铝酸盐体系中氧化时间对碳化硅颗粒增强铝基复合材料微弧氧化膜层的影响

[目的]探究氧化时间对碳化硅颗粒增强铝基(SiC_(p)/Al)复合材料微弧氧化膜层的影响。[方法]选用铝酸盐体系作为电解液,对SiC_(p)/Al复合材料进行微弧氧化处理,分析氧化时间对膜层组织结构、物相、厚度、粗糙度、结合力、电绝缘性及耐蚀性的影响。[结果]随着氧化时间延长,膜层逐渐变得连续均匀,厚度增加。若氧化时间过长,膜层会出现层叠现象,形成大尺寸微孔及裂纹,且生长速率越来越低。膜层结合力随氧化时间延长先增大后减小,在60 min时最大,达到39.85 N。氧化时间为10 min时,膜层的电绝缘性及耐蚀性最优,100 V和500 V电压下的绝缘电阻分别达到3.11×10^(12)Ω和1.41×10^(12)Ω,腐蚀电位为-0.6298 V,腐蚀电流密度为1.332×10^(-7)A/cm^(2)。[结论]SiC_(p)/Al复合材料表面微弧氧化膜层的连续性、均匀性及生长速率均与氧化时间有关。需选择合适的氧化时间,才能制备出连续、均匀且综合性能优异的膜层。

颗粒增强铝基复合材料热等静压近净成形有限元模拟

目的建立可靠的模拟方法,以更高效地预测颗粒增强铝基复合材料(PRAMC)粉末热等静压中的形状变化和不同部位致密度的差异,解决传统实验试错方法适用性差且费时费力的问题,满足批量应用的需求。方法以45%(体积分数)SiCp/6092Al复合材料为研究对象,构建了能预测粉末热等静压成形过程的有限元模型。使用Gurson-Tvergard-Needleman(GTN)模型作为粉末本构模型,建立了粉末尺度的代表性体积单元(RVE)对GTN模型进行修正。结果通过对比GTN模型计算结果与实验结果,发现修正后的GTN模型能更准确地预测模型的最终变形尺寸,与修正前相比,相对误差降低了1.6%~2.9%。使用修正后的GTN模型对杯形回转体零件的热等静压成形过程进行预测,最终形状的计算结果与实验结果的相对误差仅为0.2%~3.1%,致密度分布的相对误差在0.5%以内。在探究包套厚度对热等静压过程的影响时发现,随着包套厚度的增大,热等静压过程中的屏蔽作用增强,内部粉体致密度下降。结论为PRAMC热等静压近终形制备的形状和致密度控制问题提供了有限元预测工具,辅助优化了热等静压工艺和包套设计,降低了颗粒增强铝基复合材料热等静压近净成形过程开发的试错成本。

SiC颗粒增强6013铝基复合材料时效析出行为及力学性能

采用球磨-冷等静压-热等静压-热挤压工艺制备组织均匀、颗粒分散良好的15%质量比SiC_(p)/6013Al复合材料,并利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜和室温力学性能测试等研究不同人工时效温度下SiC_(p)/6013Al复合材料的析出行为和力学性能.结果表明,复合材料析出行为受热扩散控制,温度升高导致沉淀相析出加速;复合材料中的主要强化相为Mg_(2)Si,而且SiC颗粒能显著增强强度,但也导致复合材料的塑性快速下降;相比基体6013铝合金,15%质量比SiC_(p)/6013Al复合材料能在更低温度、更短时间内达到峰时效,经过人工时效处理后的最高硬度为180 HV_(0.2),抗拉强度为522 MPa.

冷热循环对颗粒增强铝基复合材料微屈服行为的影响

采用微屈服强度测试、透射电镜和高分辨透射电镜分析，对经过不同冷热循环工艺处理后的颗粒增强铝基复合材料的微屈服行为进行了研究。结果表明，冷热循环次数虽然对颗粒增强铝基复合材料微屈服行为的宏观规律没有本质的影响，但是仍然影响颗粒增强铝基复合材料的微屈服行为。对球形颗粒而言，小应变量下的微屈服强度随冷热循环次数的增加而增高；但对棱形颗粒而言，循环次数的影响较为复杂。研究还表明，冷热循环次数影响颗粒增强铝基复合材料微屈服行为的主要原因是其位错组态和残余应力在不同的循环次数下有明显的不同。

