高体积分数SiCp/Al复合材料杯形件高温反挤压成形

将无压浸渗制备出的高体积分数SiCp/Al复合材料,通过高温反挤压方式成形杯形件.研究了在高温反挤压过程中复合材料的流变规律,利用扫描电镜(SEM)观察分析了高温反挤压参数对杯形件组织的影响.结果表明:在基体熔点以上,高体积分数SiCp/Al复合材料呈黏流体状态,颗粒与基体形成固-液混合体;高体积分数SiCp/Al复合材料高温反挤压变形后,基体仍保持连续,SiC颗粒在压力作用下发生转动、重排,部分颗粒破碎,颗粒分布均匀性较好;当变形温度较低、挤压速度较大时,颗粒易破碎,SiCp/Al复合材料杯形件内部颗粒尺寸不均匀,杯形件内角处颗粒尺寸较小;当变形温度较高、挤压速度较小时,杯形件内部颗粒尺寸均匀.     

准脆性SiC_p/Al复合材料SHPB实验中入射波整形技术

针对陶瓷体积分数为50%的准脆性SiCp/Al复合材料恒应变率动态压缩实验,研究了入射波整形原则和理想入射波设计方法.结果表明:采用原始透射波和修正后反射波叠加设计的新入射波,通过控制整形器尺寸和子弹初速获得了理想的入射波,实现对准脆性复合材料的恒应变率加载;以测试材料力学特性为基础设计的整形器,可调整入射波形使之与透射波具有相同形状.针对准脆性SiCp/Al复合材料,SHPB实验中应变率只取决于入射波的幅值,而与整形后的入射波加载率关系不大,入射波中平台段实现试样的恒应变率变形;入射波形设计成梯形波,使之与SiCp/Al复合材料的透射波波形相似,实现了对复合材料的恒应变率加载.     

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.     

微米和亚微米SiCp增强Al基复合材料的力学性能

为探讨不同尺度SiCp对SiCp /Al复合材料力学性能的影响,对亚微米和微米SiCp增强Al基复合材料的抗拉和抗压等力学性能进行研究.结果表明:SiCp/Al复合材料具有良好的塑性,伸长率随SiCp体积分数和尺寸的增加而减小;其抗拉强度和抗压强度随SiCp体积分数的增加而增加.亚微米SiCp/Al的拉伸和压缩性能均优于微米SiCp/Al.亚微米SiCp /Al复合材料的断裂机制为SiCp/Al界面处空洞的形成及其在基体内扩展.微米SiCp/Al存在 SiCp的解理断裂及其沿基体扩展的复合过程.     

SiC/Al电子封装材料的制备工艺研究

对用无压浸渗法制备高体积分数的SiC／Al复合材料的浸渗过程进行了分析。结果表明：温度在900～1100℃之间变化时，随着温度的升高浸渗深度增加；充分的浸渗时间可提高界面的润湿性，促使铝合金液顺利浸渗；Mg量为10%时浸渗能顺利进行；N2作为保护气氛，不但可以防止氧化，而且可以促进铝合金液对SiC颗粒的浸渗。     

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.     

坩埚移动式喷射共沉积制取铝基复合材料的技术

提出了坩埚移动式喷射共沉积制备铝基SiC颗粒增强复合材料的装置和方法,并与传统的喷射共沉积装置进行了比较.在SiC颗粒增强相加入方法中,新工艺采用了双环缝复合雾化器和螺杆给料负压引流输送装置,解决了大尺寸、高SiC体积百分比复合材料坯制备技术问题.通过上述装置已经制备出Φ800×1000mm,SiC含量为20wt%,重达1t的铝基复合材料.经后续挤压、锻造加工,制备出了性能优异的6000Al/SiCp,FV0812Al/SiCp,7075Al/SiCp的大尺寸复合材料.讨论了喷射共沉积过程中金属液体对SiC颗粒的捕获机理、喷射共沉积过程中的传热与凝固特征,分析了SiC颗粒的加入对金属液粒凝固的影响.     

