SiC_P/ZA27复合材料界面微结构分析及高温蠕变性能

利用透射电镜分析和高温持久硬度试验 ,研究了 Si CP/ ZA2 7复合材料界面微结构和高温蠕变性能。结果表明 ,Si CP/ ZA复合材料具有较好的高温蠕变性能。对其试样进行微观分析 ,基体中的 η相和增强相 Si CP都能显著提高 ZA2

原位自生Si_p/ZA27复合材料的磨损性能

研究Sip体积分数和实验温度对原位自生Sip/ZA27复合材料磨损性能的影响。结果表明:随着Sip体积分数的增加,其耐磨性呈先增大、后减小、进而又增大的趋势;随着实验温度的升高,复合材料的耐磨性减弱,但不同Sip体积分数的材料其耐磨性减小的幅度不同;所有这些变化均由磨损机理决定;随Sip体积分数的增加,材料的主导磨损机制将从较严重的磨损机制――塑性变形诱导磨损和粘着磨损转向轻微的磨损机制――涂抹磨损,进而又转向严重的磨损机制――塑性变形诱导磨损,最后则又转变为相对轻微的磨损机制――伴随磨料磨损的涂抹;随着实验温度的升高,主导磨损机制从轻微的磨损机制――伴随磨料磨损的涂抹转向严重的磨损机制――塑性变形诱导磨损和粘着磨损;高硬度磨层的形成与否决定着Sip/ZA27复合材料的耐磨性及磨损机制。

高能超声作用下SiC_p/ZA27复合材料的制备及性能

在高能超声作用下制备了颗粒均匀、弥散分布、组织结合紧密、性能良好的SiCp/ZA27复合材料,SiC颗粒粒径最小可达0 5μm。增加颗粒含量对复合材料性能影响较为显著,而颗粒尺寸变化对复合材料性能影响不大。复合材料的强化机制是位错强化与其他强化机制共同作用的结果。

原位生成TiB_2/ZA27复合材料的制备与性能

以Al熔液为载体,采用原位反应生成形状规则、尺寸细小的TiB2颗粒相,再将TiB2颗粒传递到ZA27合金中,形成TiB2颗粒增强的ZA27复合材料。采用合理的熔炼工艺促进了TiB2颗粒在基体中的均匀分布。实验结果显示,TiB2颗粒在ZA27复合材料中,分布均匀,平均直径在3μm以下。TiB2颗粒的加入使得复合材料的晶粒明显细化,并随着TiB2颗粒含量增加,复合材料的抗拉强度、硬度明显提高,2.1%TiB2/ZA27复合材料与基体合金相比室温抗拉强度提高13%、布氏硬度提高21%,弹性模量也有所提高,在强度、硬度及弹性模量提高的同时,材料的塑性并未恶化,延伸率略有提高,另外,材料的热膨胀系数随着TiB2颗粒的加入有所降低。

原位自生Si_p/ZA27复合材料的制备及其力学性能

研究了原位自生硅颗粒(Si)p增强ZA27基复合材料的铸造法制备工艺以及该材料的力学性能。结果发现:硅含量一定,随浇注温度的降低Sip变大;浇注温度一定,随硅含量的增加Sip也变大。在适宜的浇注温度(750℃)和硅含量(体积分数10%)下,可得到初生硅颗粒形状规则、尺寸细小、分布均匀的Sip/ZA27。硅的加入使材料中形成了大量的缩松,导致力学性能的严重下降。初生硅颗粒的尺寸、形貌对Sip/ZA27的力学性能也产生影响。P变质效果明显,可以提高Sip/ZA27复合材料的力学性能。

