机械合金化B_4Cp/Al复合材料的微观组织结构特征

采用增强体颗粒预处理和机械合金化技术成功制备了高性能B4 Cp/Al复合材料 ,研究了材料的微观组织结构和力学性能。 17% (体积分数 )B4 Cp/6 0 6 1Al复合材料的屈服强度为 415MPa,抗拉强度为 470MPa ,比常规粉末冶金复合材料的屈服强度和抗拉强度分别提高 6 9%和 70 %。高性能复合材料中B4 C颗粒形貌近似球形 ,平均粒度为 0 49μm ,颗粒均匀分布 ,颗粒与基体之间存在近百纳米厚的界面层 ,界面层中铝晶粒极其微细 ,呈带状且有序分布 ,并且界面层中弥散分布着纳米级颗粒。断口中增强体颗粒与基体之间界面结合良好。

SiCp/Al复合材料薄壁板模态分析

运用ANSYS软件对Si Cp/Al复合材料薄壁板进行模态分析,获得前10阶固有频率以及相应振型,并研究了几何尺寸对其振动特性的影响。结果表明:薄壁板的固有频率随厚度的增加呈现上升趋势;而高度和宽度的增加会使其固有频率呈现下降趋势;其中,厚度的变化对固有频率的影响最大。靠近自由端部分振动幅度较大;而且阶数越高,局部振动变形越密集。靠近约束端1/5部分,振动幅度极小。

正交车铣SiCp/Al复合材料薄壁回转体振动信号的实验分析

运用MAZAK INTEGREX200Y机床上正交车铣SiCp/Al复合材料薄壁回转体试件,通过PCI-1712高速数据采集卡采集刀杆主轴的加速度振动信号,分析了不同刀具转速和工件转速对刀杆主轴振动的影响。结果表明切削力激振频率"i远小于薄壁件固有频率,且使用该参数不会引起颤振;刀具转速对切削振动有很大影响,正交车铣加工时应通过调整转速比,避开颤振敏感的刀具速度。分析结果对正交车铣加工薄壁件有指导意义。

烧结温度对SiC_p/Al复合材料组织与性能的影响

借助于直热法粉末触变成形,通过控制加电方式,压制成形并烧结制备SiC_p/Al复合材料,并对复合材料进行微观组织分析及热物理性能与力学性能测试,研究烧结温度对复合材料微观组织、热膨胀系数、热导率及抗弯强度的影响。结果表明:随烧结温度升高,复合材料内气孔减少,热膨胀系数先减小后增大,热导率逐渐增大,抗弯强度先增大后减小。最佳烧结温度为600℃,此温度下制备的含SiC_p体积分数60%的SiC_p/Al复合材料中,SiC_p颗粒分布均匀,材料组织致密;室温至250℃平均热膨胀系数小于5.0×10-6℃-1,其室温热导率为165W/(m·℃),密度为3.01 g/cm3,复合材料的抗弯强度为340 MPa。

温度对B_4C_p/Al基复合材料挤压的影响

针对目前挤压制备B_4C_p/6061Al基复合材料中需反复实验确定工艺参数的问题,给出了结合有限元技术仿真模拟挤压过程,分析得出工艺参数的方法.该方法借助Solidworks软件建立了B4Cp/6061Al基复合材料棒料挤压模型,通过热压缩试验数据构建材料的本构方程,完成Deform-3D软件对体积分数为20%的B4Cp/6061Al基复合材料在400℃,450℃,500℃,550℃4种温度下棒材热挤压过程宏观模拟.结果表明,随着温度增加,挤压过程中等效应力减小,等效应变增大,挤压力减小,且在500℃温度下,挤压制备的B4Cp/6061Al基复合棒材损伤最小,等效应力、等效应变及挤压力较合理.该方法可有效分析挤压过程中温度、挤压力等参数,为实际挤压加工提供参考.

SiC_p/Al复合材料薄壁件断裂损伤仿真研究

利用有限元仿真软件ABAQUS对体积分数为56%的Si C_p/Al复合材料薄壁件进行切削加工仿真,研究了切削加工过程中不同切削深度对工件产生裂纹的位置和出现裂纹时工件顶部变形量的影响规律。结果表明:切削深度的改变会对工件产生裂纹的位置和出现裂纹时工件顶部变形量有不同的影响,其中切削深度在1mm左右会使工件上出现裂纹的位置急剧改变,裂纹出现位置从工件的中部变化到工件的下部,增大切削深度后裂纹的位置集中出现在工件下部区域;而切削深度改变,在工件上出现裂纹时,工件顶部的变形量没有太大变化,主要集中于0.7mm左右,这主要是Si Cp/Al复合材料内部Si C颗粒数量多、粒径大使得自身协调变形能力差的缘故。

均匀化退火时间对SiC_p/Al复合材料腐蚀性能影响

本文选择在600℃均匀化退火,通过控制保温时间,研究其对复合材料界面反应的影响。采用XRD、SEM及EDS观察复合材料界面结构及成分的变化,利用普林斯顿2273三电极电化学工作站极化曲线及电化学交流阻抗揭示保温时间对SiC_p/Al复合材料耐蚀性差异。结果表明:经不同均匀化退火时间的SiC_p/Al复合材料,SiC颗粒与基体结合较好无孔洞,同时有界面反应相Si、MgAl_4O_2、Al_4C_3生成,随着保温时间的延长白亮相不断增多,白亮相即Si。SiC_p/Al复合材料在不同退火保温时间下腐蚀过程均是由活化控制的,其腐蚀电位变化很小。随着保温时间的延长,腐蚀速率先减小后增大,在3 h时腐蚀速率最小,即腐蚀电流最小值5.3E-6 A/cm^2,电化学阻抗值先增大后减小,在3 h时阻抗值最大值3.42E4Ω·cm^2。

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。