Al_2O_3颗粒增强Al-Mn合金基复合材料的制备及摩擦学性能

采用搅拌铸造法制备了Al2O3颗粒增强Al-2%Mn合金基复合材料,对复合材料的显微组织、硬度和摩擦磨损性能进行了研究。结果表明：复合材料组织由Al基体、δ-Al2O3和MnAl6相组成,且Al2O3颗粒在铝基体中弥散分布。与原始铝基体相比,复合材料的布氏硬度提高了约70%。无论是干摩擦还是SO4.Cl-Na.Ca.Mg型弱碱性水溶液润滑摩擦情况下,复合材料的磨损量均显著低于铝基体。与铝锰合金相比,复合材料具有较低的冲刷腐蚀失重速率。复合材料具有优良的耐磨和耐蚀性。     

搅拌摩擦加工对Al-TiB_2复合材料在3.5 wt.%氯化钠溶液中腐蚀行为的影响（英文）

研究铸态和搅拌摩擦加工后的Al-TiB_2基复合材料在3.5wt.%氯化钠溶液中的显微组织和腐蚀行为。采用X射线衍射、扫描电镜和电子背散射衍射技术对材料的显微组织进行表征,并采用线性/循环动电位极化、电化学阻抗谱和ASTM-G67测试评估材料的腐蚀行为。结果显示,复合材料铝基体中含有亚微米级的TiB_2颗粒,其周围围绕着块状和细小的Al_3Ti团簇,材料表现出较低且均匀的腐蚀速率。在动电位循环测验中,没有出现正循环曲线,证明其具有抵抗点蚀的能力,这归因于TiB_2粒子的非导电性本质和块状Al_3Ti相的含量可控。然而,无论是搅拌摩擦加工态还是铸态复合材料都容易发生晶间腐蚀,晶界处的Al_3Ti和TiB_2是腐蚀的起始位点;电化学阻抗研究表明,这是由于Al_3Ti和TiB_2对保护氧化膜具有不利影响,且随着浸泡时间的增加,其不利影响增加。     

搅拌摩擦加工制备MWCNTs/Al复合材料的微观组织分析

采用搅拌摩擦加工技术制备了不同含量多壁碳纳米管增强铝基复合材料,并利用透射电镜对该复合材料的微观组织和界面结构进行分析。结果表明:该复合材料组织具有微米级的超细晶粒,晶粒尺寸随搅拌摩擦加工道次的增加而逐渐减小;铝基体晶粒中存在大量位错,并在局部形成位错缠结;在铝基体中有纳米级短棒状Al_4C_3相弥散分布;碳纳米管与铝基体之间结合紧密,界面处未发现有新相生成。     

搅拌头形状对异质搅拌摩擦焊铜铝接头性能的影响（英文）

其余的工艺参数保持不变的条件下研究了9种不同形状搅拌头对异质搅拌摩擦焊铜铝接头性能的影响。采用宏观组织、显微组织、拉伸试验、硬度、扫描电子显微镜和电子X射线光谱仪等力学和冶金方法评估异质接头的性能。结果表明,采用直径为8 mm的圆柱形搅拌头得到的接头强度最大。此外,当多边形搅拌头的边数减少时,碎屑缺陷增加,因此,多边形接头不适合异质搅拌摩擦焊对接接头。而且,当多边形搅拌接头边数增加时,抗拉强度也随之增大。对同一焊肩表面,相对于圆柱形的搅拌头,多边形搅拌头的搅拌区较硬脆。采用多边形搅拌头得到的焊缝的最大硬度为HV 283。在搅拌区明显存在硬脆金属间化合物。在异质铜铝接头搅拌区存在金属间化合物,如Cu Al、Cu Al_2、Cu_3Al和Cu_9Al_4。     

一种非晶增强铝基复合材料的制备工艺及组织性能

利用搅拌摩擦加工技术成功制备了一种新型非晶增强铝基复合材料,分析其显微组织、硬度以及元素成分分布.试验结果表明,复合材料主要由母材和非晶带交替形成的层状结构组成,显微硬度有明显提高.复合材料中的非晶带产生了一定的晶化,摩擦热、机械搅拌力以及轴肩压力的综合作用可能是导致非晶带晶化的主要原因.     