Al2O3p非均匀增强Al基复合材料的制备及性能研究

采用挤压铸造法制备了Al2O3p颗粒非均匀增强Al基复合材料，并对其组织和性能进行了分析和测试。结果表明：与均匀增强复合材料相比，其挤压铸造所需的浸渗压力以及预制体压缩变形减小，在保持复合材料强度的同时，韧性有所提高。     

纳米SiCp/108Al复合材料的组织与性能

采用粉末冶金法制备了不同体积分数SiC颗粒增强的纳米SiCp/108Al复合材料。利用光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜对复合材料的微观组织及拉伸断口形貌进行了表征,测定了复合材料的相对密度、硬度、抗拉强度、屈服强度及延伸率,分析了纳米SiC颗粒体积分数对复合材料组织及性能的影响。分析结果表明:添加纳米SiC颗粒的SiCp/108Al复合材料组织明显细化,性能得到提高。当纳米SiC颗粒体积分数为2%时,复合材料组织的晶粒最细小,缺陷较少,同时纳米SiC颗粒分布均匀,复合材料的性能最佳,相对密度达到98%。复合材料的硬度达到102HV,抗拉强度达到348MPa,屈服强度达到229MPa,分别比108Al基体提高了34%、26%和43%。当纳米SiC颗粒体积分数较大时,SiC颗粒会出现明显团聚现象,导致复合材料的性能降低。     

增强体颗粒尺寸对SiC_p/2124Al复合材料变形行为的影响

利用常规静态单向拉伸技术,研究了SiC颗粒尺寸对用粉末冶金工艺制得的SiC颗粒增强2124Al合金(SiCp/2124Al)变形行为和力学性能的影响.在体积比为20%的条件下,SiC颗粒尺寸在0.2～48μm的范围内变化,无论室温还是300℃,材料的变形行为和拉伸力学性能明显取决于SiC颗粒尺寸.研究表明,材料中的空隙密度、SiC颗粒的间距、分布状态以及SiC颗粒的断裂、SiC颗粒/Al界面的脱粘和基体材料的开裂等几种因素共同影响着复合材料的变形行为和力学性能.     

SiCp/ZL102复合材料及其压铸件耐磨性能研究

该文针对制约颗粒增强铝基复合材料应用的关键问题，提出运用压力铸造使其近终成型。在成功制备SiCp／ZL102压铸件的基础上，系统研究了基体合金、复合材料铸锭及其压铸件的耐磨性能。研究结果表明，复合材料的耐磨性能优于基体合金，压铸成型后，压铸件的耐磨性能显著优于复合材料铸锭，将压铸工艺应用于金属基复合材料的成型，能够有效扩大颗粒增强金属基复合材料的应用范围。     

原位观察铜网格增强Al/Cu复合材料的断裂行为

将一种按正交法编织的铜网格作为增强体引入到铝基体中制备了Al/Cu复合材料,再借助原位拉伸扫描电镜(SEM),观察了铝铜复合材料的组织演变,研究了其断裂机理与力学性能之间的关系.结果表明:在相同轧制变形量下,25 ℃冷轧和400 ℃热轧均可破碎增强体铜网格,并使其均匀分布于基体铝板.复合板原位拉伸下的载荷-位移曲线均表现出明显的弹性阶段、塑性阶段和失效阶段,微裂纹在Cu颗粒周围和应力集中处萌生,主裂纹及其扩展主要是Cu颗粒周围界面分层开裂与微裂纹沿滑移线方向的扩展共同作用下形成的,并且最终沿滑移线的断裂路径与单轴拉伸方向呈45°.发生在Al层的塑性断裂和Al/Cu结合界面上的界面分层断裂是Al/Cu复合板两种主要的失效方式.     

