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Investigation on Material Response of 55% SiCp/Al Composites Induced by Pulsed Laser 被引量:1
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作者 HU Maoshun ZHAO Guolong +3 位作者 LI Liang ZHANG Xiaohui ZHANG Kaihu ZHAO Wei 《Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics》 EI CSCD 2020年第S01期49-57,共9页
Silicon carbide particle reinforced aluminum matrix composites(SiCp/Al composites)are widely used in aviation,aerospace and electronic package.However,low machining efficiency,severe tool wear and poor surface quality... Silicon carbide particle reinforced aluminum matrix composites(SiCp/Al composites)are widely used in aviation,aerospace and electronic package.However,low machining efficiency,severe tool wear and poor surface quality are severe during the machining of SiCp/Al composites.Laser-induced oxidation is capable to improve the machinability of SiCp/Al composites.The material response of 55%(volume fraction)SiCp/Al composites induced by a nanosecond pulsed laser is studied.A metamorphic layer which is composed of an oxide layer and sub-layer is produced.The effects of reaction surrounding and laser average power on the microstructure and thickness of the oxide layer and sub-layer are investigated.Experimental results show that:A thicker oxide layer and a sub-layer are formed in an oxygen-rich atmosphere.The oxides are mainly composed of 2Al2O3·SiO2(mullite).A positive correlation between the laser average power and thicknesses of oxide layers and sub-layers is found.A loose oxide layer of 138μm and a sub-layer of 21μm are formed at the laser average power of 6 W,laser scanning pitch of 10μm,and laser scanning speed of 1 mm/s under an oxygen-rich atmosphere.The high efficient machining of Si Cp/Al composites can be realized by laser-induced oxidation. 展开更多
关键词 MICROSTRUCTURE oxidation behavior sicp/al composites ytterbium-doped pulsed fiber laser
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SiCp/Al复合材料纳米压痕/划痕下的脆塑性行为研究
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作者 刘亚梅 王佳力 +2 位作者 谷岩 吴爽 李震 《金刚石与磨料磨具工程》 CAS 北大核心 2024年第5期607-620,共14页
为探究SiCp/Al复合材料中两相材料相互作用引起的力学性能差异,研究微观尺度下法向载荷变化对SiCp/Al复合材料形变和去除的影响。采用纳米压痕实验,基于Oliver-Pharr法测得其硬度和弹性模量,并对其压痕表面进行观察,结合有限元仿真分析... 为探究SiCp/Al复合材料中两相材料相互作用引起的力学性能差异,研究微观尺度下法向载荷变化对SiCp/Al复合材料形变和去除的影响。采用纳米压痕实验,基于Oliver-Pharr法测得其硬度和弹性模量,并对其压痕表面进行观察,结合有限元仿真分析产生力学性能差异的原因;同时,根据纳米压痕实验所得力学参数进行变载荷纳米划痕仿真,并配合实验后划痕表面观察结果分析材料的形变和脆塑性行为。结果表明:当金刚石压头作用于SiC颗粒时,颗粒出现破碎和二次压入现象,所测硬度与弹性模量小于单晶SiC的理论值;当金刚石压头作用于基体相时,由于SiC颗粒阻碍基体压入,复合材料的硬度与弹性模量测量结果偏大。在纳米划痕过程中,复合材料的去除形式随载荷变化体现为划擦、耕犁和切削阶段,其中的基体相通过塑性流动产生塑性脊堆积并伴随有涂覆现象,SiC颗粒则以脱黏、断裂破碎和拔出等脆性机制而去除,且SiC颗粒的二次压入、断裂、破碎和拔出是导致复合材料力学性能与单晶SiC的力学性能产生巨大差异的主要原因。随着划痕载荷增加,SiC体积分数为45%的SiCp/Al复合材料的去除机制更多取决于以塑性去除为主的基体相,而SiC颗粒则主要表现为脆性去除。 展开更多
关键词 纳米压痕/划痕 sicp/al复合材料 有限元仿真 力学性能 去除机制
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超声振动辅助切削SiCp/Al复合材料的加工机理及试验
