Strengthening Effect in Al_2O_(3p)/Zn-Al Composites

Al 2O 3 p /ZA22 composites were fabricated with high intensity ultrasonic treatment. The minimum diameter of reinforcement used is 0.5 μm. The microstructure and mechanical properties were studied. The results show that particles disperse homogeneously with good particle/matrix interface bonding and the mechanical properties depend on the volume fraction rather than the size of reinforcement.

喷射成形TiC_(p)/ZA35复合材料热挤压工艺的ANN优化和组织研究

采用人工神经网络(ANN)的方法,研究挤压比、挤压比压、挤压温度和挤压速率对喷射成形TiC_(p)/ZA35复合材料力学性能的影响,建立了TiC_(p)/ZA35复合材料热挤压的人工神经网络模型。模型的输入参数为挤压比、挤压比压、挤压温度和挤压速率,输出参数为复合材料的抗拉强度。该模型可以仿真TiC_(p)/ZA35复合材料在不同热挤压工艺参数下的力学性能,也可以优化热挤压工艺参数,模型结果与实验结果误差小于1.8%,拟合率为0.986。推荐热挤压工艺优化参数为:挤压比22,挤压比压415 MPa,挤压温度315℃,挤压速率8 mm·s^(-1),此工艺条件下复合材料的抗拉强度为486.7 MPa。热挤压间接对复合材料进行了时效处理,材料晶内析出晶须状和颗粒状的MnAl6强化相。弥散强化和位错强化作用使热挤压喷射沉积TiCp/ZA35复合材料较未挤压复合材料抗拉强度提高38.3%。

预热温度对激光选区熔化成形30%SiC_(p)/AlSi10Mg复合材料力学性能的影响

基板常温工况下激光选区熔化成形中等体积分数SiC_(p)/Al复合材料存在孔洞、裂纹等冶金缺陷,从而导致成形零件致密度低、力学性能差等问题。首先研究了固定优化成形工艺参数时,基板预热温度(200~400℃)对45μm的30%(质量分数,下同)SiC_(p)/AlSi10Mg成形零件表观致密度和力学性能的影响;进一步提高SiC_(p)质量分数至50%,再次评价了上述基板预热温度对成形性能的影响。结果表明,当SiC_(p)质量分数为30%时,升高基板预热温度可以减少成形零件的孔洞和裂纹,成形零件的表观致密度及力学性能显著提高;当基板预热至400℃时,成形零件表观致密度最高达到97.98%,与此同时极限抗压强度和极限抗拉强度分别为578 MPa和56 MPa;随着SiC_(p)质量分数进一步增加至50%,基板预热温度对成形零件致密化和力学性能的强化效果逐步减弱。本研究证明高温预热基板能够有效抑制激光选区熔化成形中等体积分数SiC_(p)/Al复合材料的冶金缺陷,为增材制造SiC_(p)/Al复合材料提供了工程应用解决方案。

Ni-P/金刚石超硬复合涂层制备及其性能研究

【目的】解决Ni-P复合涂层本身硬度较低的问题。【方法】选择添加金刚石微粉制备Ni-P/金刚石复合涂层。首先通过正交试验得到了制备Ni-P/金刚石复合涂层的最佳工艺参数,其次通过单因素试验研究了各工艺参数对复合涂层力学性能的影响,最后通过SEM,XRD,EDS对最佳工艺参数下的复合涂层进行表征。【结果】根据试验成功计算出最佳工艺参数。【结论】制备Ni-P/金刚石复合涂层的最佳工艺参数为电流密度4 A/dm2、金刚石浓度5 g/L、搅拌速度150 r/min、镀液温度60℃,研究了各工艺参数对复合涂层力学性能的影响。

固溶时间对Ti@(Al-Si-Ti)_(p)/A356复合材料组织及力学性能的影响

采用粉末触变成形技术制备了原位自生心-壳结构增强A356铝基复合材料,并研究了固溶时间对Ti@(Al-Si-Ti)_(p)/A356复合材料显微其组织及力学性能的影响。结果表明,随着固溶时间增加,初生α-Al相颗粒粗化长大;共晶Si相不断溶解,晶界上残余的共晶Si粗化、球状化;Al基体、Ti心部继续反应,增强体颗粒壳层发生相转变。复合材料在545℃固溶处理1 h时,力学性能达到峰值,其抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为263.9 MPa、175.1 MPa、20%,比制备态复合材料分别提高了7.3%、21.4%和12.4%,维氏硬度也从59.3 HV提高到72.8 HV。