搅拌摩擦焊含铜嵌入板的6061-T6铝合金(Al/Cu/Al)的显微组织和力学性能（英文）

将两块6061-T6板中间嵌入一块纯铜板(Al/Cu/Al),利用搅拌摩擦焊(FSW)技术焊合,研究铜板插入对焊接接头性能的影响,并与无铜板的搅拌摩擦焊AA 6061(Al/Al)的研究结果进行比较。用光学显微镜和扫描电镜观察焊接样品的显微组织,用X射线衍射分析Al/Cu/Al样品的相组成。在转速为1000 r/min和焊接速度为25 mm/min条件下观察到Al/Cu/Al焊接接头无缺陷。焊核区的显微组织观察结果显示类似复合物结构的形成促进了铝和铜的冶金结合。XRD结果显示形成了金属间化合物(IMCs),如Al_4Cu_9和Al_2Cu。由于其更高的位错密度,有Cu板的焊接样品的硬度较高,且IMCs存在的区域其硬度值明显更高。由于铝和铜之间更强的冶金结合,有铜板的焊接接头的极限抗拉强度比无铜板的接头更高。     

颗粒增强铝基复合材料搅拌摩擦加工的研究现状及展望

从增强相在铝基体中的分布均匀性、铝基体晶粒形状尺寸变化、添加颗粒对复合材料综合力学性能的影响等方面出发,详细介绍了目前搅拌摩擦加工技术在制备碳化硅(SiC)、氧化铝(Al_2O_3)和碳纳米管等颗粒增强铝基复合材料研究中取得的阶段性成果;总结了采用搅拌摩擦加工技术制备颗粒增强铝基复合材料工艺过程中亟待解决的共性问题,包括:颗粒含量的提高,颗粒添加方式的改进、增强相颗粒种类的扩展等。     

镁合金表面搅拌摩擦原位复合材料化的新方法

为了解决搅拌摩擦加工在进行复合材料制备过程中增强相需预置,及在基体中分布不均的问题,提出表面搅拌摩擦原位复合材料化的新方法.利用搅拌头在轧制态AZ31镁合金板材上进行表面复合材料制备,并对制备的复合材料进行显微观察、微观硬度测试、表面耐磨度测试.结果表明,相较于预置搅拌摩擦加工制备复合材料的方法,文中方法能够使增强相在基体中分布更加弥散、均匀,从而进一步提高复合材料层的显微硬度,以及材料表面的耐磨度,同时简化了搅拌摩擦加工制备复合材料的工艺过程.     

搅拌摩擦加工制备纳米RE/Al_2O_3增强铝基复合材料

铝基复合材料因其优异的物理性能及机械性能已得到广泛应用.文中通过在2219-O铝合金内部添加不同比例的RE/Al_2O_3纳米粉末,利用搅拌摩擦加工技术,制备铝基复合材料.并对搅拌区进行金相、拉伸、硬度、SEM,EDS和XRD等试验.结果表明,搅拌区金属在搅拌头强烈的搅拌摩擦作用下发生显著的塑性变形和连续动态再结晶,形成细小的等轴晶粒,并具有明显的洋葱环组织.复合材料的抗拉强度为母材的163%、屈服强度为母材的195%,同时硬度也明显增加.但是不同稀土比例对金属基复合材料的组织形貌和力学性能影响不大.大块复合材料制备过程粉末添加及隧道型缺陷的控制是关键.     

非铁金属的焊接

利用搅拌摩擦加工技术成功制备了一种新型非晶增强铝基复合材料．分析其显微组织、硬度以及元素成分分布。试验结果表明,复合材料主要由母材和非晶带交替形成的层状结构组成,显微硬度有明显提高。复合材料中的非晶带产生了一定的晶化,摩擦热、机械搅拌力以及轴肩压力的综合作用可能是导致非晶带晶化的主要原因。图3表3参11     

非铁金属的焊接

利用搅拌摩擦加工技术成功制备了一种新型非晶增强铝基复合材料．分析其显微组织、硬度以及元素成分分布。试验结果表明,复合材料主要由母材和非晶带交替形成的层状结构组成,显微硬度有明显提高。复合材料中的非晶带产生了一定的晶化,摩擦热、机械搅拌力以及轴肩压力的综合作用可能是导致非晶带晶化的主要原因。图3表3参11     

