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。

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/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。

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。

纳/微米双尺度SiC颗粒增强铝基复合材料的性能研究

采用真空吸铸工艺制备了单一纳米、单一微米以及纳/微米双尺度SiC颗粒增强铝基复合材料,分析研究了SiC颗粒的质量分数和尺度大小对增强铝基复合材料的微观结构和力学性能的影响规律。结果表明:随着纳米SiC颗粒含量的增加,纳米SiC颗粒增强铝基复合材料的硬度和抗拉强度及伸长率呈先增大后减小的变化趋势。当加入纳米SiC颗粒质量分数为2%时,硬度和抗拉强度分别达到了81.2HV和285.9MPa,较基体(62.5HV和215.2MPa)分别提高了29.9%和32.8%。纳/微米双尺度SiC颗粒作为增强体时,复合材料中的均匀分散性得到改善,增强铝基复合材料的硬度和抗拉强度达到了98.6HV和298.2MPa,较基体(62.5HV和215.2MPa)分别提高了57.7%和38.5%。对比单一纳米及单一微米SiC颗粒作为增强体时,纳/微米双尺度SiC颗粒增强铝合金复合材料表现了更好的综合性能。

SiC颗粒和芯部材料厚度对泡沫SiCp/ZL104层合板弯曲性能的影响

用泡沫SiCp/ZL104复合材料作为芯部材料制备了泡沫SiCp/ZL104层合板,测试和分析了该类层合板的三点弯曲性能。结果发现,在相对密度相同的情况下,泡沫5%SiCp/ZL104(体积分数,下同)层合板的弯曲刚度随SiC粒度的减小以及芯部材料厚度的增加而增大;由于环氧树脂的填充,使得层合板刚度P/δ的实验值比计算值略高;SiC颗粒体积分数的增加致使泡沫SiCp/ZL104层合板的抗弯曲刚度增大;弯曲过程中的主要破坏模式是芯部剪切和局部凹陷,但随着芯部材料厚度的增加,层合板的破坏方式由芯部剪切向表面屈服和芯部凹陷过渡。