SiC_p/6061Al合金复合材料的单轴循环变形行为及其时间相关特性

对 T6热处理后的6061Al 合金与 SiC_p/6061Al 合金复合材料(14%,21%SiC_p)的室温单轴循环变形行为进行了实验研究．讨论了基体合金和其复合材料在不同加载条件下的循环软/硬化行为和棘轮变形特征．实验研究表明：复合材料在宏观层次上体现出与基体相类似的应变循环特性和棘轮变形规律,即复合材料在非对称应力循环下也将产生一定的棘轮变形,并随应力幅值和平均应力的增加而增加；颗粒的引入使复合材料抵抗棘轮变形的能力增强,棘轮变形随颗粒含量升高而下降；复合材料的棘轮行为具有明显的时间相关特性,棘轮应变值依赖于应力率和峰值保持时间．研究得到了一些有助于复合材料循环变形行为本构描述的结论．

等离子弧焊接SiCp/Al基复合材料焊缝“原位”合金化分析

采用等离子弧焊焊接SiCp/Al基复合材料,以Ar+N2为离子气,并以Ti作为合金化填充材料,研究了焊缝“原位”合金化元素Ti对焊缝显微组织的影响。结果表明,采用焊缝原位合金化方法焊接SiC颗粒增强铝基复合材料(SiCp/Al MMCs),可以有效抑制焊缝中针状脆性相Al4C3的形成,并且由于Ti的加入,改善了增强相和Al基体之间的润湿性,形成了稳定的熔池,得到以均匀分布的TiN、AlN等为增强相的新型铝基复合材料焊缝,焊接性能得到有效提高。同时还研究了Ti的添加量对焊缝显微组织的影响,结果发现,随着Ti含量的增加,焊缝中还生成如Ti5Si3等新的增强相。焊缝“原位”合金化等离子弧焊接是焊接SiCp/Al基复合材料的一种新方法。

Ti-Al合金对SiC_p/6061Al复合材料等离子弧焊焊缝组织的影响

以不同Ti含量的Ti-Al合金作为合金化填加材料,采用氮氩混合等离子气体对SiCp/6061Al复合材料进行等离子弧原位焊接,研究填加材料Ti-Al中Ti质量分数的变化对焊缝组织的影响。结果表明:在熔池凝固过程中,填加材料中Ti质量分数为10%时,可有效抑制有害针状相Al4C3的生成;随填加材料中Ti质量分数的降低,焊缝中未出现脆性相Al4C3,组织中颗粒相的形貌发生较大变化,Al3Ti相的形状由粗大块状变为细长针状,并且数量大为减少;焊缝中其余增强相的尺寸均变得较为细小。

硬质合金涂层刀具铣削SiCp/Al复合材料刀具磨损研究

SiCp/Al复合材料因含有大量SiC硬质颗粒而使其切削加工性较差。针对该材料的高速高效加工问题,利用硬质合金涂层刀具对体积分数为20%的SiCp/Al复合材料进行面铣,通过单因素实验,研究了切削速度、进给量和轴向切削深度对刀具前刀面和后刀面的磨损过程的影响,以及刀具磨损萌生、扩展演化规律。结果表明:在硬质合金涂层刀具精加工SiCp/Al复合材料过程中,刀尖与工件表面的接触先是凸圆弧面接触,然后变成凹圆弧面接触,最后变成平面接触;刀具磨损随切削速度和轴向切深的增大而增大,而随进给量的增大而减小;硬质合金涂层刀具失效的原因主要是后刀面的耕犁磨损,后刀面最大磨损量VB_(max)超过了0.6 mm,而后刀面磨损的主要原因是磨粒磨损和涂层剥落。

SiCp/6061Al复合材料的电子束焊缝组织及性能

利用电子束焊焊接了2mm厚的SiCp/6061Al复合材料。通过OM、TEM、SEM、X射线衍射及MTS-810综合实验系统对焊缝组织和性能进行了分析。结果表明,随着热输入的减小,焊缝中的针状的Al4C3(界面反应产物)数量及尺寸均减小。热输入降低到30J/mm时可避免针状Al4C3的形成,焊缝中SiCp分布比母材更均匀。TEM分析表明,焊缝中所有残留的SiCp之表面附近均有Al4C3形成,而针状Al4C3是由许多晶体学位向不一的单晶Al4C3构成。SEM断口分析表明,随着热输入的增大,焊缝的断裂机制发生明显的变化,焊缝强度及塑性下降。

铝-钛-镍-硅合金填料对SiC_p/6061Al基复合材料等离子弧焊接接头组织与性能的影响

以铝-钛-镍-硅合金为填充材料,采用氩/氮混合等离子气体对SiCp/6061Al基复合材料进行等离子弧原位焊接,研究了不同成分合金填料对焊接接头组织与性能的影响。结果表明:填充Al-10Ti-10Ni-3Si合金的焊缝组织均匀、致密,存在少量50μm长的针状相,熔合区Al3Ti相数量较中心区的减少,无灰色针状Al4C3相;填充Al-5Ti-5Ni-5Si合金的焊缝中增强相数量较前者的有所减少,并呈无序分布,同样也无针状相;焊缝由Al N、Al3Ti、TiC、Ni3Al、Ni Ti2、Ti5Si3等相组成;两种接头的抗拉强度分别为215.0 MPa和221.5 MPa。

