金属基表面复合材料的研究进展

金属基表面复合材料结合了金属基体和表层复合材料的性能,扩大了材料的使用领域,改善了材料的使用性能,成为了国内外研究者的研究重点。综述了金属基表面复合材料的制备方法及应用的一些领域,总结了我国近几年来科研工作者取得的相关研究成果。     

金属基铸造颗粒复合材料的研究现状及发展

综述了国内外金属基铸造颗粒复合材料的制取方法和特点;对复合材料凝固过程中粒子的分布情况和改善其分布状态的方法进行了分析;阐述了颗粒与基体界面结合情况,指出,当粒子与基体间存在扩散层或反应层时,二者的结合是牢固的,归纳了颗粒对材料性能的影响,对金属基铸造颗粒复合材料的发展提出了建议。     

极轻的金属复合材料

德国不来梅的Fraunhofer制造工程与应用材料研究所最近报道，他们开发成功一种新型轻质金属基复合材料，是在铸造过程中将最大直径为60μm的空心玻璃球填充于熔融铝（或其他金属）中。如果玻璃球均匀地分布于金属基体中，就会获得表面手感十分光滑的复合材料；如果玻璃球不均匀地分布在金属基体中，便会得到外貌色泽特殊的制品。     

碳化钨条填充法电弧堆焊工艺及堆焊层泥沙磨损研究

介绍 了铸造碳化钨条填充法电弧堆焊制备金属基碳化钨陶瓷复合材料耐磨层的基本过程，叙述了该方法堆焊工艺特点及电弧烧作用对碳化钨颗粒形状及性能的影响，结合堆焊工艺论述了复合材料堆焊层的成分和性能特点。对铸造碳化钨条填充法电弧堆焊制备的复合材料堆焊层进行了泥沙磨损试验，并将其耐磨性与焊条熔敷金属的耐磨性进行了对比。讨论分析了作为硬质相的碳化钨颗粒的基体对堆焊层抗泥沙磨损性能的影响。     

金属基电子封装复合材料的研究进展

集成电路和芯片的封装技术的快速发展对封装材料提出了更高的要求。由于传统的金属封装材料不能满足现代封装技术的发展需要，向金属基体内添加低热膨胀系数的陶瓷或其它物质制成金属基电子封装复合材料已成为金属基复合材料今后重点发展的方向之一。本文阐述了金属基体、增强体及其体积分数、制备工艺对复合材料热性能的影响。     

金属基复合材料制备工艺的研究进展

系统论述了金属基复合材料研究和发展的概况,简要介绍了金属基复合材料的常用金属基体、增强体,重点阐述了金属基复合材料常用的制备技术,即：搅拌铸造法、粉末冶金法、原位生成法等。另外,对金属基复合材料的润湿性、界面反应、复合材料力学性能和有限元模拟作了简单介绍。最后,对半固态成形技术应用于金属纂复合材料中的成形加工发展方向做了展望。     

多孔SiC陶瓷增强金属基复合材料的制备

采用纸质材料制成三维管状模型，经过纸质模型碳化、反应性渗硅处理获得多孔SiC陶瓷预制体，选择铸造性能好、成形缺陷小的铸铁作为金属基体，采用铸渗法制备了SiC陶瓷增强金属基复合材料，通过XRD，SEM等分析手段研究了多孔SiC陶瓷和复合材料的显微组织和界面结构。研究表明，纸质模型800℃温度碳化，反应性渗硅温度1600℃时制备的多孔SiC陶瓷预制体三维结构稳定，烧结后变形小，微观组织结合紧密；通过铸渗法制备的SiC陶瓷增强金属基复合材料界面结合良好，无明显缺陷。该方法中增强相结构可设计性好，铸渗法制备多孔陶瓷金属基复合材料质量高，为多孔陶瓷增强金属基复合材料的获得提供了试验新方法。     

BN/Al金属基复合材料

ＢＮ／Ａｌ金属基复合材料陶瓷增强剂与其金属基体之间的良好结合，是获得金属基复合材料高强度的关键，但是通常由于金属与陶瓷在物理、化学、电学以及力学性能上的差异，而很难获得良好的结合，采用传统的粉末冶金法就得不到性能良好的ＢＮ／Ａｌ金属基复合材料。近年来...     

金属基表面复合材料的制备方法及研究现状

金属基表面复合材料结合金属基体和表面增强体各自的优异性能,扩大了材料的使用范围,被广泛用于众多高尖端领域,并受到国内外学者的关注,是最具有发展前景的复合材料。综述了金属基表面复合材料的应用、制备方法,介绍了该复合材料制备方法的研究进展及其优缺点,并展望了金属基表面复合材料的发展方向。     

金属基表面复合材料的制备方法及应用

金属基表面复合材料将金属基体与高硬度的强化材料相结合,具有比强度高、耐磨、耐热、耐蚀性能优良等特点,在众多行业领域有着广泛的应用。以提高材料的表面耐磨性为目的,介绍了金属基表面复合材料的制备方法和应用场合,以为材料工作者提供参考。     

Flow patterns and re-melting during filling of a large composite casting

Abstract

The filling and remelting of an industrial scale composite casting has been simulated to investigate the effect of fluid flow patterns in the liquid metal on the remelting of the shell material of the composite casting. In the composite casting under investigation, an outer shell material is first cast inside a large cylindrical mould, which is then assembled to additional mould parts, and the core material is poured into the shell/mould assembly. During casting of the core, a thin layer of the shell material re-melts and mixes with the core material producing a bonding layer of intermediate composition. Obtaining the optimum re-melting and thus intermediate bonding zone between the shell and core is critical to producing high quality rolls. The present numerical model employs the volume of fluid method and an enthalpy-porosity technique to couple the filling of the core material and re-melting of the shell material. The interface between the solid and liquid phases is tracked and can be used as a guide to examine the extent of remelting and, to some degree, mixing of the shell and core material. Simulations have shown that the circulation loops that form in the liquid metal pool significantly affect the amount of shell material that remelts.     

