微量SiC颗粒增强铁基合金的摩擦磨损性能研究

采用粉末冶金法制备了不同SiCp含量的SiCp／Fe-3Cu-C复合材料,研究了烧结温度、SiCp含量及SiCp表面镀镍对材料组织结构、力学性能和干摩擦磨损性能的影响。结果表明,在1050℃烧结能获得最佳的力学性能,加入0．5wt％-2wt％SiCp使材料的强度略有降低,耐磨性显著增强;烧结铁基合金的磨损机制为擦伤、疲劳磨损、粘着磨损,烧结SiCp／Fe-3Cu-C复合材料主要为擦伤和磨粒磨损;SiCp含量约0．5wt％的复合材料耐磨性最佳,SiCp经镀镍处理后进一步提高其耐磨性,最佳SiCp含量提高到1wt％～1．5wt％。     

7075Al/SiCp复合材料的热压缩变形流变应力和组织行为

采用圆柱试样在Gleeble-1500热模拟机上对喷射沉积7075Al/SiCp复合材料进行高温压缩变形实验,实验条件为:变形温度300～450℃,应变速率0.001～1s-1.结果表明:7075Al/SiCp复合材料的流变应力大小受到变形温度和应变速率的强烈影响,流变应力随应变的增加而逐渐增加,出现一峰值后逐渐下降;流变应力随变形温度的升高、应变速率的降低而降低.可用Zener-Hollomon参数的双曲正弦形式来描述7075Al/SiCp复合材料高温压缩变形流变应力.随着变形温度的升高和应变速率的降低,7075Al/SiCp复合材料热变形过程中SiCp的分布逐渐均匀化,有利其热加工性能的改善.     

电子封装用SiC_p／Cu复合材料制备与性能

采用挤压铸造方法制备了体积分数为55％、不同颗粒粒径增强的电子封装用SiCp／Cu复合材料,并分析了颗粒尺寸和热处理状态对材料物理性能和力学性能的影响规律。显微组织观察表明SiC颗粒分布均匀,复合材料组织致密;随着SiC颗粒尺寸的减小,复合材料的平均线膨胀系数和热导率均降低;退火处理可以降低复合材料的热膨胀系数,同时提高材料的热导率。复合材料具有高的弯曲强度和弹性模量,退火处理后材料的弯曲强度降低,但弹性模量变化不大。     

SiC颗粒增强Al基复合材料的热膨胀性能

采用气压浸渗方法制备了SiCp/Al(SiC颗粒增强铝基复合材料),由于浸渗程度的不同导致了复合材料密度的不同,研究了复合材料的工程CTE和物理CTE随密度的变化关系.实验结果表明,对于给定的SiC颗粒增强Al基复合材料,随着密度的增加工程CTE会出现3个不同斜率近似线性的增长,同时密度的增加会导致工程CTE下降,物理CTE突变点的温度升高,但是物理CTE突变点的值却不受密度的影响.     

不同体积分数SiC_p/Al复合材料薄壁板的变形仿真

应用ABAQUS软件对SiC_p/Al复合材料薄壁板的变形进行仿真研究,得出了载荷施加位置、SiC颗粒体积分数对SiC_p/Al复合材料薄壁板变形及应力的影响规律。结果表明:随载荷施加位置沿约束方向从薄壁板的中间向端部移动,薄壁板的最大变形和最大应力增加趋势越来越明显;随着载荷施加位置距约束端距离的增加,薄壁板的最大变形和最大应力呈增加趋势。随着SiC颗粒体积分数从5%增加到40%,薄壁板的变形和应力均变化不大,当体积分数从40%增加到56%时,应力明显减小,载荷作用位置距离约束端越远,最大变形减小的趋势越大。     

颗粒氧化处理对SiC_p/Al复合材料耐蚀性的影响

对SiC颗粒(SiCp)进行了1 100℃高温氧化处理,并制备了SiCp/Al复合材料。采用化学浸泡试验、扫描电镜、失重曲线、电化学测试等方法研究了氧化处理时间对SiCp/Al复合材料腐蚀行为的影响。结果表明,不同时间氧化处理后SiC颗粒表面形成不同形貌的SiO2氧化层,该氧化层可阻碍高温下铝液与SiC颗粒直接接触,避免了有害界面反应的发生,阻碍容易发生水解反应的Al4C3的生成,进而提高SiCp/Al复合材料的耐蚀性。     

热处理过程中SiCp/2024Al基复合材料的微观组织演变

采用真空热压烧结工艺在580℃下制备了35%(体积分数)SiCp/2024铝基复合材料,利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、能谱(EDS)、高分辨透射电镜(HRTEM)对复合材料热处理过程中微观组织进行了表征,研究了热压烧结后复合材料的析出相的微观结构以及析出相在热处理过程的演变规律。结果表明,热压烧结后复合材料中存在许多粗大析出相颗粒,包括Al4Cu9,Al2Cu,Al18Mg3Mn2,Al5Cu6Mg2和Al7Cu2Fe。随着固溶温度的提高,粗大析出相颗粒逐渐回溶到Al基体中,当固溶温度达到510℃时,粗大析出相颗粒几乎全部回溶到基体中,但还存在少量的难溶相。复合材料经510℃固溶2 h+190℃时效9 h后,除了少量的难溶相,许多圆盘状纳米析出相Al2Cu和棒针状纳米析出相Al2Cu Mg弥散分布于基体中且与基体的界面为错配度较小的半共格界面,圆盘状纳米析出相的直径为50~200 nm,棒针状纳米析出相长度为100~150 nm。     

不同SiCp预处理的SiCp/Al复合材料界面特征及耐蚀性

采用无压渗透法制备了经不同SiCp表面预处理的SiCp/Al复合材料,研究了SiC颗粒表面预处理对SiCp/Al复合材料界面特征及其腐蚀行为的影响。结果表明,高温氧化处理使SiC颗粒边界钝化,颗粒表面形成均匀SiO2氧化膜,复合材料界面结合良好,而未表面处理和酸洗的复合材料界面孔隙多,界面结合较差。经高温氧化SiC颗粒表面预处理的SiCp/Al复合材料耐腐蚀性能最好,酸洗次之,未表面处理最差。高温氧化处理形成的SiO2氧化膜对SiC颗粒起着保护作用,抑制了SiCp/Al界面Al4C3相形成,对复合材料耐腐蚀性能有利。     

SiC_p/B_4C复合陶瓷的热压烧结及组织性能

以Si粉为烧结助剂,SiC颗粒为增强剂,采用真空热压烧结工艺制备了SiCp/B4C陶瓷基复合材料。研究了SiCp对复合材料力学性能的影响。借助X射线衍射、扫描电镜等分析了复合材料的物相组成和微观结构。研究表明:添加的SiCp中粒径小的颗粒被包裹在主晶相中,粒径较大的颗粒分布在晶界上,形成"晶内-晶间"混合型复合陶瓷。当SiCp含量为4wt.%时,复合材料的弯曲强度和断裂韧性分别达到431MPa和5.41MPa.m1/2。复合材料力学性能的提高主要是由于残余应力引起的晶界强化以及断裂方式的转变。