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作者 林洁琼 吴明磊 +3 位作者 刘思洋 周岩 谷岩 周晓勤 《中国表面工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期182-198,共17页
切削加工过程中材料损伤形式对加工表面质量会产生较大影响,现有仿真分析难以模拟真实颗粒失效行为,通过建立二维微观多相有限元模型能够深入了解材料损伤与表面质量的关系。基于常规切削(Conventional cutting,CC)与超声振动辅助切削(U... 切削加工过程中材料损伤形式对加工表面质量会产生较大影响,现有仿真分析难以模拟真实颗粒失效行为,通过建立二维微观多相有限元模型能够深入了解材料损伤与表面质量的关系。基于常规切削(Conventional cutting,CC)与超声振动辅助切削(Ultrasonic vibration-assisted cutting,UVAC)两种加工方式,通过有限元仿真软件Abaqus对20%SiCp/Al复合材料的切削过程进行仿真模拟,阐释加工过程中刀具与工件的相互作用机理,并在同一参数下验证有限元仿真的准确性。通过设计单因素试验,对比两种加工方式及不同加工参数对切削力和表面粗糙度的影响规律,得出最佳加工参数组合,并对最佳加工参数下表面形貌进行分析。模拟和试验结果表明,SiC颗粒断裂、颗粒耕犁、颗粒拔出以及Al基体撕裂是影响SiCp/Al复合材料加工质量的主要原因,刀具与颗粒不同的相对作用位置会产生不同的损伤形式。与常规切削相比,施加超声振动后可以有效抑制颗粒失效和基体损伤,使加工中的平均切削力(主切削力)降低33%,工件已加工表面粗糙度值最大减小量为531 nm,显著提高了表面质量。所建立的二维微观多相有限元模型,能够有效模拟铝基复合材料的加工缺陷和裂纹损伤问题,对提高难加工材料的高质量表面制备有重要借鉴意义。 展开更多
关键词 超声振动辅助切削 sicp/al复合材料 加工机理 表面质量 切削力
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纵扭超声辅助铣削SiCp/Al复合材料表面质量研究
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作者 张明军 陈烁 +5 位作者 王鑫波 杨江涛 刘河龙 吕耀威 李德辉 于明博 《河南理工大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2024年第5期96-107,共12页
高体积分数SiCp/Al复合材料具有高比强度、高比模数和良好的耐磨性等优异性能。然而,它们的高硬度和脆性会导致精密制造过程中应力分布更为复杂,这会使材料中产生过大的力和过多的热,从而影响加工精度和工件耐久极限寿命。目的通过分析... 高体积分数SiCp/Al复合材料具有高比强度、高比模数和良好的耐磨性等优异性能。然而,它们的高硬度和脆性会导致精密制造过程中应力分布更为复杂,这会使材料中产生过大的力和过多的热,从而影响加工精度和工件耐久极限寿命。目的通过分析切削过程中颗粒的去除机理和表面缺陷类型,利用纵扭超声辅助铣削(longitudinal-torsional ultrasonic assisted milling,LTUAM)技术,改善高体积分数SiCp/Al复合材料的加工表面质量。方法利用ABAQUS和PYTHON软件,建立考虑颗粒断裂过程的两相随机分布颗粒SiCp/Al复合材料模型,并采用Johnson-Cook模型和Brittle Cracking模型对SiCp/Al复合材料纵扭超声辅助铣削过程进行有限元模拟仿真。针对不同加工参数,进行SiCp/Al复合材料纵扭超声辅助铣削和常规铣削(conventional milling,CM)试验,评估有限元仿真模拟与试验结果的一致性。结果模拟结果表明,损伤和裂纹主要产生在SiC颗粒(SiCp)中上部的切削线上,凹坑缺陷主要产生在颗粒下部的切削线上。试验结果显示,表面缺陷的类型主要包括颗粒的损伤和拔出、颗粒的损伤和断裂形成凹坑、未损伤的颗粒形成凸起、破损颗粒与刀具在已加工表面上挤压摩擦形成犁沟、铝基体涂覆、表面微裂纹和表面空穴等,并且当加工速度120 m/min,超声振幅3μm时,最大裂纹深度最小,表面缺陷最小,表面质量最好。结论对比有限元仿真结果与试验结果发现,二者的表面质量变化趋势基本具有一致性。纵扭超声辅助铣削技术的应用对提高SiCp/Al复合材料的表面质量有较好效果。 展开更多
关键词 sicp/al复合材料 有限元仿真 超声加工 表面质量 硬脆材料
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SiCp/Al-Si基复合材料界面结构调控及强化机制的研究进展
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作者 苏嶓 王爱琴 +4 位作者 谢敬佩 刘瑛 张津浩 柳培 梁婷婷 《材料热处理学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期1-12,共12页
SiCp/Al-Si基复合材料具有高的比强度、比刚度、比模量,良好的导热、导电、耐磨性及尺寸稳定性等优点,作为结构功能性材料应用于空间工程、电子封装、交通运输和精密仪器等领域。其研究热点主要集中在界面结构调控、强化机制及性能调控... SiCp/Al-Si基复合材料具有高的比强度、比刚度、比模量,良好的导热、导电、耐磨性及尺寸稳定性等优点,作为结构功能性材料应用于空间工程、电子封装、交通运输和精密仪器等领域。其研究热点主要集中在界面结构调控、强化机制及性能调控等方面。在SiCp/Al-Si复合材料中存在着增强体与基体界面、析出相与基体界面、析出相与增强体界面,这些界面受各种因素影响,会出现多种界面反应和界面产物,界面结构和结合状态复杂而多样。基于此,本文综述了制备工艺、基体合金成分和SiCp表面改性等方面对SiCp/Al-Si基复合材料界面结构的影响及调控,并总结了影响其力学性能的因素及强化机制的研究现状,最后对复合材料未来的发展及研究方向进行了展望。 展开更多
关键词 sicp/al-Si复合材料 界面结构调控 力学性能 强化机制 多尺度研究
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Layered Metal Composites: Newest Generation of Radiation-Protective Materials
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作者 Vitalii Bilous Valerii Borysenko +5 位作者 Victor Voyevodin Sergii Didenko Mycola Ilchenko Olexander Rybka Olexander Kuznetsov Yurii Plisak 《Journal of Materials Science and Chemical Engineering》 2014年第8期6-11,共6页
