原位自生TiCp/6061复合材料的组织、硬度及耐磨性能

采用接触反应法制备了原位自生TiCp/6061复合材料,利用XRD和SEM对复合材料进行物相分析及微观形貌观察,用6061铝合金基体材料作为对比,研究了增强粒子含量对复合材料硬度和摩擦磨损行为的影响。结果表明,采用接触反应法,以Ti粉、C粉和Al粉作为生成TiC增强相的原材料,可直接在6061铝合金基体中原位生成TiC颗粒,TiC颗粒呈规则多边形,尺寸为0.5~1μm。随着增强粒子含量的增加,原位自生TiCp/6061复合材料的硬度明显提高,T6热处理后5%(质量分数)的TiCp/6061复合材料的硬度为120.5HBS,比基体6061铝合金提高了28.1%。这是TiC颗粒对6061基体材料的位错强化和细晶强化综合作用的结果。此外,随着增强粒子含量的提高,原位自生TiCp/6061复合材料的耐磨性也增强;T6热处理后,在100 N恒压作用下与GCR15材料对磨300 s,基体6061铝合金失重是5%(质量分数)TiCp/6061复合材料的2倍。其原因在于TiC颗粒含量的提高减小了对磨材料与复合材料的有效接触面积,从而增强了原位自生TiCp/6061复合材料的耐磨性能。

SiCp粒径级配对55%SiCp/6061Al复合材料组织和性能的影响

采用真空热压法制备了55%SiCp/6061Al(55%为体积分数)复合材料,研究SiCp粒径级配对复合材料SiCp分布均匀度、致密度和抗弯强度的影响.研究结果表明:粒径级配复合材料组织致密、SiCp分布均匀且SiCp与6061Al合金基体界面结合强度高.双粒径(60+25)μm、质量比4∶1复合材料热处理后抗弯强度由395 MPa提高为548 MPa;三粒径级配为(120+60+25)μm、质量比为1∶1∶1的复合材料热处理前抗弯强度最高,为397 MPa;双粒径级配(106+25)μm、质量比4∶1的复合材料致密度>99.0%、均匀度>90.00%、热处理后抗弯强度>400MPa,具有优异的综合性能.

Cu@rGo添加量对6061铝基复合材料组织与性能的影响

采用放电等离子烧结(SPS)方法制备了不同Cu@rGo添加量的石墨烯增强6061铝基复合材料,探讨了不同Cu@rGo添加量对Cu@rGo/6061Al复合材料显微组织和力学性能的影响规律。利用维氏显微硬度计和电子万能实验机测试试样的显微硬度和拉伸性能,利用扫描电子显微镜(SEM)观察试样断口的微观形貌。结果表明,与6061Al基体相比,添加Cu@rGo显著提高了Cu@rGo/6061Al复合材料的屈服强度和抗拉强度。但伸长率随着Cu@rGo添加量的增加呈先升高后下降趋势,拉伸断口形貌也表明随着Cu@rGo含量的增加,撕裂棱变少,韧窝组织由小而深逐渐向大且浅过渡,说明复合材料的塑性逐渐变差。综合分析表明,当Cu@rGo添加量为0.05wt%和0.1wt%时,Cu@rGo/6061Al复合材料的综合性能较好,抗拉强度和伸长率较6061Al基材的均显著提高。

形变参数对B_(4)C_(P)/6061Al复合材料热变形行为的影响

通过对B_(4)C_(P)/6061Al复合材料进行热压缩实验,系统研究了不同温度和应变速率对其流变应力和微观组织演变的影响。采用EBSD表征方法分析了复合材料的晶粒形貌、取向差角分布和晶粒尺寸的演变规律。结果表明,动态再结晶是复合材料热变形过程中的主要软化机制。随着温度的升高和应变速率的降低,平均晶粒尺寸和大角度晶界比例逐渐增大,在高温低应变速率下,B_(4)C的加入限制了DRX晶粒的生长,导致生长的DRX晶粒被拉长。

