高能超声波搅拌法制备SiCp/ZL101复合材料的研究

用浸渗法制备了SiCp／ZL101复合材料预制块，通过在预制块的稀释过程中施加高能超声波搅拌，获得了增强颗粒弥散均匀，基体合金组织细小的复合材料。实验结果表明，与机械搅拌法相比，高能超声波搅拌法可以显著改善增强颗粒与基体合金润湿性，使颗粒在基体中弥散分布，并可有效避免夹杂和气孔的产生，是一种制备SiCp／ZL101复合材料的理想方法。     

ZL101/SiCp复合材料制备及其缺陷分析

对于高增强体含量的复合材料,其材料的致密性显得尤为重要,本文采用冷等静压结合热等静压的方式制备SiCp/Al复合材料克服了这个困难,实现净成形,具有工艺简单等优点,使用180#α-SiC颗粒作为增强体,体积分数为20%,同时采用ZL101铝粉作为基体,其中采用冷等静压方法能制备出冷坯料材料的理论密度可达75%,后续采用热等静压制备出的碳化硅颗粒增强铝基复合材料具有致密性良好,颗粒分布均匀,无明显的聚集现象。同时结合SEM和EDS对界面的分析表明碳化硅颗粒增强铝基复合材料产生的缺陷主要是增强体碳化硅颗粒和铝基体结合的界面处有细小的气孔存在,使材料的有效承载面积减小,最终导致材料破断。初步分析了复合材料微缺陷产生的机理。界面处反应生成的界面相对于复合材料的影响。     

TiB_2/ZL101复合材料与ZL101合金激光焊对比研究

对TiB_2/ZL101复合材料和ZL101基体合金进行激光焊对比研究,结果表明:TiB_2/ZL101复合材料对激光的吸收率大于ZL101基体合金,相同工艺参数焊接时复合材料的焊接深度大于基体合金。由于基体合金导热率较大,使得焊缝上部比复合材料焊缝较宽。在功率一定时,较快的焊接速度(3 m/min)使得基体合金焊缝组织为α相和分布在α相间的针列状共晶体复合组织;而在较慢的焊接速度(2 m/min)时,基体合金焊缝组织为α相和分布较均匀的块状或长针状共晶Si相。复合材料在较快的焊接速度(3 m/min)时,晶界壁较薄,仅有少量共晶Si存在,在较慢的焊接速度(2 m/min)时,晶界壁明显变厚,共晶Si相较多。通过测试两种不同焊接速度的ZL101合金焊缝硬度表明,焊缝硬度值均比母材高,但共晶Si以针状或块状存在的焊缝硬度值小于针列状形式存在的焊缝硬度值。     

Interface structure and formation mechanism of vacuum-free vibration liquid phase diffusion-bonded joints of SiCp/ZL101A composites

The vacuum-free vibration liquid phase(VLP) diffusion-bonding of SiCp/ZL101A composites was investigated. The effects of vibration on the interface structure, the phase transformation and the tensile strength of bonded joints were examined. Experimental results show that the oxide film on the surface of the composites is a key factor affecting the tensile strength of boned joints. The distribution of the oxide layers at the interface changes from a continuous line to a discontinuous one during vibration. The tensile strength of the VLP diffusion-bonded joints increases with the vibration time, and is up to the maximum of 172 MPa when the vibration time is 30 s. The phase structure of the bond region changes from the Zn-Al-Cu hyper-eutectic (η (β η) (β η ε)) phases to Al-rich Al-base solid solution (α-Al) with increasing the vibration time.     

Electron beam welding of SiCp/2024 and 2219 aluminum alloy

SiC_p/2024 matrix composites reinforced with SiC particles and 2219 aluminum alloy were joined via centered electron beam welding and deflection beam welding, respectively, and the microstructures and mechanical properties of these joints were investigated. The results revealed that SiC particle segregation was more likely during centered electron beam welding (than during deflection beam welding), and strong interface reactions led to the formation of many Al₄C₃ brittle intermetallic compounds. Moreover, the tensile strength of the joints was 104 MPa. The interface reaction was restrained via deflection electron beam welding, and only a few Al₄C₃ intermetallic compounds formed at the top of the joint and heat affected zone of SiC_p/Al. Quasi-cleavage fracture occurred at the interface reaction layer of the base metal. Both methods yielded a hardness transition zone near the SiC_p/2024 fusion zone,and the brittle intermetallic Al₄C₃compounds formed in this zone resulted in high hardness.     

