SiCP混杂对C/Al浸渍成型复合材料性能的影响

碳纤维经混杂SiC_P后用压力浸渍成型方法制备成C/Al复合材料,分析混杂的SiC_P对C/Al复合材料力学性能的影响。测试了制备成的复合材料性能,并用SEM对复合材料断面组织与断口形态进行分析。结果表明,混杂的SiC_P可以分隔纤维,有利浸渍,使纤维分布均匀从而提高了复合材料的性能,而用sol-gel方法涂复SiC层并混杂SiC_P可获得最佳的性能。     

原始SiC颗粒表面及SiCP/Al复合材料界面化学状态的研究

本文采用X射线光电子谱(XPS)和俄歇能谱技术(AES)对原始SiC颗粒表面和粉末冶金法制备的SiC_P/Al复合材料界面的化学状态进行了研究.结果表明:原始SiC颗粒表面主要存在SiC、SiO₂、游离C、吸附氧、Fe₂O₃等;SiC_P/Al复合材料界面存在Mg偏聚和氧元素.由热力学分析可知,Mg元素能够向界面偏聚,并可能与界面处的氧反应生成MgO.     

12 vol%SiCP/2024Al基复合材料热挤压过程有限元模拟与分析

基于MSC.Marc软件平台,建立了含SiC_P体积分数为12%的SiC_P/2024Al复合材料热挤压轴对称刚-塑性热力耦合有限元分析模型。利用该模型对复合材料的热挤压过程进行模拟,分析了热挤压过程中的载荷-行程曲线和材料流动状态,讨论了模具温度及挤压速度对挤压载荷的影响。模拟结果表明,该坯料在挤压比为30∶1、挤压温度为400～450℃、挤压速度为0.1～1.0 mm/s、挤压载荷为4.0 ×106～5.0 ×106N之间能够顺利挤出表面无缺陷的复合材料棒材。最后通过在 700 t水压机上采用相同工艺挤出高质量的复合材料棒材验证该工艺的可行性。     

热挤压对SiCw·SiCp/2024Al组织与性能的影响

为了研究SiCw·SiCp/2024Al复合材料的热变形行为,对压铸法制备的SiCw·SiCp/2024Al复合材料进行了热挤压变形,并测定了其变形前后的室温拉伸性能.利用扫描电镜和透射电镜对复合材料热变形前后的微观组织进行观察.研究表明:增强体在基体中分布均匀,并与基体有良好的界面结合;热挤压后,纳米颗粒分布的均匀性和分散性得到改善,SiC晶须产生了沿挤压方向的定向排列,且SiC晶须与基体合金的界面结合良好;随着SiC颗粒含量的增加,混杂增强复合材料的抗拉强度随之升高,挤压后复合材料的抗拉强度进一步提高;与基体合金相比,混杂增强复合材料的延伸率下降,热挤压有利于提高混杂复合材料的延伸率.     

增强体SiCP对SiCP/Al复合材料腐蚀行为的影响

通过周期浸润腐蚀实验研究了不同SiC颗粒尺寸(70、90、140、220μm)和不同SiC颗粒体积分数(42%、49%、55%)的SiC_P/Al复合材料在酸性环境中的腐蚀行为。采用失重法、金相显微镜、X射线衍射仪以及扫描电镜分别计算腐蚀速率、观测微观组织、分析腐蚀产物的物相组成以及观察表面形貌。结果表明：腐蚀前期,SiC_P/Al复合材料的耐腐蚀性能随着颗粒尺寸的减小而降低,腐蚀中后期,耐蚀性能随着颗粒尺寸的减小反而有一定程度的提高;SiC颗粒的存在一方面促进了点蚀的成核,另一方面又打断了基体的连续性,改变了点蚀的生长方式,抑制了点蚀的进一步扩展;SiC_P/Al复合材料的耐腐蚀性能随着颗粒体积分数的提高而降低,其腐蚀产物主要为氧化铝和非晶态硫酸铝化合物。     

压铸SiCw/Al复合材料的热物理性能研究

本文对用挤压铸造法制备的SiC_w/Al复合材料的热膨胀系数和热传导率进行了测试和分析。结果表明;随温度的提高,SiC_w/Al复合材料和铝合金的热膨胀系数均明显增加。经人工时效处理的复合材料热膨胀系数比铸态略有降低,而经-196℃深冷处理的复合材料表现出最低的热膨胀系数。另外,随晶须含量的提高,SiC_w/Al复合材料的热膨胀系数明显降低,并且热传导率有所下降。     