Zr变质SiC_P/ZA27复合材料在部分重熔过程中的组织演变

用扫描电镜(SEM)背散射成像技术对Zr变质SiCP/ZA27复合材料在部分重熔过程中的组织演变进行了研究,并与未变质复合材料及基体合金作了对比。结果表明:经0.2wt%Zr变质的SiCP/ZA27复合材料在460℃加热过程中(0min～30min),其基体组织依次经历了晶臂的快速合并,晶粒的长大,晶界区域的熔化、组织分离,最后经球状化形成触变成形所需的粒径较为均匀、细小、圆整的半固态浆料,在随后的保温过程中(30min～80min)未发现明显的粗化现象;未变质复合材料则形成相互连接的不规则组织,即使经长时间的保温(80min),也未全部球状化;基体合金组织的分离快于变质复合材料,但在保温中的晶粒粗化却较为严重。加热初期晶粒的快速粗化是由共晶组织向晶内的迅速扩散引起的。本文作者从相变角度分析了组织的演变过程。

Al_2O_(3P)/ZA27复合材料的高温摩擦磨损特性

借助SRV高温摩擦磨损试验机、SEM及能谱分析仪研究了Al2 O3p/ZA2 7复合材料的高温摩擦磨损特性。结果表明 :在边界润滑条件下 ,Al2 O3p/ZA2 7复合材料的高温磨损质量损失较ZA2 7合金降低 0 .0 0 5 34g ;摩擦因数随着增强颗粒体积分数的增加而降低 ,当增强颗粒的体积分数由 10 %增加到 30 %时 ,Al2 O3p/ZA2 7复合材料的摩擦因数由 0 .142降低到 0 .132 ,但均高于ZA2 7合金。其高温失效形式为犁削和疲劳磨损。

SiCp/ZA27复合材料的制备及其力学性能

探讨了半固态机械搅拌法制备SiCp/ZA2 7复合材料的工艺 ,以及SiCp含量、大小对复合材料抗拉强度和硬度的影响 ,并对其抗拉断口进行了SEM分析。结果表明 :用该工艺可制得SiCp分布较均匀的锌基复合材料 ,其强度随SiCp含量、粒度的增大而减小 ;经SEM分析 ,其断口呈部分韧性断裂 ,且断裂机制因SiCp含量、大小的不同而不同 ;当复合材料中V(SiCp) <5 %时 ,其硬度值随加入量的增加而升高 ,当V(SiCp) >5 %时 ,随含量增加而降低 。

预变形SiCp/ZA27复合材料在半固态等温热处理过程中组织的扫描电镜观察

用扫描电镜观察了预变形SiCp/ZA27复合材料在460℃等温热处理过程中的组织变化。结果表明,该复合材料的微观组织在此过程中经历了四个阶段:初期的快速粗化阶段、组织分离阶段、晶粒球状化阶段和最后的粗化阶段。当预变形量为20%时,初生晶由原来的具有不同方向的织构胞和粗短枝晶依次转变为少晶界的均匀组织、相互独立的细小多边形晶粒、15min时的球状晶粒和之后粗化了的球状晶粒。组织分离完成之后,晶粒的尺寸和形状系数随时间逐渐增大。当变形量为5%时,要获得球状晶必须处理80min以上,且所得晶粒尺寸大。

原位反应法TiB_2/ZA27复合材料的组织及性能研究

采用原位反应法制备出不同颗粒含量的TiB_2/ZA27复合材料,研究了TiB_2颗粒含量对TiB_2/ZA27复合材料组织及性能的影响。结果表明,TiB_2/ZA27复合材料主要由α-Al相、η-Zn相、ε-CuZn_4相和TiB_2粒子组成,不存在明显的Al_3Ti和AlB_2相;原位生成的TiB_2颗粒对α-Al相产生明显的细化效果,为η-Zn相提供了更多的形核基底,使其晶粒细化、数量增加,在基体中的分布形态改变。随TiB_2颗粒含量的增加,α-Al相和η-Zn相的尺寸减小,α+η共析组织数量增加,材料的强度和硬度得到显著提高。