颗粒增强铝基复合材料6066Al/SiCp的时效析出特性

采用喷射共沉积工艺制备了6066Al基体铝合金以及含不同体积分数增强颗粒的6066Al/SiCp铝基复合材料,与常规熔铸+挤压的基体铝合金比较,喷射共沉积基体铝合金和复合材料的力学性能峰值时效时间明显缩短,即喷射共沉积6066Al和6066Al/SiCp颗粒增强铝基复合材料发生加速时效现象。对材料的微观组织进行常规金相和透射电镜观察,分析了SiCp增强陶瓷颗粒以及喷射共沉积工艺对材料时效析出行为的影响。研究表明:喷射共沉积工艺所形成的非平衡组织中溶质原子浓度高,时效析出驱动力大,有利于时效过程溶质原子扩散和第二相的形核。喷射共沉积材料细化的晶粒组织及复合材料中的高密度位错有利于非均匀形核,是加速材料时效析出动力学过程的主要原因。

SiC颗粒增强铝基复合材料细观损伤的温度效应

SiC颗粒增强铝基复合材料的宏观力学行为与其微观损伤机理密切相关,随温度的升高,材料力学性能明显下降,SiCp/A356复合材料表现出不同的细观损伤机理.文中对真空双搅拌方法制备的质量分数为20%的SiC颗粒增强铝基复合材料在室温和高温下的细观损伤机制进行了研究,在试样断口上,通过扫描电镜观察到了不同的裂纹萌生和扩展机制,根据不同温度下表现出的不同失效方法,归纳出了复合材料细观损伤的温度效应曲线.研究表明,在室温下复合材料的裂纹萌生以基体撕裂和颗粒断裂为主,高温下其裂纹萌生机制以颗粒脱离和基体撕裂为主.

SiC颗粒增强铝基复合材料的热变形本构方程及其优化

通过热压缩试验研究了SiC颗粒增强铝基复合材料在应变速率为0．001—1s^-1，变形温度为713—773K时的热成形性能，并在试验数据分析的基础上，引入Zener—Hollomon参数建立了用于描述复合材料高温变形行为的本构关系模型，通过分析比较和对本构方程的进一步优化，提高了颗粒增强型铝基复合材料本构方程的拟合精度，使得计算值更接近于试验值。

颗粒增强铝基复合材料的研究与发展

金属基复合材料(MMCs)是新材料的重点研究领域,尤其是颗粒增强铝基复合材料(PRA)在金属基复合材料中占有重要地位。介绍了颗粒增强铝基复合材料的组分、性能、界面、制备新技术和应用,并提出了当前颗粒增强铝基复合材料研发过程中所面临的问题,展望了其发展趋势。

SiC颗粒增强铝基复合材料高速铣削工艺研究

从颗粒增强金属基复合材料的应用和切削加工现状出发 ,针对SiC颗粒增强铝基复合材料的高速切削加工性能进行了试验分析。通过铣削试验 ,研究了铣削速度对铣削力、加工表面粗糙度、表面形貌以及刀具磨损的影响 ,分析了该材料的高速切削机理 ,并获得了能够保证对其进行高效高精度加工的合理工艺参数。

碳化硅颗粒增强铝基复合材料(SiC_p/2024Al)的热变形行为

采用Gleeble-1500热模拟实验机对17％SiCp/2024Al(体积分数)复合材料在温度为573-773 K、应变速率为0.02-0.5 s-1变形条件下的热变形行为进行了研究.结果显示,复合材料的流变应力随变形温度的升高、应变速率的降低而降低,采用位错-颗粒交互作用模型能够合理的解释复合材料的应力-应变行为;采用Power-Arrhenius型速率方程 对复合材料的热变形激活能Q进行了计算,结果显示复合材料在不同的温度区间具有不同的激活能,其中在623-723 K的变形温度区间内,激活能为250 kJ·mol-1。

泡沫SiC颗粒增强铝基复合材料的制备工艺和拉伸强度

介绍了一种新的泡沫金属材料—泡沫 Si C颗粒增强铝基复合材料 ,泡沫的孔隙率为 6 0 %～ 85 %。用 Ti H2 作发泡剂 ,采用直接发泡工艺制备。由于复合材料熔体自身粘度较大 ,不需要采用任何增粘措施 ,发泡工艺简单 ,易于操作。该泡沫材料比普通泡沫铝或铝合金具有更高的抗拉。

SiC颗粒增强铝基复合材料的热成形性能与热加工图

通过热压缩试验,研究了SiC颗粒增强铝基复合材料在应变速率为0.001～1s-1,变形温度为713～773K的热成形性能。结果表明:所研究复合材料的真应力随变形温度的升高、应变速率的降低而降低,同时采用Zener-Hollomon参数对其热变形方程进行了研究,建立了铝基复合材料的热变形方程,并综合考虑应变速率与温度的影响,采用动态材料模型建立了所研究复合材料的热加工图,同时根据Malas’s稳定性准则确定了其非稳定变形区的范围。

