搅拌铸造法制备SiCp／A356铝基复合材料的研究

利用搅拌铸造技术制备SiCp/A356铝基复合材料.通过金相观察(OM),扫描电镜(SEM)及力学性能测试对所制备的颗粒增强铝基复合材料的显微组织和力学性能进行了研究.结果表明,SiC增强颗粒较均匀地分布于基体中,SiC/Al界面处存在明显的Si溶质偏聚,复合材料的孔隙率为4.2%;与基体合金相比,SiC颗粒的加入提高了复合材料的硬度和屈服强度,抗拉强度及延伸率略有下降;断口分析表明,搅拌铸造SiCp/A356铝基复合材料主要的断裂机制为SiC/Al界面脱粘及基体合金的脆性断裂.     

超声波振动法制备C_f/Al复合材料的组织及性能

采用超声波振动法制备了碳纤维增强铝基复合材料,实现了在普通铸造方式下获得组织均匀的碳纤维增强铝基复合材料,应用扫描电镜及万能拉伸试验机,研究超声波振动法制备工艺及超声波振动时间对复合材料力学性能的影响。结果表明,超声波振动对使铝液均匀的完全填充到碳纤维间隙的作用显著。并且拉伸性能随着振动时间的增加而提高。当振动时间从10s增加到30s时,C_f/Al复合材料的抗拉强度从105 MPa提高到130 MPa。     

Ti_3SiC_2/Al稀释重熔制备铝基复合材料

以Ti_3SiC_2粉、铝粉、铝锭为原材料,采用SPS法制备Ti_3SiC_2/铝基复合材料大块体,然后通过稀释重熔的方式制备了颗粒增强铝基复合材料。通过金相显微镜、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)等分析手段,研究了原位生成颗粒增强铝基复合材料组织与性能。结果表明,制备的颗粒增强铝基复合材料物相复杂,除基体铝外,主要的物相还有Al_3Ti、Ti C、Al_4C_3。以Ti_3SiC_2/Al复合材料形式加入的Ti3SiC2分解完全。搅拌铸造的原位颗粒增强铝基复合材料颗粒分布均匀,颗粒与基体铝的结合紧密,力学性能优异,维氏硬度高达HV35.5,比相同工艺下铸造纯铝提高69%。在载荷为50 N下,有较好的自润滑性能,摩擦系数0.31,磨损量0.3×10~(-2)g。复合材料的摩擦机制由典型的粘着磨损,向轻微的磨粒磨损转变。     

连续碳纤维增强铝基复合材料的研究与发展

综述了近年来国内外连续碳纤维增强铝基复合材料(简称连续C_f/Al复合材料)的研究现状,介绍了连续C_f/Al复合材料存在的界面问题与解决方法,分析了挤压铸造法、超声振动法、真空压力浸渗法、SPS放电等离子烧结等制备连续C_f/Al复合材料的优缺点,并对连续C_f/Al复合材料的发展进行了总结和展望。     

铸造法制备颗粒增强铝基复合材料及技术问题

铸造法是目前最主要的一种制备颗粒增强铝基复合材料的方法.本文介绍了几类制备颗粒增强铝基复合材料的铸造方法,并介绍了这些工艺方法应注意的技术问题及解决办法,提出了用铸造法制备颗粒增强铝基复合材料的原则.     

半固态TiC／7075Al基复合材料的制备

采用原位反应液相线铸造技术制备了TiC颗粒增强7075A1基复合材料.通过光学显微镜观察其显微组织,分析工艺参数对TiC颗粒合成过程的影响.结果表明,C和Ti的摩尔比为1.25,Al熔体温度达到950℃,浇注温度为650℃时,制备的复合材料未生成Al<3Ti相,并能够获得较理想的等轴晶组织.     

原位自生Al-Cr/Al复合材料制备及性能的研究

利用正交实验对Al和Cr生成的金属间化合物增强铝基复合材料进行硬度测试,探究各因素、水平对铝的增强效果,并找出最优方案.结果表明,Al-Cr/Al复合材料通过机械搅拌铸造法能成功制备;复合材料的硬度得到显著提高,最高可增强241％;其影响因素的大小依次是铬含量、铬粉粒径、搅拌温度、搅拌时间;实验的最优方案:铬含量12％,搅拌温度915℃,搅拌时间4 min,铬粉粒径48μm.     

