挤压铸造SiC／ZL109铝合金双连续相复合材料的凝固组织

研究了挤压铸造工艺参数和SiC泡沫增强体对ZL109铝合金基体凝固组织的影响,探讨了复合材料的凝固过程．结果表明,采用先浇注基体熔体、后放置骨架的复合工艺制备的复合材料组织比先放置骨架、后浇注熔体的复合材料均匀; SiC泡沫增强体降低了复合压力对基体组织的影响,使得提高复合压力虽然可以细化基体的组织,但效果不明显． SiC泡沫增强体对基体的晶粒尺寸没有明显的影响,但是改变了晶粒的形态．泡沫孔内的α-Al初晶表现为粗大的柱状晶,其方向垂直于泡沫增强体的筋．泡沫孔的尺寸越小,越容易形成枝晶组织,枝晶的方向性越强． SiC／ZL109铝合金双连续相复合材料基体凝固时, α-Al 首先在泡沫筋的附近形核,然后逐渐向泡沫孔的中心长大．α-Al枝晶形成轮廓以后,中心富硅区发生共晶反应,筋表面的共晶硅最后形成．

SiC_p/ZL109铝基复合材料微弧氧化层的微观组织特征

对ZL10 9合金和SiCp/ZL10 9复合材料表面进行微弧氧化 ,利用扫描电镜对微弧氧化层微观组织特征进行了研究 ,比较测试两种材料微弧氧化层的硬度。发现ZL10 9合金和SiCp/ZL10 9复合材料都可以进行表面微弧氧化 ,其微弧氧化层由两层结构组成 ,分别为疏松层和致密层。ZL10 9合金微弧氧化层主要由不同结构的Al2 O3 相组成 ,SiCp/ZL10 9复合材料微弧氧化层由Al2 O3 和MgAl13 O40 组成。对微弧氧化层形成进行了分析。

激光沉积制造SiC/ZL114A复合材料组织及力学性能研究

为了提高铝基复合材料送粉式激光沉积制造成形工艺,本文开展了SiC/ZL114A铝基复合材料的激光沉积制备研究。采用光学显微镜、电子万能试验机对复合材料的组织及力学性能进行分析,研究了激光沉积工艺参数和SiC颗粒含量对显微组织及拉伸性能的影响。结果表明:复合材料的组织由ZL114A基体组织和SiC颗粒组成,随着激光功率密度的增加,沉积层中部的SiC含量增多,但表面的SiC含量减少。经多道多层沉积后,使SiC颗粒重新分布,SiC颗粒在沉积层中分布均匀;当SiC颗粒含量为10%时,材料的强度最高,随SiC颗粒含量的增加,SiC/ZL114A复合材料的强度和塑性持续下降。本文可促进铝基复合材料在航空航天等复杂领域的应用。

SiC_p/ZL109复合材料中15RSiC/Si界面的TEM研究

用 TEM研究了离心铸造的 Si Cp/ ZL10 9复合材料中的 15R Si C/ Si界面。Si C/ Si界面结合紧密 ,无孔洞 ,无过渡层。 15R Si C与其周围的 Si保持以下位向关系 :( 110 5) Si C/ / ( 111) Si,[112 0 ]Si C/ /[112 ]Si。

SiCp/ZL109复合材料热处理工艺优化

利用正交试验和极差分析法优化了SiCp增强铝基复合材料热处理工艺,结果表明:当固溶温度为500℃、固溶时间为2 h、时效温度为175℃、时效时间为12 h,经热处理后的复合材料的硬度最佳,其中时效温度起主要作用,其次是固溶温度.

TiB_2+SiC混杂颗粒增强的ZL109复合材料

在原位合成工艺制备TiB2颗粒增强ZL109复合材料基础上,通过加入SiC颗粒增强铝基复合材料,制备了TiB2+SiC混杂颗粒增强ZL109复合材料。结果表明:TiB2颗粒在铝合金熔体中具有良好的悬浮稳定性,而且在TiB2+SiC混杂颗粒增强铝基复合材料中,由于TiB2颗粒的存在,有效抑制了SiC颗粒的沉降行为,熔体经45 min静置仍可获得颗粒分布均匀的复合材料,这使得制备高模量复杂形状零件的直接铸造成型成为可能;在TiB2+SiC混杂颗粒增强铝基复合材料中,颗粒的混杂作用对复合材料弹性模量的提高具有协同作用,能够大幅度提高复合材料的弹性模量,其弹性模量较计算值提高14.7%;对于(10%TiB2+10%SiC)/ZL109混杂增强铝基复合材料,经T6热处理后,材料抗拉强度可达到275 MPa,弹性模量提高到105.8 GPa。