颗粒增强铝基复合材料微观损伤仿真及实验研究

SiCp/A356复合材料的宏观力学行为与其微观损伤机理密切相关。随着温度的升高,材料力学性能明显下降,SiCp/A356复合材料表现出的微观损伤机理不同。本文建立了球形SiC颗粒与铝基体组成的复合材料单元体计算模型,采用该模型对复合材料的微观损伤机理进行了仿真研究,分析得到的复合材料微观损伤机理与实验观测结果相吻合。在常温下复合材料的裂纹萌生以基体撕裂和颗粒断裂为主;高温下其裂纹萌生机制以颗粒脱离和基体撕裂为主。

悬浮铸造对粉煤灰漂珠颗粒增强铝基复合材料组织性能的影响

研究了悬浮铸造对粉煤灰漂珠颗粒增强铝基复合材料组织性能的影响。结果表明:加入与基体同种成分不同量的悬浮剂,复合材料(漂珠体积分数为5%)的硬度提高,但强度和塑性有所下降;当加热温度为800℃、加入量为3%时,硬度与耐磨性分别增加13.10%和20.10%,强度和伸长率则分别降低了23.80%和43.54%。

Al_2O_3颗粒增强铝基复合材料激光加热辅助切削的切削特性

利用 YAG激光对 Al2 O3颗粒增强铝基复合材料加热 ,进行车削试验 ,通过对切削过程中的三向切削力、刀具磨损、切削表面参与应力及表面组织成分的分析 ,利用组织错配理论建立了颗粒增强金属基复合材料切削的物理模型 ,阐述了颗粒增强型铝基复合材料激光加热辅助切削的内部作用机理 ,利用物理模型解释了复合材料激光加热辅助切削过程中切削力下降、刀具磨损降低。

颗粒增强铝基复合材料滑动摩擦行为的载荷依赖性

用盘一块式摩擦试验机,在30 m/s的滑动速度和0.1～0.8 MPa的法向载荷(压强)范围,研究了SiC颗粒增强6061铝合金对碳基材料滑动摩擦行为的载荷依赖性。观察并分析了法向压强对动摩擦因数的随机波动行为、摩擦初期的过渡行为及摩擦面状态的影响。重点讨论了相对稳定期动摩擦因数的平均值μAV、标准偏差σ以及过渡期时间t*和初始值μ0对法向压强pn的变化规律。结果表明,随pn值增大,t*线性减小,μ0基本不变,而μAV非单调变化(在大约pn<0.25 MPa的范围内急剧增大,大于这个压强则缓慢减小),σ的变化趋向与μAV类似。

SiC颗粒增强铝基复合材料钎焊技术的研究进展

本文概括了SiC颗粒增强铝基复合材料的特性以及真空钎焊技术的研究现状,着重介绍了铝基复合材料真空钎焊技术的研究进展。从复合材料自身的特点、钎料成分设计、润湿机理及钎焊工艺参数等方面分析了SiC颗粒增强铝基复合材料真空钎焊存在的问题,针对性地提出了相应的解决思路和设计方案。

颗粒增强铝基复合材料强化机制的研究现状评述

颗粒强化机制研究对于复合材料的设计及性能预测具有极其重要的意义,一直是复合材料学领域的研究热点。但相关的系统报道甚少,本文就颗粒增强铝基复合材料的强化机制从直接强化、间接强化与混合强化三个方面展开综述,并指出这些强化机制所存在的不足及其发展趋势。

颗粒增强铝基复合材料弹性模量的影响因素

以SiCp／6066A1复合材料为例，计算和分析了界面性能参数（界面／基体模量比、界面泊松比和界面体积含量）及细观结构参数（颗粒形状、排列方式和尺寸变化方式）对颗粒增强铝基复合材料弹性模量的影响．结果表明：组分性能与界面性能对复合材料的弹性模量影响显著，细观结构的影响不明显，在工程应用中可以忽略细观结构的影响．在保证复合材料延伸率的前提下，最有效增加复合材料弹性模量的途径是改善复合材料的界面结合情况．当界面模量为基体模量的20％～30％时即可获得满意的增强效果．

颗粒增强铝基复合材料细观损伤演化特征及最弱环损伤模型

研究了颗粒增强铝基复合材料韧性断裂的细观损伤演化特征,提出了细观损伤的最弱环模型,并建立了宏观损伤参数与细观损伤机理之间的联系。分析了颗粒尺寸、体积百分比和热处理状态对损伤演化的影响。研究结果表明:宏观损伤演化可以用幂指数形式来表示,细观最弱环模型能够揭示损伤机理,损伤演化模型计算的结果与实验结果吻合较好。