硼酸铝晶须增强6061铝复合材料的界面改性

采用溶胶凝胶γ- Al2 O3涂层涂覆硼酸铝晶须方法来改善硼酸铝晶须增强 60 61 Al复合材料的界面性能。结果表明 :试验采用的涂覆工艺可以在硼酸铝晶须表面获得 40 nm厚的氧化铝涂层。硼酸铝晶须与铝合金基体在压铸过程中生成的几乎连续的脆性尖晶石产物使晶须连续性结构损伤严重。γ- Al2 O3涂层虽然不能完全阻止界面反应的发生 ,但是却有效地抑制了尖晶石界面反应 ,保持了硼酸铝晶须的结构完整性。

TiCp/W及ZrCp/W复合材料的组织结构与性能

设计并采用热压烧结的方法成功制备了TiCP/W和ZrC_p/W两个系列碳化物颗粒增强钨基新型复合材料,并对其组织结构、室温力学性能及高温力学性能进行了系统研究。结果表明,复合材料体系的组元间有很好的热力学相容性和化学相容性;在异相界面处发生了W原子向TiC和ZrC晶格的扩散,分别形成了(Ti,W)C和(Zr,W)C固溶体,促进了两相界面结合和复合材料的致密化。碳化物颗粒的加入强烈阻碍了W晶粒的长大,并显著提高了复合材料的室温和高温力学性能。复合材料的抗弯强度和抗拉强度均随着试验温度的升高先增大后减小,在800～1400℃时出现峰值,而抗压强度则随着温度的升高而单调下降。室温强化机制是细晶强化和第二相弥散强化,高温强化机理有:位错强化、细晶强化、界面强化及碳化物颗粒的弥散强化。

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 。

SiC含量对SiC/6061Al基复合材料性能的影响

采用粉末冶金法制备了三种SiC体积分数分别为25%、30%、35%的SiC/6061Al基复合材料。利用金相显微镜观察材料的显微组织,检测材料的物理性能和力学性能,运用Turner、Kerner理论模型对复合材料的热膨胀系数进行分析,研究SiC含量对复合材料组织和性能的影响。结果表明:随着SiC含量的增加,增强体出现团聚倾向,复合材料的致密度和热膨胀系数均降低;复合材料的抗拉强度随着SiC的增多先增大后降低,成非线性关系。

焊丝成分对SiC_p/6061Al复合材料MIG焊焊缝组织及性能的影响

采用Al-Mg及Al-Si两种焊丝分别对SiC_p/6061Al复合材料进行了MIG焊及脉冲MIG焊,利用光学显微镜、电子显微镜及MTS-810试验机对焊缝的组织及性能进行了分析。结果表明,采用Al-Mg焊丝焊接时,无论是MIG焊还是脉冲MIG焊,熔池中Al-SiC间的界面反应程度均较大,生成了较多的针状Al_4C_3,且Al_4C_3的尺寸较大。采用Al-Si焊丝时,MIC焊熔池中的界面反应程度显著降低,仅生成了少量尺寸较小的针状Al_4C_3;而采用Al-Si焊丝的脉冲MIC焊焊缝中没有发现针状Al_4C_3。同时,利用Al-Si焊丝可有效地防止焊缝熄弧处的宏观结晶裂纹。力学性能试验表明,采用同样焊丝时,脉冲MIC焊接头的强度及伸长率比MIG焊接头的高,而用Al-Si焊丝焊接的接头强度比用Al-Mg焊丝焊接的接头强度高。

TiCP／2024复合材料的蠕变性能

研究了原位自生TiCP/2024(TiCP的质量分数为15%)复合材料在不同温度下的蠕变性能。结果表明,原位自生成TiCP/2024复合材料具有良好的抗高温蠕变能力。复合材料的密度变化量随着蠕变应变量和蠕变时间的增加而增加,并且在较低温度时的密度变化量高于较高温度时的密度变化量,当密度变化达到一定数量时产生的蠕变损伤即引起材料蠕变断裂。由于位错与第二相粒子的交互作用,提高了复合材料的抗蠕变能力。蠕变断口形貌表明蠕变过程产生的空穴多在一个颗粒或几个颗粒的聚集处形成,随着温度的升高,空穴不断扩展,直至最后发生塑性断裂,温度对蠕变过程具有显著的影响。

