45%SiCp/Al复合材料切削表面对高斯激光吸收规律研究

为探究45%SiCp/Al复合材料切削表面状态吸收高斯激光的温度变化规律,根据傅立叶热传导公式及碳化硅颗粒、铝基体的热物性参数,计算得出45%SiCp/Al复合材料吸收激光后不同相的温度随时间变化规律。利用有限元仿真方法建立激光加热辅助切削45%SiCp/Al复合材料的温度场有限元预测模型,仿真分析获得激光功率、激光移动速度、激光光斑直径、转速对于激光加热温度场的影响规律,结合切削用量对加热温度的影响规律,建立工件表面切削点处温度的经验公式。基于切削点温度经验公式预测得到的温度场,开展硬质合金刀具和聚晶金刚石刀具的激光加热辅助切削实验研究。通过硬质合金刀具和聚晶金刚石刀具对45%SiCp/Al复合材料开展激光加热辅助切削实验研究。结果表明:使用硬质合金刀具开展激光加热车削45%SiCp/Al复合材料得到的复合材料表面铝/硅元素含量比值达到1.187,对半导体激光的吸收率为0.21;而当使用聚晶金刚石刀具进行激光加热车削获得的切削表面铝/硅元素含量比值为1.047,激光吸收率达到0.23.

车削45%SiCp/Al复合材料刀具寿命及磨损机制研究

为探索金刚石刀具(PCD)和涂层硬质合金刀具加工45%SiCp/Al复合材料时的刀具磨损、切削力、表面粗糙度的变化规律,对45%SiCp/Al复合材料进行了切削试验。分别使用三向测力仪对切削力进行测量,光学显微镜对刀具磨损进行了观察和测量。分析了PCD和涂层硬质合金刀具磨损的演变过程及刀具磨损对切削力、表面粗糙度的影响规律。研究结果表明,对于PCD刀具,前刀面磨损形式依次为晶粒脱落、磨粒磨损、粘结磨损并存在崩刃。后刀面的主要磨损形式为磨粒磨损,并伴有积屑瘤的产生。硬质合金刀具前刀面磨损形式依次为涂层脱落、磨粒磨损,后刀面出现严重磨粒磨损并且出现粘附现象,用PCD刀具切削45%SiCp/Al复合材料,切削力随积屑瘤增长或脱落呈周期性变化。用涂层硬质合金刀具切削时,主切削力是PCD刀具的两倍。对于PCD刀具,表面粗糙度也随积屑瘤呈周期性变化。涂层硬质合金刀具切削45%SiCp/Al复合材料的表面粗糙度大于PCD刀具,并且随切削距离增加急剧增长。

45%SiCp/Al复合材料的微动磨损试验设计与验证

针对运载发射阶段卫星锁轴机构45%SiCp/Al复合材料与TC4材料之间可能存在的微动摩擦磨损与切向接触刚度问题,本文在调研和仿真分析的基础上,设计等效的扫频微动摩擦磨损试验系统。通过夹持力的标定保证最大影响因素接触应力的一致,采用扫频振动模拟摩擦副受载工况,并对45%SiCp/Al复合材料试件表面形貌进行振前振后检测。试验结果表明,45%SiCp/Al复合材料在较高的形状精度和表面粗糙度条件下,能够承受较大载荷的微动摩擦,摩擦副结合面具有良好的切向接触刚度。

SiCp粒径级配对55%SiCp/6061Al复合材料组织和性能的影响

采用真空热压法制备了55%SiCp/6061Al(55%为体积分数)复合材料,研究SiCp粒径级配对复合材料SiCp分布均匀度、致密度和抗弯强度的影响.研究结果表明:粒径级配复合材料组织致密、SiCp分布均匀且SiCp与6061Al合金基体界面结合强度高.双粒径(60+25)μm、质量比4∶1复合材料热处理后抗弯强度由395 MPa提高为548 MPa;三粒径级配为(120+60+25)μm、质量比为1∶1∶1的复合材料热处理前抗弯强度最高,为397 MPa;双粒径级配(106+25)μm、质量比4∶1的复合材料致密度>99.0%、均匀度>90.00%、热处理后抗弯强度>400MPa,具有优异的综合性能.

30%SiCp/2024Al复合材料动态再结晶临界条件

采用Gleeble-1500D热模拟试验机对30%SiCp/Al复合材料进行热模拟试验,其变形温度为623~773K、应变速率为0.01~10s-1。采用加工硬化率法对应力-应变数据进行处理,结合lnθ-ε曲线的拐点和（-（lnθ）/ε）-ε）曲线最小值的判据,研究了该复合材料动态再结晶临界条件。结果表明,30%SiCp/2024Al复合材料的真应力-应变曲线主要以动态再结晶软化机制为特征,峰值应力（σp）随变形温度降低或应变速率升高而增加;该材料的lnθ-ε曲线出现拐点,（-（lnθ）/ε）-ε）曲线出现最小值;临界应变（εc）随变形温度升高与应变速率降低而减小,且临界应变与峰值应变（εp）之间具有相关性,即εc=0.563εp;临界应变与Zener-Hollomon参数（Z）之间的函数关系为εc=7.96×10-3Z0.038。

