纳米Al2O3/2024铝基复合材料的显微组织及力学性能

利用球磨预分散-搅拌铸造法制备纳米Al2O3/2024复合材料,并对所制备的铝基复合材料进行了显微组织及力学性能的研究。结果表明,经球磨预分散后,纳米颗粒团聚现象明显消除,纳米Al2O3呈单颗粒分散于Al粉表面;复合粉体添加法有效避免了超细增强颗粒和基体润湿性差和分散性较差的问题,实现纳米Al2O3颗粒均匀弥散分布于基体合金中;纳米Al2O3颗粒的加入显著提高基体合金的力学性能。与传统搅拌铸造相比,所制备的Al2O3/2024复合材料的抗拉强度、屈服强度和显微硬度分别提高了58%、59%和16%。     

搅拌摩擦加工制备纳米RE/Al2O3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/Al₂O₃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.     

激光焊接颗粒增强铝基复合材料中TiB2颗粒的演变行为（英文）

研究大功率激光器焊接TiB2颗粒增强铝基复合材料时TiB2粒子的演变行为。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)及能谱(EDS)分析焊缝内粒子的物相、热力学过程及形貌特征;同时对TiB2和铝基体的界面反应进行讨论。结果表明:当TiB2团簇尺寸大于激光光斑直径时,焊缝中部的TiB2粒子会熔融在一起,较大尺寸的TiB2会发生断裂;当与铝熔体接触后,熔化后的TiB2粒子会与Al发生反应生成Al3Ti和AlB12,并且焊缝中部的界面反应比焊缝边缘的剧烈。     

原位TiB2增强铝基复合材料的时效行为及性能演变

通过对比原位TiB₂颗粒增强铝基复合材料和基体合金的时效行为,研究了TiB₂颗粒对时效行为的影响以及颗粒促进时效沉淀的机制。此外,还研究了时效过程中TiB₂/Al-4.5Cu复合材料和基体合金的拉伸性能和硬度的变化。结果表明,TiB₂颗粒加速了复合材料的时效过程,同时TiB₂颗粒附近的高密度位错导致了Al₂Cu相的不均匀析出。相较于基体合金,TiB₂/Al-4.5Cu复合材料的峰时效时间由20 h缩短至8 h。复合材料力学性能随时效时间的变化可以分为2个阶段,这与Al₂Cu析出相的变化具有良好的一致性。复合材料的屈服强度比时效前提高了24%,比时效的基体合金提高了82%。     

Al2O3/TiB2/Al复合材料的微观结构和高温力学性能

以细雾化铝粉和TiB₂颗粒为原料,通过粉末冶金和热轧制制备微米TiB₂和纳米Al₂O₃颗粒增强铝基复合材料。室温时,由于TiB₂和Al₂O₃的综合强化作用,Al₂O₃/TiB₂/Al复合材料的屈服强度和抗拉强度分别为258.7 MPa和279.3 MPa,测试温度升至350℃时,TiB₂颗粒的增强效果显著减弱,原位纳米Al₂O₃颗粒与位错的交互作用使得复合材料的屈服强度和抗拉强度达到98.2MPa和122.5 MPa。经350℃退火1000 h后,由于纳米Al₂O₃对晶界的钉扎作用抑制晶粒长大,强度和硬度未发生显著的降低。     

熔铸法制备纳米碳增强铝基复合材料研究进展

纳米碳增强体具备优异的力学、热学、电学等性能,是金属基复合材料中理想的增强体之一。将纳米碳增强体与铝基体复合,可以获得具有优异力学性能及导热导电性能良好的复合材料,在新一代飞行器零部件材料展现出巨大潜力。目前急需低成本大规模化制备方法的推广应用,熔铸法是其大规模制备的首选。基于此,本文综述了近年来国内外采用熔铸法制备纳米碳增强铝基复合材料的研究进展,通过纳米碳增强体加入铝熔体方式的不同进行分类,详细介绍了搅拌铸造法、压力铸造法、半固态铸造法、压力浸渗法等纳米碳增强铝基复合材料中主要的铸造方法。分析总结了不同铸造方法的特点及铸件的力学性能,最后指出熔铸法制备纳米碳增强铝基复合材料过程中存在的关键科学问题,并且展望了未来的发展方向。     

无压浸渗法制备Al2O3颗粒增强铝基复合材料

采用无压浸渗法制备了Al2O3/Al复合材料,研究了材料的微观组织与力学性能。复合材料组织致密,颗粒分布均匀,无偏聚现象。铸造态复合材料的Al2O3颗粒表面存在界面反应物,经过透射电镜观察和XRD分析确认该反应物为MgAl2O4。T6处理后界面反应程度加剧,但弯曲强度达到439.4MPa,断口中撕裂棱和韧窝的数量较少,以颗粒的脆性断裂为主。Al2O3/Al复合材料中界面反应的存在提高了润湿性,促进了无压自发浸渗。     

