SiC_p/2024Al铝基复合材料及其阳极氧化膜的腐蚀行为

用电化学方法研究了碳化硅颗粒增强2024铝(SiCp/2024Al)基复合材料及其硫酸阳极氧化膜在35%NaCl水溶液中的耐蚀性;作为比较,对2024Al的耐蚀性也进行了研究·结果表明,SiCp/2024Al复合材料在35%NaCl水溶液中比相应的基体金属有较大的腐蚀敏感性·SiCp/2024Al复合材料的阳极氧化膜具有良好的耐NaCl溶液腐蚀的能力,但其耐蚀性不如2024Al合金的阳极氧化膜,这是由于氧化膜中SiC颗粒的存在破坏了氧化膜的完整性和均匀性所致·     

往复镦挤2A66铝锂合金室温拉伸性能及韧化机制

利用电子衍射背散射、透射电子显微观察、扫描电镜观察和室温拉伸试验对往复镦挤不同变形道次的2A66合金的组织和力学性能进行了检测和分析.结果表明,往复镦挤可以有效细化2A66铝锂合金组织,使组织更加均匀.随着往复镦挤变形道次增加,2A66铝锂合金中高密度位错逐渐向位错墙和亚晶界转变,粗大的第二相分布更均匀,弥散的β′相有部分回溶到2A66铝锂合金基体中.往复镦挤变形后2A66铝锂合金的塑性大幅提高,强度略有下降,其韧化主要是位错组态的变化、粗大的θ′相的均匀和细化以及弥散的β′相部分回溶的结果.     

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.     

2024Al/Gr/SiCp复合材料耐热性能研究

研究了采用真空热压法制备的2024Al/Gr/SiC_p复合材料高温拉伸性能及长时间热暴露后的室温力学性能,同时对拉伸断口进行分析,探讨了SiC颗粒和石墨对材料耐热性能的影响.结果表明:2024基体合金和2024Al/Gr/SiC_p复合材料在200℃及以下热暴露时,复合材料的强度下降幅度较小,但基体合金的强度下降幅度明显比复合材料的大,这与增强相SiC颗粒与石墨提高了材料的耐热性能有关.在300℃热暴露条件下,2024基体合金和2024Al/Gr/SiC_p复合材料的力学性能快速下降.2024Al及其复合材料的高温拉伸性能随拉伸温度升高而下降,在200℃及以下温度抗拉强度较好,250℃及以上温度抗拉强度快速下降.高温拉伸和热暴露处理后的2024铝合金基体的断裂机制为韧性断裂,2024Al/Gr/SiC_p复合材料的断裂机制为基体韧性断裂及石墨断裂、SiC颗粒与界面分离的混合断裂机制.     

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.     

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。     

SiC颗粒粒径和相对密度对泡沫SiCp/ZL104复合材料压缩性能的影响

采用CaCO3作为发泡剂用熔体发泡法制备泡沫SiC/ZL104复合材料,用CMT5205电子万能试验机对该材料压缩性能进行测试,并分析泡沫SiCn/ZL104复合材料在外力作用下的破坏机理及SiC颗粒粒径和相对密度对该材料压缩性能的影响规律。研究结果表明：泡沫SiCp/ZL104复合材料受轴向压缩时由于孔壁发生弯曲和横向拉伸而呈脆性逐层破坏或沿斜截面断裂的特征;当SiC颗粒粒径由28 μm减小到5 μm时,泡沫5％SiCp/ZL104(体积分数)复合材料的屈服应力由5 MPa增至11MPa;当其相对密度由0.16增至0.32时,对应的屈服应力由5 MPa增至10MPa。     

颗粒增强铝基复合材料的制备及热膨胀性能

以复合材料在电子封装方面的应用为目标,选择粒径大约为4μm的Al2O3、AlN和SiC颗粒,采用挤压铸造法方法制备了颗粒体积分数为40%的3种铝基复合材料。研究表明,所制备的复合材料组织致密,颗粒均匀分布。对比分析表明,复合材料的平均线膨胀系数(CTE)在11.51×10-6～18.62×10-6/K之间并随着加热温度的升高而增大。SiCp/2024复合材料的CTE实测值最低,AlNp/6061次之,Al2O3p/2024略高;Al2O3p/2024的实测值与Kerner模型预测值相符得较好,而AlNp/6061复合材料与ROM模型符合得较好,SiCp/2024复合材料的实测值介于Shapery模型的上下限之间。     

