SiCp增强铝基复合材料的制备与应用的研究进展

介绍了国内外有关SiCp颗粒增强铝基复合材料研究的进展情况,主要包括SiCp增强铝基复合材料的传统制 备工艺与新的制备工艺,传统应用领域与未来应用前景。

SiCp增强铝基复合材料与Kevlar增强摩擦材料摩擦副摩擦磨损机理研究

采用盘销式摩擦磨损试验机,对SiCp含量为20vol％的铝基复合材料和Kevlar增强摩擦材料组成的摩擦副在干摩擦条件下的摩擦磨损机理进行了实验研究。结果表明:摩擦副在跑合过程中,铝基复合材料中的SiCp颗粒对较软的有机复合材料产生犁削和微观切削效应,磨损机理为铝基复合材料的硬质颗粒对较软的有机复合材料的磨粒磨损;在跑合后的磨损试验中,摩擦材料磨损表面呈现出粘着磨损和塑性变形特征,随着转动速度的增加,塑性流动加剧;摩擦副接触表面发生材料的相互转移,并在铝基复合材料表面形成转移膜,且在较高速度下转移膜更易形成;在高速条件下,摩擦材料表面可见从铝基复合材料的铝合金基体中脱离的SiCp颗粒和熔融迹象;摩擦材料的磨损机理主要为磨粒磨损、粘着磨损和塑性变形。

温度对低延性SiCp增强铝基复合材料动态性能的影响

用冲击能量法 ,对低延性 Si C颗粒增强铝基复合材料得到冲击能外还得到动态屈服载荷、最大载荷、失稳载荷以及应变等多种参量 ,综合分析了温度对各种参量的影响 。

SiCp增强铝基复合材料与芳纶纤维增强摩擦材料摩擦副摩擦学特性与模型研究

对 Si Cp含量为 2 0 % (vol% )的铝基复合材料和芳纶纤维增强摩擦材料组成的摩擦副在干摩擦条件下的摩擦学特性进行了试验研究。试验表明 :摩擦副的摩擦系数受 Kevlar增强摩擦材料的热分解温度所控制 ,当温度低于2 0 0℃时 ,摩擦系数随滑动速度和温度增大而增大 ,并处于较高水平 ;当温度高于 2 0 0℃时 ,摩擦材料发生热分解 ,摩擦系数急剧下降到较低水平。摩擦材料具有磨损量和磨损率随滑动速度增加而减小的明显特征 ,摩擦副具有良好的耐磨性。建立了描述该摩擦副摩擦特性的数学模型。并用其解释了实验中的摩擦学现象。

SiCp增强铝基复合材料的研究

介绍了关于金属基体增强相的选择以及基体、增强相界面有关问题,综述了国内外颗粒加强铝基复合材料制取工艺、相应性能和相应组织性能以及应用前景,并对今后的研究方向作探讨。

颗粒增强铝基复合材料热等静压近净成形有限元模拟

目的建立可靠的模拟方法,以更高效地预测颗粒增强铝基复合材料(PRAMC)粉末热等静压中的形状变化和不同部位致密度的差异,解决传统实验试错方法适用性差且费时费力的问题,满足批量应用的需求。方法以45%(体积分数)SiCp/6092Al复合材料为研究对象,构建了能预测粉末热等静压成形过程的有限元模型。使用Gurson-Tvergard-Needleman(GTN)模型作为粉末本构模型,建立了粉末尺度的代表性体积单元(RVE)对GTN模型进行修正。结果通过对比GTN模型计算结果与实验结果,发现修正后的GTN模型能更准确地预测模型的最终变形尺寸,与修正前相比,相对误差降低了1.6%~2.9%。使用修正后的GTN模型对杯形回转体零件的热等静压成形过程进行预测,最终形状的计算结果与实验结果的相对误差仅为0.2%~3.1%,致密度分布的相对误差在0.5%以内。在探究包套厚度对热等静压过程的影响时发现,随着包套厚度的增大,热等静压过程中的屏蔽作用增强,内部粉体致密度下降。结论为PRAMC热等静压近终形制备的形状和致密度控制问题提供了有限元预测工具,辅助优化了热等静压工艺和包套设计,降低了颗粒增强铝基复合材料热等静压近净成形过程开发的试错成本。

60%SiCp/2009铝基复合材料表面等离子体电解氧化膜的生长和表征

在硅酸盐溶液中采用等离子体电解氧化技术在60%SiCP(体积分数)/2009铝基复合材料表面制备陶瓷膜。研究氧化膜的显微组织、成分、润湿性及其耐腐蚀性能,探讨SiC颗粒表面火花放电的产生机理。结果表明,来自硅酸盐溶液的不溶性化合物(SiO_(2))使SiC颗粒表面产生火花放电,Al-Si-O化合物中的缺陷为SiC颗粒表面放电电流的传导提供优先路径。1200s时铝基复合材料表面形成5.5μm厚的均匀膜层,膜层的表面自由能在40s时达到最大值37.10 m J/cm^(2),并在1200 s时下降到25.95 m J/cm^(2)。此外,等离子体电解氧化处理可以显著提高复合材料的耐蚀性。

