Acheson法低温合成SiCp/Al2O3理论及工艺研究

用Acheson法在较低温度下将煤矸石、石英中的二氧化硅与炭粉和锯末引入的碳结合制取高性能的SiC-Al2O3复合材料。进行了理论可行性分析，借助X衍射和SEM，用正交实验，对合成温度、保温时间、碳过量数、锯末掺量和催化剂、原料粒度、矿化剂含量等工艺参数对合成SiC复合材料的影响进行探索性实验。结果表明，采用的煤矸石低温合成SiC—Al2O3复合材料是可行的；在合成温度1420℃、保温时间2小时、碳过量10％、锯末掺量6％、原料粒度0．5—0．3mm、催化剂、矿化剂含量为2％的条件下，生成的SiC含量超过50％，SiO2转化率超过90％。     

SiCp/101铝基复合材料TIG焊研究

研究SiCp／101铝基复合材料TIG法焊接。研究表明，接头强度的主要影响因素是焊接热输人影响熔池流动性和界面反应。热输人小，熔池温度低，流动性差，气孔多，未熔合明显，但界面反应程度较小。当热输人较小时，熔池流动性因素对接头强度的影响较大，随焊接电流升高，接头强度表现出升高的趋势。热输人大，熔池温度高，流动性好，气孔、未熔合等缺陷较少。但界面反应剧烈。当热输人增大到一定程度时，继续增大热输人对接头带来有害影响，此时随焊接电流增大．界面反应加剧，生成大量有害相ALC3，降低接头强度。     

Aging microstructural characteristics of ZA-27 alloy and SiCp/ZA-27 composite

The aging characteristics of as-quenched microstructures of ZA-27 alloy and SiCp/ZA-27 composite（ZMCp） were investigated using SEM, EDS and TEM. The structure, morphology and size of sub-grains in primary dendrite in ZMCp continuously change during aging process. Little tiny spherical Zn-rich η phase distributes in the dendrite. Amount of transitional a＇ phase, well coherent with equilibrium αf phase, in SiCp-neighboring dendrite edge zone is less than that in dendrite center zone. Both eutectic and peritectic β phase transform into lamellar a and η phases, obeying [2113] η//[ 110]α, and （002）α//（1 1 01）η In the like-eutecticum of ZMCp, less amount of β phase and decomposition products are found. The size of α phase decomposed from peritectic β phase in ZMCp is obviously larger than that in the monolithic alloy. The lamella decomposition of β phase beside SiCp is evidently more rapid than that in the alloy. SiC particulates strongly accelerate neighboring β phase decomposition in aging process.     

热压烧结-热挤压复合工艺制备SiCp/6061Al基复合材料

采用热压烧结-热挤压复合工艺制备了SiC体积分数为35%的SiCp/6061Al基复合材料。观察了复合材料的金相组织和断口形貌,检测了复合材料的密度和抗拉强度。分析了热压和热挤压复合工艺对复合材料的影响。结果表明:采用热挤压二次成形后,增强体在基体中的分布均匀化,与挤压方向平行;复合材料的致密度达到98.09%,抗拉强度达到248 MPa;基体组织晶粒细化,并产生大量的位错和亚晶组织;SiCp/6061Al复合材料断裂机理主要由6061Al基体的韧性断裂和增强体SiC颗粒的脆性断裂组成。     

无压渗透法制备SiCp/Al复合材料工艺优化研究

无压渗透法是制备SiCp/Al复合材料的重要技术.应用实验方法系统地研究了无压渗透法的工艺参数和添加元素对制备工艺的影响.结果表明,在无压渗透法制备SiCp/Al复合材料的工艺过程中,浸渗温度是浸渗过程顺利进行的重要因素,900℃的浸渗温度为最佳浸渗温度.适量加入Mg元素能提高熔融金属Al和增强体SiC颗粒之间的浸润性,获得结合强度好、孔洞和疏松较少的SiCp/Al复合材料,Mg元素的最佳含量约为1.2%(质量分数).适量添加Si元素能增强熔融铝液的流动性,降低SiC颗粒与Al液间的表面张力,改善其润湿性.     

