂O₃陶瓷. 钎焊过程中,Al-Si钎料与活性元素Ti及铝合金母材发生冶金反应,实现对两侧母材的连接. 随着钎焊温度的升高,陶瓷侧Ti₃Cu₃O活化反应层的厚度逐渐变薄,溶解进钎缝中的Ag和Cu与Al反应加剧,生成ξ-Ag₂Al+θ-Al₂Cu金属间化合物的数量增多,铝合金的晶间渗入明显;随钎焊温度的升高,接头抗剪强度先增加后降低,当钎焊温度为610 ℃时,接头强度最高达到15 MPa.     

Si3N4p／Al复合材料动态压缩性能研究Si3N4p／Al复合材料动态压缩性能研究

采用无压浸渗的方法制备了陶瓷（Si3N4p）含量为34．4％、46．3％和51．4％的3种Si3N4p／Al复合材料,应用分离式霍普金森压杆装置测试了复合材料在不同应变率下的动态压缩性能,并与准静态压缩性能进行了比较。分析了应变速率和陶瓷含量对复合材料动态性能的影响规律,探讨了复合材料微观组织特征对复合材料动态性能的影响机制。研究结果表明,Si3N4p／Al复合材料的动态压缩强度高于准静态压缩强度;在动态压缩过程中,高应变率载荷导致复合材料铝合金基体中具有高位错累积速率和较高的温升,因而复合材料动态压缩响应表现为“应变率硬化”效应和“热软化”效应的耦合。复合材料的动态压缩强度随着陶瓷含量增加而增加;热软化效应则随陶瓷含量增加、铝合金变形能力下降而相应减弱。     

汽车散热器用4045/363/353铝合金复合带材退火工艺研究

为了提高汽车散热器用铝合金复合带材的强度和改善散热器在工作温度下的稳定性,在工业生产条件下研制出4045/363/353新型铝合金复合带材.主要研究了不同的成品退火温度对该复合带材组织和力学性能的影响,确定了0.25 mm厚度4045/363/353铝合金复合带材的成品退火工艺制度为420℃(9+1)h.该复合带材的抗拉强度为171.5 N/mm2,伸长率为17.4%,强度比原来的434、LQ2-1铝合金复合带材的提高40 N/mm2～50 N/mm2,主要是由于芯材363铝合金的合金化元素含量比原来3003铝合金芯材高一些的结果.     

反烧结Si_3N_4复合陶瓷力学性能研究

以TiSi2、SiC和Mo粉为原料,通过反应烧结方法制备Si3N4基陶瓷,并测试其力学性能。结果表明:随着SiC含量的增加,复合陶瓷的硬度和抗弯曲强度先升高然后下降,当SiC含量为40wt%时,复合陶瓷的硬度和抗弯曲强度达到最大值,分别为HRA71和288MPa;随着Mo含量的增加,Si3N4-TiN-MoSi2-SiC复合陶瓷的硬度逐渐提高,而室温抗弯强度则是先增加后减小,当Mo含量为10wt%时,Si3N4-TiN-MoSi2-SiC复合陶瓷的抗弯强度达到最大值,为321MPa。此外随着热震次数的增加,两种复合陶瓷的弯曲强度均下降,在相同的循环次数下,Si3N4-TiN-SiC-MoSi2陶瓷的热震性能优于Si3N4-TiN-SiC陶瓷。     

微合金元素对7N01铝合金板材组织与疲劳性能的影响

通过金相组织、力学性能、疲劳性能检测及透射电镜分析,研究了微合金元素对7N01-T4铝合金板材的组织和疲劳性能响。结果表明,低Zr、Cr含量的7N01-T4铝合金板材表层存在明显粗晶层,高Zr、Cr含量的板材没有粗晶层,且组织较均匀;自然时效30 d的低Zr、Cr含量的7N01-T4铝合金板材的抗拉强度比高Zr、Cr含量的约低30 N/mm~2,两种成分板材的纵向强度均高于横向强度10 N/mm2以上,伸长率则约低3%;低和高Zr、Cr含量的7N01-T4铝合金板材疲劳强度平均值分别为130 N/mm~2和142 N/mm~2;95%置信度、50%可靠度下的条件疲劳强度分别是124N/mm~2和135 N/mm~2;Zr和Cr元素显著影响合金的组织和综合性能。     