烧结温度对SiC_(p)/2024Al复合材料组织与性能的影响

以高纯度碳化硅(SiC)颗粒和2024铝合金粉末为原材料,采用高速球磨+热压粉末冶金工艺制备了不同烧结温度下的SiC_(p)/2024Al复合材料,研究了不同烧结温度对该材料显微组织及力学性能的影响。结果表明:烧结温度较低时该材料孔隙率较高,孔隙在断裂失效中起主导作用;随烧结温度升高,该材料孔隙率降低;材料断裂失效呈SiC颗粒脆性断裂、基体合金撕裂、界面结合失效开裂三种失效方式共存特点;当烧结温度为590℃时,该材料组织致密,抗拉强度、硬度和伸长率分别达到最大值364 MPa、106 HV和7.6%。

TiC_p/ZA43复合材料的制备及其拉伸性能

采用ＸＤ法与搅拌铸造技术相结合的工艺制备了ＴｉＣｐ／ＺＡ４３复合材料，其中ＴｉＣ粒子的尺寸为０．５～１．５μｍ，在基体中分布均匀。对ＴｉＣｐ／ＺＡ４３复合材料室温至２５０℃温度范围的力学性能进行了测试，获得了该复合材料的应力－应变曲线及力学性能与温度的关系，并对其高温拉伸断口进行了分析。结果表明：ＴｉＣ粒子提高了材料的强度，尤其是显著提高了高温强度；ＴｉＣｐ／ＺＡ４３复合材料的断裂方式与拉伸温度有关。

自生TiC_p/2024复合材料熔体挤压组织与力学性能

对自生ＴｉＣｐ／２０２４复合材料采用Ｔ４和Ｔ６两种热处理制度，测试了该材料的σｂ、σｓ、Ｅ和δ。通过ＳＥＭ观察和分析了熔体挤压ＴｉＣｐ／２０２４复合材料的显微组织和断口形貌。结果表明：在Ｔ６状态下ＴｉＣｐ含量为１５ｗｔ％的复合材料的σｂ、σｓ、Ｅ分别达到５４０ＭＰａ、４３０ＭＰａ、９２ＧＰａ，δ为３．２％，断裂形式为韧性断裂，由此可以认为自生ＴｉＣｐ／２０２４复合材料具有优良的综合力学性能。

原位复合TiC_P/LD7复合材料的组织与力学性能

采用原位复合工艺制备了自生 Ti CP/ L D7复合材料坯料 ,经热挤压成 12的棒材 ,并进行了 T6热处理。通过SEM观察和分析了热挤压 Ti CP/ L D7复合材料的显微组织和断口形貌。测试了材料的σb,σs,E和δ。结果表明 :Ti C颗粒含量为 2 0 wt%的复合材料的 σb,σs,E分别为 417MPa,373MPa,92 GPa,δ为 4.5 % 。

直接反应合成法制备2024/TiC_(p)复合材料的力学性能

采用直接反应合成法制备了不同TiC(p)含量（重量百分数）的2024／TiC(p)复合材料，测试了T4、T6两种状态下该材料的力学性能．结果表明：2024／TiC(p)；复合材料的屈服强度、抗拉强度、弹性模量、比强度、比刚度等力学性能，均比2024基体合金有较大幅度提高．

TiC_(p)/2519复合材料高温力学性能和蠕变行为

采用搅拌铸造技术制备了不同质量分数的TiC_(p)/2519复合材料。研究了TiC_(p)/2519复合材料的高温力学性能以及在423~523 K温度条件下的高温蠕变行为。结果表明:纳米TiC颗粒对2519合金微观组织有显著的细化作用。在温度为453 K、应变速率为1×10^(-3) s^(-1)条件下,与基体合金相比,TiC_(p)/2519复合材料力学性能均有所提高,其中,0.5%TiC_(p)/2519复合材料高温性能最佳,抗拉强度和伸长率分别达到282 MPa和16.8%,比基体合金提高了10%和63%。稳态蠕变速率随蠕变温度和蠕变应力的增大而增大,0.5%TiC_(p)/2519复合材料稳态蠕变速率比基体合金低3~6倍。在温度423~523 K、应力80~150 MPa实验条件下,建立了基于温度和应力的TiC_(p)/2519复合材料稳态蠕变速率的本构方程,其变形激活能Q_(a)为151 kJ·mol^(-1)。TiC_(p)/2519复合材料高温蠕变机制以位错攀移为主。

