离心铸造原位TiAlSi/Al-Si复合材料的组织与性能研究

采用离心铸造方法制备Ti Al Si/Al-Si复合材料筒状件,研究铸件沿径向方向的微观组织特征,测试铸件的硬度及耐磨性能。结果表明:复合材料铸件形成了外层聚集大量自生初生Ti Al Si颗粒、内层基本不含初生颗粒的两层组织结构。含有增强颗粒的铸件外层硬度值更大,体积磨损量更小。在离心场中,初生Ti Al Si颗粒的离心运动是形成外层增强复合材料的主要原因。自生颗粒形成了高体积分数颗粒增强区,有效提高了复合材料的硬度与耐磨性能。

SiCp/Al-Si基复合材料界面结构调控及强化机制的研究进展

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。

碳/碳复合材料SiC/Al-Si涂层微观结构及抗氧化性能研究

采用料浆法在碳/碳复合材料碳化硅(SiC)内涂层表面制备了Al-Si合金外涂层,采用XRD和SEM分析了涂层的微观结构,并测试了带有SiC/Al-Si复合涂层的碳/碳复合材料试样在1500℃静态空气中的抗氧化性能。结果表明:Al-Si合金外涂层主要成分为Al3.21Si0.47,含有少量Al2O3;SiC/Al-Si复合涂层厚度约为120μm,无穿透性裂纹;SiC/Al-Si复合涂层的抗氧化性能明显优于单一SiC涂层,氧化17h后涂层试样的质量损失未超过5%。

SiC颗粒增强Al-Si基复合材料的国内研究进展

综述了SiC颗粒增强铝基复合材料的发展历史和制备方法,重点阐述了SiC颗粒增强Al-Si基复合材料的国内研究现状,说明了SiC颗粒增强Al-Si基复合材料的优点及存在的主要问题,展望了其发展前景。

热处理对Mg_2Si/Al-Si复合材料组织及性能的影响

采用磷、镧复合变质的方法制备了Mg2Si/Al-Si复合材料,并研究了T6热处理对复合材料组织及性能的影响。结果表明:经T6热处理后,复合材料中的Mg2Si、共晶硅均得到一定程度的粒化;在研究范围内,复合材料的硬度和耐磨性能随固溶温度的增加而单调降低,随时效温度的增加而单调上升。经500℃×10h+175℃×10h热处理后,复合材料的硬度和耐磨性能比未热处理时分别提高了21.76%和60.3%。

常规铸造工艺条件下SiC_p/Al-Si复合材料中的界面反应

采用搅拌复合法制备了10%SiC/Al-5Si-Mg,10%SiC/Al-7Si-Mg(体积分数)复合材料,研究了在常规铸造工艺条件下重熔后复合材料中的界面反应。通过透射电镜和能谱分析可知,SiC界面基本上都是单一的SiC/Al及SiC/Si界面,部分界面上有MgAl2O4颗粒相形成,由于基体合金中Si的存在,生成Al4C3的有害界面化学反应得到了抑制。对不同文献中抑制Al4C3产生所需临界Si含量实验测定结果的差异进行了分析。

原位反应制备TiB_2颗粒增强Al-Si基复合材料的研究

采用Al-TiO2-KBF4-Na3AlF6为反应体系,通过热力学分析,用熔体直接反应法制备了TiB2/Al-18%Si复合材料,运用XRD、OM、EPMA、SEM和硬度仪等对该复合材料的物相、颗粒分布、显微组织及硬度进行了分析。结果表明:该复合材料主要由Al、Si和TiB2相组成;原位内生的TiB2颗粒细小(<1.0μm),并均匀弥散分布于Al-18%Si基体中;与基体合金相比,复合材料的硬度明显提高。