基于TOPSIS和改进NSGA-Ⅱ法的搅拌摩擦工艺制备B_4C/A356复合材料显微组织和力学性能的混合多目标优化（英文）

采用搅拌摩擦工艺以A356合金为基体金属制备B_4C/A356复合材料。利用人工神经网络(ANN)和非支配排序遗传算法-Ⅱ研究复合材料的显微组织和力学性能。首先,研究不同加工条件下制得的复合材料的显微组织。结果表明,搅拌摩擦工艺参数如搅拌头的旋转速度、横向移动速度和形状显著影响基体中初始Si颗粒的尺寸、复合材料层中B_4C增强剂的分散效果及体积分数。采用高旋转/移动速度比和螺纹销形状搅拌头能获得较好的颗粒分布、较细的Si颗粒和较少的B_4C团聚体。其次,通过硬度和拉伸试验研究复合材料的力学性能。结果显示,经搅拌摩擦工艺处理后样品的断裂机理由脆性断裂转变为延性断裂。最后,利用人工神经网络技术建立了搅拌摩擦工艺参数与复合材料显微组织和力学性能的关系。采用结合多样性保护机制的NSGA-Ⅱ法,即ε消除算法得到搅拌摩擦工艺参数的Pareto最优解集。     

基体合金元素对碳纤维增强铝基复合材料组织与性能的影响

基体合金元素对碳纤维增强铝基(CF/Al)复合材料的性能和应用具有较大影响。采用超声波振动工艺制备CF/Al复合材料试样,研究了Si,Cu和Mg元素对复合材料组织以及抗拉强度的影响。结果表明,合金元素在基体中的分布对复合材料的性能有着严重影响。Si元素对Al_4C_3的产生抑制较弱使复合材料抗拉强度降低,仅为131 MPa。Cu元素在碳纤维周围富集阻碍Al_4C_3脆性化合物的形成,但其产生的Al_2Cu为脆性化合物。而Mg元素极易在碳纤维周围实现均匀分布,抑制脆性化合物形成的同时,使得复合材料抗拉强度提升到273 MPa。     

旋转摩擦挤压加工CNTs/Al复合材料的线材组织和性能

采用旋转摩擦挤压加工方法制备体积分数分别为0、3.8%、4.5%和5.3%(体积分数)的碳纳米管增强铝基复合材料线材,进行复合材料线材显微组织观察和力学、电学性能分析。结果表明:经旋转摩擦挤压后,复合材料线材的晶粒较搅拌摩擦加工试样有所拉长和长大,但仍为超细晶结构;复合材料线材中的碳纳米管沿着挤压方向呈取向排列均匀分布于铝基体中。随着碳纳米管体积分数的增加,复合材料线材的显微硬度、抗拉强度以及电阻率均逐渐增加,且均高于同CNTs体积分数的搅拌摩擦加工块体复合材料试样,但塑性有所降低。     

旋转摩擦挤压加工CNTs/Al复合材料的线材组织和性能EI北大核心CSCD

采用旋转摩擦挤压加工方法制备体积分数分别为0、3.8%、4.5%和5.3%(体积分数)的碳纳米管增强铝基复合材料线材,进行复合材料线材显微组织观察和力学、电学性能分析。结果表明:经旋转摩擦挤压后,复合材料线材的晶粒较搅拌摩擦加工试样有所拉长和长大,但仍为超细晶结构;复合材料线材中的碳纳米管沿着挤压方向呈取向排列均匀分布于铝基体中。随着碳纳米管体积分数的增加,复合材料线材的显微硬度、抗拉强度以及电阻率均逐渐增加,且均高于同CNTs体积分数的搅拌摩擦加工块体复合材料试样,但塑性有所降低。     