半固态挤压原位自生Al-4Cu0.8Mg/TiC_P复合材料的组织与性能

对原位自生Al 4Cu 0 8Mg/TiCP 复合材料采用T4和T6两种热处理制度 ,测试了该材料的σb、σs、E和δ。通过SEM观察和分析了半固态挤压原位自生Al 4Cu 0 8Mg/TiCP 复合材料的显微组织和断口形貌。结果表明 ,在T6工艺处理下TiCP 含量为 15wt%的复合材料的σb、σs、E分别达到 5 40MPa、430MPa、92GPa ,δ为 3 2 % ,断裂形式为韧性断裂 ,由此可以认为 ,原位自生Al 4Cu 0

热处理对搅拌铸造Ti_(p)/AZ91 D镁基复合材料组织与力学性能的影响

采用光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射和显微硬度及室温拉伸力学性能测试等方法,分析研究了固溶、时效热处理对搅拌铸造Ti_(p)/AZ91D复合材料(体积分数4.0%,平均粒径6.5μm)的微观组织和力学性能的影响规律。结果表明,400℃固溶热处理时,Tip/AZ91D复合材料的固溶时间为2 h,比基体AZ91D合金缩短8 h,原因是复合材料组织中的共晶β-Mg17Al12相比基体合金中的较细小、弥散,更快溶解进入α-Mg基体相。在168℃时效热处理时,复合材料中的Ti颗粒界面促进β相析出,使其峰值时效时间只需16 h,比基体合金缩短一半。经过固溶时效热处理后,复合材料的屈服强度和抗拉强度分别达到150 MPa和217 MPa,比基体合金均有所提高。

热处理工艺对激光选区熔化SiC_(p)增强Al10SiMg复合材料组织及力学性能的影响

采用选区激光熔化(SLM)制备了SiCp增强Al10SiMg复合材料,研究了不同热处理工艺对SiC_(p)/Al10SiMg复合材料微观组织演变及力学性能的影响。结果表明,经T2(人工时效)处理后,复合材料的显微组织变化不明显,但力学性能有所提高;经T6(固溶热处理+人工时效)处理后,共晶硅网格消失,过饱和Si颗粒从基体中析出,使Al基体软化,复合材料的抗拉强度以及硬度显著降低,但伸长率有所提高。随着固溶温度的升高(500~525℃),Mg_(2)Si相首先析出,在500℃左右时析出金属间化合物AlFeSi,其含量随固溶温度升高不断增多。在T6热处理过程中,随着固溶温度的升高,复合材料的硬度以及抗拉强度均有所提升,其原理是Mg_(2)Si相的析出以及金属间化合物的沉淀强化克服了显微组织的粗化和基体软化的影响。

SiC_(p)/2024Al复合材料板材的显微组织、力学性能及加工硬化行为

采用超声波辅助半固态搅拌铸造工艺制备SiC_(p)/2024Al复合材料,对其进行两步热变形(挤压和轧制),得到厚度为1 mm的SiC_(p)/2024Al复合材料板材,研究SiC_(p)含量对显微组织和力学性能的影响。结果表明:轧制态2024铝合金由带状晶粒和大块CuAl_2相组成;因SiC_(p)对铝基体动态再结晶形核的促进作用,致使2024铝基体晶粒尺寸显著细化;随着SiC_(p)体积分数的增加,其宏观分布更加均匀;两步变形导致SiC_(p)与CuAl_2相的破碎,破碎程度随SiC_(p)体积分数增大而增大,当SiC_(p)体积分数为15%时,SiC_(p)尺寸降至约4.9μm;随SiC_(p)体积分数的增加,屈服强度逐渐增大,当SiC_(p)体积分数为10%时,SiC_(p)/2024Al复合材料的综合力学性能最为优异,其屈服强度、极限抗拉强度和断后伸长率分别达到305、490 MPa和8%;随着SiC_(p)体积分数的增加,SiC_(p)/2024Al复合材料的热膨胀系数降低,弹性模量提高,当SiC_(p)体积分数为15%时,弹性模量可达96 GPa,相较于2024铝合金,提高了37.1%。