6066Al/SiCP复合材料的组织特征与阻尼性能

研究了经制粉→混料→真空抽气→热挤压工艺制备的6066Al/SiCp复合材料的组织特征与阻尼性能.复合材料的阻尼特征通过动态机械热分析仪(DMTA)测量,得出了2种不同SiC含量的6066Al/SiCp复合材料及6066Al合金在温度为30～250℃,频率为0.1,1,10和30Hz时的阻尼值.利用扫描电镜、光学显微镜对复合材料组织特征进行了分析,根据组织特征及阻尼数据对复合材料的阻尼机制进行了讨论.结果表明将2～3μm的SiC颗粒加入6066Al中,当SiC含量为7%(体积分数)时,增强的SiC颗粒分布较均匀,与基体结合良好;当SiC含量为12%时,SiC易聚集成团.少量SiC能明显提高6066Al的阻尼能力,尤其是高温阻尼性能;6066Al/SiCp复合材料的高阻尼性能主要是SiC颗粒加入后使位错密度大大增加,基体晶界及基体与SiC颗粒界面的存在使材料在循环载荷下消耗能量所致.     

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_p/2024Al铝基复合材料表面颗粒暴露及真空钎焊分析

采用复合材料表面颗粒暴露及表面合金化工艺,利用M6和BAI88S i钎料对S iCp/2024A l铝基复合材料进行钎焊试验,并进行金相分析、拉伸试验和X射线衍射试验。结果表明:采用(NaOH+HNO3)工艺能将复合材料表面颗粒部分暴露出来;采用表面沉积Cu,使用M6钎料,能改善钎缝的结合状态;钎缝与铝基复合材料间无明显界限,结合良好,并形成了有S iC颗粒增强的复合钎缝,S iC颗粒在钎缝中无团聚现象;钎焊接头强度能达到202 MPa;在钎缝中无A l4C3脆性相生成。     

循环压制对喷射沉积7075/SiCp致密化的影响

采用循环压制工艺对多层喷射沉积大尺寸7075/SiCp复合材料(高度H>140mm)进行了致密化加工.研究了循环压制工艺对复合材料沉积坯和挤压坯密度及显微组织的影响规律,测试了复合材料的力学性能.结果表明,循环压制过程中在大的静水压力和剪切应力的共同作用下,复合材料中大部分孔洞逐渐被拉长闭合,致密化效果良好.沉积坯多次循环压制后,SiC颗粒取向平行于基体金属流动方向.挤压坯二道次压制后SiC颗粒破碎明显,分布得到改善,强度可以达到600 MPa以上.     

Effect of graphite powder as a forming filler on the mechanical properties of SiCp/Al composites by pressure infiltration

(38vol% SiCp + 2vol% Al₂O_3f)/2024 Al composites were fabricated by pressure infiltration. Graphite powder was introduced as a forming filler in preform preparation, and the effects of the powder size on the microstructures and mechanical properties of the final composites were investigated. The results showed that the composite with 15 μm graphite powder as a forming filler had the maximum tensile strength of 506 MPa, maximum yield strength of 489 MPa, and maximum elongation of 1.2%, which decreased to 490 MPa, 430 MPa, and 0.4%, respectively, on increasing the graphite powder size from 15 to 60 μm. The composite with 60 μm graphite powder showed the highest elastic modulus, and the value decreased from 129 to 113 GPa on decreasing the graphite powder size from 60 to 15 μm. The differences between these properties are related to the different microstructures of the corresponding composites, which determine their failure modes.     

