激光功率对PLC控制的SLM成形SiC增强铝基复合材料组织与性能的影响

目的提升激光选区熔化成形(SLM)SiC增强铝基复合材料的力学性能。方法以球形纳米SiC和类球形AlSi10Mg粉末为原料,采用球磨工艺和基于PLC控制的SLM技术制备了SiC增强铝基复合材料(SiC/AlSi10Mg),考察了激光功率对复合材料物相、显微组织和力学性能的影响。结果复合粉末和激光功率为120~240 W的复合材料都主要含Al相和Si相;随着激光功率的增大,Al相择优结晶取向由(111)晶面转变到(200)晶面,在较高激光功率下,SLM成形试样中SiC熔化并与基体材料发生反应形成了Al4SiC4、Al4C3碳化物。在不同激光功率的SLM成形复合材料中都可见暗黑色α-Al基体和灰白色Al-Si共晶;随着激光功率增至210 W,Al-Si共晶组织逐渐碎片化并演变为网状,平均晶粒尺寸和小角度晶界体积分数逐渐增大。当激光功率从150 W增至240 W时,复合材料的纳米硬度和弹性模量先增后减,压缩强度逐渐减小,抗拉强度逐渐增大、断后伸长率先减后增而后又减小。结论当激光功率为210 W时,SiC增强铝基复合材料具有良好的综合力学性能,这主要与组织均匀化、晶粒细化以及碳化物/基体界面结合改善等有关。

中空SiC球形纳米颗粒的合成及吸波性能

特殊结构和组成是决定电磁波吸收性能的关键因素。采用自组装技术合成碳包覆二氧化硅(SiO_(2)@C)的球形纳米颗粒,经高温热处理后制备出中空SiC球形纳米颗粒。通过扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对样品进行微观形貌分析和物相分析,采用矢量网络分析仪对样品的电磁参数进行测试,借助SiC的介电损耗以及其特殊的微观结构对其吸波性能进行调控,并模拟计算不同涂层厚度下样品的反射损耗(RL)。结果表明,随着SiO_(2)@C中碳含量的增加,经高温热处理后生成的SiC纳米颗粒由不规则的形状转变为中空球形纳米颗粒结构。在频率为14.06 GHz时,样品的最小反射损耗(RLmin)为-18.23 dB,有效吸收频带(RL≤-10 dB)达到了5.34 GHz,对应的涂层厚度为1.9 mm,体现出厚度薄、吸收频带宽的特点。