铸造SiCp／Al—Si复合材料中的“界面Si”行为

采用ＴＥＭ研究了ＳｉＣ／Ａｌ－Ｓｉ复合材料,提出了“界面Ｓｉ”的概念。由于与增强体ＳｉＣ不润湿,初生α（Ａｌ）相不在ＳｉＣ颗粒上核并对其发生排斥。（Ａｌ＋Ｓｉ）共晶体中的共晶领先相Ｓｉ优先在ＳｉＣ表面上形核、长大,形成界面Ｓｉ,并形成大量ＳｉＣ／Ｓｉ界面。ＳｉＳｉ界面“干净”、平直、结合紧密,其中未发现任何界面相。在个别Ｓｉ／Ａｌ界面上析出了二次Ｓｉ。     

基体中Si含量对Al-Si/SiCP复合材料界面结合的影响

采用扫描电镜对SiC颗粒增强Al-7%Si(质量分数,下同)、Al-12%Si和Al-22%Si三种铝基复合材料中基体/SiC的界面结合状况进行了研究,结果表明:尽管基体合金中的Si含量不同,但复合材料的基体/SiC界面都有Si相小颗粒析出;在w(Si)=12%的共晶Al-Si合金为基体的复合材料中,SiC颗粒周围Si相小颗粒数量最多.Si相存在于SiC颗粒与铝合金基体之间,一边与基体相连,另一边与SiC增强体相连,起到了"连接桥"的作用,改善了复合材料的界面结合质量.     

热处理对Mg_2Si/Al-Si复合材料组织及性能的影响

采用磷、镧复合变质的方法制备了Mg2Si/Al-Si复合材料,并研究了T6热处理对复合材料组织及性能的影响。结果表明:经T6热处理后,复合材料中的Mg2Si、共晶硅均得到一定程度的粒化;在研究范围内,复合材料的硬度和耐磨性能随固溶温度的增加而单调降低,随时效温度的增加而单调上升。经500℃×10h+175℃×10h热处理后,复合材料的硬度和耐磨性能比未热处理时分别提高了21.76%和60.3%。     

常规铸造工艺条件下SiC颗粒增强Al-Si系铸造合金的界面反应

采用透射电镜，研究了SiC颗粒增强Al-Si系铸造铝合金复合材料在常规铸造工艺条件下的界面反应。试验结果表明：当基体合金含硅量为5％以上时，能抑制生成Al4C3的有害界面化学反应，SiC界面基本上是单一的SiC／Al及SiC／Si界面，且部分界面上有MgAl2O4颗粒相形成。此外，对不同文献所述的抑制有害相Al4C3产生所需的临界Si含量的差异进行了分析。     

复合变质对原位Mg2Si／Al-Si复合材料组织优化研究

在铸造Mg2Si/Al-Si复合材料过程中,研究了混合稀土氧化物、CaCO3及变质温度对初生Mg2Si变质效果的影响.采用正交试验设计方法,优化了影响因素.通过直观分析与方差分析得出的较佳工艺条件为:混合稀土氧化物的加入质量分数为0.2%,w(CaCO.)为0.3%,变质温度为820℃,此时初生Mg2 Si由原来的75μm左右减小到25 μm左右.     

SiC_p/ZL201复合材料的力学性能

研究了ＳｉＣｐ尺寸、含量及热处理工艺对铸造ＳｉＣｐ／ＺＬ２０１复合材料的室温和高温力学性能的影响。随ＳｉＣｐ含量的提高和粒子尺寸的增大,复合材料的室温抗拉强度呈下降趋势。随温度升高,基体合金的抗拉强度急剧下降,而复合材料的则下降较小。当温度大于２４０℃时复合材料的抗拉强度高于基体合金,表明ＳｉＣｐ的加入显著提高了基体合金的高温抗拉强度。     

混合稀土变质原位Mg2Si／Al-Si复合材料及其半固态组织形貌演变

在制备Mg2Si/Al-Si复合材料过程中,加入混合稀土作为变质剂,研究其在不同温度下的半同态的等温热处理组织演变.结果表明:加入质量分数为1.0%混合稀土能有效变质初晶硅,其平均尺寸由原来的175μm减小到55μm.等温热处理时,随着温度的升高,初晶硅尺寸先减小后增大;560℃时α相明显球化,形状因子为0.883.     