离心铸造原位初生Si/Al3Ni颗粒增强铝基复合材料

采用离心铸造制备原位初生Si和Al3Ni颗粒混合增强铝基复合材料的筒状铸件。通过光学显微镜(OM)、XRD、SEM、EDS以及洛氏硬度计等研究了复合材料的组织和性能。结果表明,所制备的复合材料铸件外层偏聚少量初生Si和大量Al3Ni颗粒,内层偏聚大量初生Si和少量Al3Ni颗粒,中间层没有增强颗粒。从铸件的外层到内层,增强颗粒的含量先降低后升高,复合材料的硬度也呈现出相应的变化规律。分析了离心场中多相流体的运动规律,发现复合材料中增强颗粒的分布与高重力系数G参数条件下初生Si和Al3Ni颗粒的密度以及它们的相互碰撞、粘结等作用有关。     

纳米SiC颗粒增强铝基复合材料的结构与拉伸行为

用粉末冶金法制备了纳米SiC颗粒增强纯Al基复合材料(Al MMC),对该材料的微观结构和拉伸性能进行了研究.结果表明,纳米SiC颗粒在含量很少时即对Al有明显的强化作用.此时,纳米颗粒在基体中的分散比较均匀,且多位于Al的晶界处;当含量较高时则颗粒易于团聚.颗粒团聚体和晶界处的SiC颗粒会使SiC对Al的弥散增强效果明显低于理论预测值.纳米SiC颗粒含量发生变化,Al MMC的断裂机制也有所改变.     

纳米SiC颗粒增强铝基复合材料的结构与拉伸行为

用粉末冶金法制备了纳米SiC颗粒增强纯Al基复合材料(Al MMC),对该材料的微观结构和拉伸性能进行了研究.结果表明,纳米SiC颗粒在含量很少时即对Al有明显的强化作用.此时,纳米颗粒在基体中的分散比较均匀,且多位于Al的晶界处;当含量较高时则颗粒易于团聚.颗粒团聚体和晶界处的SiC颗粒会使SiC对Al的弥散增强效果明显低于理论预测值.纳米SiC颗粒含量发生变化,Al MMC的断裂机制也有所改变.     

Thermal explosion synthesis of aluminum matrix composites reinforced with TiC-TiB2 ceramic particulates

In situ TiC-TiB2 diphase ceramic reinforced aluminum metal matrix composites were successfully fabricated via thermal explosion （TE） reaction in the Al-Ti-B4C system, Using DTA and XRD analyses, the combustion reaction characteristic was examined. The results show that Al serves not only as a diluent but also as a reaction participant, affecting the reaction process and its final products. Combining with the DTA and the TE temperature-time curves, the ignition temperature is estimated to be about 970 K. With increasing Al content, the adiabatic combustion temperature is lowered and the sizes of the TiC and TiB2 particulates decrease. When the Al content in the reactants is more than 50%, AlaTi intermediate phase is detected in the synthesized products. SEM observations reveal that the nearly spherical TiC particles and hexagonal or rectangular TiB2 particles distribute relatively uniformly in the Al matrix.     

Microstructure and properties of mechanical alloying particles reinforced aluminum matrix composites prepared by semisolid stirring pouring method

Aluminum matrix composites reinforced with mechanical alloying particles(SiC_p) were fabricated by the semisolid stirring pouring method. The inf luence of mechanical alloying particles and Mg on the microstructure and mechanical properties of the composites was investigated by means of optical microscopy(OM), X-ray diffraction scanning(XRD), electron microscopy(SEM) and energy dispersive spectroscopy(EDS). Results show that the addition of Mg converts the agglomerate mechanical al oying particles in ZL101 matrix composites into dispersed distribution in ZL101-Mg matrix composites, large matrix grains into f ine equiaxed matrix grains, and eutectic phase into f ine particles. So the mechanical properties of ZL101-Mg matrix composites are better than those of ZL101 matrix composites. The mechanical properties of ZL101/ZL101-Mg matrix composites are gradually increased with the increase of the volume fraction of mechanical alloying particles. When the volume fraction of mechanical alloying particles is 3%, the Vickers hardness and ultimate tensile strength of the ZL101/ZL101-Mg matrix composites reach their maximum values.     

搅拌铸造SiC_p/2024铝基复合材料的显微组织与力学性能

利用搅拌铸造?热挤压工艺制备SiCp/2024铝基复合材料板材,研究该复合材料铸态、热挤压态和热处理态的显微组织及力学性能。结果表明:SiC颗粒较均匀地分布于铸锭中,大部分SiC颗粒沿晶界分布,少数颗粒分布于晶内,晶界粗大的第二相呈非连续状分布;复合材料经热挤压变形后,显微孔洞等铸造缺陷明显消除,破碎的晶界第二相及SiC颗粒沿热挤压方向呈流线分布,复合材料的强度和塑性显著提高;对热挤压板材进行(495℃,1h)固溶处理+(177℃,8h)时效处理后,其抗拉强度达430MPa,此时的主要析出强化相为S′(Al2CuMg);热挤压变形有利于改善SiC颗粒与基体合金的界面结合,热处理SiCp/2024铝基复合材料的主要断裂方式为基体合金的延性断裂、SiC颗粒断裂和SiC/Al的界面脱粘。     

