激光熔覆陶瓷颗粒增强金属基复合材料研究进展

陶瓷增强金属基复合材料(MMCs)因其优异的耐磨性、韧性、高温蠕变性能和疲劳强度,广泛应用于生物医学、航空航天、电子等高端工程行业。激光熔覆是在基体表面利用激光束使陶瓷及其他特殊粉末与基体表层融化,并自激冷却形成冶金结合涂层的环保新技术,具有沉积效率高、厚度可控、热变形小、冷却快、稀释率小以及冶金结合等优点。介绍了激光熔覆陶瓷颗粒的形成方式对MMCs性能的影响,讨论了激光熔覆辅助能场及高速激光熔覆技术对MMCs的界面强化效应,并分析了陶瓷颗粒的强化机制和激光辅助能场的作用机制。最后,对目前激光熔覆陶瓷颗粒增强基金属复合材料研究的发展进行了展望。

随机源对颗粒增强金属基复合材料力学性能影响的多尺度分析及实验验证

20%(体积分数)SiC_(p)/2009Al复合材料的准静态拉伸实验结果表明,其失效应变等力学参数具有明显的分散性。采用多尺度有限元的方法研究了两类随机源对20%SiC_(p)/2009Al宏观力学性能的影响。通过对一系列含随机源的细观多颗粒代表体积单元模型进行准静态拉伸模拟,得到了材料失效应变和断裂能各自的随机分布特征及两者之间的相关性特征,然后结合宏观试样模型,实现了实际材料内不同区域材料性能随机性的表征。研究表明,宏观有限元结果与实验数据的吻合性较好,且由于考虑了随机源的影响,宏观有限元结果还能够很好地模拟失效应变等的分散性特征。

颗粒增强金属基复合材料的强化机理研究现状

本文总结了较低颗粒体积分数(≤14%)的颗粒增强金属基复合材料中主要存在的Orowan强化应力、位错强化应力、颗粒承载强化应力和其他强化应力的理论研究现状,以及各项强化应力之间的耦合关系。得出以下结论:(1)降低颗粒尺寸、提高颗粒体积分数和提高颗粒分布均匀性能够同时提高Orowan强化应力和位错强化应力,提高颗粒体积分数还能够提高颗粒承载强化应力;(2)采用微观非均匀分布的颗粒包围金属基体的材料设计方法,通过提高颗粒承载强化应力和提供塑性形变区,能够进一步提高复合材料屈服强度和延展性;(3)晶界强化效应和晶格摩擦应力对复合材料屈服强度也有贡献,但较少通过增强这两项强化效应提高复合材料屈服强度,通常可忽略复合材料中的固溶强化效应;(4)各项强化应力的耦合关系存在线性叠加、乘积叠加和均方根叠加3种形式。线性叠加和乘积叠加适用于纳米颗粒增强金属基复合材料,其中乘积叠加关系应用效果更好;均方根叠加主要应用于微米级颗粒增强金属基复合材料。

喷射沉积成形颗粒增强金属基复合材料制备技术的发展

分析了喷射沉积成形颗粒增强金属基复合材料制备技术的研究现状。系统地介绍了原位反应喷射沉积成形过程中进行的各类反应。在总结国内外喷射沉积成形颗拉增强金属基复合材料制备技术优缺点的基础上,发展了熔铸-原位反应喷射沉积成形金属基复合材料制备新技术。

颗粒增强金属基复合材料的干摩擦性能与磨损机理

颗粒增强金属基复合材料 (PMMCs)具有优良的耐磨性 ,在摩擦磨损领域有着广阔的应用前景。本文评述了近年来关于PMMCs干摩擦磨损行为的研究结果 ,从材料因素和外部条件两个角度分析了各种因素对材料耐磨性、摩擦系数和配偶件磨损的影响 ,总结了不同条件下复合材料的磨损机制 。

