真空热压法制备SiC_p/6061铝合金复合材料的组织和性能研究

采用真空热压烧结法制备SiC颗粒体积分数为25%、30%、35%的SiC_p/6061铝合金复合材料。利用扫描电镜和透射电镜观察复合材料的显微组织,检测复合材料的物理和力学性能。结果表明:随着SiC含量增多,复合材料致密度降低,SiC颗粒在基体中分布越来越不均匀;复合材料的抗拉强度受SiC含量影响成非线性关系先增加后降低的变化。铝合金基体与增强体之间的界面结合情况较好。

碳纤维增强复合材料与6061铝合金激光连接仿真

为研究碳纤维增强复合材料和铝合金搭接激光焊接过程的温度变化规律,文中以6061铝合金和碳纤维增强尼龙66复合材料(CF/PA66)为研究对象,建立了基于热传导的有限元模型,使用SYSWELD软件对两种材料搭接激光焊接过程进行数值模拟,并通过试验验证了模型的准确性;在此基础上研究了激光功率、焊接速度、搭接宽度、冷却条件、工装导热条件对接头温度场的影响规律;研究发现,CF/PA66树脂熔化区域随着激光功率的增大而增加,随冷却速度的增大而减小,同种工艺参数下材料搭接尺寸对界面树脂最大熔化宽度无影响,水冷条件能够显著降低CF/PA66树脂熔化量,导热材料热导率越大,对PA66树脂熔化量的降低作用越显著.

SiC_p/2024铝合金复合材料粉末混合半固态挤压法制备

研究了SiCp/ 2 0 2 4铝合金复合材料的粉末混合 半固态挤压成形工艺及所制备材料的组织和界面特征。不同温度下半固态挤压的挤压力与位移曲线表明 ,半固态挤压过程的成形力低且稳定。SEM和TEM电镜观察结果表明 ,该工艺可以获得增强颗粒分布均匀、基体组织致密、界面结合良好且无界面反应的复合材料型材。分析了半固态挤压后复合材料的力学性能 ,结果表明 :与基体合金相比 ,复合材料的弹性模量、屈服强度、抗拉强度均有很大提高 ;与其它工艺生产的该复合材料相比 ,所制备的复合材料的塑性相对较高。

基于高温扭转方法制备6061铝合金/304不锈钢层状复合材料的组织及性能

金属层状复合材料因兼具各金属组元的优良性能是目前材料界研究的热点。本工作利用高温扭转方法开发了一种新型多层金属复合材料的成型工艺,并通过力学拉伸性能测试、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和电子背散射衍射(EBSD)分析,探究了不同扭转工艺对6061铝合金/304不锈钢层状复合材料组织和性能的影响。实验结果显示,在1080~2160°的扭转角度范围内,随着扭转角度增加,6061铝合金/304不锈钢复合材料的抗拉强度(σth)下降,伸长率(δ)显著提高,且界面结合效果越来越好。在保持扭转力的条件下进行0~60 min的保温处理,复合材料的σth和δ随着保温时间的延长没有明显变化,但结合界面中金属原子之间的相互扩散效果更加显著,界面处的应力集中也显著降低。经1080°扭转成型后,复合材料的σth为333.4 MPa,δ为77.3%,均高于该复合材料的理论计算值,这可能与该复合材料扭转成型过程中的组织细化以及其独特的螺旋型结构有关。

TiB_(2)颗粒增强6061铝合金的组织及力学性能

TiB_(2)颗粒对铝合金有良好的强化作用。通过超声辅助重熔稀释法制备TiB_(2)/6061复合材料,研究了TiB_(2)颗粒对铸态及挤压T6热处理态6061铝合金的微观组织及力学性能的影响。研究结果表明:添加2wt%TiB2颗粒后,铸态平均晶粒尺寸从未添加TiB_(2)的355.7μm细化至117.5μm;TiB_(2)颗粒可以促进再结晶过程中的形核,并抑制晶粒长大;挤压热处理态TiB_(2)/6061复合材料的屈服强度为330 MPa、抗拉强度为385 MPa,相比未添加TiB_(2)的合金分别提高了11.8%和7.0%,其主要强化方式为热错配强化和Orowan强化。