稀土表面改性Al2O3／6061Al复合材料组织与界面分析

采用液相包裹法对Al2O3微粉进行稀土Y2O3表面改性，用挤压铸造法制备表面经稀土Y2O3改性的Al2O3／Al复合材料，并对复合材料的显微组织及界面进行观察和分析。结果表明：表面经稀土Y2O3改性的Al2O3微粉能均匀的分布于基体中，界面润湿性得以改善，复合材料组织更加均匀。拉伸性能测试表明：改性粉体对Al合金拉伸性能增强效果明显。对复合材料界面进行TEM，HREM及电子衍射分析表明，界面结合良好，界面处有Y2Al生成。EDAX分析表明界面相是钇、铝含量很高的物相；XRD图谱中也显示出Y2Al的衍射峰。     

轧制温度对SiCp/Al复合材料组织形貌的影响

采用功率超声机械搅拌法制备了含6vol.%SiC颗粒增强铝基复合材料;对铸态SiCp/Al复合材料显微组织及其XRD和经过热轧后的显微组织及热轧后轧板的宏观形貌进行了分析。结果表明,制备SiCp/Al复合材料时加入适量的纯镁,可在SiC/Al界面间增加界面过渡相Mg_2Si;轧制使基体材料中碳化硅颗粒的分布进一步均匀化;随着轧制温度的升高,复合材料轧板的边裂减少。     

挤压铸造低体积分数SiC_w/Al复合材料的组织与性能

采用挤压铸造工艺制备了SiC_w含量为14%的Al基复合材料,并利用金相显微镜、扫描电镜(SEM)、电子万能试验机等手段分析了退火及T6处理工艺对SiC_w/Al复合材料组织和性能的影响。结果表明,SiC_w/Al复合材料中SiC_w分布均匀,无孔洞、气孔等铸造缺陷。热处理可以显著提高材料的抗拉强度,退火和T6处理后SiC_w/Al复合材料的抗拉强度分别为321.4 MPa和392.7 MPa,相较铸态分别提高了52.9%和86.8%。结果表明,挤压铸造工艺可以制备出高强度的低体积分数铝基复合材料。     

（Al2O3）p和SiCp多元增强铝基复合材料

利用Ａｌ２（ＳＯ４）３ 分解反应所制备的多元增强铝基复合材料,其中Ａｌ２Ｏ３ 和ＳｉＣ 颗粒和基体结合良好,分解的ＳＯ３ 对ＳｉＣｐ／ Ａｌ 复合材料熔体进行精炼、除气,试样中没有发现气孔、团聚、集聚、偏析,克服了传统搅拌铸造所带来的铸造缺陷,解决了回收利用重熔过程中的吸气、精炼问题;从而为颗粒增强铝基复合材料走向实用化打下了基础。     

Al2O3颗粒粒径对SPS工艺制备Al2O3/Al复合材料性能的影响

研究了Al2O3增强颗粒粒径对铝基复合材料性能的影响,将Al2O3和Al粉20vol％比例混合,利用放电等离子烧结(SPS)技术快速制备Al2O3/Al复合材料.研究了粒径为30 nm、0.5μm、1m、3.6μm的Al2O3增强颗粒对该复合材料相对密度、显微结构及耐磨性能的影响.结果表明,当Al2O3增强颗粒粒径增大时,复合材料内部颗粒间粘结强度越好,而相对密度和耐磨性能随之降低.     

挤压铸造制备Al2O3颗粒增强钢基复合材料

通过在模具内表面涂覆较厚陶瓷保温层,利用挤压铸造成功制备了Al2O3颗粒增强钢基复合材料.利用陶瓷保温层对钢液进行控温处理,解决了钢基复合材料挤压铸造时因钢液冷却速度快、浸渗能力差,导致复合材料制备困难等问题.在8 MPa的挤压力下,成功地制备了6 mm厚、Al2O3的体积分数为56％的Al2O3p/40Cr表层复合材料.结果表明,所制备的复合材料组织致密、晶粒细小;基材和复合材料层间的宏观界面过渡自然、连续性好,颗粒和基体间的微观界面结合紧密;复合层比40Cr基材的耐磨性提高了8.7倍.     