改善颗粒增强金属基复合材料塑性和韧性的途径与机制

评述了影响颗粒增强金属基复合材料塑性和韧性的各种因素 ,在此基础上深入研究了颗粒形状对SiCp/LD2复合材料塑性和断裂韧性的影响规律。采用有限单元法分析不同形状的SiC颗粒增强的LD2复合材料的微区力学环境和整体力学行为 ,结果表明颗粒的尖锐化导致基体内应变集中和颗粒尖端断裂的可能性加剧 ,因而降低材料的塑性 ;而在外加载荷的作用下 ,由于复合材料基体整体均处于较高的加工硬化状态 ,因此颗粒形状对材料断裂韧性的影响并不明显。钝化处理过的颗粒和普通颗粒增强的SiCp/LD2复合材料的力学性能对比和断口分析验证了有限元分析的结果。对复合材料的宏观结构进行设计是提高复合材料韧性的一条有效途径。对以高体积分数连续SiCp/LD2复合材料棒作为增强体的LD2宏观结构韧化复合材料的研究表明 ,与同类普通复合材料相比 ,以大比率热挤出的结构设计复合材料断裂韧性可提高 32 % ,已接近基体合金的断裂韧性水平 ;而且材料的断裂功大大提高 ,断裂过程呈现阶段性 ,完全改变了传统复合材料的断裂模式 ,避免了普通颗粒增强金属基复合材料突发灾难性失效的缺点。

一种制备颗粒增强金属基复合材料的新工艺

提出一种新的制备陶瓷颗粒增强金属基复合材料的新方法———块体分散铸造法。介绍了立式混粉、卧式混粉和倾斜式混粉3种混粉方式,并比较了混粉的效果;利用SEM和XRD方法对所制得的复合材料进行了显微组织和成分的分析,检测了铝基体中SiC的存在,证实了块体分散铸造法的可行性。

颗粒增强金属基复合材料凝固过程的数值模拟研究进展

综述了颗粒增强金属基复合材料凝固过程数值模拟在宏观和微观两方面的主要研究进展情况。宏观部分着重介绍了一种耦合质量、动量、能量及溶质平衡方程的多相模型。微观部分介绍了临界速率确定模型并指出模拟的关键在于对颗粒/凝固界面相互作用、微观组织及使用性能的准确预测。最后指出了该研究领域目前存在的问题及发展方向。

铸造法制备颗粒增强金属基复合材料的研究进展

:对铸造法制备颗粒增强金属基复合材料的成型工艺、存在的技术问题及解决措施进行了综合评述 ,介绍了原位反应合成法制备颗粒增强金属基复合材料的特点和工艺 。

原位结晶法制备自生颗粒增强金属基复合材料的研究进展

原位结晶法制备的自生颗粒增强金属基复合材料因其增强体尺寸、形态与分布方式便于人工控制的特点而备受重视。对现有原位结晶法所用基体合金与增强体的选择进行了总结,并对多种增强体分布控制技术进行了系统的对比研究,认为该方法是实现“可设计材料”的重要研究思路之一,并在此基础上对该方法的进一步开发与研究进行了展望。

颗粒增强金属基复合材料微屈服行为的细观力学计算

本文采用细观力学模型 ,计算了颗粒增强金属基复合材料的微屈服行为规律。计算模型是以有限元法、应力二阶矩的割线模量法、Eshelby等有效夹杂方法和双夹杂模型等为基础。计算结果表明在基体材料的微屈服规律符合Brown Lukens线性规律的情况下 ,颗粒增强金属基复合材料的σ 〈εp〉1 2 关系也近似呈线性符合Brown Lukens规律。同时计算了增强体颗粒的含量、热残余应力和位错密度等多方面因素对复合材料微屈服规律的影响。

