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。

工艺参数对B_4C颗粒增强铝基复合材料板材挤压过程的影响

为研究工艺参数对B_4C颗粒增强铝基复合材料板材挤压过程的影响,采用DEFORM-3D软件对B4C颗粒增强铝基复合材料板材的挤压过程进行有限元模拟,讨论不同工艺参数(摩擦因数、挤压速度和坯料初始温度)对板材挤压过程的影响,分析在不同的挤压条件下,模具出口处板材的各场变量(平均应力、等效应变)随工艺参数的变化规律.结果表明,当摩擦因数μ为0.2时,板材的平均应力分布最均匀;挤压速度v为1mm·s^(-1)时,板材的平均应力及等效应变分布最均匀;温度过高会降低板材平均应力和等效应变的均匀性.

电磁离心铸造B_4C和SiC增强铝基复合材料的研究

研究了电磁离心铸造B4C颗粒和SiC颗粒同时增强Al基复合材料在不同励磁电压下两种颗粒的分布,以及颗粒分布对复合材料硬度的影响。试验结果表明,在电磁离心铸造过程中施加0V励磁电压时,在试样截面上B4C颗粒和SiC颗粒分别分布在内外两侧,施加50V励磁电压时,B4C趋于向外层均匀化分布;施加100V励磁电压时SiC趋于向内层均匀化分布。颗粒的分布决定了硬度值的分布变化。

原位生成TiB_2增强B_4C基复合材料设计与反应热力学研究

本文采用原位生成法设计了SiC TiB2 B4C和Al2 O3 TiB2 B4C两种新型多元颗粒增强B4C复合材料。根据原位反应生成TiB2 增强相的组织设计思路 ,通过计算反应生成焓ΔH和自由能ΔG的热力学数据 ,证明了原位反应制备所设计材料的可行性。经研究原位反应过程 ,发现原位反应经过若干不稳定中间相的过程 ,最终形成预期设计的多元增强相成分。

电弧熔炼Ti6Al4V/B_(4)C复合材料微观组织与力学性能

采用真空电弧熔炼技术制备了不同含量B_(4)C的Ti6Al4V/B_(4)C钛基复合材料,并采用光学显微镜、扫描电子显微镜、显微硬度计、静态压缩及拉伸测试等对其微观组织及力学性能进行了表征分析。结果表明,电弧熔炼过程B_(4)C与钛基体原位反应生成TiB,TiC及TiB_(2)相,TiB呈现一维生长晶须状,TiC呈现颗粒状,在B_(4)C质量分数为10%时生成块状TiB_(2),并可能会形成特殊的中空棱柱状结构Ti(B_(x)C_(y))聚合物。原位反应生成的TiB_(2)可显著提高钛基复合材料的显微硬度。当B_(4)C质量分数为0.5%时,钛基复合材料原位反应生成的连续网状、均匀分布的TiB和TiC试样具有最优力学性能,试样最大抗压强度值达到1990 MPa,最大压缩应变为35.5%,压缩性能超过熔炼钛合金,抗拉强度达到1034 MPa,与熔炼钛合金材料相比提高近24%,但塑性有所降低,并随着B_(4)C含量增加,抗拉强度逐渐下降,其断裂方式由韧性断裂转变为脆性断裂。

喷丸处理对Al_(18)B_(4)O_(33)晶须增强铝基复合材料残余应力和微观结构的影响

对Al_(18)B_(4)O_(33)晶须增强铝基复合材料进行常规喷丸(室温)与热喷丸(200℃)处理,研究了喷丸处理后表层残余应力分布,采用X射线衍射线形分析方法对表层微观结构进行表征,并研究了其显微硬度。结果表明:喷丸处理后复合材料表层的残余压应力随着距表面距离(深度)的增加先增大后减小,且热喷丸处理后的残余压应力大于常规喷丸处理后的;随着深度的增加,喷丸处理后表层的晶块尺寸增大,微观应变减小,且热喷丸处理后的晶块尺寸与微观应变小于常规喷丸处理后的;喷丸处理后表层的位错密度与硬度随着深度的增加而降低,且热喷丸处理后的位错密度与硬度均高于常规喷丸处理后的。

B_(4)C改性SiC/SiC复合材料自愈合机理研究

采用预浸料–熔渗工艺制备了B_(4)C改性SiC/SiC复合材料(SiC/SiC–B_(4)C复合材料),研究了SiC–B_(4)C改性基体在700℃、1000℃、1200℃、1350℃下氧化50 h的本征氧化行为及自愈合规律,有效观察到了基体的自愈合行为,同时考察了SiC/SiC–B_(4)C复合材料的抗氧化性能,通过材料重量变化和强度保持率衡量其在氧化环境中的损伤程度,揭示了氧化行为。研究结果表明,氧化初期B_(4)C开始发生氧化反应,此时的液态自愈合相主要成分为B_(2)O_(3)。随着温度的升高,氧化生成的SiO_(2)将与B_(2)O_(3)结合生成硅硼玻璃相,当温度进一步升高至1350℃时,由于硅硼玻璃分解加剧,导致自愈合效果减弱。此外,高温导致的硅硼玻璃黏度下降也将有利于氧化介质扩散。SiC/SiC–B_(4)C复合材料在1200℃氧化50 h后仍保持较好的力学性能,说明B_(4)C氧化后生成的B_(2)O_(3)、SiO_(2)等黏流态物质可以在一定程度上封填裂纹,赋予材料高温下自愈合机制。

