喷射沉积SiCP/Al复合材料及6066铝合金热挤压工艺的研究

作者应用喷射共沉积工艺制备 6 0 6 6 / Si Cp复合材料和 6 0 6 6铝合金锭坯 ,在不同的挤压比、挤压温度下挤压成　　型 ,用金相显微镜观察材料的显微组织 ,并测试了材料的力学性能。结果表明 :Si C/ Al复合材料喷射沉积状态的组织很疏松 ,存在许多的间隙 ,其密度约为理论密度的 86 % ,Si C颗粒在复合材料中分布不均匀 ,喷射沉积铝合金基体的致密度可达 90 % ;挤压过程使 Al/ Si Cp复合材料的大多数空隙消失 ,致密程度随挤压比的增大而增大 ,挤压比超过 14 .7后不会明显变化 ,而铝合金基体的致密程度与挤压比的变化关系不明显 ;挤压温度对材料的致密程度影响不大 ;Al/ Si Cp复合材料性能在挤压比超过 14 .7后变化不大 ;铝合金的性能不受挤压比变化的影响 ;而挤压温度过高使材料性能下降     

SiCq对6066铝合金破坏机制及阻尼性的影响

研究了粉末冶金法制备6066铝合金及增强相SiCp(尺寸3μm）含量为7％，12％（体积）的6066铝合金复合材料的拉伸断口及阻尼特性。复合材料的阴尼性能通过动态机械热分析仪测量，得出了增强相SiCp体积分数不同的两个6066Al/SiCp复合材料及6066铝合金在1Hz及30－250℃的温度范围的阴尼温度关系。结果表明，当增强相含量体积为7％时，SiCp颗粒分布均匀，与基体结合良好，复合材料的破坏归因为增强相周围的铝基体产生孔洞形核、长大、聚合引起的；增强相体积含量为12％时，SiCp聚集成团，复合材料的破坏则归因为SiCp团块形成裂纹而断袭。少量SiCp(7%）明显提高6066Al合金阻尼性能，尤其是高温阻尼性能。但SiCp含量再增加到12％没有效果，6066Al/SiCp复合材料的高阻尼性能主要是因为SiCp颗粒加入后增加的高密度位错及基体与SiCp颗粒的界面消耗能量。     

热加工后SiC颗粒的分布对喷射沉积7075/SiC_p复合材料性能的影响

研究了多层喷射沉积大尺寸7075/SiCp复合材料的沉积坯和挤压坯两种坯料经过循环压制加工后SiC颗粒的分布,测试了复合材料循环压制后的力学性能,通过拉伸断口SEM形貌分析了复合材料的断裂行为.结果表明:沉积坯经过循环压制后发生了SiC颗粒的破碎,但是由于塑性变形程度有限,基体依然不致密,破碎的SiC颗粒团聚在一起,复合材料的强度和伸长率都较低.挤压坯经过循环压制后SiC颗粒尺寸较小、分布均匀,复合材料性能得到提高.     

改进增强颗粒加入方式对喷射共沉积6066A1／SiCp组织性能的影响

应用喷射共沉积技术制备了6066A1／SiCp复合材料．用金相和扫描电镜观察显微组织．测试了材料的力学性能，并研究了增强颗粒加入方式对材料组织均匀性及力学性能的影响。     

半固态复合铸造SiCP/ZL102的摩擦磨损行为研究

采用自制的半固态复合铸造设备制备了一系列SiC颗粒体积含量不同的SiCp／ZL102复合材料，并研究了这些材料在不同条件下的摩擦磨损行为。研究结果表明：SiCp／ZL102复合材料耐磨性能优于基体合金，并用SiC颗粒体积含量越大，复合材料耐磨性能越高，但SiC颗粒体积含量的变化对摩擦系数的影响不大；各材料在干摩擦条件下的磨损体积和摩擦系数均比油润滑条件下的高，SiC颗粒对材料耐磨性能的增强效果不如油润滑条件下的增强效果。     

单一纳米及纳/微米SiC混合颗粒增强铝基复合材料研究

通过真空热压工艺制备了单一纳米及纳/微米SiC混合颗粒增强的Al-Si复合材料,研究了SiC颗粒的加入对复合材料的组织、致密度及硬度的影响。结果表明:纳米SiCp/Al-Si复合材料与基体合金相比晶粒细化,随着纳米SiC含量的增加,纳米SiCp/Al-Si复合材料的硬度、致密度都是先增大后减小,当纳米SiC含量为3%时硬度取得最大值64.4HV,较基体材料提高了28.8%;用扫描电镜对纳/微米SiCp/Al-Si复合材料的组织、形貌进行观察,发现微米SiC颗粒与基体合金结合紧密,界面无明显反应物生成。纳米SiC含量为3%时,随着微米SiC含量的增加,纳/微米SiCp/Al-Si复合材料的硬度、致密度都是先增大后减小,当增强颗粒含量为3%SiCnm+15%SiCμm时硬度取得最大值76.7HV,较基体材料提高了53.4%。     

