SiCP/ Ni 纳米复合材料的超塑性

研究了SiC_P / Ni 纳米复合材料的超塑性。SiC_P / Ni 采用脉冲电沉积方法获得。拉伸实验温度为410 ℃和450 ℃, 应变速率范围为8.3 ×10 -4～ 5 ×10 -2 s -1 。温度为450 ℃、应变速率为1.67 ×10 -2 s-1时, 获得的最大延伸率为836 %。采用SEM、TEM 分析了沉积态材料的表面形貌、断口形貌及变形后的组织, 并对变形机理进行了探讨。通过SiC 颗粒稳定基体组织有利于实现材料的超塑性, 低空洞体积分数有助于获得大延伸率。晶粒长大到微米尺度时, 变形机制主要是位错协调的晶界滑移和位错滑移塑性。      

喷雾沉积法制造的铝基复合材料的超塑性

喷雾沉积法制造的ＳｉＣＰ／ＬＹ１２复合材料经热压和热正挤压后，晶粒得以细化，ＳｉＣＰ分布的均匀性大大改善。超塑性拉伸试验结果表明：ＳｉＣＰ／ＬＹ１２复合材料具有超塑性；变形温度、应变速率对极限延伸率和应变速率敏感性指数ｍ值均有较大的影响。在变形温度为５００℃和初始应变速率为１．０×１０－３ｓ－１时，获得的极限延伸率为３４５％。     

多道次搅拌摩擦加工对SiCP/2A14铝合金复合材料显微组织和力学性能的影响

采用搅拌摩擦加工(FSP)技术对SiC颗粒增强2A14铝合金(SiC_P/2A14)复合材料进行处理,通过金相表征、电子背散射衍射(EBSD)、SEM、硬度测试及力学拉伸实验等分析了多道次搅拌摩擦加工对SiC_P/2A14复合材料微观组织、力学性能及超塑性变形行为的影响。研究表明:经搅拌摩擦加工后,SiC_P/2A14复合材料搅拌区内SiC颗粒分布明显均匀,晶粒细化,其中2道次搅拌摩擦加工的SiC_P/2A14复合材料的晶粒尺寸最小,为3.14 μm。随着搅拌加工道次的增加,SiC_P/2A14复合材料的硬度降低,室温抗拉强度和高温延伸率均先提高后降低,其中2道次搅拌摩擦加工的SiC_P/2A14复合材料的室温抗拉强度为319 MPa,相较于未经FSP处理的SiC_P/2A14复合材料提高了41%,在500℃、应变速率为1.0×10?3 s?1条件下高温延伸率为609%,相较于未经FSP处理的SiC_P/2A14复合材料提高了133%。      

纳米Ni和Ni/SiCp纳米复合材料的超塑性

研究了用电沉积方法制备的纳米Ni和Ni/SiCp纳米复合材料的超塑特性,在试验温度410℃和450℃,应变速率为8.3×10-4s-1～5×10-2s-1的条件下,纳米Ni和Ni/SiCp纳米复合材料均表现出超塑性.当温度为450℃、应变速率为1.67×10-2s-1时,在Ni/SiCp中获得最大延伸率为836%;在同样的温度下应变速率为1.67×10-3s-1时纳米Ni获得最大延伸率为550%.对超塑性变形后组织的分析表明,晶界滑移是主要变形机制,晶粒长大至亚微米/微米量级后,变形机制是位错协调晶界滑移和位错滑移塑性.     

硬铝 LY12的动态再结晶诱发超塑性

研究了供应状态的变形铝合金 LY 12Y 高温变形时的动态再结晶诱发超塑性效应。未经任何预处理的供应状态 LY 12Y 板材可以在较宽的温度及应变速率范围内产生超塑性效应,最大延伸率δ_(max)=243%。分析表明,该效应是由变形初期的动态再结晶诱发产生;诱发过程可分为三个阶段。对第二相粒子在过程的作用及动态再结晶的形核方式进行了探讨。     

碳化硅增强LY12铝基复合材料的超塑性

本文研究了以搅拌铸造法生产的碳化硅颗粒增强LY12铝基复合材料(SiCp/LY12)的超塑性预处理工艺及超塑性变形条件。经均匀化退火—热反挤压—温轧—再结晶预处理后,SiCp/LY12复合材料具有较好的超塑性。在T=793K、ε₀=6.4×10-4S-1的变形条件下,其最高延伸率达293%。并探讨了碳化硅颗粒在超塑性预处理及超塑性变形中的作用。     

基于同步辐射X射线的SiC颗粒/Al复合材料变形损伤

通过原位X射线成像系统研究了两种SiC粒径配比（45 μm和（45+100）μm）对70vol% SiC颗粒（SiC_P）/Al复合材料变形损伤行为的影响。在准静态压缩加载下,利用X射线数字图像相关方法（XDIC）计算了SiC_p/Al复合材料在不同变形阶段的应变场分布。宏观应力-应变曲线表明,因颗粒尺寸引起的SiC_p/Al复合材料的强度差异较小,但粒径配比为45 μm的SiC_P/Al的延展性明显优于（100+45）μm的SiC_P/Al。细观应变场分析表明,粒径配比为（100+45）μm的SiC_P/Al比45 μm的SiC_P/Al更早出现变形损伤带,且前者在变形后期其应变场不均匀性更高。这是由于（100+45）μm SiC_P/Al中更早在大颗粒附近出现应变集中点,而且这些集中点会迅速长大和汇聚进而形成宏观裂纹,导致材料更早失效和破坏。因此,减小颗粒尺寸和促进颗粒均匀分布有利于提高颗粒增强金属基复合材料的延展性。断口回收分析表明:两种颗粒尺寸的SiC_P/Al复合材料的断裂模式都属于脆性断裂,且断口中都发现有颗粒破坏和界面脱粘现象存在。      

