非连续增强铝基复合材料固相焊接研究现状

阐述与评价了国内外非连续增强铝基复合材料固相焊接研究现状及发展趋势,分别讨论了摩擦焊、扩散焊、瞬间液相焊在焊接非连续增强铝基复合材料时存在的主要问题、解决措施,特别对瞬间液相焊作了详细的综述.

非连续增强铝基复合材料可再生机制分析

分析了常用的两类基体铝合金：铸造铝合金和形变铝合金与增强体ＳｉＣ或Ａｌ２Ｏ３所制成的复合材料可再生机制，阐述了复合材料的组织特征、界面反应规律，揭示了非连续增强铝基复合材料可再生机制。

非连续增强铝基复合材料开发应用

1 研究进展 在材料制备及成形方面进行了大量的研究工作,深入研究SiCp/Al复合材料的微区力学性能及摩擦磨损性能,优化材料的复合工艺,有效解决了复合材料中气孔率、含铁量、颗粒分布均匀性、界面反应等问题,制造出组织均匀、性能稳定的高质量非连续增强铝基复合材料,材料性能达到同类材料的国际先进水平。研究适合于批量生产的成形工艺、热处理工艺、机加工工艺,针对应用目标的要求,对复合材料的组分和微观组织进行设计和优化,并进行了铝基复合材料的铸造、挤压、轧制。

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。

多元颗粒协同增强铝基复合材料研究进展

由于颗粒增强铝基复合材料具有优良的综合性能,其成型及制备技术是现阶段关注的热点,也是未来多元颗粒的重要研究领域之一。本文归纳总结了多元颗粒增强铝基复合材料的制备方法,以及搅拌铸造、粉末触变成形、粉末冶金等成型及制备工艺的优缺点。对增强颗粒和基体合金界面润湿性改善的方法及多元颗粒协同增强对铝基复合材料显微结构、力学性能、磨损性能的影响进行了概述,并对未来多元颗粒增强铝基复合材料进行了展望。

等温锻造对CNTs/SiC_(p)混杂增强铝基复合材料力学性能的影响

强韧性匹配是金属基复合材料需解决的关键问题,强度的提升往往导致韧性损失,而混杂增强铝基复合材料可以综合各组元的优点,起到同时增强的协同混杂效应。为探索等温锻造工艺对混杂增强铝基复合材料力学性能的影响,采用真空烧结工艺制备了CNTs/SiC_(p)混杂增强Al-Cu-Mg铝合金复合材料,其CNT和SiC的质量分数分别为0.7%和10%,分别在450℃、460℃、470℃进行了80%变形量的等温锻造加工,研究了等温锻造对复合材料微观组织和力学性能的影响规律。结果表明混杂增强铝基复合材料经过等温锻造加工后的塑性相比烧结态锭坯发生明显上升,材料经470℃等温锻造后同比具有最好的综合力学性能,相比烧结态锭坯的抗拉强度提升了48%,延伸率提升了260%。等温锻造后,组织中的絮状相及细长形SiC颗粒在垂直于锻造方向上发生流线型分布,对材料的拉伸力学性能起到了强化作用。本研究为后续新型高性能铝基复合材料的开发与应用提供一定理论支撑。

连续纤维增强树脂基复合材料绿色化技术的研究进展

连续纤维增强树脂基复合材料具有轻质、高强、性能可设计等特点,是航空装备轻量化不可或缺的重要结构材料。由于其主要采用热压罐成型技术制备,成型过程能耗高,热固性树脂回收利用难、成本高,难以满足低碳绿色发展的要求,因此开展可回收绿色复合材料、复合材料低能耗制造以及回收再利用等复合材料绿色化技术研究受到了越来越广泛的重视。笔者介绍了目前连续纤维增强复合材料绿色化技术的发展现状,并探讨了连续纤维增强复合材料绿色化技术的发展前景。