The expediency of development of one of the newest highly effective radiation-protective materials—layered composites of “light metal/heavy metal” type is substantiated. The characteristics of the internal architec... The expediency of development of one of the newest highly effective radiation-protective materials—layered composites of “light metal/heavy metal” type is substantiated. The characteristics of the internal architecture of composites of Al/Pb type made by consecutive application of vacuum and normal atmospheric rolling are adduced. The differences between the radioisotope and accelerating techniques of experimental testing of radiation-protective properties of materials are described. The results of the testing of composites and the influence of their structure on radiation-protective properties of the investigated materials are characterized. It is shown that the radiation-protective efficiency of composites certain structures may be 30% - 40% higher than the aluminum. This gives the opportunity to reduce the weight of radiation-protective structure at preservation of effectiveness of protection at aluminum level, or to increase the effectiveness of protection at constant weight of this structure. 展开更多
关键词 Radiation-Protective materialS and Structures al/Pb LAYERED composites Methods and Test Results of Radiation-Protective Properties Radiation-Protective Efficiency
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基于单颗磨粒磨削的SiCp/Al材料去除机理研究
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作者 范磊 王娜 尹国强 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2024年第10期126-131,共6页
基于单颗磨粒磨削的仿真和实验,研究了SiCp/Al复合材料的去除机理,并对体积分数为20%和55%的SiCp/Al材料加工表面/亚表面质量进行对比研究。通过建立单磨粒磨削SiCp/Al材料的有限元仿真模型,对材料的去除过程进行仿真模拟,研究了不同磨... 基于单颗磨粒磨削的仿真和实验,研究了SiCp/Al复合材料的去除机理,并对体积分数为20%和55%的SiCp/Al材料加工表面/亚表面质量进行对比研究。通过建立单磨粒磨削SiCp/Al材料的有限元仿真模型,对材料的去除过程进行仿真模拟,研究了不同磨削深度对表面/亚表面质量的影响;通过单磨粒磨削实验验证了仿真结果的准确性,并深入研究体积分数分别为20%和55%的SiCp/Al材料的表面形貌,分析了Al基体与SiC颗粒的去除方式,此外,还研讨了SiC颗粒的塑性去除条件。最后,通过对磨屑形貌的分析,进一步研究了材料的去除机理。 展开更多
关键词 sicp/al复合材料 单磨粒磨削 材料去除机理 有限元仿真 表面/亚表面质量
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SiCp/Al复合材料焊接综述
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作者 郑凛 张铭洋 +4 位作者 熊凌达 蒋熠鸣 米高阳 曾广 欧阳求保 《精密成形工程》 北大核心 2024年第3期32-43,共12页
为实现SiCp/Al复合材料的高质量可靠焊接,推广SiCp/Al复合材料在各领域的应用,调研了国内外SiCp/Al复合材料不同焊接方法的研究现状。在熔化焊方面,国内外学者通过调整工艺参数、在焊缝中加入Ti元素发生诱发反应等方法,抑制了焊缝中Al4C... 为实现SiCp/Al复合材料的高质量可靠焊接,推广SiCp/Al复合材料在各领域的应用,调研了国内外SiCp/Al复合材料不同焊接方法的研究现状。在熔化焊方面,国内外学者通过调整工艺参数、在焊缝中加入Ti元素发生诱发反应等方法,抑制了焊缝中Al4C3针状脆性相的形成,从而提高了焊接接头的力学性能。在搅拌摩擦焊方面,国内外学者针对不同材料设计了专用的焊接搅拌头,以保证它们具备高耐磨性与足够的冲击韧性,在焊接过程中不出现破损情况;关注了焊接过程中焊接头转速、焊接速度、轴向力与热输入等因素,以获得力学性能优秀、晶粒细小均匀的焊接接头。在扩散焊方面,国内外学者探究了中间夹层对焊缝界面间原子相互扩散的促进作用;采取不同工艺参数,以外加超声或电子束表面加热等方式促进了原子间的相互扩散,以获得力学性能优异的焊接接头,提高焊接效率。在钎焊方面,国内外学者通过探究钎料与SiCp/Al复合材料之间的润湿性来组合钎料与钎剂,通过化学腐蚀处理表面暴露颗粒增强相、在复合材料表面电镀金属等方法来增大钎料与增强相的润湿性、解决钎料铺展受阻的问题,以进一步提高钎焊焊接接头质量。 展开更多
关键词 sicp/al复合材料 熔化焊 扩散焊 搅拌摩擦焊 钎焊