料浆法制备碳/碳复合材料Al-Si合金抗氧化涂层

将Al、Si配比为1:1、11:9、3:2(at%)的料浆分别涂刷在带有碳化硅内涂层的碳/碳复合材料表面,分别在1400、1450、1500℃进行扩散处理制得Al-Si合金外涂层。另外,在1500℃静态空气气氛中对Al-Si涂层SiC-C/C试样的抗氧化性能进行测试。结果表明,料浆比例和扩散热处理温度对涂层的抗氧化性能均有一定的影响,当料浆中Al、Si配比为3:2,扩散热处理温度为1400℃时,所得的Al-Si合金涂层抗氧化17h后的质量损失未超过5wt%。

喷射沉积SiC_P/Al-Si复合材料干滑动磨损性能的研究

采用喷射沉积法制备SiCP体积分数为15%,Si质量分数分别为7%,13%和20%的SiCP/Al-Si复合材料,并经热挤压致密化加工.采用环-块式摩擦试验机对复合材料的干滑动摩擦磨损性能进行了测试分析,滑动速度为1m/s,外加载荷分别为10,50,100,120,150、200和220N,同时对摩擦层的显微组织和形貌以及复合材料磨损机制进行了分析.结果表明,随着复合材料基体中Si含量的增加,复合材料的磨损性能增强,在低载荷下,复合材料主要以氧化磨损和磨粒磨损为主,在高载荷下,磨损机制则转变为粘着磨损,但对于SiCP/Al-20%Si复合材料仍以氧化磨损为主,并伴有轻微的粘着磨损.

制动过程中Al-Si/SiCp复合材料制动盘表面温度的计算

为了研究摩擦过程中制动盘摩擦表面温升的情况,在1∶1惯性制动实验研究的基础上,基于制动过程中摩擦热流强度的变化,建立了制动时制动盘传热模型,推导出了制动盘摩擦表面温度的计算公式,并用此公式算出的结果与实测温度进行了对比.结果表明:其理论计算结果与实验结果能够很好地吻合.

锂辉石对Ca-B-Al-Si体系复合材料性能的影响

研究了锂辉石含量对Ca-B-Al-Si体系复合材料性能的影响。当外加剂锂辉石为15wt%时,该复合材料的性能达到最优:低的介电常数(5.877),低的介质损耗(2.48×10-3),较高的抗折强度(105.79MPa),低的热膨胀系数(3.38×10-6℃-1)。并通过XRD和SEM对复合材料的显微结构进行了分析。

热处理工艺对Al__2O3-SiO_2/Al-Si复合材料微屈服行为的影响

以Al2O3-SiO2/Al-Si复合材料为研究对象,采用连续加载法,详细研究了热处理工艺对Al-Si基复合材料微屈服行为的影响规律及其原因。结果表明,复合材料经淬火处理后的微屈服强度最低,而经时效处理后的微屈服强度则好于其他热处理工艺的效果。时效处理是提高Al-Si基复合材料微屈服强度的有效途径之一。

SiC_p/Al-Si复合材料中SiC/Al界面处亚晶铝带的研究

通过利用 TEM研究 Si Cp/ Al- Si复合材料发现 :Si C/ Al界面结合紧密 ,在靠近 Si C界面的 Al基体中 ,有一层厚度小于 1μm的“亚晶铝带”,它紧靠 Si C表面形成 ,与远离 Si C的 Al基体有几度的位向差 ;这种“亚晶铝带”在 Si C/ Al界面上普遍存在 ,其内有大量位错。

喷射沉积Al-Si/SiCp复合材料干滑动磨损机理的研究

通过MM1000摩擦磨损试验,研究了喷射沉积Al-Si/SiCp复合材料在干滑动状态下的摩擦磨损特征,并对摩擦层的显微组织和形貌进行了观察,同时对磨损机理进行了分析。结果表明,随着基体中硅含量的增加,复合材料的磨损率大大降低,另外,致密化处理可进一步改善铝基复合材料的耐磨性能。随复合材料硬度的增加,磨损机理由严重磨粒磨损向轻微磨粒磨损转变。