原位合成TiB_2/ZL109复合材料的高温蠕变行为

采用原位合成方法制备了TiB2超细颗粒增强ZL109复合材料,对材料进行了高温拉伸蠕变实验。实验结果表明,复合材料在高温恒应力条件下,表现出高的名义应力指数和高的名义蠕变激活能,优于纯Al和ZL109合金,而且比常规外加颗粒复合材料具有更好的高温蠕变性能。引入门槛应力概念,复合材料的蠕变实验结果能够用微观结构不变模型来解释,说明复合材料的蠕变受到基体点阵扩散的控制。复合材料的蠕变断裂行为可以用Monkman Grant经验公式来描述,蠕变断裂特征为延性断裂。

原位合成TiB_2/ZL109复合材料的热处理特性

利用TiB2颗粒在共晶Al-Si基体中易于分散和生成颗粒超细的原理,用混合盐法制备了原位TiB2颗粒增强ZL109为基体的复合材料。颗粒加入后材料的硬度明显提高,如对颗粒质量分数为8.3%的复合材料材料T6处理后,其布氏硬度较基体ZL109提高了41.7%。对不同颗粒质量分数的复合材料固溶时效行为的研究表明,颗粒的加入,抑制了材料的固溶扩散进程,加速了复合材料的时效进程。用有效扩散理论分析了颗粒增强复合材料的固溶时效特性。

富镧混合稀土对莫来石短纤维增强ZL109复合材料高温强度的影响

本文作者在基体合金中加入适量富镧混合稀土和适当提高锰量及铁量，使该复合材料在３００℃时的瞬时强度提高到１６５ＭＰａ，３５０℃时的瞬时强度提高到１１４ＭＰａ，４００℃时的瞬时强度提高到７７ＭＰａ。作者通过对莫来石短纤维增强ＺＬ１０９ 复合材料的高温强度特性及高温下的断裂机理的分析，认为适量加入富镧混合稀土，可以改善基体合金液同纤维之间的润湿状况，生成以纤维为基底长大的金属间化合物。

K_2O·8TiO_（2W）／ZL109复合材料的制备、性能以及界面结构

本文采用挤压铸造方法制备出钛酸钾晶须增强ＺＬ１０９复合材料（Ｋ＿２Ｏ·８ＴｉＯ＿（２ｗ）／ＺＬ１０９ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ），该复合材料的室温和３００℃下的抗拉强度与基体金属相当，而在２００℃下的抗拉强度却大大高于基体金属。作者用高分辨率透射电镜对该复合材料进行了研究。发现在晶须与铝之间存在着ＴｉＯ过渡层。

硅酸铝短纤维/ZL109复合材料的机械性能

对硅酸铝短纤维增强铝基复合材料的硬度和时效硬化行为以及常温和高温下的拉、压强度等机械性能进行了测试.结果表明,硅酸铝短纤维不仅明显提高了复合材料的硬度.而且改变了复合材料的时效过程;硅酸铝短纤维也同样大大提高了复合材料的室温与高温强度.同时.热残余应力是导致复合材料拉、压机械性能不同的主要原因.

短纤维取向对Al_2O_(3f)+C_f/ZL109复合材料干滑动摩擦磨损性能的影响

利用挤压铸造法制备了 Al2 O3 f+Cf/ZL10 9短纤维混杂金属基复合材料 ,并利用统计学方法对比研究了在滑动速度 0 .837m/s、载荷 196 N条件下纤维取向对该混杂复合材料干滑动摩擦磨损性能的影响 .结果表明 :在纤维平行取向和垂直取向时 ,该混杂复合材料的磨损率和摩擦系数均服从正态分布 ;平行取向情况下磨损率均值大于垂直取向下的磨损率 ,而摩擦系数均值小于垂直取向 ;纤维垂直取向有利于复合材料耐磨性能的提高 。