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Microstructure Regulation and Combustion Performance Optimization of PVDF/Al Composite Powder by Non-covalent Functionalized Graphenes
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作者 易卓然 DENG Haoyuan +2 位作者 QIN Mei 孙一 LUO Guoqiang 《Journal of Wuhan University of Technology(Materials Science)》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第4期904-911,共8页
Graphene prepared by non-covalent modification of sulfonated poly(ether-ether-ketone)(SPG)was combined with polyvinylidene fluoride(PVDF)/Al to improve the PVDF/Al thermal conductivity while reducing the effect of the... Graphene prepared by non-covalent modification of sulfonated poly(ether-ether-ketone)(SPG)was combined with polyvinylidene fluoride(PVDF)/Al to improve the PVDF/Al thermal conductivity while reducing the effect of the thermal resistance at the graphene-polymer interface.The regulation rule of SPG with different contents on the energy release of fluorine-containing system was studied.When the content of SPG is 4%,the peak pressure and rise rate of SPG/PVDF/Al composite powder during ignition reach the maximum of 4845.28 kPa and 8683.58 kPa/s.When the content of SPG is 5%,the PVDF/Al composite powder is completely coated by SPG,and the calorific value of the material reachs the maximum of 29.094 kJ/g.Through the design and micro-control of the composite powder,the calorific value of the material can be effectively improved,but the improvement of the mass release rate still depends on the graphene content and surface modification state. 展开更多
关键词 energetic materials PVDF/al composites graphene modification energy release combustion
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增强颗粒团聚分布SiCp/Al复合材料切削模拟研究
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作者 谢朝雨 张旭 +2 位作者 程耀天 林旭东 王若瑾 《宇航材料工艺》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期37-42,共6页
为了研究增强颗粒团聚分布对SiCp/Al复合材料切削加工过程的影响,建立了三种不同SiC颗粒团聚尺寸比的正交切削有限元模型,并对模型进行了验证。结果表明:随着颗粒团聚尺寸比的增大,锯齿状切屑连续性降低且形状更加不规则,相应地切削力... 为了研究增强颗粒团聚分布对SiCp/Al复合材料切削加工过程的影响,建立了三种不同SiC颗粒团聚尺寸比的正交切削有限元模型,并对模型进行了验证。结果表明:随着颗粒团聚尺寸比的增大,锯齿状切屑连续性降低且形状更加不规则,相应地切削力的波动程度、平均值和峰值均增大。颗粒聚集区域的切削应力随着团聚尺寸比的增大而加剧。较大的颗粒团聚尺寸比会导致亚表面损伤深度和最大轮廓峰谷高度增加。 展开更多
关键词 团聚分布 sicp/al复合材料 有限元仿真 应力分布 亚表面损伤
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SiCp/Al复合材料在常规与超声振动辅助条件的切削过程和表面形成的有限元分析
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作者 马国红 张加力 +2 位作者 闫帆 施訸曦 刘莉 《制造技术与机床》 北大核心 2024年第4期51-56,共6页
SiCp/Al复合材料是一种典型的难加工的材料,由于其基体中颗粒增强导致常规切削中加工质量差、切削阻力高、加工损伤高,机械加工性差,常规切削已不能满足加工要求。通过切削仿真,对比分析常规与超声振动辅助切削条件下复合材料的切削过程... SiCp/Al复合材料是一种典型的难加工的材料,由于其基体中颗粒增强导致常规切削中加工质量差、切削阻力高、加工损伤高,机械加工性差,常规切削已不能满足加工要求。通过切削仿真,对比分析常规与超声振动辅助切削条件下复合材料的切削过程、SiC颗粒的损伤特性、工件的表面形貌与亚表面损伤。结果表明,相比于常规切削,超声振动辅助切削可以提高复合材料的表面完整性,减少复合材料的亚表面损伤,并且能够提高工件的表面质量。 展开更多
关键词 sicp/al复合材料 有限元模拟 超声振动辅助切削 切削机理 表面质量
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基于二维切削的SiCp/Al复合材料表面损伤形成机制研究
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作者 毋宇超 郭淼现 +1 位作者 郭维诚 周金强 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期145-155,共11页