无压浸渗法制备B_4C/Al复合材料研究

采用无压浸渗法,分别以纯铝、超硬铝LC4和铸造铝合金9Si-3Mg-1Zn为渗体和碳化硼陶瓷预制体进行复合,制备出有高陶瓷体分比的B-Al-C陶瓷-金属复合材料,弯曲强度350～600MPa,韧性5～9MPa·m-1/2,采用扫描电镜,X射线衍射仪和金相显微镜和透射电镜对材料的微观结构进行分析,分析结果表明材料界面复合良好,在碳化硼和铝的界面有薄的Al3BC反应层生成使碳化硼与铝紧密结合,在复合材料中碳化硼形成连续的骨架结构,金属相起到增韧、增强的作用。

电弧熔炼Ti6Al4V/B_(4)C复合材料微观组织与力学性能

采用真空电弧熔炼技术制备了不同含量B_(4)C的Ti6Al4V/B_(4)C钛基复合材料,并采用光学显微镜、扫描电子显微镜、显微硬度计、静态压缩及拉伸测试等对其微观组织及力学性能进行了表征分析.结果表明,电弧熔炼过程B_(4)C与钛基体原位反应生成TiB,TiC及TiB_(2)相,TiB呈现一维生长晶须状,TiC呈现颗粒状,在B_(4)C质量分数为10%时生成块状TiB_(2),并可能会形成特殊的中空棱柱状结构Ti(B_(x)C_(y))聚合物.原位反应生成的TiB_(2)可显著提高钛基复合材料的显微硬度.当B_(4)C质量分数为0.5%时,钛基复合材料原位反应生成的连续网状、均匀分布的TiB和TiC试样具有最优力学性能,试样最大抗压强度值达到1990 MPa,最大压缩应变为35.5%,压缩性能超过熔炼钛合金,抗拉强度达到1034 MPa,与熔炼钛合金材料相比提高近24%,但塑性有所降低,并随着B_(4)C含量增加,抗拉强度逐渐下降,其断裂方式由韧性断裂转变为脆性断裂.

Mg与MgO对Al_2O_3颗粒增强铝基复合材料的影响

用液态复合方法制造Al2O3颗粒增强铝基复合材料,研究Mg与MgO对改善增强颗粒与基体润湿性的作用。结果表明,在830℃下,镁对增强体颗粒Al2O3/基体润湿性的改善随着基体中镁含量的提高而提高,表现为复合材料中能加入的Al2O3颗粒增加。MgO具有改善增强体颗粒Al2O3/基体润湿性的作用。αAl2O3颗粒与MgO颗粒之间是界面相MgAl2O4,MgAl2O4呈条块状分布在界面处,厚度约为100nm。

B_4C_p/AZ91D复合材料的制备及力学性能

采用搅拌铸造法制备出了B4Cp/AZ91D复合材料。对该复合材料进行显微组织观察表明,B4C颗粒分布较均匀,通过对材料的室温拉伸性能及硬度测试,发现添加了B4C颗粒后硬度明显提高,拉伸强度也有所提高。

用于反应堆乏燃料贮存和运输的B_4C/Al复合材料研究进展

B4C/Al复合材料是一种集结构和功能于一体的中子吸收材料,在反应堆乏燃料贮存和运输领域有着广阔的应用前景。综述了B4C/Al复合材料的主要制备工艺及国内外研究现状,并展望了未来的发展方向,最后指出随着我国核电事业的发展,B4C颗粒增强铝基复合材料将作为研究重点并在辐射屏蔽领域广泛应用。

金属诱发无压浸渗技术制备B_4C/Mg复合材料的磨损行为与机制（英文）

利用金属诱发无压浸渗技术制备的B_4C/Mg复合材料为实验材料,研究该材料的磨损行为与磨损机制。在销盘式实验装置上对施加不同载荷(20、40、60和80N)以及磨损速率为250r/min实验条件下的磨损行为进行评价。结果表明:B_4C/Mg复合材料在所施加载荷下均比纯Mg基体表现出更优异的抗磨性能。作为诱发浸渗剂的金属Ti颗粒,其含量对B_4C/Mg复合材料的磨损性能具有一定影响。纯Mg基体的主要磨损机制是磨粒磨损;而对于B_4C/Mg复合材料,当施加载荷较低时,主要磨损机制为粘着和层离;当施加载荷较高时,其磨损机制为加热软化熔化或塑性变形。