SiC粒径对SiC_p/2024铝合金复合材料显微组织和力学性能的影响

采用热等静压和热挤压工艺制备单一粒径(50,25,15,10μm)和混合粒径(10μm+25μm)SiCp/2024铝合金复合材料,并进行T4处理,研究了SiC粒径对复合材料显微组织和力学性能的影响;对性能最优的复合材料进行T6处理,研究了其组织和力学性能的变化。结果表明:添加单一粒径SiC时,随着粒径的减小,SiC颗粒在基体中的分布更加均匀,复合材料的抗拉强度增大,屈服强度、弹性模量、断后伸长率和布氏硬度变化不大;添加混合粒径SiC时,小粒径SiC会分布在大粒径颗粒周围,导致组织均匀性下降;混合粒径复合材料的抗拉强度介于对应单一粒径复合材料的之间,屈服强度略高于相应单一粒径复合材料的;粒径10μmSiCp/2024铝合金复合材料的性能较佳,再经T6处理后,其抗拉强度、屈服强度和布氏硬度进一步提高。

SiC_p/Gr颗粒混杂增强6061铝基复合材料中的内耗峰及其阻尼机制

采用喷射共沉积方法制备了SiCp/Gr/ 6 0 6 1铝合金混杂金属基复合材料 ,研究了其阻尼特性。结果表明 :该材料在 15 0℃附近有一温度内耗峰 ,且随频率增加该峰峰位向高温移动而峰高降低。通过Arrhenius方程测得内耗峰的激活能为 1.17eV。分析认为 :该峰具有弛豫特性 ,它是在热与应力的双重作用下 ,由位错拖曳点缺陷运动所致 ,符合位错诱生阻尼机制。

热挤压对SiC_p/6061Al基复合材料组织和性能的影响

采用粉末冶金法(PM)制备了SiC_p/6061Al基复合材料,并对材料进行热挤压。利用金相显微镜、扫描电镜观察材料的微观组织,分析了材料的物理性能和力学性能,研究了热挤压对复合材料组织和性能的影响。结果表明:对PM法制备的铝基复合材料进行热挤压,可以大大提高复合材料的致密度和力学性能,热挤压后的SiC颗粒分布与挤压力方向趋于一致,在基体中的分布更加均匀。

碳化硅体积分数对SiC_P/6061Al复合材料组织和性能的影响

采用粉末冶金法制备SiC体积分数分别为5%、15%和25%的SiCP/6061Al复合材料。利用金相显微镜观察该复合材料的微观组织,测试该材料的物理和力学性能。研究了SiC体积分数对该复合材料显微组织、力学性能和耐磨性能的影响。结果表明：随SiC体积分数的增大,SiC在基体中的分布越来越不均匀,SiC颗粒团聚增加,其抗拉强度和耐磨性都增加。

复合材料文献

碳纤维增强复合材料与6061铝合金激光连接仿真/徐良,等.焊接学报,2023,44(11):42-51.摘要:为研究碳纤维增强复合材料和铝合金搭接激光焊接过程的温度变化规律,文中以6061铝合金和碳纤维增强尼龙66复合材料(CF/PA66)为研究对象,建立了基于热传导的有限元模型,使用SYSWELD软件对两种材料搭接激光焊接过程进行数值模拟,并通过试验验证了模型的准确性;在此基础上研究了激光功率、焊接速度、搭接宽度、冷却条件、工装导热条件对接头温度场的影响规律;研究发现,CF/PA66树脂熔化区域随着激光功率的增大而增加,随冷却速度的增大而减小,同种工艺参数下材料搭接尺寸对界面树脂最大熔化宽度无影响,水冷条件能够显著降低CF/PA66树脂熔化量,导热材料热导率越大,对PA66树脂熔化量的降低作用越显著。