目的研究SiCp/Al复合材料切削过程中的表面损伤形成机制。方法以SiCp/Al复合材料为研究对象,展开基于二维切削的仿真和实验研究,建立了包含铝合金2A14、SiC增强颗粒以及界面特性的SiCp/Al切削仿真模型,对作用于不同SiC颗粒部位的材料表... 目的研究SiCp/Al复合材料切削过程中的表面损伤形成机制。方法以SiCp/Al复合材料为研究对象,展开基于二维切削的仿真和实验研究,建立了包含铝合金2A14、SiC增强颗粒以及界面特性的SiCp/Al切削仿真模型,对作用于不同SiC颗粒部位的材料表面缺陷进行分析;接着利用高速直线电机搭建能映射二维切削条件的实验平台,在不同材料去除条件下,利用扫描电子显微镜和白光干涉仪对切削表面形貌进行测试,分析和验证切削表面损伤形成条件。结果SiCp/Al复合材料切削表面损伤机理取决于SiC颗粒相对刀具切削路径的位置:当刀尖作用在SiC颗粒的顶部时,表面损伤主要为基体撕裂、颗粒破碎;当刀尖作用在SiC颗粒的中部时,表面损伤为颗粒破碎导致的裂纹和凹坑;当刀尖作用在SiC颗粒的底部时,表面损伤为颗粒拔出导致的凹坑。随着切削深度的增大,凹坑逐渐增多,表面粗糙度随之增大。结论利用二维切削模型仿真方法和高速直线电机实验,可以有效研究复合材料切削损伤形成机制。SiC颗粒相对刀具切削路径的位置不同会导致切削损伤不同;SiCp/Al复合材料表面质量会随着切削速度的提升而有所提高。 展开更多
关键词 sicp/al复合材料 高速直线电机 切削仿真 表面损伤 去除机制 表面质量
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基于材料静动态力学性能分析的SiCp/Al本构模型构建
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作者 王荣 赵嫚 +3 位作者 赵克光 茅健 张立强 郭维诚 《功能材料》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期2215-2223,共9页
基于SiCp/Al复合材料的静态和动态力学性能分析,构建SiCp/Al复合材料的本构模型。针对体积分数为20%的SiCp/2a14Al复合材料采用电子万能试验机进行准静态拉伸试验,研究材料的静态力学性能;采用霍普金森压杆试验进行不同温度(20~400℃)... 基于SiCp/Al复合材料的静态和动态力学性能分析,构建SiCp/Al复合材料的本构模型。针对体积分数为20%的SiCp/2a14Al复合材料采用电子万能试验机进行准静态拉伸试验,研究材料的静态力学性能;采用霍普金森压杆试验进行不同温度(20~400℃)、不同应变率(500~3000 s^(-1))动态压缩试验,分析材料的动态力学性能。基于材料静态及动态下应力-应变试验数据构建SiCp/Al复合材料的Johnson-Cook(JC)本构模型,并通过遗传算法对模型进行优化。结果表明,SiCp/Al复合材料在准静态条件下表现出应变强化效应;在动态载荷条件下,材料流动应力随着应变速率的增加而增加,表现出应变率强化效应,这与碳化硅颗粒的体积分数有关;随着温度的增加,流动应力减小,表现为温度软化效应。最小二乘法拟合的JC模型与试验值的平均误差较大,经过遗传算法优化后模型误差减小,能够准确预测SiCp/2a14Al复合材料的流变行为。 展开更多
关键词 sicp/al复合材料 静态力学特性 动态力学特性 本构模型 遗传算法
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超声椭圆振动切削SiCp/Al复合材料仿真研究
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作者 王文浩 王大中 《重庆工商大学学报(自然科学版)》 2024年第5期72-79,共8页
SiCp/Al复合材料具有优异的物理性能,但颗粒的存在导致其加工困难。颗粒材料的超硬性和耐磨性、加工表面的损伤以及刀具的磨损被认为是该类颗粒复合材料加工的主要障碍。目的 针对SiCp/AI复合材料难加工特性,通过对比常规切削(CC)与超... SiCp/Al复合材料具有优异的物理性能,但颗粒的存在导致其加工困难。颗粒材料的超硬性和耐磨性、加工表面的损伤以及刀具的磨损被认为是该类颗粒复合材料加工的主要障碍。目的 针对SiCp/AI复合材料难加工特性,通过对比常规切削(CC)与超声椭圆振动切削(UEVC)来研究其加工机理,分析两种加工方式下颗粒的损伤对切屑形成以及表面质量的影响。方法 基于Si Cp/Al复合材料的实际微观结构建立切削模型,采用有限元仿真的方法从微观层面展现其切削过程,能够直观呈现两种加工方式下颗粒损伤对切屑形成、刀具磨损以及表面质量的影响,进而预测复合材料在实际加工过程中可能遇到的问题,提出相应的解决方案。结果CC加工为锯齿状切屑,切削过程中主要为颗粒对刀具的两体滑动摩擦以及铝基体粘着摩擦,加工中导致的地下损伤严重。而UEVC加工时切屑易成段分离,切削过程中主要为颗粒对刀具的三体滚动摩擦,切屑根部聚集的颗粒相较CC加工过程较少,弱化了对加工表面的损伤。在两种加工方式下,加工表面存在以下缺陷:颗粒破碎、颗粒凸起、大空腔、凹坑以及沟槽等。结论 总体来说,UEVC加工有利于断屑,导致的损伤缺陷更少,颗粒破损程度更小,能大幅降低切削力,对改善SiCp/Al复合材料加工表面质量有一定效果。 展开更多
关键词 sicp/al复合材料 有限元仿真 超声椭圆振动切削 表面质量
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Oxidation mechanism of high-volume fraction SiCp/Al composite under laser irradiation and subsequent machining
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作者 Hanliang Liu Guolong Zhao +5 位作者 Zhiwen Nian Zhipeng Huang Kai Yang Conghua Liu Peng Wang Zhenkuan Diao 《Nanotechnology and Precision Engineering》 EI CAS CSCD 2023年第3期34-47,共14页
