SiCw/Al铝复合材料振动攻丝扭矩的试验研究

SiCw/Al是近些年研制的新型铝基复合材料 ,用传统机械加工方法对其进行小孔攻丝非常困难 ,因此作者试图用振动攻丝方法解决这一工艺难题 ,为其工程应用进行必要的工艺准备 .在阐述振动攻丝时振动频率、振幅与振型及临界切削速度的基本概念的基础上 ,通过在步进电机为振源的振动攻丝机上对SiC晶须增强铝复合材料SiCw/Al的小孔振动攻丝试验 ,得出了振动频率和振型对攻丝扭矩的影响规律 .试验表明 :振型一定时 ,攻丝扭矩随振动频率的增加而增大 ;频率一定时 ,攻丝扭矩与振型成驼峰曲线关系 ;从减小扭矩的角度看 ,必须优化振动频率与振型间的关系 ;振动攻丝不失为SiCw/Al铝复合材料小孔攻丝的有效方法 .

1060Al/Al-Al_(2)O_(3)/1060Al层状铝基复合材料热变形模型对比分析

采用Gleeble-3500热模拟试验机在变形温度为25~400℃、应变速率为0.01~10s^(-1)和真应变为0.85的条件下,对1060Al/Al-Al_(2)O_(3)/1060Al层状铝基复合材料进行了热压缩试验,研究其热变形行为,建立了应变补偿的Arrhenius (SCA)、修正的Johnson-Cook (MJC)和修正的Zerilli-Armstrong (MZA) 3种本构模型,并对流变应力的预测值与实验值进行对比。结果表明,层状复合材料流变应力呈加工硬化型,并随温度升高或应变速率降低而降低;在100℃/0.5s^(-1)、200℃/0.1s^(-1)和300℃/0.1s^(-1)条件下,层状复合材料组元层间变形较为协调;3种本构模型中,MZA模型的相关系数最高,R为0.99085、平均绝对相对误差最低,e_(AARE)为0.046966,更适合描述1060Al/Al-Al_(2)O_(3)/1060Al层状铝基复合材料的热变形行为。

采用深冷异步轧制提高高熵合金颗粒增强铝基复合材料的力学性能

为了获得更高性能的铝基复合材料(AMCs),采用室温异步轧制(AR,298 K)和深冷异步轧制(ACR,77 K)制备高熵合金颗粒增强铝基复合材料带材。通过拉伸实验、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对铝基复合材料的力学性能和微观结构进行分析。结果表明,深冷异步轧制比室温异步轧制更能提高复合材料的力学性能。深冷异步轧制含3%(质量分数)高熵合金颗粒的铝基复合材料的抗拉强度达到253 MPa,比室温异步轧制复合材料提高13.5%。与室温异步轧制相比,深冷异步轧制的复合材料具有更少的微孔洞、更细小的晶粒尺寸和更高的位错密度。深冷异步轧制复合材料微缺陷的减少是因为铝基高熵合金颗粒复合材料在深冷环境中具有合适的体积收缩效应。

颗粒增强铝基复合材料6066Al/SiCp的时效析出特性

采用喷射共沉积工艺制备了6066Al基体铝合金以及含不同体积分数增强颗粒的6066Al/SiCp铝基复合材料,与常规熔铸+挤压的基体铝合金比较,喷射共沉积基体铝合金和复合材料的力学性能峰值时效时间明显缩短,即喷射共沉积6066Al和6066Al/SiCp颗粒增强铝基复合材料发生加速时效现象。对材料的微观组织进行常规金相和透射电镜观察,分析了SiCp增强陶瓷颗粒以及喷射共沉积工艺对材料时效析出行为的影响。研究表明:喷射共沉积工艺所形成的非平衡组织中溶质原子浓度高,时效析出驱动力大,有利于时效过程溶质原子扩散和第二相的形核。喷射共沉积材料细化的晶粒组织及复合材料中的高密度位错有利于非均匀形核,是加速材料时效析出动力学过程的主要原因。

SiC_p/2024Al铝基复合材料搅拌摩擦焊接头微观组织

利用搅拌摩擦焊对SiCp/2024Al铝基复合材料进行了焊接。采用急停实验分析母材瞬间移动行为。利用金相显微镜,TEM观察接头组织。接头显微组织分析表明,接头中形成V字型结构,且SiC颗粒因焊缝位置不同而分布不均匀。在热机影响区中,SiC出现偏析;在焊核区,SiC颗粒较少。若参数选择不当,焊核中心区出现了颗粒消失现象。焊缝不同位置透射电镜分析表明,SiC/Al界面结合清晰,无脆性相生成,并在其中发现了破碎的SiC颗粒。