热处理对复合电冶熔铸WC颗粒增强钢基复合材料力学性能的影响

采用复合电冶熔铸工艺制备了以5CrNiMo钢为基体、WC颗粒为增强相的颗粒增强钢基复合材料,通过宏微观硬度试验、三点弯曲试验和冲击韧性试验对比分析并综合评定复合材料和5CrNiMo钢的各项力学性能,同时采用扫描电子显微镜观察断口形貌并判定断裂机理。结果表明：大量WC颗粒增强体分布在较软的钢基体上,提高了复合材料的整体硬度,淬透性和淬硬性也较好,但塑性比5CrNiMo钢稍差。在950 ℃到1050 ℃淬火时,复合材料的洛氏硬度达到60~66 HRC,抗弯强度达到1600~1650 MPa,均呈现先上升后下降的波动趋势,而冲击韧度变化不明显。对比基体和中小块WC颗粒聚集区,大块硬质相的显微硬度值变化幅度较小。在锻造退火状态下,复合材料为准解理+韧窝的复合断裂机理,而在淬火回火态时,则转变为解理断裂机制。     

激光熔铸多壁纳米碳管增强铝基复合材料

利用激光熔铸技术制备多壁纳米碳管增强铝基复合材料,并使用SEM、XRD对其熔铸成形性以及纳米碳管与基体金属界面结合行为进行观察和分析.结果表明,在单位面积激光能量为800×105J/m2时,纳米碳管增强铝基复合材料能够熔合而不破坏纳米碳管结构;在该复合材料中适量添加表面张力较低的金属Mg,可降低基体铝的表面张力,进而降低铝-纳米碳管的液固界面能,改善铝合金和纳米碳管的润湿性;当纳米碳管含量为5%(质量分数)时,并添加3%(质量分数)合金化元素Mg,激光熔铸的复合材料熔合性较好,铸块致密,在复合铸块的断口上能观察到增强体纳米碳管.     

离心铸造WC颗粒增强钢基复合材料辊环的研制

介绍了WCp/钢基复合材料轧辊的材料选择和制备工艺 ,并对其显微组织及力学性能进行了分析。工业实验结果表明 :复合材料轧辊的寿命比普通Cr12轧辊高 3倍以上     

采用搅拌摩擦焊方法制备的非晶增强铝基复合材料的微观组织分析

利用金相、EDS、XRD及TEM试验等对采用源于搅拌摩擦焊方法的搅拌摩擦加工技术制备的非晶增强铝基复合材料的微观组织结构进行试验分析.结果表明,非晶增强体与基体5A06铝合金经过搅拌摩擦加工过程充分的搅拌作用,获得了层状混和组织结构.复合材料中存在大量的90~400 nm纳米级组织,主要由-αA l与-αA l非晶组织构成.纳米级组织的存在有助于复合材料性能的提高,而非晶结构的存在表明非晶增强体在搅拌摩擦加工过程中并未完全晶化.     

Mechanical properties and fracture mechanisms of aluminum matrix composites reinforced by Al_9(Co,Ni)_2 intermetallics

The microstructures and mechanical properties of Al matrix composites reinforced by different volume fractions of Al-Ni-Co intermetallic particles were investigated. Three different volume fractions of Al-Ni-Co particles were added to pure Al matrix using a stir-casting method. Microstructural analysis shows that with the increasing of the reinforcement volume fraction, the matrix grain size decreases and the porosity increases. The mechanical properties of the composites are improved over the matrix materials, except for the decreasing of the ductility. Fracture surface examination indicates that there is a good interfacial bonding between the Al matrix and the Al-Ni-Co particles and the fracture initiation does not occur at the particle-matrix interface.     

玄武岩颗粒增强7A04铝基复合材料的界面结构及力学行为

采用喷射成形技术制备7A04铝合金及玄武岩颗粒增强7A04铝合金复合材料,利用金相显微镜(OM)、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)和能谱(EDS)分析复合材料微观组织和界面结构,对比研究复合材料的力学性能。结果表明:玄武岩颗粒在铝基体中弥散分布,并与铝基体形成强力结合界面,玄武岩颗粒边缘的SiO₂不断被反应生成的Al₂O₃取代,形成一层几十纳米厚度的高温反应层,反应生成的Al₂O₃强化玄武岩颗粒与铝基体的结合界面;弥散分布的玄武岩颗粒促进基体中位错增殖、空位形成和析出相的析出,析出相主要以板状的η(MgZn₂)相和亮白色条状或椭球状的T(Al₂Mg₃Zn₃)相为主,结合界面、高位错密度及弥散分布的第二相显著提高复合材料的力学性能,添加玄武岩颗粒的7A04铝合金复合材料的屈服强度和极限拉伸强度分别达667 MPa和696 MPa,与未添加玄武岩颗粒的7A04铝合金相比分别提高10.4%和...