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.

国产三维五向M55JCf/Al复合材料的显微组织和弯曲性能

研究国产三维五向M55JCf/Al复合材料的显微组织和致密度以及在室温和350℃下的弯曲性能。结果表明:国产三维五向M55JCf/Al复合材料的致密度为98%,显微组织无明显缺陷,仅存在少量的纤维团聚现象和浸渗微孔缺陷;在室温和350℃的弯曲强度分别为505 MPa和335 MPa,弯曲模量分别为158 GPa和138 GPa,表现出优良的室温、高温弯曲性能。

用渗流铸造法制备Zr_(55)Al_(10)Ni_5Cu_(30)非晶复合材料

用渗流铸造法制备出以Zr55Al10Ni5Cu30合金为基体,以W丝束为增强相的大块非晶复合材料.采用X-射线衍射分析了基体的相组成,在扫描电镜（SEM）下观察了反应界面的形貌,利用电子探针研究了元素的迁移情况.通过改变渗流温度和时间,研究了W丝和基体间界面的作用过程.选择适当的渗流温度和时间,可以制备出长65mm直径4.3 mm的大块W丝束增强Zr55Al10Ni5Cu30非晶复合材料.在一定范围内提高渗流温度降低渗流时间或降低渗流温度延长渗流时间能得到同样的效果在渗流铸造前,液态金属的过热有利于提高基体的非晶形成能力,降低渗流铸造时产生的缺陷.

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。

55%SiCp/A356Al复合材料电阻点焊接头微观组织及性能

采用电阻点焊方法对55%SiCp/A356Al复合材料进行焊接,焊接方案设计为试样无夹层直接焊接和中间夹铝箔焊接。对不同方案下获得的点焊接头微观组织、抗剪强度、显微硬度、熔核直径及界面反应情况进行了分析和比较;建立了高体积分数55%SiCp/A356Al复合材料界面连接模型,讨论了接头强度与界面模型的联系。结果表明,在优化的工艺参数下,接头成形良好,无明显缺陷,点焊接头熔核区SiC颗粒分布均匀,未出现界面反应;试样中间夹铝箔焊接后,界面仅发生强连接和亚弱连接反应,接头强度提高,平均抗剪力2165.6 N,平均熔核直径9.5 mm,显微硬度与微观组织分布相符合,并且与母材硬度无明显差异。

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。

55%SiC_p/6063Al复合材料与玻璃的钎焊工艺研究

以Sn3.0Ag0.5Cu钎料为中间层对镀镍55%(体积分数)SiC_p/6063Al复合材料和覆Ag玻璃基板进行氩气保护钎焊。焊接温度为260、265、270℃,焊接时间为30、35、40 min。通过SEM、EDS和剪切试验分析钎焊工艺对接头性能的影响。结果表明:钎焊前对55%SiCp/6063Al复合材料进行镀镍处理,可明显提高钎料对55%SiCp/6063Al复合材料的润湿性能;对玻璃表面进行金属化处理,可以提高其焊接性能;焊接接头结合致密,无气孔裂纹等缺陷,在焊接参数为260℃、40min条件下,剪切强度最大,为12 MPa。接头断裂形式主要为韧性断裂。

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。

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。

温度对SiCp/Al复合材料接头力学性能的影响

用Al-12Si-20Cu-1Mg-1Ni合金为钎料,对质量分数为55%的SiCp/ZL102复合材料进行真空钎焊,钎焊温度为560、570、580、590、600℃,保温时间为30 min。对不同温度下焊接接头的显微组织、维氏硬度、抗剪切强度、断口形貌进行分析。结果表明:随着钎焊温度增加,接头的剪切强度先增后降,焊接温度为590℃时,钎料与母材间的结合最好,焊缝中心与母材处的硬度值最大,为250.5HV和161.79HV,同时焊接接头的抗剪切强度达最大值60.4 MPa,焊接接头呈脆性断裂和韧性断裂共存的混合断裂形貌。

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。