Bc路径等径角挤压SiC_p/Al基粉末材料的显微组织及力学性能

以SiCp/Al基复合粉末材料为研究对象,在250℃下采用粉末包套-等径角挤压工艺沿Bc路径成功将粉末颗粒直接固结成高致密度的块体细晶材料。结果表明:复合粉末材料成分分布均匀性和致密度在等径角挤压强烈的剪切细化作用下效果显著。初始SiC平均粒径为13.69μm,复合粉末初始相对密度为0.75,经过3个道次等径角挤压后,得到相对密度达0.97接近完全致密,SiC颗粒得到一定程度细化且分布均匀的细晶组织,平均显微硬度高达75HV,约为工业致密纯铝的2.2倍,初始SiC颗粒的尖锐棱角特征也得到明显改善。压缩性能测试表明,挤压后SiCp/Al基复合材料表现出明显优于工业纯铝的变形行为特征。     

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.     

喷射成形工艺参数及热挤压制度对8009耐热铝合金的组织及性能的影响

采用喷射成形方法制备了A1-8．5Fe-1．4v-1．7Si(8009)耐热铝合金，研究了喷射成形工艺参数及沉积坯件的热挤压工艺对材料的微观组织及性能的影响。结果表明：喷射成形工艺能够有效地抑制8009合金中粗大的富铁相的析出，获得均匀细小的组织；当喷射成形工艺参数选择适当时，沉积坯件具有良好的成形性与致密度，在随后的热挤压过程中，通过较低的挤压比即可使材料达到全致密。合金经过热挤压后，在室温及高温下均具有良好的力学性能。     

喷射沉积Al-Fe-V-Si系耐热铝合金制备工艺的研究

采用两种不同喷嘴喷射沉积制备了Al-Fe-V-Si系耐热铝合金，并对沉积坯件的热挤压工艺进行了优化，对材料的组织和性能进行了比较。结果表明：采用做扫描运动的非约束式复合喷嘴和G／M为4．3米喷射沉积。沉积坯件具有良好的成形性和高达93％的致密度，通过随后的热挤压可使材料十分接近全致密，其室温下的挤压棒材σb达538MPa。     

Al10Zn2.9Mg1.7Cu超高强铝合金的喷射成形制备研究

采用喷射成形技术制备了Al10Zn2.9Mg1.7Cu高强高韧铝合金沉积坯件，研究了喷射成形制备过程中各工艺参数对沉积坯件的成形性、显微组织、致密度的影响，确定了适当的工艺参数，研究了沉积坯件的热挤压及热处理工艺，对材料的组织进行了分析并对不同状态的材料性能进行了比较。研究结果表明：当喷射成形工艺参数合理时，沉积坯件具有良好的成形性与致密度，在随后的热挤压过程中，通过较低的挤压比即可使材料达到全致密；通过对合金进行适当的热处理，材料的极限抗拉强度达到810MPa，同时延伸率保持在8％-11％，该材料是一种理想的轻质高强结构材料。     

喷射成形制备Al-Zn-Mg-Cu系高强高韧铝合金的研究

采用喷射成形技术制备了Al Zn Mg Cu系高强高韧铝合金 ,对喷射成形工艺参数进行了优化 ,对沉积坯件的热挤压工艺、热处理工艺进行了探索 ,对材料的组织进行了分析并对不同状态的材料性能进行了比较。结果表明 :当喷射成形工艺参数合理时 ,沉积坯件具有良好的成形性与致密度 ,在随后的热挤压过程中 ,通过较低的挤压比即可使材料达到全致密 ;沉积坯件热挤压温度的降低有利于使材料获得更高的力学性能 ;同时 ,通过对合金热处理的优化 ,可以获得加工和使用性能更加优良的Al Zn Mg Cu系高强高韧铝合金材料     

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。     

12%SiCp/Al复合材料制备工艺及力学性能研究

对碳化硅颗粒进行表面氧化酸洗处理，采用粉末冶金加热挤压工艺制备了12％SiCp／Al（体积分数）复合材料。利用金相显微镜和电镜对微观组织进行了观测，拉伸试验测试复合材料的力学性能。试验结果表明：SiC颗粒在铝基体中分布比较均匀；T6热处理条件下12％SiCp／Al复合材料的屈服强度和抗拉强度分别约为472．4MPa、525．7MPa，伸长率为6．5％，弹性模量为92．7GPa。     

