搅拌摩擦加工制备铝基复合材料的组织和力学性能

采用搅拌摩擦加工方法制备铝基SiC复合材料,研究SiC颗粒在复合材料中的分布均匀性问题,并对复合材料的力学性能及断口形貌进行分析.结果表明:1、2、3道次加工后SiC颗粒在复合材料中出现漩涡状和带状团聚现象;经4道次搅拌摩擦加工后复合层中SiC颗粒均匀弥散分布在基体金属中,复合层组织发生明显细化;添加SiC颗粒4道次加工后复合材料显微硬度提高,抗拉强度降低.搅拌摩擦区的显微硬度平均值为68HV,为基体金属显微硬度(45HV)的1.5倍;抗拉强度降低为176MPa,为基体金属的81%;复合材料拉伸试样总体表现为韧性断裂,断裂机制包含韧性断裂以及SiC颗粒与基体结合界面的撕裂.     

Ni-SiC复合镀层的制备及耐蚀性研究

用电沉积法在碳钢表面制备Ni-SiC复合镀层.考察镀液中SiC的质量浓度,阴极电流密度,施镀温度和搅拌速度等工艺参数对复合镀层耐蚀性的影响,通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪和电化学工作站分别对镀层的表观形貌、组成和耐蚀性进行测定.结果表明,复合镀层的表面平整致密,由金属Ni和SiC颗粒组成;对比碳钢基体和镍镀层,复合镀层的耐蚀性能最佳.     

大方坯连铸结晶器电磁搅拌三维电磁场的数值模拟

借助ANSYS有限元分析软件对240mm×280mm大方坯结晶器电磁搅拌磁场进行了数值模拟,系统研究了电磁搅拌参数对结晶器内磁场和电磁力的影响规律.结果表明:磁场在结晶器电磁搅拌器内产生的旋转电磁力在水平截面上形成一对力偶,驱使钢液顺时针旋转;结晶器高度方向上磁场分布呈"两端小中间大"分布特征.数值计算的磁感应强度与实测结果基本吻合.提出了杭钢大方坯45#钢电磁搅拌优化后的工艺参数为电流350A和频率3Hz,实验表明在此工艺参数下铸坯质量得到显著提高.     

颗粒尺寸和电磁搅拌参数对SiC增强铝基复合材料组织的影响

Sic颗粒掺入金属基复合材料形成一种高性能与低成本的金属基复合材料,被认为是应用范围最广、开发和应用前景最大的一类金属基复合材料。铝基复合材料的增强颗粒尺寸和制备工艺直接影响着材料的组织及性能,因此研究增强颗粒物的尺寸和制备参数对铝基本复合材料组织的影响具有重要作用。本论文研究了SiC颗粒尺寸和电磁搅拌参数对Al基复合增强材料组织的影响。通过研究得出最适宜的SiC颗粒尺寸和电磁搅拌参数,对提高铝基复合材料的组织性能具有重要意义。     

流场中轻浮颗粒下拉方式数值模拟与对比分析

基于Fluent软件,采用VOF和DPM模型对振动混合器和叶轮搅拌器中轻浮颗粒的分散过程进行数值模拟,分析了颗粒分散效果的影响因素。结果表明,与叶轮搅拌相比,振动混合器在相同离底间隙的条件下,轻浮颗粒的下拉效果更好,消耗功率更少。     

搅拌铸造SiCp/ZL101复合材料孔隙率的研究

阐述了搅拌铸造制备碳化硅颗粒增强铝基复合材料孔隙率的测定方法,分析了复合材料中形成孔隙的原因和影响因素,并从真空度、搅拌杆形状、搅拌时间、浇注系统设计、浇注方式、改善SiC和基体界面浸润性等方面,探讨了降低搅拌铸造制备铝基复合材料孔隙率的措施和方法.结果表明,通过采取合理的制备方法和工艺参数,可以有效地使所制备材料的孔隙率降低到1%,提高材料的复合质量.     

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.     

SiC纳米包覆颗粒烧结行为的分子动力学模拟

碳化硅(SiC)制备在核燃料研究中具有重要意义，例如新型事故容错核燃料采用SiC作为关键基体材料。研究SiC纳米包覆颗粒的烧结行为对优化新型核燃料基体材料制备工艺具有指导意义。该文根据纳米颗粒熔点变化规律，验证了Tersoff势函数进行SiC分子动力学模拟的可行性和模型参数的准确性；考察了纯相SiC、富硅(SiC@Si)和富碳(SiC@C)这3种典型SiC纳米颗粒的烧结演化过程；并对烧结过程进行了定量描述，通过烧结颈生长、能量演变和原子扩散等参量分析了烧结机制，重点关注包覆层结构对SiC烧结行为的影响，从而获得包覆颗粒烧结机理。研究结果表明：包覆层的原子扩散性会促进颗粒原子整体迁移，从而加速整体烧结行为。SiC@Si颗粒比SiC@C颗粒更易发生包覆层原子扩散，因而SiC@Si颗粒更易发生烧结；较低的加热速率在一定程度上有利于烧结进行，但并不影响包覆颗粒的原子扩散模式。研究结果对SiC纳米颗粒烧结机制给出了定量解释，有助于理解SiC烧结制备过程的规律。     

卧式双轴搅拌槽的液固两相流数值分析

采用液固两相流的数值模拟方法,针对卧式双轴搅拌器的均质混合,运用FLUENT软件结合非结构化网格划分、Eulefian多相流模型、RNG k-ε湍流模型及离散相模型,在非稳态条件下数值模拟卧式双轴搅拌槽的速度分布、压力分布、湍流强度及颗粒轨迹线的规律,分析不同工况对均质混合效果的影响,并获得搅拌轴扭矩及流场冲刷磨损率.在此基础上,分析搅拌功率、搅拌效率和叶片冲刷磨损率的变化规律.研究结果表明:搅拌功率随粒径增大而减小,随体积分数的增大而增大,与转速近似线性关系;当转速高时,搅拌效率高,且粒径和颗粒体积分数对搅拌效率影响小;当颗粒体积分数大时,磨损量大;当粒径增大时,磨损率先增大后趋于平稳.     

伪半固态触变成形制备SiCp/Al电子封装材料的组织与性能

采用伪半固态触变成形工艺制备了40%、56%和63%三种不同SiC体积分数颗粒增强Al基电子封装材料,并借助光学显微镜和扫描电镜分析了材料中Al和SiC的形态分布及其断口形貌,测定了材料的密度、致密度、热导率、热膨胀系数、抗压强度和抗弯强度.结果表明,通过伪半固态触变成形工艺可制备出的不同SiC体积分数Al基电子封装材料,其致密度高,热膨胀系数可控,材料中Al基体相互连接构成网状,SiC颗粒均匀镶嵌分布于Al基体中.随着SiC颗粒体积分数的增加,电子封装材料密度和室温下的热导率稍有增加,热膨胀系数逐渐减小,室温下的抗压强度和抗弯强度逐渐增加.SiC/Al电子封装材料的断裂方式为SiC的脆性断裂,同时伴随着Al基体的韧性断裂.