SiCP/Al复合材料的拉伸性能

对高体积分数碳化硅颗粒增强铝基(SiC_P/Al)复合材料的拉伸强度进行了试验研究。发现在较高应力水平下经过2次卸载的试件与未做卸载的试件相比,拉伸强度变化很小,说明加载-卸载过程对材料的拉伸强度影响不大。在试验研究的基础上,使用ANSYS软件建立了有限元模型,对SiC_P/Al复合材料的拉伸特性进行了仿真模拟。研究结果表明,低体积分数SiC_P/Al复合材料的力学性能更接近塑性材料;而高体积分数SiC_P/Al复合材料的力学性能则接近于脆性材料。拉伸强度模拟计算误差非常小,基体破坏是导致高体积分数SiC_P/Al复合材料破坏的主要因素。     

纳米SiC晶须和SiC颗粒混合增韧ZrB2陶瓷性能

分别采用纳米SiC晶须(SiC_W)、SiC颗粒(SiC_P)及SiC_W与SiC_P共同增韧ZrB₂陶瓷,在1950℃、20 MPa压力、氩气气氛下热压烧结制备了致密的SiC/ZrB₂陶瓷材料。研究了SiC_W和SiC_P的添加量对于SiC/ZrB₂陶瓷材料的显微结构、力学性能的影响,并分析了SiC_W和SiC_P对ZrB₂陶瓷力学性能影响的协同作用和增韧机制。结果表明：含15 vol% SiC_W 的复合材料的韧性达到8.08 MPa·m1/2,含15 vol% SiC_P的复合材料的韧性达到8.515MPa·m1/2,共同添加15 vol% SiC_W和15 vol%SiC_P的复合材料的韧性最高达到9.03 MPa·m1/2。SiC/ZrB₂复合材料强度和韧性提高的原因在于SiC_W和SiC_P抑制ZrB₂晶粒长大,促进ZrB₂的致密化,此外,SiC_W和SiC_P的协同作用也有助于材料韧性的提高。     

SiCW/Zn-22Al复合材料的超塑性

对低压浸渗、挤压比为10∶1的热挤压以及固溶处理制备的15vol％SiC_W/Zn-22Al复合材料的超塑性进行了研究。研究表明:在温度为658 K、初始应变速率为6.67×10-2s-1的拉伸变形条件下,其伸长率为150%,应变速率敏感指数m值约为0.33。     

稀释中间复合材料法制备SiCP/356Al的研究

本文探索了一种制备SiC_P/Al的新工艺方法,即稀释中间复合材料法,以避免通常用来制备SiC_P/Al的复合铸造法中存在的浸润性差、气孔率高、存在氧化夹杂及颗粒偏聚等问题。结果表明,用该法能成功地制备10vol%和15vol%SiC_P/Al复合材料,其拉伸性能比用复合铸造法制备的同样材料高10%,且气孔率显着降低,X-rays衍射和TEM分析结果表明,该工艺过程中没有发生明显的界面反应,工艺参数的选择是合理的。     

Property Characteristics of a TiB2P/AI Composite Fabricated by Squeeze Casting Technology

TiB2P/Al composite was successfully fabricated by squeeze casting technology. Its mechanical and tribological properties were evaluated. The elimination of Ti-Al intermetallic compound was confirmed by X-ray diffraction (XRD) studies. At 45% volume fraction, the bending strength at ambient temperature was 934 MPa. And the fracture modes included ductile failure of Al matrix and brittle fracture of TiB2 particles. In dry sliding wear mode, severe plastic deformation and adhesive wear were found on the worn surfaces of the SiCP/Alcomposite. But no obvious characteristics of adhesion or abrasion wear were observed on that of the TiB2P/Al composites. At the steady stage, the friction coefficient of the SiCP/Al composite was about 0.6. While that of TiB2P/Al composite was only about 0.16～0.17.     

Property Characteristics of a TiB2p/Al Composite Fabricated by Squeeze Casting Technology

TiB2P/Al composite was successfully fabricated by squeeze casting technology.Its mechanical and tribological properties were evaluated .The elimination of Ti-Al intermetallic compound was confirmed by X-ray diffraction （XRD）studies.At 45% volume fraction ,the bending strength at ambient temperature was 934 MPa.And the fracture modes included ductile failure of Al matrix and brittle fracture of TiB2 pqrticles.In dry sliding wear mode ,severe plastic deformation and adhesive wear were found on te worn surfaces of the SiCP/Al composite .But no obvious characteristics of adhesion or abrasion wear were observed on that of the TiB2P/Al composites .At the stedady stage ,the friction coefficient of the SiCP/Al composite was about 0.6 .While that of TiB2P/Al composite was only only about 0.16-0.17.     

