TiC/7075铝基复合材料的磨损实验研究

采用原位反应喷射沉积法制备TiC/7075铝基复合材料,并在销-盘式磨损机损上进行摩擦磨损实验研究。通过TEM观察原位TiC颗粒的分布与形貌,并利用SEM观察沉积态组织磨损表面形貌。结果表明:复合材料的耐磨性和TiC颗粒含量及载荷有关,在低载荷(8.9N)状态下,材料的耐磨性随TiC颗粒含量的增加而增强,在高载荷(26.7,35.6N)状态下,材料的耐磨性随TiC颗粒含量的增加而减小。

放电等离子烧结制备TiC/7075铝基复合材料实验研究

在实验中运用放电等离子烧结技术制备TiC/7075铝基复合材料,并分析了不同TiC含量的TiC/7075烧结块体的组织结构和力学性能。采用球磨工艺混合7075合金粉和TiC粉末,在500℃下烧结制备TiC/7075铝基复合材料;利用XRD、SEM、EDS、HVS-1000分析烧结块体的物相、微观组织、维氏硬度。研究发现,烧结制备的TiC/7075铝基复合材料中只有Al和TiC相,没有新相形成; TiC在基体材料中分布均匀,制备的烧结块体致密度高达98%,其维氏硬度随着TiC含量的增加而增加。

纳米TiB_(2)/7075铝基复合材料超声滚压数值仿真研究

超声滚压数值仿真研究亟待丰富和深入开展。采用温度-应变率相关Johnson-Cook本构模型描述纳米TiB_(2)/7075铝基复合材料塑性变形行为,通过Gleeble热压缩模拟实验结合最小二乘拟合标定相关本构参数。利用有限元软件ABAQUS构建3D全六面体渐变网格模型,通过6个步骤对复合材料超声滚压强化过程进行了数值仿真研究。结果表明,残余应力分布的仿真结果与实测结果存在明显差异,但网格失效形式较好地反映了表层材料的开裂和分层,从模拟角度验证了往复超声滚压过程中过度塑性变形导致材料表面损伤的现象。该结果对金属基复合材料超声滚压工艺的探索和相关数值仿真研究的深入开展具有重要指导意义。

电弧增材制造纳米TiC颗粒增强铝基复合材料组织与性能研究

在金属材料中引入第二相粒子是提高金属材料力学性能的重要手段之一。本文提出一种Al6061铝箔包裹TiC和Al6061的混合粉末形成一种特殊填料焊丝的TiC/Al6061复合材料电弧增材制造的新方法,并分别研究质量分数为1%、2%和3%的TiC颗粒对制备的铝基复合材料组织与性能的影响。结果表明,TiC质量分数为3%的复合材料与基体材料相比,试样的平均晶粒尺寸由45.5μm减小到25.3μm,细化了44.4%;抗拉强度和屈服强度由148.5 MPa和118.0 MPa提升到178.1 MPa和157.3 MPa,分别提升了19.9%和33.3%;平均显微硬度由50.5HV增加至65.2HV,提升了29.1%。理论结合及试验分析表明,TiC的载荷传递强化和晶粒细化以及Orowan强化机制,是材料力学性能提高的主要原因。

TiC_P/7075铝基复合材料的半固态触变成形工艺研究

采用原位反应喷射沉积法制备TiCP/7075铝基复合材料,进行半固态触变成形试验。研究TiCP/7075铝基复合材料的半固态触变成形性及其成形后的微观组织与力学性能。结果表明,该材料具有良好的半固态触变成形性,在成形压力仅为20~25MPa的条件下,就能够进行半固态触变成形。在625℃进行半固态触变成形后,其组织仍能保持均匀的等轴晶特征,平均晶粒尺寸分布于30~40μm;半固态触变成形试件经T6处理后其硬度达到(HRB)82~85。

TiC_P/7075铝基复合材料的半固态触变成形

用原位反应喷射沉积法制备TiCP/7075铝基复合材料,并进行半固态触变成形试验,研究了TiCP/7075铝基复合材料的半固态触变成形性及其成形后的微观组织与力学性能。结果表明,该材料具有良好的半固态触变成形性,在成形压力仅为20～25MPa的条件下,就能够进行半固态触变成形。在625℃进行半固态触变成形后,其组织仍能保持均匀的等轴晶特征,平均晶粒尺寸为30～40μm;半固态触变成形试件经T6处理后其硬度HRB为82～85。

原位合成TiC颗粒增强铝基复合材料及其磨损性能

利用原位合成的方法在几种锻铝基体中合成了T iC颗粒.X射线衍射谱表明,在复合材料的显微组织中T iC是惟一反应生成物.与基体材料相比,引入T iC后材料的耐磨性能有很大幅度的提高,且磨损性能与基体材料的强度之间没有必然的联系.对磨损试样表面的SEM观察显示,在磨损过程中T iC颗粒凸起于基体,在表面起支撑载荷的作用,同时使摩擦副(滚轮)与基体表面之间形成一个储存润滑油的间隙,从而改善了磨损过程中的润滑条件,减小了试样的磨损量.

