高阻尼6061Al/SiC_p/Gr复合材料中的内耗峰及其阻尼机制

采用喷射共沉积方法制备了 60 61Al SiCp Gr混杂金属基复合材料 (MMC) ,研究了其阻尼性能。结果表明 :该材料在 15 0℃附近有一温度内耗峰 ,且随频率增加该峰峰位向高温移动 ,峰高降低。通过Arrhenius方程测得内耗峰的激活能为 1 17eV。分析认为 ,该峰具有弛豫特性 ,它是在热与应力的双重作用下 ,有位错拖曳点缺陷运动所致 。

SiCp+Gr/2024Al复合材料的力学性能和加工性能

颗粒增强的铝基复合材料已在航空航天、汽车等工业领域获得广泛的使用,但难加工性限制了此类复合材料的广泛应用。选用SiC颗粒和鳞片状石墨作为增强体,采用挤压铸造法制备SiCp+Gr/2024Al复合材料,在保证材料力学性能的前提下改善材料的加工性能。结果表明,复合材料组织致密,石墨和SiC颗粒在基体中均匀分布;铸态组织中SiC和石墨颗粒与基体Al合金都未发现界面反应物;随着石墨的体积分数的增大,拉伸强度和弹性模量都下降,但加工性能得到明显的改善。石墨改善切削性能的机制为影响切屑形成机制和石墨对刀具的润滑作用。

SiCp/6061Al复合材料的电子束焊缝组织及性能

利用电子束焊焊接了2mm厚的SiCp/6061Al复合材料。通过OM、TEM、SEM、X射线衍射及MTS-810综合实验系统对焊缝组织和性能进行了分析。结果表明,随着热输入的减小,焊缝中的针状的Al4C3(界面反应产物)数量及尺寸均减小。热输入降低到30J/mm时可避免针状Al4C3的形成,焊缝中SiCp分布比母材更均匀。TEM分析表明,焊缝中所有残留的SiCp之表面附近均有Al4C3形成,而针状Al4C3是由许多晶体学位向不一的单晶Al4C3构成。SEM断口分析表明,随着热输入的增大,焊缝的断裂机制发生明显的变化,焊缝强度及塑性下降。

SiC_p/Gr颗粒混杂增强6061铝基复合材料中的内耗峰及其阻尼机制

采用喷射共沉积方法制备了SiCp/Gr/ 6 0 6 1铝合金混杂金属基复合材料 ,研究了其阻尼特性。结果表明 :该材料在 15 0℃附近有一温度内耗峰 ,且随频率增加该峰峰位向高温移动而峰高降低。通过Arrhenius方程测得内耗峰的激活能为 1.17eV。分析认为 :该峰具有弛豫特性 ,它是在热与应力的双重作用下 ,由位错拖曳点缺陷运动所致 ,符合位错诱生阻尼机制。

热处理对6061Al/SiC_P复合材料阻尼性能的影响

采用喷射共沉积方法制备了 6 0 6 1Al/SiCP 金属基复合材料 (MMC) ,研究了 5种热处理制度对其组织和阻尼性能的影响 .结果表明 :不同热处理状态的材料 ,在常温下内耗值基本相同 ,而在高温下则存在显著差别 .在 1 0 0℃～ 2 70℃温度范围内 ,阻尼能力的大小顺序为 :炉冷 >空冷 >-70℃淬火 >原样 >-1 95℃淬火 >水淬 ;在试验温度范围内 ( 30℃～ 4 0 0℃ ) ,模量随温度的升高表现为单调下降 ,随应变振幅的增加而增加 ;同一频率下 。

球磨时间对高粒径比SiC_p/6061Al复合粉末形貌及复合材料组织与性能的影响

采用湿磨-高能球磨法对高粒径比的6061Al粉末和SiC混合粉末进行预处理,利用真空热压烧结法制备SiCp/6061Al复合材料。用XRD、SEM、TEM、拉伸强度等测试方法研究球磨时间对复合粉末形貌及复合材料组织和性能的影响。结果表明:在球磨过程中铝粉和SiC颗粒形成复合聚合体,采用乙醇做控制剂,可有效地抑制冷焊反应发生;随球磨时间延长,复合聚合体逐渐变薄并最终断裂;聚合体中碳化硅的含量先增高后降低;铝粉中晶粒尺寸逐渐降低,位错增多;SiC颗粒发生碎化,在基体中分布更加均匀;复合材料的拉伸强度提高,可达到258 MPa。

固溶处理冷却速度对6061Al/SiC_p复合材料阻尼特性的影响

采用喷射共沉积方法制备 6 0 6 1Al SiCp 金属基复合材料 (MMC) ,研究了固溶处理的冷却制度对其阻尼性能的影响。结果表明 :热处理状态不同的材料 ,常温下阻尼基本无差异 ,高温下阻尼则显著不同 ,超过 16 0℃后 ,所有试样的阻尼能力均接近或超过 1× 10 - 2 以上 ;适当选用冷却能力比水强的冷却介质可获得更高的阻尼性能 ,但阻尼能力与冷却速度并不存在线性关系。在本文的试验范围内 ,内耗的应变振幅效应不明显。位错阻尼机制和高温下的位错及界面阻尼机制对这种材料的阻尼性能起主要作用。