Al_2O_(3f)/ZA27复合材料摩擦磨损性能的研究

在ZA2 7合金中添加不同体积分数的Al2 O3短纤维 ,对其摩擦磨损性能进行了研究。结果表明 ,Al2 O3f ZA2 7材料的摩擦系数大于ZA2 7合金 ,并且纤维体积分数越大 ,则平均摩擦系数越大。Al2 O3f ZA2 7材料的耐磨性明显优于ZA2 7合金 。

树枝晶SiC_p/ZA27复合材料部分重熔过程中的组织演变

用扫描电镜 (SEM )背散射成像技术对金属型铸造树枝晶SiCp/ZA2 7复合材料部分重熔过程中的组织变化进行了观察。结果表明 :在 460℃加热过程中 ,因晶界共晶组织向初生晶的扩散 ,造成树枝晶二次枝晶臂和晶粒间的快速合并 ,形成无明显晶界的组织 ,将分布于枝晶间的SiCp 裹入晶内 ,接着 ,剩余共晶组织开始熔化 ,组织发生分离 ,形成不规则的大块状组织 ,并将SiCp 返还于晶粒间的液相中 ,随后 ,因不规则组织突出部位 (曲率大 )的溶化 ,组织趋于圆整 ,最后经球状化形成尺寸较大的近球状颗粒。还从相变角度分析了组织的演变过程。

SiC_p/ZA27复合材料在预变形-半固态等温热处理过程中的组织演变

对 Si Cp/ ZA2 7复合材料锭料在 2 5 0℃进行了不同程度的压缩变形 ,研究了经变形的复合材料在半固态温度 4 6 0℃等温热处理过程中组织的演变过程。结果表明 :随变形量的增大 ,复合材料原来发达的树枝晶逐渐变为粗短枝晶和等轴晶 ;在热处理过程中 ,变形的树枝晶因晶间共晶组织的溶入而快速合并长大 ,形成无晶界或少晶界的相互连接的组织 ,将原晶界处的 Si Cp裹入晶粒内 ,随后 ,剩余共晶组织开始熔化并向回复与再结晶所形成的多边形晶界浸渗 ,造成组织分离 ,当压缩比大于 10 %时 ,形成相互独立的多边形晶粒 ,后经球状化形成球状晶粒 ,同时 ,将 Si Cp返还于固态晶粒间的液相中 ;而压缩比小于 10 %时 ,则形成相互连接的不规则组织 ;随着变形量的增大 ,上述演变过程加快 ,球状化刚完成时的晶粒尺寸变小、圆整度提高 ;球状化完成之后 ,因有效液相率低 ,晶粒的粗化现象较为明显。

Si_p/ZA27复合材料在部分重熔过程中的组织演变

研究了经Zr-P双重变质的Sip/ZA27复合材料在半固态温度475℃部分重熔过程中的组织演变。结果表明,经双重变质的复合材料,组织由发达的树枝晶变为短粗枝晶,初生Si变细小。在加热过程中,短粗枝晶粗化形成少晶界或无晶界的相连组织;随后因共晶组织的熔化造成组织分离,形成相互独立的不规则颗粒;最后由于不规则组织突出部位的熔化,使组织圆整化。在加热初期Si无明显的变化,随着加热时间的延长,Si棱角变得圆整,且有减小的趋势。

RE对Si_p/ZA27复合材料凝固组织的影响

研究了RE对Sip/ZA27复合材料的铸态、固溶态及半固态组织的影响,分析了随RE含量的变化复合材料组织形态的变化及RE的分布变化情况,并探究了RE对组织的影响机理。结果表明,随着RE含量的增加,晶粒形态由发达的羽毛状晶逐渐转变为等轴晶形态,晶粒尺寸呈减小趋势,在0.8%RE时晶粒尺寸最小;过量的RE与其他元素形成长针状的复杂化合物,使得细化作用减弱。