多元颗粒协同增强铝基复合材料研究进展

由于颗粒增强铝基复合材料具有优良的综合性能,其成型及制备技术是现阶段关注的热点,也是未来多元颗粒的重要研究领域之一。本文归纳总结了多元颗粒增强铝基复合材料的制备方法,以及搅拌铸造、粉末触变成形、粉末冶金等成型及制备工艺的优缺点。对增强颗粒和基体合金界面润湿性改善的方法及多元颗粒协同增强对铝基复合材料显微结构、力学性能、磨损性能的影响进行了概述,并对未来多元颗粒增强铝基复合材料进行了展望。

等温锻造对CNTs/SiC_(p)混杂增强铝基复合材料力学性能的影响

强韧性匹配是金属基复合材料需解决的关键问题,强度的提升往往导致韧性损失,而混杂增强铝基复合材料可以综合各组元的优点,起到同时增强的协同混杂效应。为探索等温锻造工艺对混杂增强铝基复合材料力学性能的影响,采用真空烧结工艺制备了CNTs/SiC_(p)混杂增强Al-Cu-Mg铝合金复合材料,其CNT和SiC的质量分数分别为0.7%和10%,分别在450℃、460℃、470℃进行了80%变形量的等温锻造加工,研究了等温锻造对复合材料微观组织和力学性能的影响规律。结果表明混杂增强铝基复合材料经过等温锻造加工后的塑性相比烧结态锭坯发生明显上升,材料经470℃等温锻造后同比具有最好的综合力学性能,相比烧结态锭坯的抗拉强度提升了48%,延伸率提升了260%。等温锻造后,组织中的絮状相及细长形SiC颗粒在垂直于锻造方向上发生流线型分布,对材料的拉伸力学性能起到了强化作用。本研究为后续新型高性能铝基复合材料的开发与应用提供一定理论支撑。

增强体表面改性在高导热金属基复合材料中的应用

随着电子技术的高速发展和电子器件的更新换代,电子封装材料的性能需求越来越高。金属基复合材料,尤其是铝基和铜基复合材料具有高导热、低膨胀、高稳定性等特点,是具有广阔应用前景的电子封装材料。然而,金刚石、石墨烯、硅等增强体与基体的润湿性差,或者在高温下与基体发生有害的界面反应,限制了此类高导热金属基复合材料的开发和应用。本文简述了金属基复合材料的界面研究进展,结合影响金属基复合材料界面结合的因素,提出了几种改善界面结合的方法。增强体表面改性是改善金属基复合材料界面的重要途径之一,常用工艺有磁控溅射法、化学气相沉积法、溶胶凝胶法、化学镀法等;最后,对增强体表面改性在高热导金属基复合材料中的应用进行分析和展望。

铝基复合材料制备方法及成型工艺的最新进展

介绍了铝基复合材料当前的发展状况,总结了铝基复合材料的多种制备方法。增强相不同,铝基复合材料的制备方法也不同。铝基复合材料的增强相按照其不同的形貌特征主要分为颗粒增强相、纤维增强相、片状增强相。首先介绍了铝基复合材料的典型制备方法,之后以三种增强相为中心,对其成型工艺进行了说明,列举了不同方法当前的研究进度,最后总结了各种方法在目前研究中存在的问题,并对不同增强相的铝基复合材料的发展前景进行了展望。

SiC颗粒增强6013铝基复合材料时效析出行为及力学性能

采用球磨-冷等静压-热等静压-热挤压工艺制备组织均匀、颗粒分散良好的15%质量比SiC_(p)/6013Al复合材料,并利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜和室温力学性能测试等研究不同人工时效温度下SiC_(p)/6013Al复合材料的析出行为和力学性能.结果表明,复合材料析出行为受热扩散控制,温度升高导致沉淀相析出加速;复合材料中的主要强化相为Mg_(2)Si,而且SiC颗粒能显著增强强度,但也导致复合材料的塑性快速下降;相比基体6013铝合金,15%质量比SiC_(p)/6013Al复合材料能在更低温度、更短时间内达到峰时效,经过人工时效处理后的最高硬度为180 HV_(0.2),抗拉强度为522 MPa.