SiC_p/6061Al合金复合材料的单轴循环变形行为及其时间相关特性

对 T6热处理后的6061Al 合金与 SiC_p/6061Al 合金复合材料(14%,21%SiC_p)的室温单轴循环变形行为进行了实验研究．讨论了基体合金和其复合材料在不同加载条件下的循环软/硬化行为和棘轮变形特征．实验研究表明：复合材料在宏观层次上体现出与基体相类似的应变循环特性和棘轮变形规律,即复合材料在非对称应力循环下也将产生一定的棘轮变形,并随应力幅值和平均应力的增加而增加；颗粒的引入使复合材料抵抗棘轮变形的能力增强,棘轮变形随颗粒含量升高而下降；复合材料的棘轮行为具有明显的时间相关特性,棘轮应变值依赖于应力率和峰值保持时间．研究得到了一些有助于复合材料循环变形行为本构描述的结论．

电弧超声对SiC_p/6061Al复合材料等离子弧焊缝组织与接头性能的改善作用

通过高频调制等离子电弧激发出电弧超声,以Ti-6061Al合金片作为填充材料对SiC_p/6061Al复合材料进行等离子弧(PAW)"原位"合金化焊接,并与常规PAW进行对比,研究了电弧超声对焊缝组织和性能的影响。结果表明:与常规PAW相比,电弧超声使焊缝组织明显细化,TiN、TiC等颗粒分布更加弥散,且无气孔、裂纹等缺陷,焊缝中没有发现脆性相Al_4C_3的生成;电弧超声使焊缝中心区硬度有一定程度下降;焊接接头抗拉强度提高到252 MPa,比常规PAW焊接接头的提高了约7%;同时拉伸断口韧窝数量明显增加,呈现出明显的韧性断裂特征。

热处理对喷射共沉积SiC_P/6061Al复合材料内耗峰的影响

采用喷射共沉积方法制备了SiCP/6061Al复合材料,研究了五种热处理工艺对其阻尼性能和内耗峰的影响。结果表明:各种热处理状态试样,在150～200℃范围内均出现温度内耗峰,且随频率增加该峰峰位向高温移动,峰高增加。通过Arrhenius方程测得内耗峰的激活能均高于1eV;另外,不同的淬火处理对该内耗峰有明显影响,当淬火冷却速度高于水淬时,随冷却速度的加大,内耗峰峰位向高温移动。

保温时间对SiC_P/Al6061复合材料真空钎焊接头组织性能的影响

采用Al5Si28Cu1.5Ti钎料,在真空钎焊炉中钎焊SiCP为55%的SiCP/Al6061铝基复合材料,钎焊温度580℃,研究了保温时间对接头组织性能的影响。结果表明,活性钛元素提高了钎料对复合材料的润湿性,保温40 min接头的组织性能最好,剪切强度为84 MPa。

采用复合钎料加压钎焊70%SiCp/Al复合材料

采用机械球磨的方法制备了Al-Si-xSiC(x为体积分数)复合钎料,采用复合钎料实现了70%SiCp/Al复合材料的加压钎焊连接.利用SEM和EDS确定了钎缝是由α-Al,Si,SiC,Al2O3等相组成.结果表明,在压力作用下SiC颗粒被固定在钎缝区而使得钎缝区的组织类似于复合材料,钎缝中一定的SiC颗粒可以缓解母材与金属钎料之间的热膨胀系数之差,从而减小了焊接残余应力,可以提高接头的强度,而钎焊施加一定的压力则可促进钎料与SiC颗粒的润湿性.工艺适当时,接头最高强度达到125.7 MPa.

稀土盐封孔Al 6061/SiC_p复合材料阳极氧化膜性能研究

研究了Al6061/SiCp复合材料阳极氧化稀土盐封孔工艺。利用电化学方法评价了氧化膜的耐腐蚀性能，稀土盐封孔氧化膜的耐蚀性与铬酸盐封闭阳极氧化膜具有可比性。利用X射线衍射分析(XRD)了氧化膜的结构，结果表明氧化膜为非晶态。X射线光电子能谱(XPS)分析证明氧化膜表面的主要成分是铈的氢氧化物。

铝-钛-镍-硅合金填料对SiC_p/6061Al基复合材料等离子弧焊接接头组织与性能的影响

以铝-钛-镍-硅合金为填充材料,采用氩/氮混合等离子气体对SiCp/6061Al基复合材料进行等离子弧原位焊接,研究了不同成分合金填料对焊接接头组织与性能的影响。结果表明:填充Al-10Ti-10Ni-3Si合金的焊缝组织均匀、致密,存在少量50μm长的针状相,熔合区Al3Ti相数量较中心区的减少,无灰色针状Al4C3相;填充Al-5Ti-5Ni-5Si合金的焊缝中增强相数量较前者的有所减少,并呈无序分布,同样也无针状相;焊缝由Al N、Al3Ti、TiC、Ni3Al、Ni Ti2、Ti5Si3等相组成;两种接头的抗拉强度分别为215.0 MPa和221.5 MPa。