SiC_p/Gr颗粒混杂增强6061铝基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SiCp/Gr/ 6 0 6 1铝合金混杂金属基复合材料 ,研究了其阻尼特性。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而峰高降低。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 ,由位错拖曳点缺陷运动所致 ,符合位错诱生阻尼机制。

热压法制备20%Gr_p/6061Al复合材料及其摩擦磨损特性研究

采用快速升温热压法制备了20%Grp/6061Al(质量分数,下同)复合材料并研究其摩擦磨损特性,通过光学显微镜和SEM分别观察了样品的组织结构及磨痕形貌,采用XRD分析了复合材料的相组成。研究表明:快速升温热压能避免有害的界面反应,得到石墨颗粒分布均匀、界面干净且结合良好的Grp/6061Al复合材料,复合材料具有良好的摩擦磨损性能,T6处理能显著降低复合材料的摩擦系数和磨损率。在60r/m转速、1N～7N载荷下,复合材料的摩擦系数随载荷的增大而减少,磨损量增大。T6热处理强化了界面结合,有利于石墨膜形成,降低了复合材料的摩擦系数,也显著减少了磨损率。热处理后,复合材料摩擦系数可达到0.16,磨损量平均减幅达50%,采用的最大载荷7N下磨损率可减少到4.7×10-4mm3/m。

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 。

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．

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。

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。

TiCp/Fe复合材料制备及组织分析

借助X射线衍射(XRD)、光学金相显微镜以及扫描电镜(SEM),研究了反应铸造工艺制备的原位TiCp/Fe复合材料中增强颗粒的分布和形貌,并通过能谱仪确定了材料微区合金相对成分。结果表明:原位TiC增强颗粒均匀分布在基体中,呈四边形或多边形。Ti元素主要分布在增强颗粒中,并有一部分固溶于基体。由于Ti元素的烧损,生成了有害相石墨。

晶须取向对SiC_w/6061Al复合材料热压缩变形行为的影响

采用SEM和Magiscan-2A图像分析系统研究了晶须取向对SiCw/6061Al复合材料在300℃压缩变形行为的影响。结果表明:晶须取向影响着晶须折断程度和转动角度;随着晶须取向角的增加,晶须转动和折断行为所导致的软化效果下降。同时晶须取向也影响复合材料的热压缩应力-应变曲线的形状。在热压缩变形过程中,晶须取向角为0°和30°的复合材料表现出明显应变软化现象,晶须取向角为45°的复合材料无明显软化现象。晶须取向角为90℃的复合材料表现出应变硬化现象。

热挤压对SiC_p/6061Al基复合材料组织和性能的影响

采用粉末冶金法(PM)制备了SiC_p/6061Al基复合材料,并对材料进行热挤压。利用金相显微镜、扫描电镜观察材料的微观组织,分析了材料的物理性能和力学性能,研究了热挤压对复合材料组织和性能的影响。结果表明:对PM法制备的铝基复合材料进行热挤压,可以大大提高复合材料的致密度和力学性能,热挤压后的SiC颗粒分布与挤压力方向趋于一致,在基体中的分布更加均匀。

SiC颗粒增强6061Al基复合材料的动态拉伸性能 Ⅱ应变速率效应

用拉伸split Hopkinson bar实验装置进行了SiCp/6061Al复合材料及其基体合金的动态拉伸实验,研究了材料的应变速率敏感性.结果表明,SiCp/6061Al复合材料及其基体合金均具有明显的应变速率效应,且复合材料的应变速率敏感性高于基体合金的应变速率敏感性.根据位错机制对此进行了解释.