Conventional mechanical machining of a composite material comprising an aluminum matrix reinforced with a high volume fraction of SiC particles(hereinafter referred to as an SiCp/Al composite)faces problems such as ra... Conventional mechanical machining of a composite material comprising an aluminum matrix reinforced with a high volume fraction of SiC particles(hereinafter referred to as an SiCp/Al composite)faces problems such as rapid tool wear,high specific cutting force,and poor surface integrity.Instead,a promising method for solving these problems is laser-induced oxidation-assisted milling(LOAM):under laser irradiation,the local workpiece material reacts with oxygen,thus forming loose and porous oxides that are easily removed.In the present work,the oxidation mechanism of SiCp/Al irradiated by a nanosecond pulsed laser is studied to better understand the laser-induced oxidation behavior and control the characteristics of the oxides,with laser irradiation experiments performed on a 65%SiCp/Al composite with various laser parameters and auxiliary gases(oxygen,nitrogen,and argon).With increasing laser pulse energy density,both the ablated groove depth and the width of the heat-affected zone increase.When oxygen is used as the auxiliary gas,an oxide layer composed of SiO_(2)and Al2O3 forms,and CO_(2)is produced and escapes from the material,thereby forming pores in the oxides.However,when nitrogen or argon is used as the auxiliary gas,a recast layer is produced that is relatively difficult to remove.Under laser irradiation,the sputtered material reacts with oxygen to form oxides on both sides of the ablated groove,and as the laser scanning path advances,the produced oxides accumulate to form an oxide layer.LOAM and conventional milling are compared using the same milling parameters,and LOAM is found to be better for reduced milling force and tool wear and improved machined surface quality. 展开更多
关键词 sicp/al composite Oxidation mechanism Nanosecond pulsed laser Laser-induced oxidation Heat-affected zone
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Particle Removal Mechanism of High Volume Fraction SiCp/Al Composites by Single Diamond Grit Tool 被引量:6
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作者 都金光 MING Wuyi +3 位作者 CAO Yang MA Jun 何文斌 LI Xiaoke 《Journal of Wuhan University of Technology(Materials Science)》 SCIE EI CAS 2019年第2期324-331,共8页
Particle removal mechanism was presented during machining particle SiC/Al composites with diamond grinding tool. The relevant removal modes and their mechanisms were discussed considering the impact and squeezing effe... Particle removal mechanism was presented during machining particle SiC/Al composites with diamond grinding tool. The relevant removal modes and their mechanisms were discussed considering the impact and squeezing effect of diamond grit on the SiC particle. The experimental results show that the aluminum matrix has larger plastic deformation, so the aluminum mixed with the surplus SiC particles is cut from the surface. The SiC particles can be removed in multiple ways, such as broken/fractured, micro cracks, shearing and pulled out, etc. More particles removed by shearing, and less particles removed by fractured during material removal progress can produce a better machined surface. 展开更多