增强体表面改性在高导热金属基复合材料中的应用

随着电子技术的高速发展和电子器件的更新换代,电子封装材料的性能需求越来越高。金属基复合材料,尤其是铝基和铜基复合材料具有高导热、低膨胀、高稳定性等特点,是具有广阔应用前景的电子封装材料。然而,金刚石、石墨烯、硅等增强体与基体的润湿性差,或者在高温下与基体发生有害的界面反应,限制了此类高导热金属基复合材料的开发和应用。本文简述了金属基复合材料的界面研究进展,结合影响金属基复合材料界面结合的因素,提出了几种改善界面结合的方法。增强体表面改性是改善金属基复合材料界面的重要途径之一,常用工艺有磁控溅射法、化学气相沉积法、溶胶凝胶法、化学镀法等;最后,对增强体表面改性在高热导金属基复合材料中的应用进行分析和展望。

60%SiCp/2009铝基复合材料表面等离子体电解氧化膜的生长和表征

在硅酸盐溶液中采用等离子体电解氧化技术在60%SiCP(体积分数)/2009铝基复合材料表面制备陶瓷膜。研究氧化膜的显微组织、成分、润湿性及其耐腐蚀性能,探讨SiC颗粒表面火花放电的产生机理。结果表明,来自硅酸盐溶液的不溶性化合物(SiO_(2))使SiC颗粒表面产生火花放电,Al-Si-O化合物中的缺陷为SiC颗粒表面放电电流的传导提供优先路径。1200s时铝基复合材料表面形成5.5μm厚的均匀膜层,膜层的表面自由能在40s时达到最大值37.10 m J/cm^(2),并在1200 s时下降到25.95 m J/cm^(2)。此外,等离子体电解氧化处理可以显著提高复合材料的耐蚀性。

铝基复合材料制备方法及成型工艺的最新进展

介绍了铝基复合材料当前的发展状况,总结了铝基复合材料的多种制备方法。增强相不同,铝基复合材料的制备方法也不同。铝基复合材料的增强相按照其不同的形貌特征主要分为颗粒增强相、纤维增强相、片状增强相。首先介绍了铝基复合材料的典型制备方法,之后以三种增强相为中心,对其成型工艺进行了说明,列举了不同方法当前的研究进度,最后总结了各种方法在目前研究中存在的问题,并对不同增强相的铝基复合材料的发展前景进行了展望。

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.

铝基复合材料的力学性能及耐磨性研究

以铝粉和镁粉为基础材料,以SiC颗粒为增强体材料,制备建筑用的铝基复合材料,研究其力学性能及耐磨性。分别在SiC的质量分数为0~32%时测试铝基复合材料的力学性能,在3~18 MPa的外载荷下摩擦不同距离时,研究复合材料的耐磨性。结果表明:SiC含量较高时,复合材料中SiC团聚较明显,力学性能不佳;SiC的质量分数为8%时,铝基复合材料的硬度、抗拉强度、抗弯强度较优异;当SiC的质量分数为8%时制备的铝基复合材料在较高载荷作用下始终具有良好的耐磨性;摩擦距离越长,铝基复合材料耐磨性降低越多。

热处理对不同体积分数B_(4)C增强铝基复合材料组织和力学性能的影响

为了探究热处理对碳化硼颗粒增强铝基复合材料(B_(4)C/6061Al)性能的影响,课题组选择体积分数分别为10.0%,17.5%,25.0%和31.0%的B_(4)C增强铝基复合材料进行热处理(535℃保温5.0 h后温水淬,165℃时效4.5 h),采用扫描电子显微镜(SEM)观察复合材料的微观组织形态,并运用万能拉伸试验机测试其力学性能。研究结果表明:随着B_(4)C体积分数的增加,B_(4)C颗粒呈现聚集、破碎和剥落现象;热处理后的B_(4)C/6061Al复合材料的强度随着B_(4)C体积分数的增加而提升,延伸率随B_(4)C体积分数的增加则呈下降的趋势。B_(4)C体积分数为10.0%时,复合材料的屈服强度和抗拉强度分别是220.8和246.0 MPa,延伸率为11.76%;当B_(4)C体积分数增加至31.0%时,复合材料的屈服强度和抗拉强度分别为330.2和358.3 MPa,延伸率为2.18%。热处理之后,复合材料发生了动态再结晶,B_(4)C增强颗粒周围出现高位错密度区域。

渗透法制备非连续体增强铝基复合材料的研究进展

本文提出了制备非连续体(短纤维、颗粒)增强铝基复合材料的两种方法:无压自浸渗法和压力渗透法,并结合国内外近期的研究进展和应用,分析两种工艺过程的特点和工艺原理,总结工艺过程影响因素。