Sip/ZA27复合材料的晶粒细化工艺的研究

本文研究了Zr、RE对Sip/ZA27复合材料的晶粒细化工艺,结果表明:添加适当含量的Zr或RE时,都能使复合材料的晶粒得到一定程度的细化,Zr的晶粒细化能力强于RE,而只有Zr和RE复合添加才能得到细小的等轴晶组织,在添加0.2%Zr+0.8%RE时晶粒尺寸最小,达到60μm左右。

原位生成TiB_2/ZA27复合材料的组织与耐摩擦磨损性能

以铝熔体为载体,采用混合盐反应法生成形状规则、尺寸细小的TiB2颗粒,再传递到ZA27合金中,获得TiB2/ZA27复合材料。通过金相显微镜、XRD、SEM、EDS和摩擦磨损试验等分析方法测试了复合材料的微观组织和耐摩擦磨损性能。结果显示,TiB2颗粒在TiB2/ZA27复合材料中分布均匀,平均直径小于3μm。TiB2颗粒的加入对基体组织有显著的细化效果,并随着TiB2颗粒含量的增加,复合材料的耐摩擦磨损性能相比于基体材料有明显提高。

Ti_3AlC_2颗粒含量对Ti_3AlC_2/ZA27复合材料性能的影响（英文）

通过无压烧结技术和机械合金化技术,在烧结温度为870℃,保温时间为2.5 h的工艺条件下,制备了4种含有不同体积分数的Ti_3AlC_2颗粒的Ti_3AlC_2/ZA27复合材料。研究了Ti_3AlC_2颗粒含量对Ti_3AlC_2/ZA27复合材料的硬度、密度,拉伸强度和弯曲强度的影响。结果表明界面处的微弱化学反应有助于提高复合材料的界面结合能力,进而提高Ti_3AlC_2/ZA27复合材料的机械性能。此外,随着Ti_3AlC_2颗粒含量增多,Ti_3AlC_2/ZA27复合材料的硬度和力学强度都随之增大,这主要归因于纳米尺度的Ti_3AlC_2颗粒的弥散增强结果。然而,随着Ti_3AlC_2颗粒增加到40 vol%,由于孔隙的增多,Ti_3AlC_2/ZA27复合材料的硬度和力学强度又出现下降。对比制得的4种Ti_3AlC_2/ZA27复合材料,30Ti_3AlC_2/ZA27复合材料具有最大的抗拉强度、抗弯曲强度以及维氏硬度,分别为310,528和1236 MPa。这些优异的性能除了归因于良好的界面结合,还归因于Ti_3AlC_2颗粒的细晶强化和弥散强化作用。

烧结温度对Ti_3AlC_2/ZA27复合材料性能的影响

以Ti_3AlC_2粉和锌铝合金ZA27粉作为原料,采用行星球磨混料和气氛保护烧结工艺制备了Ti_3AlC_2颗粒增强ZA27复合材料,重点研究了烧结温度对复合材料的相组成、力学性能和显微组织的影响。结果表明,随烧结温度的升高,复合材料的相对密度、维氏硬度、抗弯强度和抗拉强度都增大,且在870℃时抗弯强度和抗拉强度都达到最大值,分别为592和324 MPa。该温度下Ti_3AlC_2与ZA27之间发生了微弱的化学反应,有利于改善基体与颗粒增强相之间的界面结合效果。

模具温度对Si_p/ZA27复合材料组织及性能的影响

研究了模具温度对触变成形Sip/ZA27复合材料组织及力学性能的影响。结果表明,随着模具温度升高,锭料的凝固速率变慢,初生α-Al颗粒尺寸和体积分数增大;而且初生α-Al颗粒中Zn元素的含量增加;此外,Si颗粒的团聚倾向变得严重。通过对试样的力学性能进行比较可知,最佳的模具温度为200℃,此时的抗拉强度和伸长率分别达到382 MPa和1.17%。而且随着模具温度的增加,断裂机制发生转变。