SiCp/Al Composites Fabricated by Modified Squeeze Casting Technique

A cost effective method was introduced to fabricate pure aluminum matrix composites reinforced with 20% volume fraction of 3.5 μm SiC particles by squeeze casting followed by hot extrusion. In order to lower volume fraction of the composites, a mixed preform containing pure aluminum powder and the SiC particles was used. The suitable processing parameters for the infiltration of pure aluminum melt into the mixed preform are： melt temperature 800℃, preform temperature 500℃, infiltration pressure 5 MPa, and solidification pressure 50 MPa. Microstructure and properties of the composites in both as-cast and hot extruded states were investigated. The results indicate that hot extrusion can obviously improve the mechanical properties of the composite.     

轻微界面反应对SiCP/6061Al复合材料弹性模量的影响

本文首次提出控制压铸SiC_P/6061Al 复合材料中轻微界面反应的方法, 并就反应的机理及其对材料弹性模量的影响规律和机制进行了研究。结果表明: 界面反应物为离散分布的小颗粒状MgAl₂O₄, 反应中氧的主要来源为原始态SiC 颗粒表面残留的SiO₂薄层; 该种反应物的存在有利于材料弹性模量的提高。      

SiCw／Al－Li复合材料热挤压变形及其对组织和性能的影响

采用热挤压的工艺方法成功地对压铸态ＳｉＣｗ／Ａｌ－Ｌｉ－Ｃｕ－Ｍｇ－Ｚｒ复合材料进行二次加工，研究了挤压态复合材料的微观组织和性能。结果表明，ＳｉＣｗ／Ａｌ－Ｌｉ－Ｃｕ－Ｍｇ－Ｚｒ复合材料具有很好的热成形性能，挤压可有效改善复合材料的综合机械性能。     

挤压铸造硼酸铝晶须增强Al基复合材料浸渗过程理论分析

本文作者采用挤压铸造法,制取了硼酸铝晶须增强Al基复合材料,并根据Laplace方程及多孔体的渗流物理基本原理,从多孔渗流动力学角度分析了挤压浸渗过程中金属液在多孔体中的流动,认为紊流才是其主要的表现形式。并较详细地分析了晶须长度对预制件孔结构及浸渗的影响。     

正挤压对SiCw/6061Al晶须形貌的影响

为了研究正挤压加工对SiCw/6061Al复合材料晶须形貌的影响规律,通过改变挤压温度、挤压比等工艺条件正挤压成形了挤压铸造法制备的15vol.%SiCw/6061Al复合材料,利用SEM技术观察和分析了正挤压加工前后复合材料的微观组织形貌.研究表明:正挤压加工导致SiC晶须沿着复合材料的塑性流动方向呈现出一定程度的定向排列趋势,并伴随有比较明显的折断现象;挤压温度、挤压比等工艺参数都是影响SiC晶须形貌的主要因素.     

硅酸铝短纤维增强铝硅合金复合材料的界面结构

用挤压铸造法制备硅酸铝短纤维(Al₂O₃·SiO₂) 增强铝硅(Al-Si) 合金复合材料, 并利用透射电镜观察了Al₂O₃·SiO₂ 纤维与Al-Si 合金基体界面。结果表明: 硅酸铝纤维局部区域与合金中的镁及预制件中的粘结剂起反应, 反应生成物分别为M gAl₂O₄ 和Si₃ (PO₄)₄。      

SiC颗粒强韧化MoSi2复合材料

通过湿法混料和热压烧结工艺成功地制备了20vo1%SiC_P/MoSi₂复合材料,并测定了其显微组织和力学性能。结果表明:SiC_P/MoSi₂复合材料主要由MoSi₂和SiC颗粒组成,还有少量的Mo₅Si₃,致密度为92.3% 。与MoSi₂相比,其室温抗弯强度提高了30.6%,断裂韧性提高了53%,1200℃的抗压强度提高了44%,1400℃的抗压强度提高了53%;其硬度、弹性模量等性能有较大提高。在Al₂O₃和SiC对磨盘上表现出极其优异的耐磨性能。SiC颗粒对MoSi₂的室温增韧、高温增强效果显著。