关键词 sicp/al composites SiC particle removal MECHANISM GRINDING TOOL
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Optimization of Machining Characteristics for Al/SiCp Composites using ANN/GA 被引量:5
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作者 R.Karthikeyan B.C.Pai 《Journal of Materials Science & Technology》 SCIE EI CAS CSCD 2002年第1期47-50,共4页
The present work is focused on optimization of machining characteristics of AI/SiCp composites. The machining characteristics such as specific energy, tool wear and surface roughness were studied. The parameters such ... The present work is focused on optimization of machining characteristics of AI/SiCp composites. The machining characteristics such as specific energy, tool wear and surface roughness were studied. The parameters such as volume fraction of SiC, cutting speed and feed rate were considered. Artificial neural networks (ANN) was used to train and simulate the experimental data. Genetic algorithms (GA) was interfaced with ANN to optimize the machining conditions for the desired machining characteristics. Validation of optimized results was also performed by confirmation experiments. 展开更多
关键词 al/sicp composites Artificial neural networks Genetic algorithms
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Near-net shaped Al/SiCP composites via vacuum-pressure infiltration combined with gelcasting 被引量:8
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作者 Cui-ge DONG Ri-chu WANG +3 位作者 Yi-xin CHEN Xiao-feng WANG Chao-qun PENG Jing ZENG 《Transactions of Nonferrous Metals Society of China》 SCIE EI CAS CSCD 2020年第6期1452-1462,共11页
To solve the problem of difficult machining, the near-net shaped Al/SiCP composites with high volume fraction of SiC particles were fabricated by vacuum-pressure infiltration. The SiCP preform with a complex shape was... To solve the problem of difficult machining, the near-net shaped Al/SiCP composites with high volume fraction of SiC particles were fabricated by vacuum-pressure infiltration. The SiCP preform with a complex shape was prepared by gelcasting. Pure Al, Al4Mg, and Al4Mg2Si were used as the matrices, respectively. The results indicate that the optimal parameters of SiCP suspension in gelcasting process are pH value of 10, TMAH content of 0.5 wt.%, and solid loading of 52 vol.%. The Al matrix alloyed with Mg contributes to improving the interfacial wettability of the matrix and SiC particles, which increases the relative density of the composite. The Al matrix alloyed with Si is beneficial to inhibiting the formation of the detrimental Al4C3 phases. The Al4Mg2Si/SiCP composite exhibits high relative density of 99.2%, good thermal conductivity of 150 W·m^-1·K^-1, low coefficient of thermal expansion of 10.1×10^-6 K^-1, and excellent bending strength of 489 MPa. 展开更多