B4C/6061Al复合材料中子吸收板在高温和装卸料模拟工况下的老化行为

对B4C质量分数分别为26%和31%的B4C/6061铝合金(6061Al)复合材料中子吸收板在高温(400℃)和装卸料模拟工况(硼酸水浸泡→去离子水清洗→高温干式运输过程)下进行老化试验,通过拉伸性能、尺寸、质量、密度等变化分析了其老化行为。结果表明:2种复合材料中子吸收板在高温老化过程中的性能稳定,尺寸、质量、密度、B4C含量及10B面密度均无明显变化,高温老化后375℃及室温拉伸性能随老化时间的延长未发生明显变化;模拟工况试验后矩形试样表面无明显的局部腐蚀现象,包覆试样表面局部腐蚀形成氧化膜,试验前后试样的厚度、质量、密度和10B面密度无明显变化。

6061铝合金表面激光熔覆温度场的仿真模拟

利用连续波Nd:YAG固体激光在6061铝合金表面激光熔覆SiC陶瓷粉末,采用ANSYS有限元软件对6061铝合金激光熔覆过程中热量传递及温度场分布进行模拟,在分析过程中采用三维单元,并考虑了材料热物性的非线性及对流和辐射的边界条件,建立了有限元模型,得出了熔覆过程中试样表面的温度分布模拟图.结果表明,温度场模拟等温线呈椭圆形,在移动热源的前方等温线密集,温度梯度较大,热源后方的等温线稀疏,温度梯度较小,熔池内最高温度与激光扫描速度、光斑半径均成反比,与激光功率成正比.模拟结果为陶瓷-金属基复合材料激光熔覆工艺参数的优化提供了理论依据.

高含量B_4C/Al基复合材料磨损行为研究

对质量分数分别为20%、30%和40%的高含量B4C/Al基复合材料的磨损行为进行了研究,分析了颗粒含量、载荷变化以及磨损时间对该复合材料磨损性能的影响,探索了该复合材料磨损过程的微观机制。结果表明:B4C/Al基复合材料的磨擦系数随B4C含量的增加而减小,材料耐磨损性能随B4C硬质颗粒含量的增加而提高;随载荷从30 N增加到70 N,B4C/Al复合材料的磨擦系数先减小再增加,材料磨损速率随载荷增加而增大。随磨损进行,整个磨损过程体现出阶段性的变化,复合材料的摩擦系数先减小再增加,磨损速率先缓慢增大,然后较快增长。高含量B4C/Al基复合材料磨损过程主要表现为犁削磨损和黏着磨损的磨损方式,同时还伴随有氧化磨损机制。

热处理及SiC_p表面改性对60SiC_p/6061复合材料性能的影响

采用直接电热法真空触变成形工艺制备体积分数为60%的SiC_p增强6061铝基复合材料,研究了固溶-时效处理对复合材料抗弯强度及硬度等力学性能的影响,探讨了SiC_p表面改性对复合材料微观组织和热膨胀性能的影响。研究表明,复合材料在530℃×11h固溶、175℃×15h时效工艺下,获得最高的硬度和抗弯强度;高温氧化和搅拌酸洗能使SiC_p尖角产生钝化,提高增强颗粒在基体中分布的均匀性,使SiC_p与铝基界面结合得到改善,孔隙率减少,抗弯强度提高,热膨胀系数提高,且酸洗态性能优于相应氧化态性能。

二次挤压对SiC_p/2009Al复合材料微观结构和力学性能的影响

对粉末冶金法制备的20%SiCp/2009Al(体积分数)复合材料进行了一次挤压和二次挤压,对2种挤压棒材微观结构的观察表明,相对于热压复合材料,挤压可以减少SiC_p团聚;而二次挤压可进一步细化SiC_p,使SiC_p沿挤压方向定向分布,增大SiC_p的长径比,但对基体合金晶粒尺寸和〈111〉织构影响不大.此外,二次挤压使SiC_p沿挤压方向的平均间距进一步增大,更易于产生近似垂直于挤压方向的贫SiC_p层,导致复合材料屈服和抗拉强度下降而延伸率增加.