低真空条件下铝基复合材料扩散焊接工艺

以Al2O3p/6061Al铝基复台材科为对象．研究了在低真空条件下的直接扩散焊接和6061Al铝箔作为中间层的扩散焊接工艺。分析了焊接温度．保温时间与不同焊接工艺所得接头微观组织及强度的关系。同时．分析了低真空度和夹具对接头性能的影响。试验结果表明．两种焊接工艺所得接头强度随温度变化的规律以600℃和640℃为界分为三个阶段．并且随保温时间的延长有所提高。在较高的温度下．压力和液态金属的作用促使氧化膜破碎,有利于接头强度的提高。     

固/液熔接CuW/ZL101A界面结合机理

采用固/液熔接法制备了CuW/ZL101A整体材料,并对CuW/ZL101A扩散溶解层组织结构与形成机制进行了研究。实验表明,当熔接条件为(690~705)℃/60 min可以获得良好的结合界面,其界面结合为扩散与溶解结合,界面扩散溶解层主要由平面状扩散溶解层、柱状方向性扩散溶解层、共晶扩散溶解层3部分组成,其生长方向均趋于沿界面法线方向生长,利用扫描电子显微镜和X射线衍射仪观察和分析了各扩散溶解层的新相组成。以705℃/60 min为例,分析了整体界面扩散溶解层组织结构演变和形成机理:平面状扩散溶解层和柱状方向性扩散层分别由铜钨界面原子沿CuW界面形核结晶横向生长连成整体形成小平面状扩散溶解层,再转向正常纵向生长所形成;共晶扩散溶解层是由接近及远离共晶成分点的铝铜形成层片状伪共晶及网状离异共晶组织;以熔接690℃保温不同时间对界面扩散溶解层的影响可知:随着熔接时间延长,界面扩散溶解层形貌相同,无新相层的形成,仅扩散厚度存在差异。     

预制块重熔法制备的SiC/Al复合材料的磨损性能研究

本文采用含高体积分数SiC颗粒预制体在高能超声搅拌下加入铝熔体的方法制备SiCP/Al复合材料,研究了复合材料的微观组织特征、硬度和摩擦磨损性能。实验结果表明：高能超声重熔预制块的方法制备的复合材料基体组织形态均匀细小,SiCP颗粒在复合材料中弥散分布,与基体间结合良好;随着SiCP颗粒体积分数的增加,复合材料的硬度上升,耐磨性显著提高。通过对复合材料磨损表面的SEM观察分析表明,在干摩擦条件下,复合材料的磨损机理为微切削磨损和表层剥落及部分粘着磨损的综合作用。     

SiCp尺寸及含量对SiCp/Cu基复合材料电学和力学性能的影响

以纳米级、亚微米级、微米级三种粒径SiCp和微米级铜粉为原料，采用冷压烧结和热挤压方法制备出三种粒径SiCp／Cu基复合材料，分析和对比了复合材料显微组织的变化，研究了SiC。尺寸及含量对SiCp／Cu基复合材料导电性能和力学性能的影响。结果表明，不同尺寸及含量的SiCp在基体中有不同的分布形式，SiCp／Cu基复合材料具有良好的导电性能，其导电性随SiCp尺寸的增大而增高，随SiCp含量的增高而降低；其力学性能随SiCp尺寸及含量有着复杂的变化规律。     

应变率和相对密度对泡沫SiCp/ZL104压缩性能的影响

对采用熔体发泡法制备的泡沫5%(体积分数,下同)SiCp/ZL104复合材料进行了准静态和动态压缩性能的测试和分析.结果表明:无论是动态下压缩还是准静态下压缩,泡沫5%SiCp/ZL104复合材料的应力-应变曲线都呈现出典型的3个阶段:线弹性段、平台段和致密段;屈服应力对应变率很敏感,使得应变率增加时,屈服应力增加,且有应变硬化现象发生;随着相对密度的增大,泡沫5%SiCp/ZL104复合材料的动态屈服应力和流动应力与准静态载荷相比显著增加.     

SiCp/ZL108复合材料的时效行为

液态搅拌法制备了SiCp/ZL108复合材料,试验研究了该复合材料固溶处理后的时效行为。复合材料ZL108-20vol%SiCp在515℃固溶处理后,180℃时效,3h～7h达到时效峰值,硬度HBS167.6。自然时效2d～7d后硬度达到峰值硬度HBS134.5。复合材料SiCp/ZL108固溶处理后人工时效可以大幅提高其性能水平。     

Electron beam welding of SiCp/LD2 composite

1 Introduction SiC particle reinforced aluminum composites (SiCp/Al) possess excellent properties, e.g. high strength- to-mass ratio, high stiffness-to-mass ratio, good wear resistance and higher service temperature, therefore they are considered a kind…     

超声波搅拌对SiCp/ZL105复合材料制备的影响

采用超声波搅拌法制备SiCp/ZL105复合材料,研究了超声波导入时熔体的温度、搅拌时间和超声波输出功率对SiCp/ZL105复合材料基体的微观组织及SiC颗粒分散性的影响.结果表明,随着导入超声波输出功率的增大、搅拌时间的延长,ZL105合金的共晶体形貌由针状逐渐转变为细小的球状,SiC颗粒分散开并逐渐趋于均匀;超声波处理熔体的温度控制在600℃°左右时,可以获得最佳的效果,共晶体形貌呈细小的球状颗粒,SiC颗粒分散均匀.     