关键词 al/sicp composites GELCASTING vacuum-pressure infiltration microstructure properties
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Preparation and characterization of different surface modified SiCp reinforced Al-matrix composites 被引量:10
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作者 LÜ Pin-hui WANG Xiao-feng +2 位作者 DONG Cui-ge PENG Chao-qun WANG Ri-chu 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2020年第9期2567-2577,共11页
The effects of SiCp surface modifications(Cu coating,Ni coating and Ni/Cu coating)on the microstructures and mechanical properties of Al matrix composites were investigated.Surface modification of SiC particles with C... The effects of SiCp surface modifications(Cu coating,Ni coating and Ni/Cu coating)on the microstructures and mechanical properties of Al matrix composites were investigated.Surface modification of SiC particles with Cu,Ni and Cu/Ni,respectively,was carried out by electroless plating method.SiCp/Al composites were prepared by hot pressed sintering followed by hot extrusion.The results show that the surface modification of SiC particles plays an effective role,which is relative to the type of surface coating,and the interfacial bonding become stronger in the following order:untreated SiCp<Ni(Cu)-coated SiCp<Ni/Cu-coated SiCp.The Ni/Cu-coated SiCp/Al composites exhibit the best comprehensive mechanical properties,with ultimate tensile strength(σUTS)and fracture strain(εf)of 389 MPa and 6.3%,respectively.Compared with that of untreated-SiCp/Al composites,theσUTS andεf are enhanced by 19.3%and 57.5%. 展开更多
关键词 sicp/al composite surface modification electroless plating mechanical properties interfacial bonding
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Effect of a Slight Interfacial Reaction on Mechanical Properties of SiCp/Al Composites 被引量:3
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作者 崔岩 《High Technology Letters》 EI CAS 1997年第1期96-100,共5页
A slight interfacial reaction in squeeze-cast SiCp/6061AI composites has been studied. It is found that this kind of reaction has a particular effect on the mechanical properties of the composites. The results of fie-... A slight interfacial reaction in squeeze-cast SiCp/6061AI composites has been studied. It is found that this kind of reaction has a particular effect on the mechanical properties of the composites. The results of fie-cure tests show that this reaction in the composites obviously increases the elastic properties, but is not beneficial to the fracture strength and ductility.This phenomenon can be interpreted in terms of two different micromechanisms which have been analyzed using TEM and HREM observations, acoustic emission (AE) technique and SEM fractography. In addition, a new method of SiC surface modification which can control the interface state is initially presented. 展开更多
关键词 sicp/al composite Slight INTERFACIal REACTION MECHANICal behaviour Keying in CRACK INITIATION
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