搅拌摩擦加工制备石墨烯和碳纳米管增强Al6061-SiC复合材料的显微组织演变及表面性能（英文）

对比研究多壁碳纳米管(CNT)和石墨烯纳米片(GNP)对Al-Si C基复合材料表面性能的影响,用搅拌摩擦法分别制备Al-Si C-CNT和Al-Si C-GNP复合材料。显微组织表征表明,与CNTs相比,GNPs在铝基体中的分散更加均匀。此外,还观察到Si C和GNP颗粒对位错的阻碍以及基体与增强材料之间的无缺陷界面。纳米压痕结果表明,与Al6061合金相比,Al-Si C-GNP和Al-Si C-CNT复合材料的表面纳米硬度分别显著提高约207%和27%,显微硬度分别提高了约36%和17%。摩擦学分析表明,Al-Si C-GNP复合材料的比磨损率降低约56%,而Al-Si C-CNT复合材料的比磨损率提高约122%。Al-Si C-GNP复合材料的高强度是由于在Si C存在下,GNPs会机械剥离成几层石墨烯(FLG)。此外,热失配、晶粒细化和Orowan循环等多种机制对复合材料的增强也有重要作用。而摩擦性能提升的主要原因是其表面挤出的GNP形成摩擦层,拉曼光谱和其他表征方法证实这一结果。     

转喷微注法制备纳米Al_2O_3/7075铝基复合材料的组织及性能研究

采用转喷微注法制备纳米氧化铝颗粒增强铝基复合材料,将纳米Al_2O_3颗粒通过氩气微量注入熔融态7075铝合金中,同时对金属液加载旋转的机械搅拌,实现喷吹与搅拌相结合的方法。由微观组织可知,纳米颗粒在铝合金基体中分布均匀,且随着转喷微注时间的增长,复合材料的晶粒尺寸不断减小,复合材料的硬度及拉伸性能均得到改善。     

新型非晶增强铝基复合材料的制备及组织性能

利用搅拌摩擦加工技术制备了一种新型的非晶增强铝基复合材料,用金相、显微硬度计及扫描电镜等分析复合材料的显微组织、硬度以及成分组成.结果表明,复合材料主要由母材和非晶带经搅拌摩擦加工后交替形成的层状结构组成,其显微硬度与母材相比有所提高.复合材料主要由α-Al,Mg2Al3,Mnal6以及La3Al11等物相组成,原始非晶带经搅拌摩擦加工后存在一定的晶化特征,而非晶的晶化可能是摩擦热、机械搅拌力以及轴肩压力等综合因素共同作用的结果.     

搅拌摩擦加工加入SiC粒子的TA2纯钛表面改性

在TA2工业纯钛表面通过搅拌摩擦加工,利用搅拌旋转产生的纯钛表面塑形变形过程使SiC粒子进入材料表面基体组织,实现改善工业纯钛表面硬度及其耐磨性的目的。文章研究了搅拌摩擦加工后TA2工业纯钛显微组织特征,对比分析了TA2工业纯钛加入SiC粒子的搅拌摩擦加工区与未加入SiC粒子的搅拌摩擦加工区摩擦磨损及电化学腐蚀性能。结果表明:TA2工业纯钛表面经加入SiC粒子的搅拌摩擦加工后,SiC粒子被成功加入材料表层基体组织,搅拌加工区晶粒发生了剧烈的塑性变形、破碎,实现加工区组织结构的致密化和细化;经加入SiC粒子的搅拌摩擦加工后TA2工业纯钛抗摩擦磨损性能明显提高,但电化学腐蚀性能有小幅下降。     

第二相粒径和振动对FSP制备AZ91/SiC表面复合层的影响（英文）

采用改进的搅拌摩擦加工方法 (FSP)加工AZ91镁合金试样。这种新方法称为"振动搅拌摩擦加工方法(FSVP)"。Si C纳米颗粒作为第二相粒子,利用FSP和FSVP制备合金的表面复合层,研究不同粒径(30nm和300nm)的Si C强化颗粒对复合材料表面不同性能的影响。结果表明,采用FSVP工艺能细化材料的显微组织,提高材料的硬度、延展性和强度等力学性能。粒径为30 nm的增强颗粒对复合材料显微组织和力学性能的影响大于粒径为300nm的增强颗粒。振动频率越高,FSV试样的力学性能和显微组织越好;当FSV振动频率为50和25 Hz时,搅拌区硬度值分别约为157和116 MPa。