SiC_p/Al复合材料表面化学镀镍磷合金层的工艺改进

对SiC_p/Al复合材料表面进行浸锌前处理,然后经过碱性预镀与酸性镀两步工艺在复合材料表面获得镍磷合金镀层;利用形貌观察、成分分析、电化学试验、热震测试研究了镀层的组织与性能。结果表明:经过此方法得到中磷镀层呈明显的胞状组织,镀层较完整均匀,厚度为15～20μm;经化学镀覆之后,复合材料的自腐蚀电位得到了大幅提高,维钝电流密度明显减小,耐蚀性能明显提高;复合材料与镍磷合金镀层具有较高的结合强度。

热处理对6061Al/SiC_P复合材料阻尼性能的影响

采用喷射共沉积方法制备了 6 0 6 1Al/SiCP 金属基复合材料 (MMC) ,研究了 5种热处理制度对其组织和阻尼性能的影响 .结果表明 :不同热处理状态的材料 ,在常温下内耗值基本相同 ,而在高温下则存在显著差别 .在 1 0 0℃～ 2 70℃温度范围内 ,阻尼能力的大小顺序为 :炉冷 >空冷 >-70℃淬火 >原样 >-1 95℃淬火 >水淬 ;在试验温度范围内 ( 30℃～ 4 0 0℃ ) ,模量随温度的升高表现为单调下降 ,随应变振幅的增加而增加 ;同一频率下 。

高阻尼6061Al/SiC_p/Gr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 60 61Al SiCp Gr混杂金属基复合材料 (MMC) ,研究了其阻尼性能。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 ,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 ,有位错拖曳点缺陷运动所致 。

球磨时间对高粒径比SiC_p/6061Al复合粉末形貌及复合材料组织与性能的影响

采用湿磨-高能球磨法对高粒径比的6061Al粉末和SiC混合粉末进行预处理,利用真空热压烧结法制备SiCp/6061Al复合材料。用XRD、SEM、TEM、拉伸强度等测试方法研究球磨时间对复合粉末形貌及复合材料组织和性能的影响。结果表明:在球磨过程中铝粉和SiC颗粒形成复合聚合体,采用乙醇做控制剂,可有效地抑制冷焊反应发生;随球磨时间延长,复合聚合体逐渐变薄并最终断裂;聚合体中碳化硅的含量先增高后降低;铝粉中晶粒尺寸逐渐降低,位错增多;SiC颗粒发生碎化,在基体中分布更加均匀;复合材料的拉伸强度提高,可达到258 MPa。

固溶处理冷却速度对6061Al/SiC_p复合材料阻尼特性的影响

采用喷射共沉积方法制备 6 0 6 1Al SiCp 金属基复合材料 (MMC) ,研究了固溶处理的冷却制度对其阻尼性能的影响。结果表明 :热处理状态不同的材料 ,常温下阻尼基本无差异 ,高温下阻尼则显著不同 ,超过 16 0℃后 ,所有试样的阻尼能力均接近或超过 1× 10 - 2 以上 ;适当选用冷却能力比水强的冷却介质可获得更高的阻尼性能 ,但阻尼能力与冷却速度并不存在线性关系。在本文的试验范围内 ,内耗的应变振幅效应不明显。位错阻尼机制和高温下的位错及界面阻尼机制对这种材料的阻尼性能起主要作用。

Ti—Al—Si对SiCp/Al基复合材料等离子弧焊焊缝的组织与性能的影响

以Ti-Al-Si合金作为合金化填充材料,用氮氩混合等离子气体对SiCp/Al基复合材料进行等离子弧原位焊接,研究了Ti-Al-Si对焊缝的组织和性能的影响.结果表明:填加Ti-75Al-5Si合金时,熔池中Si和Ti的联合作用有效抑地制了针状脆生相Al_4C_3的生成,形成了稳定的熔池,得到了以TiN、AlN、TiC和Ti_5Si_3等为二次增强相的焊缝.焊缝的组织致密,结合良好,其最大拉伸强度为225 MPa.