Al-Si 共晶系连续定向凝固自生复合材料的组织与性能

本文采用新型连续定向凝固(CDS)装置研究了 Al-Si 合金(成分为12.7%～16.6%Si)的可采用工艺范围、共生区及其连续定向凝固材料的组织与性能。实验结果表明,Al-Si 共晶系合金通过连续定向凝固可以获得短纤维的自生复合材料.在凝固速度为0.02～2.0mm/s 的范围内,随着凝固速度的增加,Al-Si 共晶系合金的共晶硅形态经历了片/纤维转变,抗拉强度及延伸率随凝固速度的增加而增大。本文还分析了 Si 纤维的形成机制。

稀土La对Al-Si合金复合材料凝固组织与溶质偏析的影响

利用挤压铸造法制备了Al2O3/Al-Si-La复合材料;研究了稀土La对复合材料凝固组织以及基体合金凝固时溶质偏析的影响。结果表明,稀土La可细化基体合金的凝固组织,La富集在界面附近,有利于改善铝合金液对氧化铝短纤维的润湿性,但是未发现任何富稀土相在界面上形成。稀土La对基体合金中镁的偏聚没有明显的影响,镁和稀土La均在界面处富集,且它们的分布位置大致近似。

烧结挤压制备SiC颗粒增强Al-Si基复合材料及其组织性能分析

采用冷压烧结-热挤压复合工艺制备SiC颗粒增强Al-Si基复合材料,利用高分辨电子透射电镜分析该复合材料的界面显微组织。结果表明：制备得到的SiC颗粒增强Al-Si基复合材料存在清晰的波浪形界面结构,且存在较多的扇贝状结构与许多微孔;时效处理使界面的波浪形程度降低,微孔与扇贝状结构消失。时效处理后复合材料界面存在4 nm厚的非晶层,对复合材料进行热挤压会使Al基出现局部熔融现象。热压后复合材料的界面第二相结构和Al基体之间形成了清晰的界面,第二相成分是Al4Cu9。在时效处理后复合材料界面区域存在众多的Al2Cu小尺寸颗粒,并形成了均匀的分布状态,同时发生了明显的晶格畸变。

复合变质对原位Mg_2Si/Al-Si复合材料组织优化研究

在铸造Mg2Si/Al-Si复合材料过程中,研究了混合稀土氧化物、CaCO3及变质温度对初生Mg2Si变质效果的影响。采用正交试验设计方法,优化了影响因素。通过直观分析与方差分析得出的较佳工艺条件为:混合稀土氧化物的加入质量分数为0.2%,w(CaCO3)为0.3%,变质温度为820℃,此时初生Mg2Si由原来的75μm左右减小到25μm左右。

Al-Si合金表面复合材料覆层处理

采用钎焊工艺，以Zn-Al 25作钎料，N2作保护气氛，在一系列工艺条件下，在Al-9Si基体上结合了Al-0.09w(Si) -0.15φ(SiCp)复合材料薄片。表面复合材料化Al-9Si合金零件的制成，为金属材料的表面处理提供了新途径，并对零件的性能作了研究。

两步包埋法制备C／C复合材料SiC／Cr-Al-Si涂层研究

采用两步包埋法在碳/碳复合材料表面制备了SiC/Cr-Al-Si涂层.采用XRD、SEM和EDS分析了涂层的物相组成、微观结构及断面元素分布,测试了双涂层碳/碳复合材料试样在1 500℃静态空气中的抗氧化性能.结果表明:SiC/Cr-Al-Si涂层主要由SiC、AlCr2Si及Al4Si2C三相组成,厚度约为120μm,无穿透性裂纹;与一步包埋法所得SiC涂层相比,SiC/Cr-Al-Si涂层碳/碳复合材料试样的抗氧化性能有所提高,该涂层试样氧化12 h后的失重不超过5%.两步包埋法所得SiC/Cr-Al-Si涂层表面存在微裂纹,并且包埋过程易于使Cr-Al-Si合金成分扩散到SiC涂层内部,从而无法形成内SiC涂层、外Cr-Al-Si涂层的双层涂层结构,降低了Cr-Al-Si合金涂层对C/C复合材料基体的高温氧化保护效果.