Al_3Ti/7075铝基复合材料固溶处理工艺研究

研究了固溶处理对制备的Al3Ti/7075铝基复合材料显微组织和力学性能的影响。结果表明:该铝基复合材料存在的第二相颗粒为MgZn2。复合材料经480℃固溶5 h后,复合材料显微硬度达到最大值68.72 HV。随固溶温度升高和固溶时间的延长,第二相颗粒回溶较多,但会发生再结晶,晶粒发生长大。复合材料经T6人工时效后硬度达到83.46 HV。

7075铝基复合材料多级固溶和时效处理工艺

研究了多级固溶和时效处理工艺对制备的Al3Ti/7075铝基复合材料显微组织和力学性能的影响。结果表明,经XRD衍射图谱分析,该铝基复合材料存在的第二相颗粒为MgZn2。复合材料经440℃/3h+480℃/2h处理后,其显微硬度值为110.2HV,硬度比单级固溶提高了10%。在同一固溶温度下,随着固溶时间的延长,第二相颗粒回溶较多,但是会发生晶粒长大现象。基体合金和复合材料在同一温度(120℃)下时效时,复合材料时效速度要比基体合金时效速度快,复合材料的时效峰值硬度为147.73HV。

喷射沉积TiC_P/7093铝基复合材料热处理裂纹的分析

采用喷射沉积方法制备含有3%(体积分数)原位TiC颗粒的TiC_p/7093铝基复合材料,经过热挤压变形后进行固溶处理。用光镜观察其沉积态组织,用扫描电镜观察其固溶组织。研究原位颗粒对喷射沉积7093铝合金组织的影响。结果发现,原位TiC颗粒不仅对合金的沉积态组织产生细化作用,而且对合金的固溶温度的提高产生有利影响,但是原位反应时形成的附带产物即含Ti相容易引起淬火裂纹。

喷射沉积7075/15SiC_p铝基复合材料高温拉伸变形与断裂行为

在300～450℃和0.001～0.1s-1的条件下,对喷射沉积7075/15SiCp铝基复合材料板材的高温拉伸变形与断裂行为进行了研究,用扫描电镜(SEM)观察拉伸断口。结果表明,流变应力随温度的升高而下降,表现出相当的应变软化直至断裂。伸长率随着温度的升高和应变速率的降低而增加,但其应变速率敏感系数最大值仅为0.24,表明不存在超塑性,变形激活能为379kJ/mol,比基体7075铝合金变形激活能高。拉伸断裂行为主要由延性断裂机制控制,其基体金属可见大量局部塑性变形特征,无界面滑移是导致喷射沉积7075/SiCp复合材料过早断裂而不出现超塑性的主要原因。

原位TiC颗粒增强7075Al基复合材料的制备及微观组织

采用原位反应近液相线铸造方法成功制备出4.4%(质量分数)TiC颗粒增强7075 Al基复合材料。对原位反应过程进行了热力学与动力学分析.通过XRD分析及SEM观察显示,原位生成的TiC颗粒与基体润湿良好,且弥散细小均布于7075基体中,晶界上无明显的偏聚.

增强相含量对微波烧结TiC/6061铝基复合材料显微组织和性能的影响

通过微波烧结法制备TiC/6061铝基复合材料,研究增强相含量对铝基复合材料显微组织和性能的影响。结果表明:增强相TiC加入后可在一定程度上抑制基体晶粒长大,且随TiC含量增多,基体组织的熔合程度提高。增强相为块状和少量长条状组织,并证实长条相为TiAl金属间化合物。在本研究条件范围内,当TiC含量为30%(质量分数)时,TiC/6061铝基复合材料的硬度可达195 HV0.1,抗压强度462 MPa,屈服强度241 MPa。

原位TiC/7075Al基复合材料的界面结构特征

采用原位反应近液相线铸造方法制备含有少量原位TiC颗粒的7075铝基复合材料,通过透射电镜观察复合材料中的原位TiC颗粒的形貌,并研究原位TiC颗粒与7075Al基体之间的界面微观结构。结果表明,原位TiC颗粒尺寸分布于亚微米级,形貌呈近球形,在复合材料界面处7075Al基体与原位TiC颗粒具有Al(200)//TiC(200)、Al基体(216)∥TiC(111)的晶体学位向关系并形成共格界面,界面干净,无任何反应物,Al基体的(200)晶面优先沿原位TiC颗粒的(200)晶面生长,其(216)晶面优先沿原位TiC颗粒的(111)晶面生长。