无压浸渗制备SiC_p/Al复合材料的力学性能研究

采用无压浸渗法制备出不同SiC粒度组成和硅含量的SiCp/Al复合材料,并对其性能进行测试分析。研究结果表明:SiCp/Al-7Si复合材料硬度比SiCp/Al-12Si复合材料的低,但抗弯强度和断裂韧性比SiCp/Al-12Si复合材料的高,对不同SiCp/Al复合材料的力学性能的影响程度各不相同;粒径小的SiC颗粒有利于SiCp/Al复合材料的硬度、抗弯强度和断裂韧性的提高。当SiC粒度为W7,铝合金中Si含量(质量分数)为7%时,SiCp/Al复合材料的抗弯强度为502MPa、断裂韧性为7.1MPa·m1/2、硬度为66HRA。     

SiC颗粒增强铝基复合材料的制备工艺和性能研究

采用粉末冶金法制备SiCp/6061Al复合材料,研究热压温度、球磨工艺参数和SiC颗粒(SiCp)体积分数对SiC颗粒增强铝基复合材料性能的影响,测试其力学性能及物理性能,用扫描电镜对材料的微观组织和断口进行观察。结果表明:540℃是较适合的热压温度;随着SiCp含量的增加,复合材料的致密度、热膨胀系数下降,抗拉强度先提高后迅速降低。     

沉积温度对SiC涂层微观结构及组成的影响

利用MTS-H2-Ar体系，用化学气相沉积法（CVD）在SiC基体材料表面沉积SiC涂层。用X射线衍射仪和扫描电镜分析涂层的晶体结构和表面形貌。研究温度对涂层的物相组成、微观结构和沉积速率的影响。结果表明：在1100～1400℃范围内，沉积产物均为单一的β-SiC结晶相；随温度升高，SiC晶粒尺寸增大，1400℃时择优生长由（110）晶面转变为（220）晶面；涂层形貌对温度十分敏感，在1200℃温度下沉积的涂层最为致密，且具有最大沉积速率，是制备SiC涂层的最佳温度。     

SiCp/Al复合材料制备工艺对组织与性能的影响

采用高能球磨粉末冶金法制备了体积分数为15％SiCp／2009Al复合材料，研究了球磨转速、球磨时间对复合材料组织和性能的影响。结果表明，球磨转速和球磨时间是影响复合材料力学性能的重要因素，较长时间高转速球磨使得SiC颗粒均匀分布，转速190r／min、球磨6h制备的复合粉末经真空热压、挤压后的复合材料SiC颗粒均匀分布，材料的抗拉强度高达650MPa，伸长率大于5％。     

高体积分数SiCp/Al复合材料杯形件高温反挤压成形

将无压浸渗制备出的高体积分数SiCp/Al复合材料,通过高温反挤压方式成形杯形件.研究了在高温反挤压过程中复合材料的流变规律,利用扫描电镜(SEM)观察分析了高温反挤压参数对杯形件组织的影响.结果表明:在基体熔点以上,高体积分数SiCp/Al复合材料呈黏流体状态,颗粒与基体形成固-液混合体;高体积分数SiCp/Al复合材料高温反挤压变形后,基体仍保持连续,SiC颗粒在压力作用下发生转动、重排,部分颗粒破碎,颗粒分布均匀性较好;当变形温度较低、挤压速度较大时,颗粒易破碎,SiCp/Al复合材料杯形件内部颗粒尺寸不均匀,杯形件内角处颗粒尺寸较小;当变形温度较高、挤压速度较小时,杯形件内部颗粒尺寸均匀.     

粉末热挤压SiC_p/2024铝基复合材料的显微组织和力学性能

利用粉末热挤压工艺制备SiCp/2024铝基复合材料,研究所制备复合材料的挤压态和热处理态的显微组织及力学性能,分析复合材料的断口形貌和断裂类型。结果表明:大部分SiC颗粒和析出的大量细小第二相粒子均匀地分布在基体合金中,部分区域的SiC颗粒存在轻微团聚现象,晶粒沿挤压方向被显著拉长,刚性的SiC颗粒长轴平行于挤压方向分布,形成热加工纤维组织。对复合材料进行T6(490℃固溶75 min+170℃时效8 h)热处理后,复合材料的晶粒比较细小,抗拉强度达470 MPa,主要的析出强化相为S′(Al2CuMg)。挤压比的提高有利于提高SiC颗粒和基体合金的界面结合强度。粉末热挤压法制备的SiCp/2024铝基复合材料热处理后的断裂方式主要有3种:SiC颗粒断裂、SiC颗粒与基体合金的剥离和基体合金的韧性断裂,该复合材料的断裂机制为韧性断裂和脆性断裂共存的混合断裂。