基体合金对B4C/Al复合材料力学及抗弹性能的影响

为研究基体合金对B4C/Al复合材料力学性能及抗弹性能的影响,选择强度、硬度和塑性各不相同的5083Al、2024Al和7075Al铝合金为基体合金,采用压力浸渗工艺制备B4C颗粒增强体积分数为55%的B4C/5083Al、B4C/2024Al和B4C/7075Al复合材料,并对其进行力学性能和抗弹性能测试。结果表明:3种B4C/Al复合材料的力学性能特征与基体铝合金相对应,B4C/7075Al复合材料的强度和硬度最高,抗侵彻能力最好,侵彻深度为15.7 mm,防护系数为4.13;B4C/5083Al复合材料的塑性最好,其靶板整体能力最好。

混合粉末半固态成形Al7075/B_4C复合材料在不同实验条件下的显微组织和力学行为（英文）

通过混合粉末半固态成形法制备B_4C增强铝基复合材料。先将Al7075元素粉末在机械搅拌状态下逐渐添加到酒精溶液中,然后通过高能球磨将Al7075元素粉末与B_4C颗粒混合,最后将Al7075/B_4C混合粉末在半固体状态下冷压成型。研究基体颗粒尺寸(20、45和63μm)、增强相的体积分数(5%、10%和20%)和半固态压制压力(50和100 MPa)对复合材料的形貌、显微组织、密度、硬度、压缩强度和抗弯强度的影响。实验结果表明,当大的B_4C颗粒(45μm)分布在小的基体相颗粒(20μm)中时,材料的显微组织最均匀。基体颗粒尺寸大于增强相颗粒尺寸的复合材料中团聚量大于10%(体积分数)。团聚区域的液相难以渗透到孔隙中,降低复合材料的密度和强度。采用20μm Al7075和20%(体积分数)45μm B_4C粉末在100 MPa下压制的复合材料表现出最高的硬度值(HV 190)和抗压强度(336 MPa)

增强颗粒在铝基复合材料中的作用

主要讨论了铝基复合材料中常用的几种增强颗粒SiC、B4C、TiC、Al2O3、TiB2、AIN的特性及制备中可能与基体发生的界面反应和改善方法，从而可选取适当的铝基体与增强颗粒组合，通过适当的方法，制备出高性能的复合材料。

真空辅助熔模铸造制备A6063/SiC-B_4C混杂复合材料(英文)

采用真空辅助熔模铸造技术制备A6063/SiC-B4C混杂复合材料。首先,采用平均粒径分别为60μm和55μm、质量比为85%和15%的SiC和B4C粉末制备圆柱形的SiC-B4C预制块。然后,将预制块放入圆柱形石膏粘结块熔模中,在真空辅助铸造机中将A6063铝熔体浸渗到预制块中。采用阿基米德方法测定预制块中的孔隙度。对制备的复合材料进行硬度测试、图像分析、SEM观察和EDX成分分析。结果表明,采用真空辅助熔模铸造技术,铝熔体能将够成功地浸渗到预制块中。

铝基复合材料粘结质量超声C扫描检测技术

采用超声C扫描水浸聚焦技术检测Al2O3纤维增强铝基复合材料活塞镶环粘结质量。设计制作Al2O3纤维增强铝基复合材料活塞模拟对比试样,利用模拟对比试样研究镶环粘结质量超声C扫描检测工艺。结果表明,超声C扫描水浸聚焦技术可实现对Al2O3纤维增强铝基复合材料活塞镶环粘结质量缺陷的定性、定位、定量检测。

激光熔化沉积制备TiB+TiC/Ti6Al4V复合材料微观组织研究

激光熔化沉积制备的钛合金微观组织中常出现异常粗大的柱状晶粒,限制了其在复杂承力结构件方面的应用。为降低原始晶粒的尺寸,提高合金强度,本文基于原位自生反应原理,在Ti6Al4V粉末中添加少量的颗粒增强体B_(4)C得到混合粉末,并通过激光熔化沉积工艺制备出熔覆层以及多层钛基复合材料(TMC)。利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和显微硬度仪等测试手段研究了B_(4)C的添加对Ti6Al4V合金微观组织的影响规律,并对其作用机制进行了分析。研究表明:B_(4)C的添加降低了原始β晶粒的尺寸,并强化了合金基体。当添加1wt.%B_(4)C颗粒时,晶粒的外延生长得到有效抑制,原始β晶粒开始出现柱状晶向等轴晶转变(CET)的趋势,柱状晶粒尺寸由原始的平均600μm减小到50μm。同时,B_(4)C与钛基体发生原位反应形成的混杂增强相TiB和TiC富集在晶界,构成三维网状结构,不仅限制了晶内α相的生长,同时也起到了第二相强化的作用,使基体的硬度较基材提高了15%以上。

原位生成(Al_2O_3)p/(Al-4wt.%Mg)复合材料的TEM观察

本文用TEM研究了原位反应合成方法制备的Al2 O3增强铝基复合材料 ,发现在Al 4wt.%Mg基复合材料中的尖晶石型反应产物MgAl2 O4以“界面MgAl2 O4”、“弥散MgAl2 O4”和“晶内MgAl2 O4”三种形态存在。原位生成的Al2 O3以“晶内MgAl2 O4”为衬底形核长大 ,并在界面富集形成“界面MgAl2 O4”。