颗粒增强金属基复合材料的制备进展

介绍颗粒增强金属基复合材料的常用制备工艺,分析各种制备方法的优缺点;论述对颗粒增强金属基复合材料制备技术研究的难点,并展望金属基复合材料的发展。

界面对颗粒增强金属基复合材料强化性能的影响

为提高颗粒增强金属基复合材料的力学性能,采用基于微观组织的胞元模型建模方法,并利用有限元软件ABAQUS着重分析了界面层厚度以及界面层强度对复合材料性能的影响,通过对复合材料中各组成部分的应力、应变云图的获取,形象地说明了各部分的变形规律.研究结果表明,在弱界面层下,随着界面层厚度的增加,复合材料的强化效果并不显著,而在强界面层下,随着界面层厚度的增加,强化效果非常明显;就界面层强度来说,界面越强,所表现出的强化效果就越明显,但当界面层强度比基体大得多时,随着界面层强度的增加,虽然复合材料的强化呈递增趋势,但是递增的幅度已逐渐降低.

颗粒增强金属基复合材料的研究进展

概述颗粒增强金属基复合材料的成型工艺,介绍各种工艺的制备过程、在制备技术中存在的主要问题及解决措施,列举典型制备工艺的优点及应用范围,介绍国内相关的研究成果和应用状况,并对其今后发展的方向进行了探讨。颗粒增强金属基复合材料具有成本低、高强度、高模量、高耐磨性、易于制造等优点。指出颗粒增强钢铁基复合材料是当前研究的重要方向之一,颗粒增强钢铁基复合材料具有广阔的应用前景。

颗粒增强金属基复合材料疲劳研究进展

对近年来颗粒增强金属基复合材料的疲劳研究进行了总结,从疲劳裂纹萌生及疲劳裂纹扩展方面讨论了其疲劳行为及机理,总结了增强颗粒特性、基体特性对其疲劳性能的影响,展望了颗粒增强金属基复合材料疲劳研究的发展前景。

颗粒增强金属基复合材料制备工艺的综述

概述了颗粒增强金属基复合材料的种类,介绍了目前颗粒增强金属基复合材料的常用的制备工艺。

颗粒增强金属基复合材料的超声振动磨削放电加工研究

针对含有颗粒增强相的难加工复合材料,提出了一种超声振动磨削放电加工方法。以SiCP/Al复合材料为例,简述了超声振动磨削放电加工的原理,分析了超声振动磨削放电加工的材料蚀除过程,探讨了超声振动对加工过程的影响机理。通过SiCP/Al复合材料加工试验,比较超声振动磨削放电加工与普通放电加工的优劣。结果表明,针对颗粒增强金属基复合材料,超声振动磨削放电加工方法优于普通放电加工的结论。

颗粒增强金属基复合材料中界面附近位移场测量的探索

本文采用数字散斑相关法对高能超声法制备的颗粒增强金属基复合材料在拉伸变形过程中颗粒与基体的界面处的位移进行了测量与分析。实验结果表明,界面处所发生的位移变化要大于颗粒和基体内部所发生的位移,说明在颗粒与基体合金的界面处存在着导致应变集中的缺陷,从而导致了颗粒增强金属基复合材料失效过程中常常出现颗粒与基体在界面处脱粘的损伤形式。文中对造成实验误差的主要原因作了分析。

颗粒增强金属基复合材料的加工现状

颗粒增强金属基复合材料(PRMMCs)具有优良的综合物理机械性能,属于难加工材料之一,也是国内外切削领域研究的重点.目前该类材料的加工方法主要采用普通切削加工和非常规机械加工两大类.本文主要介绍PRMMCs加工技术的进展,不同加工方法的适应性及其亟待研究解决的问题,以期对该领域的课题研究与成果应用提供参考.

颗粒增强金属基复合材料的制备及应用

本文主要综述了颗粒增强金属基复合材料发展所采用的主要制备工艺、增强体材料和基体材料以及主要研究成果和面临的主要问题,并介绍了金属基复合材料在汽车工业中的应用。