SiC_P/Al-Cu复合材料的高温热变形行为

利用Gleeble-1500D热模拟试验机对SiC_p/Al-Cu复合材料进行压缩实验,研究其在温度为350~500℃、应变速率为0.01~10s-1条件下的高温塑性变形行为。由实验得出变形过程中的应力-应变曲线,建立了热变形本构方程和加工图。结果表明:复合材料高温流动应力-应变曲线主要以动态再结晶为特征,峰值应力随变形温度的降低或应变速率的升高而增加。其热压缩变形时的流变应力可采用Zener-Hollomon参数的双曲正弦形式来描述,在实验条件下平均热变形激活能Q为320.79kJ/mol。确定了加工图中的稳定区和失稳区,分析了加工图中不同区域的显微组织结构,失稳区存在颗粒破裂、孔洞等。     

Electrical Discharge Machining of Functionally Graded 15-35 Vol% SiCp/Al Composites

A functionally Graded 15-35 volume% silicon carbide particulate (SiC_p) reinforced Al359 metal matrix composite (SiC_p/Al MMC) was drilled by electrical discharge machining (EDM) to assess the machinability and workpiece quality. The machining conditions were identified for both the machining performance and workpiece quality of the EDM process, including some aspects of material removal mechanisms, material removal rate (MRR), electrode tool wear, and subsequent drilled hole quality including surface texture and roundness by using surface profilometry, coordinate measuring machine (CMM), and scanning electron microscopy (SEM). It was observed that the material removal rate increases with increasing peak current and pulse-on-time up to the optimal points and drops drastically thereafter. Higher peak current and/or pulse-on-time result in both the greater tool wear and the larger average diameter error. As the percentage of the SiC particles increases, MRR was increased and electrode wear was found to be decreased. At the EDM machined subsurface layer, the fragmented and melted SiC particles were observed under the SEM and EDX-ray examination.     

SiC颗粒特性对无压熔渗SiCp/Al复合材料热物理性能的影响

采用粉末注射成形-无压熔渗相结合技术制备出了电子封装用高体积分数SiCp/Al复合材料.重点研究了SiC粒径、体积分数以及粒径大小等颗粒特性对所制备复合材料热物理性能的影响规律.研究结果表明,SiCp/Al复合材料的热导率随SiC粒径的增大和体积分数的增加而增加;SiC粒径的大小对复合材料的热膨胀系数(CTE)没有显著的影响,而其体积分数对CTE的影响较大.CTE随着SiC颗粒体积分数的增加而减小,CTE实验值与基于Turner模型的预测值比较接近.通过对不同粒径的SiC粉末进行级配,可以实现体积分数在53%~68%、CTE(20~100℃)在7.8×10^-6~5.4×10^-6K^-1、热导率在140~190W·m·K^-1范围内变化.     

应变率和相对密度对泡沫SiCp/ZL104压缩性能的影响

对采用熔体发泡法制备的泡沫5%(体积分数,下同)SiCp/ZL104复合材料进行了准静态和动态压缩性能的测试和分析.结果表明:无论是动态下压缩还是准静态下压缩,泡沫5%SiCp/ZL104复合材料的应力-应变曲线都呈现出典型的3个阶段:线弹性段、平台段和致密段;屈服应力对应变率很敏感,使得应变率增加时,屈服应力增加,且有应变硬化现象发生;随着相对密度的增大,泡沫5%SiCp/ZL104复合材料的动态屈服应力和流动应力与准静态载荷相比显著增加.     

无压浸渗法制备高体分比SiCp/Al

采用粉末注射成形/无压浸渗法成功制备出了SiC体积分数为63%的SiCp/Al复合材料．重点研究了主要工艺参数对SiC骨架及复合材料性能的影响规律．研究表明,采用粉末注射成形制备的SiC骨架经1100℃预烧后,仍具有很高的开口孔隙率,达到总孔隙率的97．9%．SiC颗粒经高温氧化处理后所生成的SiO₂薄膜可明显改善铝合金熔液与SiC颗粒之间的润湿性,显著提高复合材料的密度．通过对工艺参数的优化可使铝液较好地润湿SiC骨架,获得最高相对密度可超过97%的复合材料．