SiC颗粒增强铝基复合材料氦-氩混合气体TIG焊研究

以氦-氩混合气体为保护气氛,采用填加铝硅焊丝的方法对SiC颗粒增强铝基复合材料进行了TIG焊的研究.获得良好焊逢的最佳工艺参数为:焊接电流60A,氦-氩混合气体流量115 mL/s,焊接速度3.2 mm/s.金相组织观察表明,焊缝区全部由均匀细小的等轴晶组成,热影响区组织较粗大.焊件的抗拉强度为母材的70%左右,断裂发生在热影响区,属于韧-脆混合断裂.     

熔体直接反应生成TiB_2对ZL101硅相形貌及变质剂变质效果的影响

采用熔体直接反应法制备了ZL10 1/TiB2 复合材料。ZL10 1/TiB2 复合材料中K、Na、Sr变质剂变质效果差与复合材料中的TiB2 和B有关。复合材料中Si相呈板片状。ZL10 1/TiB2 的抗拉强度略低于ZL10 1基体     

SiC颗粒和芯部材料厚度对泡沫SiCp/ZL104层合板弯曲性能的影响

用泡沫SiCp/ZL104复合材料作为芯部材料制备了泡沫SiCp/ZL104层合板,测试和分析了该类层合板的三点弯曲性能。结果发现,在相对密度相同的情况下,泡沫5%SiCp/ZL104(体积分数,下同)层合板的弯曲刚度随SiC粒度的减小以及芯部材料厚度的增加而增大;由于环氧树脂的填充,使得层合板刚度P/δ的实验值比计算值略高;SiC颗粒体积分数的增加致使泡沫SiCp/ZL104层合板的抗弯曲刚度增大;弯曲过程中的主要破坏模式是芯部剪切和局部凹陷,但随着芯部材料厚度的增加,层合板的破坏方式由芯部剪切向表面屈服和芯部凹陷过渡。     

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。     

In-situ weld-alloying plasma arc welding of SiCp/Al MMC

Plasma arc welding was used to join SiCp/ml composite with titanium as alloying filler material. Microstructure of the weld was characterized by an optical microscope. The results show that the harmful needle-like phase Al4C3 is completely eliminated in the weld of SiCp/Al metal matrix composite（MMC） by in-situ weld-alloying/plasma arc welding with titanium as the alloying element. The wetting property between reinforced phase and Al matrix is improved, a stable weld puddle is gotten and a novel composite-material welded joint reinforced by TiN, AlN and TiC is produced. And the tensile-strength and malleability of the welded joints are improved effectively because of the use of titanium.     

亚微米级Al2O3p/6061Al铝基复合材料扩散焊接工艺

以亚微米级Al2O3p/6061 Al铝基复合材料为对象,研究了直接扩散焊与采用中间层扩散焊两种工艺焊接铝基复合材料的特点、机理,分析了中间层对接头强度的影响规律.结果表明,在铝基复合材料液、固温度区间,存在"临界温度区域",在此温度区域进行直接扩散焊接时,通过液相基体金属的浸润,使得在扩散接合面中增强相-增强相接触转化为增强相-基体-增强相的有机结合,获得高质量焊接接头;进一步研究发现,在扩散接合面上采用合适的基体中间层同样可以将增强相-增强相接触转化为增强相-基体-增强相的有机结合,同时增大"临界温度区域"范围,接头性能更加稳定,接头变形量进一步减小(＜2%).     

低过热度浇注ZL101铝合金半固态组织研究

采用低过热度浇注技术制备半固态ZL101铝合金,研究了冷却强度、保温时间、浇注温度对铸造显微组织的影响。研究结果表明,在液相线附近,冷却强度大,晶粒细小;随着保温时间的延长,晶粒变大,形状变得圆整,结晶组织均匀;浇注温度越高,晶粒越粗大;铸锭中心部位组织比边缘部位组织粗大,且均匀,球化明显。低过热度浇注可以获得理想的ZL101铝合金半固态浆料。半固态坯料重熔加热温度为585℃,保温30min,α-Al相逐渐变成球状,此时,晶粒平均等级圆直径为42.6μm,晶粒平均圆度为2.13。