电子封装用Al/Si/SiC复合材料的显微组织与性能(英文)

采用气压浸渗法制备中体积分数电子封装用 Al/Si/SiC 复合材料。在保证加工性能的前提下,用与 Si 颗粒相同尺寸(13 μm)的 SiC 替代相同体积分数的硅颗粒制得复合材料,并研究其显微组织与性能。结果显示,颗粒分布均匀,未发现明显的孔洞。随着 SiC 的加入,强度和热导率将得到明显提高,但热膨胀系数变化较小,对使用影响也不大。讨论几种用于预测材料热学性能的模型。新的当量有效热导被引入后,H-J 模型将适用于混杂和多颗粒尺寸分布的情况。     

添加Cu对SiCp/Al-Si复合材料组织与性能的影响

利用X射线衍射仪、扫描电镜、电子天平、力学性能试验机等研究了Cu元素含量对粉末冶金法制备的SiC_p/Al-Si复合材料组织与性能的影响。结果表明:添加Cu元素后,材料的致密度、硬度、抗拉强度及耐摩擦磨损性能都获得了较大的提高,且强度在Cu含量为4%(质量分数)时达到最大值。由于在基体中以铜粉的形式添加Cu元素时,较低温度下即可在Al-Cu边界通过互扩散形成液相,从而填充基体及界面处的缝隙、孔洞等缺陷;并且在压坯快速冷却到室温的过程中,生成的α-Al和Al₂Cu相均对材料有强化作用,使得复合材料的综合力学性能获得提高。     

SiC颗粒氧化行为及SiCp/铝基复合材料界面特征

界面反应和界面产物对SiCp/Al基复合材料的性能具有重要影响。对SiCp 的高温氧化行为进行了试验研究。结果表明 :SiCp 氧化起始温度为 80 0～ 85 0℃ ,其氧化增量和氧化产物SiO2 的体积分数及厚度与高温氧化处理的保温时间呈抛物线关系。以氧化处理的SiCp 为增强体 ,含Mg铝合金为基体 ,通过挤压铸造工艺制备复合材料。利用TEM和FE TEM对所得的复合材料界面进行观察 ,结果表明 ,在SiCp 表面形成了一定数量的尖晶石(MgAl2 O4 ) ,其数量和尺寸与Mg含量有关。由此 ,通过控制SiCp 的氧化处理工艺参数和基体合金成分 ,可以实现对SiCp/Al基复合材料界面反应及产物的控制     

SiC_f/Ti6Al4V/Cu复合材料的界面行为及力学性能

采用箔-纤维-箔法制备SiC_f/Ti6Al4V/Cu复合材料,研究Ti6Al4V在连续SiC纤维增强Cu基复合材料中作界面改性涂层时的界面反应结合特征.利用光学显微镜、扫描电镜和能谱仪分析复合材料显微组织、断口形貌以及SiC_f/Ti6Al4V界面和Ti6A14WCu界面的反应扩散特征.结果表明:该复合材料的抗拉强度并没有显著提高;SiC_f/Ti6Al4V界面反应非常微弱;而Ti6Al4V/Cu界面反应非常明显,主要是Ti原子与Cu原子之间的反应,反应层厚度约为20 μm;反应产物主要呈4层分布,分别为CuTi_2、CuTi、Cu_4Ti_3和Cu_4Ti.     

SiC_p/Al合金基复合材料的室温拉伸性能

通过对采用半固态搅拌液态模锻工艺制备的ＳｉＣｐ／Ａｌ 合金基复合材料室温拉伸性能的研究, 分析了这种复合材料屈服强度和极限强度提高的原因, 对颗粒增强复合材料的强化机理进行了探讨; 同时, 采用扫描电子显微镜对材料的拉伸断口进行了观察, 发现复合材料及未增强基体合金的断裂虽均属于塑性断裂与脆性断裂的混合型模式, 但随着ＳｉＣ 颗粒在复合材料中的体积分数的增加, 脆性断裂特征变得更为显著。     

Mg2Si含量对过共晶Al-Si复合材料组织及性能的影响

用直接熔体反应法制备了Mg2Si增强过共晶Al-Si合金复合材料,研究了Mg2Si含量对复合材料的凝固组织和性能的影响.结果表明,Mg2Si的形貌随着其含量的增加而明显变化,由多边形块状向颗粒状转变,最终转变成粗大的树枝状.复合材料的硬度和耐磨性能与初生Mg2Si相的形态和数量有一定关系.     