原位Al_2O_3颗粒强化铝基复合材料的研究

研究了铝熔体内的原位反应Ａｌ＋ＣｕＯ工艺对反应诱导时间、剧烈程度及产物分布的影响,结果表明随着稀释剂Ａｌ量的增多．熔体内自蔓燃反应启动越慢,剧烈程度降低,反应产物的分布朝不均匀方向变化;熔体的温度越高,反应启动得越快、越剧烈;引发剂镁粉的添加极大地缩短反应诱导时间．制备了原位Ａｌ２Ｏ３颗粒强化含不同产物Ｃｕ的铝基复合材料、ＳＥＭ观察表明铸造条件下Ａｌ２Ｏ３颗粒小于０．５μｍ,均匀地分布在材料的各种基体相上:随着Ａｌ２Ｏ３颗粒的增多．产物Ｃｕ以网状化合物形式分布,拉伸实验显示材料的塑性很低．为降低Ｃｕ量．在原反应物中混合入ＳｉＯ２粉．或采用喷射沉积快速凝固法细化组织,提高固溶量．ＳＥＭ显示网状相得到了细化和均匀分布．拉伸实验表明强度和塑性有大幅度提高．

Al2O3颗粒增强铝基复合材料的耐磨性研究

以粒度≤74μm的Al2O3为增强相,粒度≤30μm的铝粉为基体,采用粉末冶金法制备了Al2O3颗粒增强铝基复合材料。采用金相显微镜、SEM等分析手段对制备的复合材料进行组织观察,并对其进行耐磨性测试。结果表明,Al2O3含量为10%,烧结温度为660℃,混粉时间为90 min时,相对磨损率最小为0.1684%。随着Al2O3的含量的增加和烧结温度的升高,试样的耐磨性呈现出先升高后降低的趋势,混粉时间对试样的耐磨性影响不明显。

偏磷酸铝粘结剂在真空液相浸渗制备C_f/Al复合材料中的应用研究

采用真空压力浸渗工艺 ,以高强高模碳纤维M4 0J增强AlMg5为研究对象 ,研究了预制件抗压强度提高技术和高温粘结剂偏磷酸铝对复合材料中纤维平直度、复合材料性能的影响。结果表明 ,预制件中偏磷酸铝的加入使复合材料中纤维的平直度及分布的均匀性提高 ,用P Al 15∶1、浓度为 10wt%偏磷酸铝溶液处理后的预制件经真空液相浸渗后制得的复合材料 ,纤维不仅保持了较好的平直度 ,而且弯曲强度比未经粘结剂处理的提高近 10 2 %左右 ,达到5 35MPa。

Al_2O_3·SiO_2颗粒增强铝基复合材料的摩擦磨损特性

对用挤压铸造法制备出的Al2O3·SiO2颗粒增强铝基复合材料在不同条件下的摩擦磨损特性进行了研究.结果表明:Al2O3·SiO2颗粒的加入可提高复合材料的耐磨性,复合材料同基体铝合金相比摩擦因数也较低.在较低载荷和滑动速度下,该复合材料的耐磨性明显优越于基体铝合金,摩擦因数也稳定地低于基体铝合金;而在较高载荷和滑动速度下,同基体铝合金相比,复合材料耐磨性的改善有所降低,但摩擦因数仍可以保持较低的水平.这是由于随着载荷和滑动速度的变化,复合材料的磨损机制发生了转化.对Al2O3·SiO2颗粒在摩擦磨损过程中所起到的作用进行了分析.

低温处理对SiCw/Al复合材料声学特性及弹性模量的影响

对压铸态 2 0 % (体积分数 )SiCw/ 6 0 6 1Al复合材料进行了低温处理 ,研究了低温处理前后复合材料声学特性及显微组织的变化 ,揭示出低温处理对复合材料弹性模量的影响。结果表明 ,低温处理可造成复合材料超声波声速及超声波衰减系数增大 。

SiCw/Al复合材料滑动磨损的微观机制

本文研究了碳化硅晶须增强铝(SiCw/Al)复合材料的干滑动磨损行为,给出了磨损机制图。根据磨损表面形貌和磨损机制图进一步深入分析了磨损破坏的微观本质。

SiCw/LD2Al复合材料超塑变形协调机制的研究

为了研究金属基复合材料超塑变形时液相的作用 ,分析了金属基复合材料界面处的局部应力 .当由滑移引起的界面处局部应力值高于外界施加于界面处应力值时 ,复合材料在含有液相的状态下超塑变形能力最大 ;反之 ,变形能力在不含液相的纯固相状态最大 .因此 ,可以认为塑性变形过程中当有应力集中产生时 ,为了缓解应力集中 ,液相必需存在才能取得超塑性 .当无应力集中时 ,超塑变形不需要液相的存在 .