20%SiCp/Al复合材料磨削机理及表面粗糙度研究

碳化硅颗粒增强铝基复合材料(SiCp/Al)具有优异的材料力学性能,由于SiC颗粒具有较高的硬度使材料加工极其困难。针对体分比为20%的SiCp/2009Al复合材料进行磨削研究,建立了单磨粒磨削有限元模型,对磨削机理和磨削后材料的表面缺陷情况进行仿真分析,并通过磨削试验进行了验证,分析得出形成的表面缺陷有划伤、分层、毛刺、沟痕和凹坑等。根据试验结果,拟合了回归方程,分析了主轴转速、进给速度和磨削深度对表面粗糙度的影响程度。

Ni_3Al基合金及其复合材料抗磨粒磨损行为研究

研究了一种以Ni3 Al为基的复合材料 ,通过引入WC硬质点来改善材料的抗磨性 ,并将该材料与Ni3 Al基合金和 4 5 #淬火钢的抗磨粒磨损行为进行对比研究。结果表明 ,WC/Ni3 Al基复合材料具有良好的抗磨粒磨损性能 ,其抗磨性是 4 5 #淬火钢的 3 34倍 ,是一种极具潜力的高温抗磨材料。

高体积分数SiC_P/6063Al复合材料真空钎焊工艺及润湿机理研究

采用Al-Si-Cu-Mg-Ni五元合金钎料对60vol%SiC P/6063Al复合材料进行真空钎焊,研究了钎焊温度和保温时间对其接头剪切强度的影响,并利用金相显微镜、扫描电镜及能谱分析的方法对接头形貌及界面组织进行了观察分析。结果表明,随着钎焊温度和保温时间的增加,熔融钎料对复合材料的润湿性提高,钎料通过扩散与基体形成冶金结合,在565℃保温12 min后,接头剪切强度最大89.6 MPa,但在高温下随着保温时间的延长,钎缝中Mg元素蒸发聚集形成气孔,从而导致接头结合强度降低。

30% SiC_p/2024Al复合材料的热变形行为

在Gleeble-1 500D热模拟机上采用等温压缩实验研究30%SiC_p/Al复合材料的高温压缩变形行为,获得该材料在温度为623~773 K,应变速率为0.01-10 s^(-1)的条件下的真应力-应变曲线,并在考虑摩擦和变形热效应的基础上对真应力-应变曲线进行修正。对修正后的峰值应力进行线性回归,建立该材料的本构方程。根据材料动态模型,计算并建立30%SiC_p/Al复合材料的热加工图,据此确定热变形流变失稳区。在应变速率为0.01 s^(-1)时,随热变形温度升高,该复合材料发生动态再结晶的体积分数增加。

30% SiC_p/Al复合材料热变形及动态再结晶行为

采用Gleeble-1500D热模拟试验机研究30%SiCp/Al复合材料在温度为623~773 K、应变速率为0.01~10 s-1下的热变形及动态再结晶行为。结果表明：材料的高温流变应力-应变曲线主要以动态再结晶软化机制为特征,峰值应力随变形温度降低或应变速率升高而增大,材料热激活能为272.831 k J/mol。以试验数据为基础,建立q-s和？q/？s-s曲线,从而进一步获得动态再结晶的临界应变和稳态应变,通过试验数据的回归分析,建立动态再结晶的临界应变模型和稳态应变模型,并在此基础上,获得所需要材料的动态再结晶图。

高体积分数SiC_P/Al复合材料与可伐合金间真空钎焊研究

采用真空钎焊方法研究了钎焊温度对55%SiC P/6063Al复合材料与可伐合金4J29异种材料钎焊接头剪切强度的影响。结果表明:在钎焊温度为605℃、保温时间8 min的条件下,钎料铺展充分,钎缝致密,接头剪切强度最高,达到46.6 MPa。通过对接头微观组织形貌和成分分析(EDS)表明,接头区钎料-SiC、Al-SiC是使复合材料钎焊接头强度低于基体合金钎焊接头强度的主要原因。

Ti-Fe粉对颗粒增强45钢基表面复合材料复合层质量及组织的影响

介绍了将SHS原位合成与V-EPC铸渗相结合的方法制备TiC+Al2O3颗粒增强45钢基表面复合材料的显微组织.研究了不同的Ti-Fe粉加入量对表面复合层质量及组织的影响.研究发现:Ti-Fe粉的加入有助于改善表面复合层质量,随着Ti-Fe加入量的增多,组织致密性、均匀性逐渐得到改善;但当Ti-Fe粉增至45%时出现反应不彻底的现象;复合层组织主要由铁素体、Al2O3和TiC组成;靠近基体的复合层组织致密、均匀、硬度较高,复合层表层组织疏松.

55%SiCp/6061Al复合材料与PbO-ZnO-B_2O_3玻璃封接机理研究

主要研究了55%SiCp/Al复合材料与PbO-ZnO-B_2O_3玻璃封接过程中的润湿性和界面结合机理。研究结果显示:随温度升高,玻璃在4种母材上的铺展面积逐渐变大,润湿角减小,润湿能力提高,Al_2O_3陶瓷和SiC陶瓷与玻璃封接的铺展面积较大,润湿角较小,润湿性要优于复合材料。在450~490℃范围内将玻璃与55%SiCp/6061Al进行封接时,当封接温度高于470℃,在封接界面出现气泡,且随着温度升高气泡数量增多,尺寸变大;在460℃下封接时,玻璃与55%SiC/Al复合材料封接界面存在约为12μm的元素互渗区域,490℃时玻璃与Al_2O_3陶瓷的界面分界线清晰,与SiC陶瓷封接界面处,偏向玻璃侧存在SiC颗粒的渗入。