Al_2O_(3f)+C_f/ZL109铝基混杂复合材料的制备及热处理

利用预制体挤压浸渗法制备了 Al2 O3f+Cf/ ZL10 9短纤维混杂金属基复合材料 ,并研究了固溶和时效时间对该混杂复合材料力学性能的影响。结果表明 :复合材料中两种纤维混杂分布均匀 ,经热处理后 ,复合材料基体组织细化 ,较佳的热处理工艺参数为 5 10℃固溶 4 h,170℃时效 4～ 8h。

SiCp/ZL108复合材料的时效行为

液态搅拌法制备了SiCp/ZL108复合材料,试验研究了该复合材料固溶处理后的时效行为。复合材料ZL108-20vol%SiCp在515℃固溶处理后,180℃时效,3h～7h达到时效峰值,硬度HBS167.6。自然时效2d～7d后硬度达到峰值硬度HBS134.5。复合材料SiCp/ZL108固溶处理后人工时效可以大幅提高其性能水平。

纤维长度对M/ZL109复合材料强度及可靠性的影响

对在相同的挤压工艺参数的条件下,用具有不同的长度分布及平均长度的莫来石短纤维与ZL109复合得到复合材料,然后比较这些复合材料的抗拉强度及其分散度,考察和分析了纤维长度分布状况及平均长度对复合材料的强度及强度数据分散性的影响规津,发现纤维长度分布和纤维平均长度对短纤维增强金属基复合材料的强度有影响.尤其是能明显地影响复合材料的强度值波动范围;纤维平均长度越大,复合材料的强度值波动范围越大即材料的可靠性越低.

3Al_2O_3·2SiO_2_f/ZL109复合材料的界面反应

利用电子探针、透射电子显微技术，研究了挤压铸造法制备的莫来石（３Ａｌ２Ｏ３ ·２ＳｉＯ２ ）纤维增强ＺＬ１０９ 合金复合材料的纤维与基体界面。研究中未发现纤维与基体界面有Ｃｕ 元素偏聚及其析出相与反应产物，而界面有明显的Ｍｇ、Ｓｉ元素偏聚，并发生Ｍｇ＋ ２ＳｉＯ２＋ ２Ａｌ→ＭｇＡｌ２Ｏ４＋ ２Ｓｉ反应，反应产物ＭｇＡｌ２Ｏ４

Al_2O_(3f)+C_f/ZL109复合材料筒形预制件制作

研究用真空负压整形法和挤压法制备ZLl09合金基氧化铝纤维与炭短纤维混杂纤维筒形预制件。试验结果表明,利用挤压铸造工艺,可以制得组织致密、纤维分布均匀的Al2O3f+Cf/ZL109混杂纤维复合材料。复合材料中基体与增强相之间的界面结合良好,没有夹杂物。纤维增强相在基体中分布均匀,主要呈二维分布。

碳纤维含量对C_f/ZL109复合材料常温拉伸性能的影响

采用液态模锻法制备出单一碳纤维增强ZL109复合材料,并研究碳纤维含量对复合材料常温拉伸性能的影响。结果表明,碳纤维的加入对ZL109的常温抗拉强度是不利的,这主要与纤维与基体的界面、纤维取向等有关;但随着碳纤维体积百分数的增加复合材料的强度略有提高,这说明碳纤维在一定程度上起到了承载作用。

铸态硅酸铝短纤维/ZL109 复合材料性能的实验研究

比较了铸态硅酸铝短纤维／ＺＬ１０９复合材料与ＺＬ１０９合金的机械性能，磨损性能及摩擦性能．结果表明，由于硅酸铝短纤维的加入，使抗拉强度提高４５％到１倍以上，抗压强度提高５０％到１倍以上，磨损性能提高，摩擦系数下降，且随着纤维含量的增加，复合材料的性能也随着提高．

烧结温度对SiC增强铝基复合材料组织和性能的影响

SiC／ZL109复合材料中增强体SiC分别在不同的氧化温度（800、900、1000、1100℃）下高温氧化5h，并通过搅拌铸造法制备复合材料。结果表明，SiC氧化温度在800℃时，SiC颗粒氧化层基本形成；在800℃以上，SiC颗粒被氧化层全部覆盖。在800-1100℃，SiO2层厚度的变化范围在0．096-0．5425μm，其中在1000℃时，SiC增厚0．383μm。在1000℃氧化5h条件下，SiC／ZL109复合材料的界面存在MgAl2O4相，但无脆性相Al4C3存在，这有利于界面结合，且此条件下材料的密度最大，孔隙率和磨损率最小。