基于神经网络的铸造模具曲面逆向工程造型

研究目的是通过神经网络方法反求铸造模具复杂曲面.利用径向基函数(RBF)神经网络优异的非线性逼近能力,将外形数据、加工余量、变形数据作为神经网络输入,在神经网络的输出上可以得到铸造模具曲面离散数据点.再通过输出数据,可以对模具曲面进行造型.模具曲面的重构精度高、速度快.通过在复杂曲面模具造型上的实际应用,证明该方法能够实现产品和工艺装备的并行设计,可以缩短产品研制周期,提高设计、生产速度和效率,具有实用推广价值.     

碳化钨/高铬铸铁复合铸渗层耐磨特性研究

采用CO2水玻璃砂型铸渗工艺制备了碳化钨/高铬铸铁复合铸渗层试样,借助于MLD-10动载磨损试验机、扫描电镜研究了渗剂组分、粒度、工艺参数对铸渗层耐磨性的影响,结果表明:在试验条件下,渗剂中加入60～80目的20%碳化钨颗粒、40%高铬铸铁粉获得的铸渗层耐磨性能最佳.复合铸渗层适合于小能量冲击磨损的工况条件.     

离心铸造高铬铸铁复合轧辊试验研究

高铬铸铁是一种良好的抗磨材料,并具有一定的韧性和耐蚀性,因此可用作湿摩擦条件下的耐磨工件。本文研究确定了离心铸造高铬铸铁复合辊套的工艺措施;分析了适用于双金属离心铸造工艺特点的高铬铸铁的成分;对于膨胀系数相差较大的双金属复合辊套,根据离心铸造的特点,采用早出模、先空冷后保温的工艺方法,达到了对复合辊套进行淬火和回火的目的。     

Graphite degeneration in surface layer of ductile iron castings

Abstract

In the furan resin moulding technique sulphur in P-toluenesulphonic acid (PTSA), usually used as the hardener, has been identified as an important factor causing graphite degeneration at the metal/mould interface, especially at lower graphite nodularity levels. The greatest surface layer thickness and the lowest graphite nodularity, and shape factors, were obtained with irons solidified in moulds coated with an S bearing material. Uncoated moulds provided better results, but employing a MgO type coating effectively neutralised the sulphur migrating from the mould. In the present solidification conditions, the application of an active mould coating also influenced the graphite phase characteristics in the entire section of the casting, up to its centre. Negative effects were observed using an S bearing coating and positive effects from an MgO based coating.     

原位内生碳化钒颗粒增强铁基表面复合材料的研究

用SEM、XRD检测浇注凝固后位于铸型表面的复合粉料压坯组织结构的变化,证实用铸造烧结技术可以在铸件表面原位生成碳化钒颗粒增强铁基表面复合材料.探讨了粉料压坯快速完成钒的碳化反应和烧结致密化的机理,用MM200磨损试验机检测了碳化钒颗粒增强铁基表面复合材料的耐磨性.     

铝合金铁型覆砂铸造工艺参数研究

铁型覆砂铸造是在金属型(称为铁型)内腔覆上一薄层型砂而形成铸型的一种新型铸造工艺,其主要工艺参数为铁型壁厚和覆砂层厚度.我们通过不同的覆砂层厚度对铝合金圆柱试样进行铸造,利用热电偶测其凝固冷却曲线,分析了铸造过程中砂型厚度和铁型厚度对冷却速度的影响.     

柴油机气缸盖消失模铸造模具CAD/CAM

详细地介绍了消失模铸造模具CAD/CAM的设计思路和制造工艺流程 ;采用该技术 ,有效地改善了模具的结构 ,明显地缩短产品模具的开发周期 ,成功地完成了柴油机气缸盖消失模模型的生产制作任务 ;实现了消失模铸造模具的国产化。     

用颗粒推移模型模拟Al-Si/SiCp复合材料微观组织

对搅拌铸造法制备SiC颗粒（SiCp）增强Al-7．0%Si（质量分数）复合材料的微观组织形成过程进行了模拟研究，建立了常规凝固条件下相应的宏观传热、等轴枝晶形核生长以及颗粒推移的二维计算模型，采用一种改进的CA（cellular automaton）方法与有限差分法耦合进行数值计算，研究了不同铸造方式对复合材料微观组织以及颗粒分布的影响．为了验证模拟结果，浇注了阶梯形金属型和砂型试样、结果表明，模拟得到的复合材料颗粒分布及微观组织与实验结果吻合良好．     

Prediction of burn-on and mould penetration in steel casting using simulation

Abstract

Burn-on and penetration defects in steel casting are principally caused by localised overheating of the sand mould or cores. Such overheating can cause liquid metal to compromise the mould surface and entrain onto the surface of the mould. A method has been developed to predict likely burn-on and penetration defect locations as part of a standard casting simulation. The method relies on determining, from simulation results, the locations where the mould is above a certain critical temperature. The critical temperature is generally above the temperature at which the steel is fully solidified. By measuring the time periods during which these locations in the mould are above the critical temperature, burn-on and penetration defects can be predicted. The method is validated through comparison with previous experimental data. Several parametric studies are conducted to investigate the sensitivity of the predictions to the choice of the critical temperature, the interfacial heat transfer coefficient between the steel and the mould, the pouring temperature, and the mould material. The results of one case study are presented where burn-on or penetration defects observed on a production steel casting are successfully predicted.