熔铸法制备纳米碳增强铝基复合材料研究进展

纳米碳增强体具备优异的力学、热学、电学等性能,是金属基复合材料中理想的增强体之一。将纳米碳增强体与铝基体复合,可以获得具有优异力学性能及导热导电性能良好的复合材料,在新一代飞行器零部件材料展现出巨大潜力。目前急需低成本大规模化制备方法的推广应用,熔铸法是其大规模制备的首选。基于此,本文综述了近年来国内外采用熔铸法制备纳米碳增强铝基复合材料的研究进展,通过纳米碳增强体加入铝熔体方式的不同进行分类,详细介绍了搅拌铸造法、压力铸造法、半固态铸造法、压力浸渗法等纳米碳增强铝基复合材料中主要的铸造方法。分析总结了不同铸造方法的特点及铸件的力学性能,最后指出熔铸法制备纳米碳增强铝基复合材料过程中存在的关键科学问题,并且展望了未来的发展方向。

原位自生非连续增强钛基复合材料的研究现状与展望

从基体和增强相选取、制备方法、微观结构、界面、氧化特性及力学性能方面综述了目前原位自生非连续增强钛基复合材料的发展状况,结合本文作者的课题研究重点介绍了反应热压法(RHP)制备钛复合材料的工艺以及所制备复合材料显微组织和力学性能。提出了当前研究中存在的问题和今后潜在的发展方向。

SiCp颗粒增强铝基复合材料非共线非线性响应试验观察

采用粉末冶金方法制备的碳化硅颗粒增强铝基复合材料(SiCp/Al)受加工过程工艺影响较易出现SiCp颗粒分布不均等缺陷。传统的金相法及声速扫描法检测该缺陷存在破坏试样及定位困难且灵敏度不高等问题;基于谐波的穿透式共线非线性无损检测方法检测灵敏度高,但易受到其他非线性试验来源的干扰。为解决这一问题,利用基于波束混叠的非共线非线性超声检测方法,观察SiCp/Al的非共线非线性响应,探讨使用该方法检测粉末铝基复合材料非均匀性缺陷的可行性;建立非共线非线性超声检测试验系统,发现LY12铝合金及SiCp/Al试样内部的波型转换与波束混叠现象;利用非共线技术的空间可达、波型转换及频率方向可控等性质,成功剔除了非线性的试验来源,从试验上证明该方法能够观测试样内部的非线性,具备检测SiCp/Al试样均匀性的潜力。试验方法与结果为进一步研究非共线混叠波与粉末铝基复合材料均匀性的相关关系及扫查方法奠定基础。

连续纤维增强铝基复合材料制备技术研究进展

介绍了连续纤维增强金属基复合材料制备技术的发展历史,在对当前主要的连续纤维增强铝基复合材料制备成型工艺分类的基础上,综述了各种制备工艺的基本原理及其优缺点;介绍了制备工艺中的纤维涂层和纤维排布与分散技术对铝基复合材料润湿性、界面结构和材料性能的影响;展望了连续纤维增强铝基复合材料制备工艺的发展方向及工程化需要解决的关键问题。

FSP和颗粒增强耦合工艺下铝基复合材料制备的研究进展

搅拌摩擦焊发展起来的搅拌摩擦加工(FSP)技术因具有优异的微观组织、不产生的界面反应等优点在颗粒增强铝基复合材料的制备方面得到广泛研究。首先综述了影响搅拌摩擦加工的工艺参数,包括旋转速度、移动速度、下压量以及搅拌道次。这些参数影响搅拌时的热输入,同时热输入会改变复合材料的塑性流动,从而影响复合材料的结构和力学性能。然后重点讨论了搅拌摩擦加工铝基复合材料的工艺方法,通过开孔或开槽法添加强化颗粒的直接加工工艺存在着颗粒团聚的问题,严重影响材料的力学性能,而搅拌摩擦加工作为二次成形工艺间接加工复合材料可以有效提高复合材料力学性能。最后提出目前搅拌摩擦加工工艺在颗粒增强铝基复合材料的制备与发展方面存在的问题以及发展趋势。

非连续纤维增强金属基复合材料研究进展

综述了目前国内外非连续纤维增强金属基复合材料的制备方法，包括粉末法、喷射沉积法、铸造法和原位复合法。