Sr对4343/3003/4343铝合金复合板组织与力学性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜和拉伸试验机研究了变质剂Sr对4343/3003/4343铝合金复合板组织和力学性能的影响。结果表明:添加变质剂Sr后,4343铝合金的共晶硅和粗晶硅明显细化。当Sr含量增加到0.04wt%时,Si颗粒细小,分布弥散,块状共晶Si完全变为细纤维状,变质完全。随着变质剂Sr添加量增加,复合板的抗拉强度和屈服强度先增加后降低,而其伸长率则相反,当Sr添加量为0.04wt%时,力学性能最好。Sr也影响铝合金复合板钎焊时Si元素的扩散,当Sr含量为0.04wt%时,4343铝合金包覆层的Si元素向芯材的扩散深度最小。     

h-BN/Si3N4陶瓷复合材料的力学和摩擦性能

以亚微米级α-Si3N4,h-BN粉末为原料和Y2O3-Al2O3为助烧剂,采用热压烧结法制备了h-BN/Si3N4陶瓷复合材料.随着h-BN含量增加,柱状β-Si3N4晶粒的直径和长径比均减小,h-BN/Si3N4陶瓷复合材料的抗弯强度、断裂韧性略有下降,而弹性模量和硬度明显下降.添加10ψ/%h-BN后,弹性模量从293.5 GPa下降到236.6 GPa,同时硬度从14.5 GPa下降到10.9 GPa.随着h-BN含量增加,h-BN/Si3N4陶瓷复合材料的摩擦系数略有下降.     

Si含量对汽缸Al-Sr铝合金组织及力学行为的影响

采用宏观硬度、力学拉伸试验,研究了Si含量对汽缸Al-Sr铝合金组织及力学行为的影响。结果表明:随着Si含量增加到18%,Si共晶相为珊瑚状,α(Al)共晶相变成枝晶,Si初晶相消失。晶粒的平均粒径随Si含量上升而不断下降。随着Si含量的增加,Al-Si-Sr铝合金硬度出现了缓慢的上升趋势,该合金的拉伸强度与屈服强度逐渐上升,伸长率的变化规律出现不稳定状态。综合考虑Al-Si-Sr铝合金的力学性能,Si含量取18%是相对比较好的。添加Si后合金断口形貌呈大量细小密集的韧窝,是典型的韧性断裂。     

热处理温度对Si3N（4p）/Al复合材料组织和性能的影响

对压力浸渗制备的Si3N4p/Al复合材料在800-950℃下进行热处理,测试复合材料的相组成、弯曲强度、硬度和断裂韧度变化,观察复合材料断裂特征。结果表明,850℃是一个重要的热处理温度点,在此温度下-βSi3N4和Al开始发生显著的界面反应;对Si3N4p/Al复合材料进行850℃以上热处理可以提高复合材料的硬度、强度,但断裂韧度有所下降;950℃热处理的45vol%Si3N4p/Al复合材料弯曲强度达到498MPa,硬度达到373HBS5/750,断裂韧度为7MPa.m^1/2,具有良好的强韧性配合;复合材料断裂以Si3N4陶瓷颗粒脆性解理和铝合金塑性撕裂两种形式为主,少有陶瓷颗粒/铝基体界面解离的情形。     

MoSi2含量对原位生成MoSi2/Si3N4复合材料高温氧化性能的影响

摘要：研究了不同MoSi2含量的MoSi2/Si3N4复合材料的高温氧化行为，用XRD和SEM分析材料氧化以后的相组成及显微结构，探讨了该材料的氧化机理和氧化膜的破坏方式。结果表明，不同MoSi2含量的MoSi2/Si3N4复合材料在1400℃空气中氧化100h的氧化增量符合抛物线规律，随着MoSi2的含量的增加，材料的氧化活化能升高，氧化后的强度损失率减小。     

2A12铝合金形变热处理工艺试验研究

试验研究形变热处理工艺对2A12铝合金组织和性能的影响。结果表明,随着变形率和时效时间的增加,2A12铝合金抗拉强度和屈服强度先增加后减小。抗拉强度和屈服强度最大值分别为539 N/mm2和370 N/mm2。2A12铝合金断口为以韧性断口为主、脆性断裂和韧性断裂的混合型断裂形式。随变形率增加,2A12合金应变硬化指数增加。     

时效工艺对动车组6N01铝合金车体型材性能影响

采用力学性能测试和显微组织观察等方法,研究了动车组6N01铝合金车体型材时效工艺对其性能和组织的影响。结果表明,185℃3h时效制度对6N01铝合金车体型材很适宜,在此条件下,该合金型材的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为262.8N/mm2~231.1 N/mm2、224 N/mm2~214.3 N/mm2和13.1%~17.3%。这一结果说明,该时效制度比双级时效制度可节省保温时间7 h。