纳米硬质合金刀具切削Al/SiC_p复合材料的实验

针对SiC颗粒硬度高,切削Al/SiCp复合材料时刀具磨损剧烈,本文提出用具有较高硬度、韧性及良好抗磨损能力的WC-7Co制备纳米硬质合金刀具,并对Al/SiCp复合材料进行了切削实验。研究了纳米硬质合金刀具磨损机理和Al/SiCp复合材料的切屑去除机理,以及刀尖处后刀面磨损值。研究认为,纳米硬质合金刀具磨损的机理为SiC颗粒的微切削作用引起的磨料磨损,及SiC颗粒对刀尖刃口的高频、断续冲击引起的微崩刃及微破损;Al/SiCp复合材料的切削实质是断续切削;去除机理为切屑的崩碎去除;纳米硬质合金后刀面磨损值较普通硬质合金小30%～50%。实验表明,纳米硬质合金较普通硬质合金更适于加工Al/SiCp复合材料。

电弧超声对SiC_p/6061Al复合材料等离子弧焊缝组织与接头性能的改善作用

通过高频调制等离子电弧激发出电弧超声,以Ti-6061Al合金片作为填充材料对SiC_p/6061Al复合材料进行等离子弧(PAW)"原位"合金化焊接,并与常规PAW进行对比,研究了电弧超声对焊缝组织和性能的影响。结果表明:与常规PAW相比,电弧超声使焊缝组织明显细化,TiN、TiC等颗粒分布更加弥散,且无气孔、裂纹等缺陷,焊缝中没有发现脆性相Al_4C_3的生成;电弧超声使焊缝中心区硬度有一定程度下降;焊接接头抗拉强度提高到252 MPa,比常规PAW焊接接头的提高了约7%;同时拉伸断口韧窝数量明显增加,呈现出明显的韧性断裂特征。

热处理对喷射共沉积SiC_P/6061Al复合材料内耗峰的影响

采用喷射共沉积方法制备了SiCP/6061Al复合材料,研究了五种热处理工艺对其阻尼性能和内耗峰的影响。结果表明:各种热处理状态试样,在150～200℃范围内均出现温度内耗峰,且随频率增加该峰峰位向高温移动,峰高增加。通过Arrhenius方程测得内耗峰的激活能均高于1eV;另外,不同的淬火处理对该内耗峰有明显影响,当淬火冷却速度高于水淬时,随冷却速度的加大,内耗峰峰位向高温移动。

保温时间对SiC_P/Al6061复合材料真空钎焊接头组织性能的影响

采用Al5Si28Cu1.5Ti钎料,在真空钎焊炉中钎焊SiCP为55%的SiCP/Al6061铝基复合材料,钎焊温度580℃,研究了保温时间对接头组织性能的影响。结果表明,活性钛元素提高了钎料对复合材料的润湿性,保温40 min接头的组织性能最好,剪切强度为84 MPa。

磁场对离心铸造SiC_P/Al合金基复合材料中颗粒分布的影响

采用一种新型的工艺制备ＳｉＣ_Ｐ／Ａｌ合金基复合材料，即在传统离心铸造工艺条件下引入稳恒直流磁场，利用工艺中的电磁搅拌作用使离心铸造复合材料的偏聚情况得以改善，并探讨了稳直流磁场对颗粒分布均匀性的作用机理．

YT类硬质合金金刚石涂层成形刀具对高体积分数SiC_P/Al复合材料的铣削特性研究

采用热丝化学气相沉积法在B212型YT15硬质合金成形铣刀片上制备了微米级金刚石涂层,并以65%SiC颗粒增强铝基复合材料为试件材料进行铣削试验。通过与未涂层硬质合金铣刀进行对比,评价了金刚石涂层硬质合金成形铣刀的涂层效果。结果表明：在相同的切削参数下,金刚石涂层硬质合金刀具各种铣削力比未涂层硬质合金刀具的降低50%-65%;所涂覆金刚石薄膜在铣削过程中具有良好的膜-基附着强度,且经酸碱预处理的涂层硬质合金刀具较适合于高体积分数SiCP/Al复合材料的粗加工,醇碱预处理的涂层硬质合金刀具较适合于其半精加工;涂层硬质合金刀具持续加工的工件表面质量优于未涂层硬质合金刀具所加工,且所铣槽的成形精度较未涂层硬质合金刀具所铣槽提高约30%。

采用复合钎料加压钎焊70%SiCp/Al复合材料

采用机械球磨的方法制备了Al-Si-xSiC(x为体积分数)复合钎料,采用复合钎料实现了70%SiCp/Al复合材料的加压钎焊连接.利用SEM和EDS确定了钎缝是由α-Al,Si,SiC,Al2O3等相组成.结果表明,在压力作用下SiC颗粒被固定在钎缝区而使得钎缝区的组织类似于复合材料,钎缝中一定的SiC颗粒可以缓解母材与金属钎料之间的热膨胀系数之差,从而减小了焊接残余应力,可以提高接头的强度,而钎焊施加一定的压力则可促进钎料与SiC颗粒的润湿性.工艺适当时,接头最高强度达到125.7 MPa.

稀土盐封孔Al 6061/SiC_p复合材料阳极氧化膜性能研究

研究了Al6061/SiCp复合材料阳极氧化稀土盐封孔工艺。利用电化学方法评价了氧化膜的耐腐蚀性能，稀土盐封孔氧化膜的耐蚀性与铬酸盐封闭阳极氧化膜具有可比性。利用X射线衍射分析(XRD)了氧化膜的结构，结果表明氧化膜为非晶态。X射线光电子能谱(XPS)分析证明氧化膜表面的主要成分是铈的氢氧化物。