B元素添加对超声辅助铸造法制备B_(4)C_(p)/Al复合材料显微组织和力学性能的影响

通过在Al-B_4C-K_2TiF_6反应体系中添加KBF_4引入B元素,采用超声辅助铸造法制备B_(4)C_(p)/Al复合材料。研究B元素添加对复合材料显微组织、力学性能及界面反应机理的影响。实验结果表明,添加B元素可以改变B_(4)C_(p)/Al的界面结构,使更多的小粒径TiB_2颗粒分布在基体中,因此空化和声流效应进一步增强,熔体中的B_4C团簇被破碎,使复合材料组织更加均匀、综合力学性能得到改善。

B_(4)C_(p)/6061Al复合材料的热变形组织演变研究

为探究B_(4)C_(P)/6061Al复合材料的热变形组织演变规律,进一步优化材料的性能,课题组采用控制变量法,利用热压缩试验分别探究了在不同热变形条件(变形温度、应变速率及应变量)下B_(4)C_(P)/6061Al复合材料的微观组织特征。结果表明:变形温度越高,6061铝基体内部原子的热激活能增大,动态再结晶的形核速度提升,晶粒尺寸也不断增大;随着应变速率增大,复合材料发生动态再结晶的时间缩短,阻碍了晶粒的生长,不利于6061铝基体发生动态再结晶;应变量增加,复合材料的流变应力增大,提高了6061铝基体动态再结晶的形核效率。在不损害复合材料塑性的前提下提高强度和韧性的方法,对改善材料塑性成形能力和优化成形工艺(如轧制、锻造、挤压等)有借鉴意义。

微/纳双尺寸B_(4)C颗粒增强铝基复合材料的粉末冶金合成及后续热处理

采用放电等离子烧结(SPS)、热挤压+轧制(HER)、粉末冶金工艺及后续T6热处理制备了微/纳双尺寸B4C颗粒增强铝基复合材料。研究了制备过程中复合材料的显微组织演变和力学性能。结果表明:B4C颗粒分布由SPS状态的网状分布转变为挤压轧制态的均匀分布,平均晶粒尺寸由烧结态的3.12μm细化至挤压轧制态的1.56μm。由于纳米B4C的钉扎作用,亚结构比例达到66.5%。T6热处理后,材料内部析出弥散分布的Mg_(2)Si。微米B4C周围分布明显的动态再结晶晶粒,且晶粒尺寸远小于弥散分布Mg_(2)Si的基体区域。由于T6热处理只能有效地消除第一内应力,因此轧制态和热处理态复合材料的应力分布相似。烧结态复合材料的维氏硬度、显微硬度和抗拉强度分别从HV 55.45、0.86GPa和180 MPa提高到HV 77.51、1.08 GPa和310 MPa。T6热处理后,尽管内部存在着析出强化,但由于晶粒粗化,复合材料的析出强度分别为HV 70.82、0.85 GPa和230 MPa。

热轧高含量B_(4)C颗粒增强Al基复合材料的成形性能

高含量B_(4)C(B_(4)C≥30wt%)颗粒增强Al基(B_(4)C_(P)/Al)复合材料具有优异的结构和功能特性,尤其是具有优异的中子吸收性能,在核防护领域被用做屏蔽材料使用。但由于高含量B_(4)C颗粒的加入,使B_(4)C_(P)/Al复合材料变形困难。采用ABAQUS数值模拟方法对不同变形量下B_(4)C_(P)/Al复合材料的热轧过程进行数值模拟分析,在480℃温度下对热压烧结的B_(4)C_(P)/Al复合材料坯料进行轧制,并对其微观组织和力学性能进行分析。数值模拟结果表明,热轧变形量达到60%以上时,B_(4)C_(P)/Al复合材料板材表面中间区域应力较小,侧面应力较大,在板材边缘容易产生残余应力。研究结果表明,随轧制下压量的增加,B_(4)C_(P)/Al复合材料中B_(4)C颗粒分布明显均匀,位错密度增加。当轧制变形量达到70%时,B_(4)C_(P)/Al复合材料的屈服强度提高至249.46 MPa,极限抗拉强度提高至299.56 MPa。在拉伸过程中,B_(4)C颗粒优先断裂,但并未与基体界面脱黏,B_(4)C颗粒承受了主要载荷,Al基体发生塑性流动,从而提高了B_(4)C_(P)/Al复合材料的强度。

铝基复合材料表面四价铈转化膜的研究

研究了铝基复合材料 Al 6 0 6 1 /Si CP表面四价铈转化膜的成膜工艺 ,讨论了各工艺参数对转化膜性能的影响。利用湿热试验、盐水浸渍试验和电化学方法评价了转化膜的耐腐蚀性能并与其它类型转化膜进行了比较 ,结果表明四价铈转化膜的耐腐蚀性能优于复合材料 Al6 0 6 1 /Si CP表面的化学氧化膜和阳极氧化膜。