复合材料凝固过程中的颗粒/界面行为数学模型

根据颗粒增强金属基复合材料凝固过程中的颗粒 /界面作用微观机理 ,导出颗粒附近温度场 ,液 /固界面形状 ,颗粒受力情况及颗粒吞并 /推移临界条件数学模型。分析了热导率、颗粒尺寸和凝固速度不同对颗粒 /界面行为的影响。     

Al-20％Si中间合金对Al-Si合金共晶Si变质行为的影响

研究了Al-20％Si中间合金对铸造Al-Si合金显微组织的影响.结果表明:向Al-Si合金熔体中加入1％的Al-20％Si中间合金,Al-7％Si合金中的共晶Si由粗大的板片状变为细密的纤维状或点状,变质效果较好,而对共晶Al- 12％Si合金的变质效果较弱;浇注温度对合金显微组织影响较大,适当降低浇注温度,有利于铸件组织的细化;变质温度越低越有利于颗粒状Si相成为形核核心,抑制枝晶组织的形成长大;在变质温度为650℃时,Al-20％Si中间合金对Al-7％Si合金变质有效时间是3h左右.     

SiC_p/ZL101基复合材料的界面与性能

以体积比为7:3的比例混合粒径分别为75和15μm两种尺寸的SiC颗粒,将其分别在1 200℃高温烧结2、4、6、8和10 h后采用气压浸渗法制备SiC体积分数为70%的SiCp/ZL101基复合材料,研究预制件高温烧结后复合材料的界面,讨论氧化以及界面反应对复合材料抗弯强度和导热性能的影响,并利用实验热导率反算实际界面传热系数。结果表明:双尺寸的SiC颗粒在Al合金基体中分布均匀;SiC预制件的氧化改变了SiC颗粒与Al合金基体之间的结合形式,从而有效提高了界面结合强度,在1 200℃氧化4 h,其抗弯强度和热导率均达到最高,分别为422 MPa和195 W/(m.K)。实际界面传热系数与复合材料热导率变化一致。此外,氧化钝化了SiC颗粒,其形貌的变化使得颗粒周围基体中的应力集中现象大大减少,提高了复合材料的抗弯强度,但是氧化时间过长的界面却不利于载荷的传递和基体的形变约束。     

SiC_p/Al基复合材料等离子弧原位焊接研究

采用等离子弧原位焊接工艺研究了SiCp/Al基复合材料的可焊性。结果表明:以Ti为合金化填充材料,以N2+Ar为离子气,可以大大减弱SiC颗粒与基体Al之间的界面反应。通过拉伸试验、显微硬度测试、金相观察、扫描电镜、X射线衍射分析,对焊接接头进行了研究。得出焊缝表面的蓝黑色薄膜状物质为AlN和Al的混合物,焊缝中心新生相为AlN、TiN和TiC。探讨了接头力学性能不高的原因,并提出了在等离子弧焊条件下提高SiCp/Al焊接接头质量应采取的措施。     

电子封装用SiC_p/铝基复合材料的触变性能

采用Gleeble-1500热模拟机,研究了半固态SiCp/铝基复合材料在不同触变温度和变形速率下的触变性能和组织特征。结果表明,随着应变的增加,复合材料应力首先快速增加,然后快速减小,最后又有缓慢增加的趋势。此外,随着变形温度降低或变形速率升高,复合材料的半固态压缩变形应力均增加。经过压缩变形后,自由变形区比大变形区分布有更多的SiCp,含量达到55%(体积分数)左右,且平均尺寸小于20μm。细SiCp在压缩变形后主要集中于自由变形区,这表明通过半固态触变成形产生的液固相分离可产生高SiCp区域,从而符合电子封装材料的要求。     

SiC_p/6061Al复合材料的疲劳行为SCIEI

本文测定了用15v.-%SiC颗粒(10和2.5μm)增强的Al基复合材料的疲劳强度,并用SEM和TEM研究了疲劳裂纹形成及扩展与位错结构的相互联系,结果表明:两种尺寸SiC颗粒的复合材料在10~7循环寿命下的疲劳强度都是196MPa,比基体合金提高了25%,低于10~7循环周次寿命时含粗颗粒复合材料疲劳性能优于含细颗粒复合材料。SEM观察到疲劳微裂纹及微孔洞通常在SiC_P与基体界面附近形成,并在疲劳过程中相互连接成疲劳裂纹;TEM观察到界面处特别是SiC_P尖角处存在高密度位错,足够的疲劳循环周次后该处出现位错通道。