SiC_p/6061Al复合材料的钨极氩弧焊工艺研究

采用4043与5356焊丝为填充金属对体积分数为10%~15%SiCp/6061Al复合材料进行TIG焊,通过焊缝外观成形、金相分析与拉伸试验,对焊接接头进行了分析。结果表明4043焊丝在焊缝成形、改善熔池流动性、提高接头力学性能等方面均优于5356焊丝,但是焊缝中缺少增强相,最高接头强度只能达到母材的56.7%。

SiC_p表面处理对SiC_p/6061Al复合材料性能的影响

为提高SiCp/6061Al复合材料的性能,采用不同方法对SiC颗粒进行了表面处理,并通过直热烧结法制备了不同SiC表面改性状态的SiCp/6061Al复合材料。研究表明:经过酸洗+高温氧化处理后SiCp表面生成了一层SiO2膜,SiCp的棱角发生钝化,颗粒形貌发生改变;经过碱洗+K2ZrF6处理后,SiCp表面得到粗化,并在SiCp表面析出K2ZrF6。对SiCp进行不同表面处理后,制得的SiCp/6061Al复合材料的性能都得到很大改善,而且碱洗+K2ZrF6处理这种表面处理方法对复合材料性能的改善效果最佳。

烧结温度对SiC_P/6061Al复合材料组织和性能的影响

采用粉末冶金法制备了SiC体积分数为30%的SiC_P/6061Al复合材料。分析了该复合材料加热过程的热化学变化和烧结后的相产物。观察了该复合材料的显微组织。测试了该复合材料的密度和力学性能。研究了烧结温度对该复合材料组织和性能的影响。结果表明:制备SiC_P/6061Al复合材料合适的烧结温度为550~605℃。随烧结温度的提高,复合材料的密度和抗拉强度均增大;在600℃烧结时制备的复合材料的基体与增强体的界面结合情况良好。

含Mg药芯焊丝对SiCp/6061Al等离子弧原位焊接的影响

针对SiCp/6061Al基复合材料焊接接头中增强相颗粒发生偏聚,使接头强度降低的问题,采用不同Mg含量的药芯焊丝(合金元素Al-Ti-Mg)为填加材料,以氩氮混合气为离子气,对SiCp/6061Al基复合材料进行等离子弧原位合金化焊接,研究了该类药芯焊丝对焊接接头组织和性能的影响.研究表明,当焊丝中Mg含量达到15%时,电弧燃烧不稳定,飞溅严重,焊缝成型差,焊缝中有脆性相Mg2Si生成;当Mg≤5%时,电弧能稳定燃烧,无飞溅,焊缝外观成形良好,焊缝组织致密,AlN、TiN和TiC等新生相较为细小,无脆性相Mg2Si和Al4C3产生,接头强度和韧性有所提高,抗拉强度达到213 MPa,为母材强度的67%.拉伸断口分析显示接头具有一定的韧性,但总体上仍表现为脆性断裂.

6061Al/SiCp淬火后残余应力对阻尼性能影响的模拟

采用喷射共沉积方法制备了6061Al/SiCp金属基复合材料(MMC),利用有限元方法对其淬火态下的热残余应力和阻尼性能进行了模拟,计算结果表明,淬火态试样的基体材料中存在显著的残余拉应力,而且水淬态试样要高于干冰淬火态试样,根据位错阻尼机制,基体中的拉伸内应力将有助于位错的开动,从而降低了临界应变振幅的大小,提高了应变振幅相关效应,表现为内耗值有所改善.最后,实验结果再次验证了上述理论分析.

SiCp/6061Al金属基复合材料激光焊接研究

采用高能ＣＯ_２激光束对 ＳｉＣ颗粒增强 ６０６１铝基复合材料 ＳｉＣｐ／６０６１ＡＩＭＭＣ进行激光焊接、研究激光焊接工艺参数及填充材料对焊缝显微组织的影响。结果表明，对 ＳｉＣｐ／６０６１Ａｌ复合材料进行激光焊接，可以获得气孔很少、质量较高的焊接接头，但在激光直接熔化焊接焊缝中形成针状Ａｌ_４Ｃ_３脆性相，脆性相Ａｌ_４Ｃ_３的数量与尺寸随激光束功率密度增加而增大，随焊接速度增大而减少。激光焊接时加入０．３ｍｍ厚的金属钛片作为填充材料，在焊缝中形成ＴｉＣ增强相，从而抑制了脆性相Ａｌ_４Ｃ_３的形成。