活化剂对自浸渗法制备SiCp／Al复合材料的影响

研究了以K2TiF6为助渗剂,Mg及La2O3为活化剂,在大气条件下无压力自浸渗制备颗粒增强铝基复合材料的新方法。结果表明,加入活化剂阻止了复合材料中脆性相Al3Ti,Al4C3的产生。此方法对改善自浸渗法制备SiCp/Al复合材料的组织与性能起到关键的作用。     

半固态热等静压Al/B4C复合材料液相流动行为与致密化机理

铝基碳化硼复合材料是一种重要的中子吸收材料。为了制备具有更高密度的铝基碳化硼材料,研究采用粉末冶金半固态热等静压方法制备了含量为30%碳化硼的铝基碳化硼材料,采用WANCE100型材料力学性能试验机和SIRION200型扫描电镜研究了复合材料的力学性能及显微形貌。结果表明：半固态热等静压工艺可制备获得接近理论密度的Al/B4C复合材料;虽然Al/B4C材料抗拉强度可提升至约300Mpa,但过高碳化硼含量也使得该材料脆性特征十分明显;研究同时采用间接的方法观察到了半固态工艺过程中生成的液相,该液相不仅可改善碳化硼颗粒与铝基体的结合性,在高温高压下液相的流动还起到填充复合材料内部空隙的作用。半固态热等静压工艺过程中产生的液相是复合材料密度和机械性能提升的主要原因。     

不同烧结方法及二次热压对SiCp／Al复合材料组织的影响

采用普通空气加热炉烧结和铝液浸渗保护烧结两种方法制备了不同体积分数的粉末冶金SiCp/Al复合材料,并在400℃对其进行二次热压变形。研究了不同烧结方法及二次热压对SiCp/Al复合材料组织的影响。结果表明,二次热压变形能改善SiCp/Al复合材料的组织,使基体晶粒细,致密度提高,SiC颗粒分布均匀;铝液浸渗保护烧结法可直接制备组织均匀、性能较好的复合材料。     

Cf+SiCp/Al复合材料的微观组织与力学性能

采用挤压铸造法制备了SiC颗粒混杂增强T700/Al和M40/Al复合材料,研究了材料的微观组织与力学性能.结果表明,复合材料组织致密,纤维分布均匀.铸造态复合材料存在界面反应,透射电镜和XRD分析表明M40/Al的界面反应物尺寸和数量均小于T700/Al,M40Cf与铝具有较好的化学相容性.拉伸试验表明,M40/Al的抗拉强度高于T700/Al,这是由于界面反应物的数量改变了复合材料的断裂机制.     

原位Al2O3颗粒对近液相线铸造Al—Cu合金二次加热组织的影响

采用原位反应近液相线铸造方法制备Al2O3p/Al-Cu基复合材料,对其进行二次加热,研究晶粒的形貌演变和长大规律.用光学显微镜观察组织、Image Tool软件测量平均晶粒尺寸、Image pro plus软件测量合金液相率,并与理论计算数值比较.结果表明,在590 ℃保温10、20、40、60 min后,Al2O3p/Al-Cu基复合材料的平均晶粒尺寸比不含Al2O3颗粒的基体合金减少15～25 μm,液相率依次为11.6%、13.2%、15.3%、20.9%,较基体合金的液相率小且增长速度慢.说明Al2O3在合金的二次加热过程中对晶粒长大行为具有明显的抑制作用,从而为优化半固态组织提供了一种新思路.     

Al2O3颗粒增强铝基复合材料的热变形研究

制备了Al2O3颗粒增强铝基复合材料,利用Gleeble-1500热模拟试验机,在不同变形温度、不同变形速率下对试验材料进行压缩试验,研究Al2O3颗粒增强铝基复合材料和纯铝的热变形行为.结果表明,试验材料的流变应力随着变形温度的降低和变形速率的增加而升高;Al2O3颗粒对铝基复合材料具有明显的强化作用,且能抑制复合材料的动态再结晶过程.     

熔体内原位制备Al3Ti增强铝基复合材料的研究

5Al-Ti体系粉末压坯在铝液中原位反应,经搅拌浇注后制备出Al3Ti颗粒增强的铝基复合材料.分析了5Al-Ti体系粉末的反应过程及热力学,探讨了工艺参数对复合材料微观组织形态的影响及形成机理.研究发现,5Al-Ti体系粉末在850℃预热时,发生剧烈的热爆反应生成Al3Ti;压坯在铝液中预热经搅拌浇注后Al3Ti颗粒在铝基体上呈细小块状和短棒状分布,复合材料硬度随着Al3Ti颗粒含量的增多而提高;合适的搅拌工艺有助于Al3Ti颗粒在铝基体上的均匀分布.