铝基复合材料的力学性能及耐磨性研究

以铝粉和镁粉为基础材料,以SiC颗粒为增强体材料,制备建筑用的铝基复合材料,研究其力学性能及耐磨性。分别在SiC的质量分数为0~32%时测试铝基复合材料的力学性能,在3~18 MPa的外载荷下摩擦不同距离时,研究复合材料的耐磨性。结果表明:SiC含量较高时,复合材料中SiC团聚较明显,力学性能不佳;SiC的质量分数为8%时,铝基复合材料的硬度、抗拉强度、抗弯强度较优异;当SiC的质量分数为8%时制备的铝基复合材料在较高载荷作用下始终具有良好的耐磨性;摩擦距离越长,铝基复合材料耐磨性降低越多。

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。

熔铸法制备纳米碳增强铝基复合材料研究进展

纳米碳增强体具备优异的力学、热学、电学等性能,是金属基复合材料中理想的增强体之一。将纳米碳增强体与铝基体复合,可以获得具有优异力学性能及导热导电性能良好的复合材料,在新一代飞行器零部件材料展现出巨大潜力。目前急需低成本大规模化制备方法的推广应用,熔铸法是其大规模制备的首选。基于此,本文综述了近年来国内外采用熔铸法制备纳米碳增强铝基复合材料的研究进展,通过纳米碳增强体加入铝熔体方式的不同进行分类,详细介绍了搅拌铸造法、压力铸造法、半固态铸造法、压力浸渗法等纳米碳增强铝基复合材料中主要的铸造方法。分析总结了不同铸造方法的特点及铸件的力学性能,最后指出熔铸法制备纳米碳增强铝基复合材料过程中存在的关键科学问题,并且展望了未来的发展方向。

颗粒增强铝基复合材料6066Al/SiCp的时效析出特性

采用喷射共沉积工艺制备了6066Al基体铝合金以及含不同体积分数增强颗粒的6066Al/SiCp铝基复合材料,与常规熔铸+挤压的基体铝合金比较,喷射共沉积基体铝合金和复合材料的力学性能峰值时效时间明显缩短,即喷射共沉积6066Al和6066Al/SiCp颗粒增强铝基复合材料发生加速时效现象。对材料的微观组织进行常规金相和透射电镜观察,分析了SiCp增强陶瓷颗粒以及喷射共沉积工艺对材料时效析出行为的影响。研究表明:喷射共沉积工艺所形成的非平衡组织中溶质原子浓度高,时效析出驱动力大,有利于时效过程溶质原子扩散和第二相的形核。喷射共沉积材料细化的晶粒组织及复合材料中的高密度位错有利于非均匀形核,是加速材料时效析出动力学过程的主要原因。

SiCp颗粒增强铝基复合材料塑性变形中过程的强化机制与断裂机制研究

综述了SiCp颗粒增强铝基复合材料的强化机制与断裂机制。分析了影响SiCp颗粒增强铝基复合材料强化、断裂的因素及其低塑性的原因,在此基础上提出改善其塑性的几点设想。

SiCp增强2024铝基复合材料超塑性的研究

对搅拌铸造法制备的SiCp/2024Al复合材料超塑性的预处理、力学行为、微观结构及变形机制进行了研究,结果表明,合适的强烈塑性变形是改善复合材料组织进而提高超塑性的有效方法:经小挤压、热轧和冷轧后,在温度为823K、初始应变速率为 1.1×10-3 s-1的拉伸变形条件下,超塑延伸率为405%,超塑变形机制为晶粒的适度长大、动态连续再结晶和适当的微量液相共同协调的晶界滑动:液相不是该复合材料展现超塑性的必要条件。

FSP和颗粒增强耦合工艺下铝基复合材料制备的研究进展

搅拌摩擦焊发展起来的搅拌摩擦加工(FSP)技术因具有优异的微观组织、不产生的界面反应等优点在颗粒增强铝基复合材料的制备方面得到广泛研究。首先综述了影响搅拌摩擦加工的工艺参数,包括旋转速度、移动速度、下压量以及搅拌道次。这些参数影响搅拌时的热输入,同时热输入会改变复合材料的塑性流动,从而影响复合材料的结构和力学性能。然后重点讨论了搅拌摩擦加工铝基复合材料的工艺方法,通过开孔或开槽法添加强化颗粒的直接加工工艺存在着颗粒团聚的问题,严重影响材料的力学性能,而搅拌摩擦加工作为二次成形工艺间接加工复合材料可以有效提高复合材料力学性能。最后提出目前搅拌摩擦加工工艺在颗粒增强铝基复合材料的制备与发展方面存在的问题以及发展趋势。

SiCp/2009颗粒增强铝基复合材料的固溶和时效工艺试验研究

对最新研发的SiCp体积分数为13%的SiCp/2009颗粒增强铝基复合材料进行不同工艺的固溶和时效处理,研究不同固溶和时效工艺对其组织和力学性能的影响。研究结果表明:固溶温度越高,固溶效果越明显。固溶温度为530℃(保温90 min)时,复合材料的性能较佳。随时效温度的升高和时间的延长,复合材料的强度呈先升后降趋势。在时效时间较短时,伸长率较高,当屈服强度达到峰值后,伸长率仍处于较低水平。综合性能和组织分析结果,适宜的时效制度为175℃保温6 h^8 h。同时,对比相同固溶、时效处理的SiCp/2009颗粒增强铝基复合材料的纵横向性能,表明了该复合材料具有各向同性的特点。