Effect of Al<Subscript>2</Subscript>O<Subscript>3sf</Subscript> addition on the friction and wear properties of (SiC<Subscript>p</Subscript>+Al<Subscript>2</Subscript>O<Subscript>3sf</Subscript>)/Al2024 composites fabricated by pressure infiltration

Aluminum (Al) 2024 matrix composites reinforced with alumina short fibers (Al₂O_3sf) and silicon carbide particles (SiC_p) as wear-resistant materials were prepared by pressure infiltration in this study. Further, the effect of Al₂O_3sf on the friction and wear properties of the as-synthesized composites was systematically investigated, and the relationship between volume fraction and wear mechanism was discussed. The results showed that the addition of Al₂O_3sf, characterized by the ratio of Al₂O_3sf to SiC_p, significantly affected the properties of the composites and resulted in changes in wear mechanisms. When the volume ratio of Al₂O_3sf to SiC_p was increased from 0 to 1, the rate of wear mass loss (K_m) and coefficients of friction (COFs) of the composites decreased, and the wear mechanisms were abrasive wear and furrow wear. When the volume ratio was increased from 1 to 3, the COF decreased continuously; however, the K_m increased rapidly and the wear mechanism became adhesive wear.     

SiC颗粒增强铝基复合材料断裂韧性的研究进展

介绍了SiC颗粒增强铝基复合材料断裂韧性的研究现状,着重分析了基体合金成分、SiC颗粒体积分数、颗粒粒度形貌、界面性质以及热处理工艺对复合材料断裂韧性的影响,并对SiC复合材料的研究进行了探讨和展望。     

TiC增强Fe3Al基复合材料的显微组织与力学性能

运用原位合成反应工艺制备了TiC颗粒增强Fe3Al基复合材料 .显微分析研究表明 ,在Fe3Al中引入TiC颗粒 ,可以有效地细化材料的显微组织 ,从而改善材料的热变形加工工艺性能 .TiC增强体不仅本身具有很高的热稳定性 ,而且也大幅度提高了复合材料的热稳定性 .对复合材料进行的一系列性能测试结果显示 ,在Fe3Al中加入TiC颗粒后 ,材料的室温和高温强度和抗蠕变性能得到显著提高 ,但是在一定程度上降低了材料的室温塑性     

SiCp/Al MMCs等离子弧原位焊接接头组织与性能

通过填充Ti,N元素对SiCp／Al基复合材料（SiCp／Al MMCs）进行等离子弧原位焊接,分析了焊缝的组织和力学性能．以氩、氮混合气体为离子气,0．8mm厚钛片作为原位合金化材料进行原位焊接,不仅抑制了脆性相的形成,而且在焊缝中形成了TiN,TiC等新的增强相,保证了焊接接头的性能．力学性能试验结果表明,不加填充材料焊接时,试样拉伸强度仅为母材强度的31．24％;进行原位焊接时,试样强度达到母材强度的50．89％．断口主要表现为混合型脆性断口．     

基于原位合金化的SiCp/Al复合材料等离子弧焊接

为了抑制SiCp/Al基复合材料在焊接过程中的界面反应,补充烧损元素,同时原位产生新的增强颗粒,分别以Al-Ti-Si和Al-Ti-Mg两种药芯焊丝作为填充材料,向熔池中直接添加Al,Si,Ti和Mg等金属元素,用氩氮混合等离子气对SiCp/Al基复合材料进行等离子弧原位焊接.对比分析了两种药芯材料对焊缝组织和性能的影响.结果表明:以两种药芯焊丝作为原位反应填充材料进行等离子弧原位焊接时,均可以有效抑制针状脆生相Al4C3的生成,形成了稳定熔池,得到了以TiC,TiN,AlN,Ti5 Si3,MgAl2O4和细小棒状的Al3Ti等新生增强相的焊缝;焊缝组织致密结合良好,最大抗拉强度分别为232和196 MPa.