SiC-Al_3Ti协同增强7075铝基复合材料搅拌工艺优化研究

采用液态搅拌铸造法制备Si C-Al_3Ti协同增强7075铝基复合材料。利用OM、XRD、SEM、直读光谱仪和布氏硬度计,通过正交试验分析了搅拌温度、搅拌速度和搅拌时间等对复合材料中Si C和Al_3Ti分布、收得率及复合材料硬度的影响。结果表明,Si C-Al_3Ti协同增强7075铝基复合材料的最佳搅拌温度为800℃,搅拌速度为450 r/min,搅拌时间为20 min。

TiC颗粒增强铝基复合材料耐磨性能研究

实验结果表明:在铝及其合金中添加TiC颗粒可明显提高材料的抗磨损性能,且磨损性能与材料的硬度之间没有必然的联系。TiC颗粒增强铝基复合材料的磨损表面既有磨粒磨损的特征形貌,又具有粘着磨损的特征产物,磨损过程中两种机理共同发生作用。

纳米TiC颗粒增强铝基复合材料的力学行为模拟

为了研究纳米陶瓷颗粒对金属材料力学行为的影响,首先建立了TiC/Al复合材料的三维微观模型,采用有限元法与拉伸试验探究了复合材料受载时的应力应变分布规律与屈服强度,其中,有限元过程考虑了纳米TiC颗粒对铝合金基体的细晶强化,以及颗粒尺寸(500nm和200nm)、含量(1wt%、3wt%和5wt%)对复合材料的影响。结果表明:纳米TiC颗粒对复合材料的屈服强度起到了力学强化作用,小尺寸(200nm)的TiC颗粒力学强化效果较大;复合材料的屈服强度随着纳米TiC含量的增高而提升,但较高含量的TiC会损害基体的塑性。由于把颗粒的细晶强化贡献纳入了计算模型,颗粒尺寸为500nm、含量为1wt%与3wt%时TiC/Al复合材料屈服强度的预测值与试验值较为吻合。

纳米Al_(2)O_(3)/7075铝基复合材料压缩性能与失效机制研究

采用高能球磨结合真空热压烧结工艺制备了高体积分数纳米Al_(2)O_(3)颗粒增强7075铝基复合材料,并研究了该复合材料的压缩性能和相应的变形与断裂失效机制。结果表明,添加高体积分数(15vol.%)纳米颗粒能够显著提高7075铝基复合材料的强度,屈服强度和抗压强度分别可达780 MPa和920 MPa,比7075铝合金分别提高150%和77%,失效应变可达6.46%。该复合材料的变形失效机制为局部剪切带在应力集中处形核并扩展形成微裂纹。该复合材料的断裂失效机制为:宏观上与加载方向呈45°的剪切脆性断裂,微观上为韧脆混合断裂模式。

纳米TiC复合焊丝和7075铝合金的脉冲TIG焊组织和性能及工艺优化

使用纳米TiC复合(Al-Zn-Mg-Cu)焊丝对7075-T651铝合金板材进行交流脉冲钨极氩弧焊(tungsten inert gas,TIG),以焊缝抗拉强度为响应值,通过正交试验分析优化焊接脉冲电流、脉冲频率和焊接速度3个参数,对不同工艺下的焊缝进行拉伸测试、气孔率分析和微观组织分析。结果表明,在焊接电流过高和焊接速度过低时,容易导致纳米颗粒聚集,氢气泡在颗粒处形核并汇集长大,形成气孔。通过正交试验法探究纳米TiC复合焊丝焊接7075铝合金的最佳工艺为基值电流160 A,脉冲电流180 A,脉冲频率100 Hz,焊接速度3 mm/s。在合适的焊接工艺下,纳米颗粒在基体中的均匀分散,同时可以抑制晶内析出相长大,提高焊接接头性能。

激光引燃自蔓延合成TiC／Al基复合材料研究

采用激光引燃自蔓延高温合成法，通过改变激光功率和成分配比制备了TiC陶瓷颗粒增强的Al基复合材料。利用X射线衍射（XRD）和扫描电镜（SEM）对自蔓延合成产物的相组成和显微组织进行研究。结果表明，通过激光引燃自蔓延法可以合成高纯度的TiC／Al基复合材料。随着激光功率升高，引燃时间缩短，合成的复合材料中TiC颗粒的尺寸和孔隙率增大；激光参数不变时，随着Al含量的增多合成TiC颗粒尺寸逐渐变小，形貌由球状转变为多角状。