反复塑性变形法制备SiCp/AZ31镁基复合材料

采用反复塑性变形（RPW）技术,再结合挤压工艺可制备出SiC颗粒增强AZ31镁基复合材料,RPW次数和SiC颗粒的加入量对SiCP/AZ31镁基复合材料显微组织和性能的影响也得到了研究。研究结果表明,随着RPW次数的增加,SiC颗粒逐渐被细化并最终在基体中弥散分布,在RPW为300次时的力学性能最佳;随着SiC颗粒加入量的增加,其室温抗拉强度和硬度都逐渐增大,在SiC颗粒体积分数为6%时达到最大值,分别为371MPa和112。     

TiB2含量对原位自生TiB2/2219铝基复合材料组织与性能的影响

利用混合盐高温反应法制备了原位自生TiB2/2219铝基复合材料铸锭. 通过光学显微镜、扫描电镜、X射线等显微组织表征方法以及弹性模量、室温拉伸和室温摆锤冲击实验等测试手段,研究了TiB2含量对原位自生TiB2/2219铝基复合材料组织和性能的影响. 研究表明,当TiB2质量分数由0提高到5%时,TiB2颗粒尺寸和TiB2/2219铝基复合材料铸锭的平均晶粒尺寸逐渐减小,固溶时效态的TiB2/2219铝基复合材料板材的弹性模量和强度显著上升,但延伸率和冲击韧性下降. 当质量分数为5%时,TiB2/2219铝基复合材料板材的弹性模量、抗拉强度、屈服强度和延伸率分别达到88.7 GPa、（474.2±2） MPa、（400.6±1） MPa和（4.7±0.1）%.     

高应变率下SiCp/Al的断口形貌和变形机制

利用Hopkinson压杆对采用无压浸渗法制备的高体积分数SiCp/Al复合材料进行高应变率冲击压缩实验,研究了应变率对复合材料微观断口形貌的影响,分析了其在高应变率下的变形机制.结果表明：强度较高的复合材料有较强的产生变形局部化的倾向;同时,SiC颗粒尺寸对局部化的形成有明显影响,增强相颗粒尺寸较小（100μm）的复合材料更容易产生变形局部化,在高应变率压缩载荷下,无压浸渗高体积分数SiCp/Al复合材料在增强相颗粒破裂的同时会出现基体的局部化变形,复合材料的损伤行为与材料中的增强相颗粒尺寸密切相关.     

碳化硅氧化对硬铝基复合材料力学性能的影响

分析比较了原始态碳化硅颗粒与莫来石纤维混杂增强硬铝和氧化态碳化硅颗粒与莫来石纤维混杂增强硬铝复合材料的微观结构与力学性能．结果发现,后者的弯曲强度明显低于前者,微观分析表明,后者发生界面反应生成脆性化合物并使基体中的时效强化相减少是其强度降低的原因．     

机械球磨法制备Al/C复合粒子及其对HTPB推进剂的性能影响

为了提高Al粉的活性和燃烧效率,采用机械球磨法制备了一种Al/C复合粒子并优化了球磨条件,当C质量分数为30%、球料比为14、转速为350 rad·s-1、环境介质为正己烷、湿磨时间为2 h时,复合粒子中Al和C的晶粒尺寸分别为33.2 nm和42.5 nm,粒子的相对有效活性为70.33%.同时,研究了复合粒子对HTPB推进剂的黏度、力学、爆热、燃速等的影响.研究结果表明,复合粒子会增加HTPB推进剂的黏度,但是体系是一个典型剪切变稀的流体,复合粒子加入量越多,剪切变稀程度越大,因此选择合适的添加量和加工条件,含复合粒子的推进剂能高质量成型;且复合粒子能有效改善HTPB推进剂的力学强度,当其替代Al粉比例从0%增加到30%,平均最大拉伸强度和断裂强度分别从0.37,0.32 MPa增加至0.75,0.69 MPa;且复合粒子的替代量为15%时,HTPB推进剂的爆热和燃速分别较空白提高9.91%和48.27%.      

工艺因素对SiCp／Mg复合材料中颗粒分布的影响

对机械搅拌法制备ＳｉＣ颗粒增强镁基复合材料的工艺过程进行了探索，着重研究了搅拌温度、搅拌头位置，搅拌速率以及搅拌时间等工艺因素对复合材料中ＳｉＣ颗粒分散性的影响。形成了一种制备微细ＳｉＣ颗粒增强Ｍｇ－３Ａｌ基复合材料的工艺方法，并获得相应工艺参数。