6061Al/Al_(2)O_(3)金属基复合材料组织和性能

以6061Al作为基质材料,利用液体冶金的搅拌铸造技术及挤压法制备Al_(2)O_(3)颗粒增强的金属基复合材料,选取6061Al添加3种质量分数为5%、10%和15%的Al_(2)O_(3)为研究对象,以改善6061Al/Al_(2)O_(3)复合材料的力学性能。通过SEM分析表明,Al_(2)O_(3)颗粒在6061Al金属基体中的分布相当均匀;由X射线衍射试验结果显示,复合材料中只有6061Al和Al_(2)O_(3),且不会影响结晶性及6061Al的组织结构型态。试验结果表明,随着Al_(2)O_(3)添加量增加至15%,6061Al/Al_(2)O_(3)复合材料的硬度和抗拉强度均有较大提高,但伸长率略有下降,由于材料孔隙率的提升,致密度下降,从而引起材料的硬度略微下降;分析磨损量与Al_(2)O_(3)添加量及磨损率与滑动距离的关系,结果显示商用6061Al的磨损率最大,而6061Al/Al_(2)O_(3)(15%)复合材料的磨损量最小,并且磨损率最低,这是由于在6061Al中加入Al_(2)O_(3)颗粒,Al_(2)O_(3)颗粒的存在可以减少磨粒对基体的犁削作用,有效提高基体的耐磨性。深入探讨Al_(2)O_(3)颗粒增强的金属基复合材料,发现颗粒增强体以很细的粉末(一般在20μm以下)加入到金属基中起到提高硬度、强度和耐磨性的作用;然而,Al_(2)O_(3)添加量越来越大时,其对6061Al系列材料的硬度、强度和耐磨耗性等性能将起到负面作用。

超声对纳米SiC_p增强A356铝基复合材料微观组织的影响

采用固液混合铸造工艺制备了纳米SiC_p含量为2%的增强A356复合材料,研究了超声处理对复合材料中α-Al相和共晶Si的细化效果,以及纳米颗粒在此过程中的作用。结果表明,随着超声时间延长,α-Al相的二次枝晶间距和共晶Si的尺寸明显减小。当超声时间为3min时,α-Al的二次枝晶间距为8.1μm,较未进行超声处理的复合材料下降了49%;共晶Si的当量直径和长宽比分别是0.92μm和2.33,较未进行超声处理的复合材料分别下降了42%和32%。超声处理可以通过调控纳米SiC_p的分布来影响纳米SiC_p对α-Al与共晶Si相的细化效果。

用于航空、航天、汽车的Al—SiC复合材料

美国材料公司以A2124或A6061铝合金和SiC两种粉料为原料，用粉末冶金法制成块状，再通过锻造、挤压或车加工制成用户所需形态。例如在A2124合金粉中添加25％Si（质量分数），

AA6061Al合金表面Si_3N_4激光熔覆层的空泡腐蚀性能

采用 2kW连续波Nd∶YAG固体激光器在AA6 0 6 1铝合金表面激光熔覆Si3N4 陶瓷粉末 ,从而制备出Si3N4 颗粒增强金属基复合材料 (MMC)表面改性层。利用扫描电子显微镜 (SEM EDX) ,X射线衍射 (XRD)仪等对改性层的组织形貌、结构及化学成分进行分析。采用恒电位仪及超声波感应空泡腐蚀设备对MMC改性层的电化学腐蚀及空泡腐蚀性能进行了评价 ,并总结出其空泡腐蚀机制。