Al_2O_3颗粒增强铝基复合材料激光加热辅助切削的切削特性

利用 YAG激光对 Al2 O3颗粒增强铝基复合材料加热 ,进行车削试验 ,通过对切削过程中的三向切削力、刀具磨损、切削表面参与应力及表面组织成分的分析 ,利用组织错配理论建立了颗粒增强金属基复合材料切削的物理模型 ,阐述了颗粒增强型铝基复合材料激光加热辅助切削的内部作用机理 ,利用物理模型解释了复合材料激光加热辅助切削过程中切削力下降、刀具磨损降低。

一种双相增强2024Al复合材料的制备及其力学性能研究

为了提高2024Al基复合材料的强度和塑性,通过球磨和放电等离子烧结技术(SPS)制备了TiB_(2)-C_(f)(Ni)/2024Al复合材料。使用SEM对所制备材料的微观组织进行表征;使用XRD对材料的物相组成进行表征;使用维氏硬度计对复合材料的硬度进行测试;使用拉伸试验机对所制备材料的拉伸力学性能进行测试,并且通过拉伸断口的SEM形貌分析了所制备材料的断裂机理。结果表明:在TiB_(2)-C_(f)(Ni)/2024Al中,碳纤维和TiB_(2)均匀分布在铝基体中,其析出相Al_(2)Cu、Al_(2)CuMg的尺寸比2024Al、TiB_(2)/2024Al、C_(f)(Ni)/2024Al析出相的尺寸更加细小。TiB_(2)-C_(f)(Ni)/2024Al的硬度达到115.8 HV,抗拉强度为345.0 MPa,断裂伸长率为8.5%,相比于2024Al的分别提高27.5%、33.9%和129.7%。

SiCw/Al 复合材料的界面

本文研究了 SiCw/Al 金属基复合材料的界面问题。用俄歇电子谱仪(AES)对断口表面和对它进行溅射剥层后分析的结果表明 SiC 晶须与基体 Al 结合良好。通过透射电镜和 X 射线能谱观测,没有发现界面反应层存在的迹象。分析表明既没有C、Si 元素通过界面向基体中的扩散,也没有 Al 通过界面向晶须中的扩散。X 射线衍射试验结果进一步证实了这一点。研究还表明 SiC 晶须与其周围的 Al 基体可能存在某种位向关系。

SiCw/Al复合材料的一种界面结构

应用透射电镜技术研究了用高压凝固铸造法(Squeeze casting)制备的碳化硅晶须增强铝(SiCw/Al)复合材料界面两侧晶须与基体的位向关系。结果表明,碳化硅晶须与基体铝之间至少存在一种匹配关系,这种关系是:{110}_(SiC)//{110}_(Al),<111>_(SiC)//<100>_(Al)(约差4°)。由此提出了SiCw/Al复合材料的半共格界面结构模型。

熔铝氧化渗透合成SiC_p/Al_2O_3-Al复合材料的微观结构分析

以低成本的熔铝氧化渗透合成新方法制备了SiCp/Al2 O3 Al复合材料。借助X光电子谱 (XPS)、光学金相显微镜、透射电镜 (TEM)、X射线衍射 (XRD)等手段研究了该种复合材料的微观结构 ,并分析了影响微观结构的主要因素及其影响规律。结果表明 ,Al2 O3 和Al作为复合材料基体呈双连续分布 ,它们各自的含量可在较大范围内受SiC颗粒的粒度所控制。在熔铝氧化渗透合成的SiCp/Al2 O3 Al复合材料中 ,各组成相之间无界面反应 ,也无晶间相 ,Al2 O3 在SiC颗粒表面二次形核并直接生长的现象普遍存在 ,并由此形成了具有良好物理冶金结合的Al2 O3

含Ni夹层SiC_p/2014Al铝基复合材料扩散焊

利用中间添加N i层,在610℃保温60m in工艺成功实现了S iCp/2014A l铝基复合材料的真空扩散焊接。焊接之后利用金相显微镜(OP)、扫描电镜(SEM)、电子探针(EPMA)等对焊接接头进行分析。分析表明,N i和A l之间相互扩散形成由金属间化合物构成的中间过渡层,主要由N i3A l//N iA l//N iA l3组成。在理论上,计算出N i和A l元素扩散浓度与焊接温度和保温时间之间的关系,以及元素的扩散距离与焊接参数之间的关系呈抛物线形变化。

时效对SiCw/2024Al复合材料点腐蚀行为的影响

利用透射电镜观察了经时效处理后复合材料的微观组织结构,用恒电位仪测试了室温下3 5%NaCl溶液中时效状态对SiCw/2024Al复合材料电化学腐蚀行为的影响规律,并利用扫描电镜观察了不同时效状态下极化后复合材料表面的微观组织形貌.结果表明:不同的时效状态对复合材料的点蚀电位没有影响,但使其点蚀电流发生较大的变化;3种时效状态下复合材料表面点腐蚀程度的差异,是由于复合材料微观组织结构的差别导致点腐蚀速率不同造成的.

烧结温度对Al_3Ni金属间化合物增强铝基复合材料力学性能的影响

通过粉末冶金原位合成法制备Al3Ni金属间化合物增强铝基复合材料。采用X射线衍射，扫描电镜，硬度测试和压缩强度测试，研究烧结温度对复合材料微观结构和力学性能的影响。结果表明：在铝基体中成功获得了均匀分布的金属间化合物Al3Ni增强相；随烧结温度从570℃上升到590℃，复合材料的密度从2.435 g/cm^-3上升到2.990 g/cm^-3，维氏硬度从~24升高到~37；经590℃烧结制备的复合材料表现出了高的压缩强度（255 MPa）和伸长率（~40%）。