Ti_(2)AlC粉末粒径分布对TiC_(0.5)-Al_(2)O_(3)/Cu复合材料组织及性能的影响

通过不同时间的湿法球磨得到不同粒径分布的Ti_(2)AlC粉末,再与Cu_(2)O粉末和铜粉末混合,利用放电等离子烧结技术制备TiC_(0.5)-Al_(2)O_(3)/Cu复合材料,研究了Ti_(2)AlC粉末粒径分布对其组织和性能的影响。结果表明:随着Ti_(2)AlC粉末中亚微米级颗粒体积分数由0增加到70.27%,复合材料中增强相颗粒TiC_(0.5)和Al_(2)O_(3)在基体中分散更均匀,但是当亚微米级颗粒体积分数为98.07%时,增强相颗粒出现聚集现象;随着亚微米级颗粒体积分数的增加,复合材料的导电率与相对密度先减小后增大,硬度与屈服强度则先升后降,当亚微米级颗粒体积分数为70.27%时,复合材料综合性能最优异。

液相网络及相对密度对SiC_(p)/2024复合材料显微组织与力学性能的影响

为获得高力学性能的SiC_(p)/2024复合材料,本工作采用粉末冶金法制备了37%(体积分数)SiC_(p)/2024复合材料,研究了热压温度及二次热压对复合材料组织及力学性能的影响。结果表明:热压温度为530℃时,复合材料具有适中的液相含量(3.28%,体积分数)及相对密度(99.21%),T6热处理态复合材料的力学性能达到了较高水平,抗拉强度和延伸率分别为480 MPa和0.216%;在此基础上,采用540℃二次热压进一步细化与分散了复合材料中的液相网络,其相对密度从一次热压的99.30%提高到了99.45%,二次热压T6热处理态复合材料的力学性能达到了最高水平,抗拉强度和延伸率分别为540 MPa和0.515%。分析表明,复合材料中适中、细小分散的液相网络及较高的相对密度是获得具有良好力学性能的SiC_(p)/2024复合材料的关键。

Effects of extrusion deformation on mechanical properties of sub-micron Si_(3)N_(4p)/2024 composite

Si_(3)N_(4p)/2024Al composite was fabricated by squeeze casting method and treated by extrusion deformation.Microstructure analyses indicate that Si_(3)N_(4) particles in the composite are in cylindrical polyhedron shape.Extrusion deformation is beneficial to uniform distribution of Si_(3)N_(4) particles and improves the relative density of Si_(3)N_(4p)/2024Al composite.Tensile strength of Si_(3)N_(4p)/2024Al composite increases by 76.6%after T6 treatment,and after extrusion and T6 treatment it is by 57.6%more than T6 treatment only.Elastic modulus of Si_(3)N_(4p)/2024Al composite increases a little after T6 treatment but increases by 33.5%after extrusion deformation.

Al_(2)O_(3)(p)增强Al基复合材料的制备及力学性能

通过超声振动辅助制备Al_(2)O_(3)(p)增强2024复合材料,研究了制备工艺和Al_(2)O_(3)(p)对复合材料微观组织和力学性能的影响。结果显示,施加超声振动和加入Al_(2)O_(3)(p)可明显细化复合材料的微观组织。随着Al_(2)O_(3)(p)含量的增大,复合材料α-Al相尺寸先减小后增大,显微硬度、抗拉强度、屈服强度和伸长率均先增大后减小,当Al_(2)O_(3)(p)含量为1.5%时,均达到极大值,过量的Al_(2)O_(3)(p)加入会导致Al_(2)O_(3)(p)的团聚。复合材料显微硬度和力学性能的提高是超声振动和Al_(2)O_(3)(p)引起的细晶强化、颗粒强化和晶界强化的协同作用。

TiCN_(p)增强高铬铸铁复合材料的制备与性能

本工作以TiCN_(p)和20Cr高铬铸铁粉末为原料,采用压制和超固相液相烧结(SLPS)工艺,制备含10%~30%(质量分数,下同)TiCN_(p)的高铬铸铁复合材料,系统研究了增强相含量和烧结温度对复合材料致密化行为、显微组织、物相组成和力学性能的影响规律。研究结果表明,通过真空液相烧结可以制备出相对致密度均达到97.5%以上的各成分复合材料,物相主要由TiCN、Cr_(7)C_(3)碳化物、马氏体和少量奥氏体组成;随着增强相添加量逐步增加,TiCN_(p)沿晶界分布,逐渐形成网状分布结构,而Cr_(7)C_(3)越来越多地在烧结过程中没有熔化的合金基体中析出和粗化;这使得复合材料的硬度线性上升,而抗弯强度和冲击韧性则降低。当TiCN_(p)添加量为30%时复合材料的力学性能可以达到硬度87.8HRA,抗弯强度1304 MPa,冲击韧性2.35 J/cm^(2)。