粉末冶金法生产SiCp／MR64复合材料及其超塑性的研究

本文用粉末冶金法生产SiCp/MR64复合材料,并对其超塑性进行了研究。在500℃～520℃、应变速率为8.33×10~(-3)s~(-1)获得最大延伸率为210％。SiCp数量和尺寸对超塑性有很大影响,复合材料超塑性低的原因在于变形过程中产生大量孔洞,孔洞是应变软化的主要原因。     

Al2O3 / 3Y-TZP 层状复合材料的制备及其超塑性能

采用流延制膜和热压烧结工艺制备了Al₂O₃ / 3 Y-TZP 层状复合材料。用SEM 观察显微组织, 并采用高温深拉实验对该材料进行了超塑性能研究。结果表明: 1550 ℃热压烧结制备的材料晶粒细小, 界面结合良好;当应变速率一定时, 变形温度对Al₂O₃ / 3Y-TZP 层状复合材料的超塑性能具有重要影响, 1500 ℃时得到深拉成形最大高度, 温度较高和较低时超塑性能均会降低。      

电沉积纳米复合材料的超塑性研究

采用脉冲电沉积技术制备了含不同Al2O3颗粒的Al2O3/Ni-Co纳米复合材料,在应变速率从8.33×10-4s-1到1.67×10-2s-1,温度从723K到823K的范围内,研究了它们的超塑性拉伸变形行为,确定了最佳超塑性条件并获得了最大延伸率.采用SEM和TEM对电沉积和超塑变形前后试件的显微结构进行了表征.应用晶粒长大行为和协调机制对合金和复合材料的超塑性进行了对比研究和讨论.     

金属层状复合材料的超塑变形行为

通过热压合和轧制的方法研制了金属多层复合材料,对复合材料的超塑性变形行为进行了研究,发现在一定的变形条件下,高塑性材料对低塑性材料存在”牵动效应”。并对复合材料和各组元的流变应力、应变速率 敏感性指数ｍ进行了理论推导和实验研究。     

High strain rate superplasticity of hot extruded and hot rolled AA 6013/20 vol.-%SiCp composite

Abstract

High strain rate superplasticity(HSRS)of an AA 6013/20SiC_pcomposite, produced by powder metallurgy and then hot extruded or hotrolled, was evaluated by means of tensile tests carried out over a range of initial strain rates from 1 × 102 to 3.8 × 10^-1 s^-1 and temperatures from 520 to 590 ° C. A maximum elongation to failure of 370% was achieved in a hot rolled composite deformed at 1 × 10^-1 s^-1 and 560 ° C. Substantially lower elongations were achieved in hot extruded composites, with a maximumof200% at1 × 10^-2 s ^-1 and 580 ° C. The lower elongations in the hot extruded composite could be related to the large quantity of intermetallic compounds, shown by TEM analyses, which probably hinder large superplastic elongations. In both hot extruded and hot rolled composite, the flow stress was strongly dependenton temperature and strain rate; a steady state flow stress region was observed in the specimen that exhibited the maximum elongation to failure. The strain rate sensitivity index m reached a maximum ofabout 0.4 for the hot rolled composite, and about 0.35 for the hot extruded composite. Analyses of the fracture surfaces of hot rolled composite deformed at the maximum elongation, were characterised by the presence of many filaments or 'whiskers', which are generally considered as evidence of a liquid phase present at grain boundaries or interfaces.     

挤压铸造法制备可变形SiCP/Al复合材料的组织与性能

通过在SiC颗粒预制块中加入铝粉的方法制备了颗粒含量可控的SiC颗粒预制块,并用挤压铸造法制备了可变形SiC_P/Al复合材料。通过对颗粒体积含量为25%的SiC_P/Al复合材料进行热挤压变形,研究了挤压变形的可行性及其对复合材料组织与性能的影响规律。实验结果表明,用本文中提出的新工艺制备的25vol%SiC_P/Al复合材料可以成功地进行挤压比为25∶1的热挤压变形,并且热挤压变形可以明显提高复合材料的强度、刚度和塑性。     

Superplasticity in an Aluminum Alloy 6061/A12O3p Composite

［1］T.G.Nieh, C.A.Henshall and J.Wadsworth: Scr. Metall., 1985, 18, 1405. ［2］K.Higashi, T.Okada, T.Mukai, S.Tanimura, T.G.Nieh and J.Wadsworth: Scr. Metall. Mater., 1992, 26, 185. ［3］X.Huang, Q.Liu, C.K.Yao and M.Yao: J. Mater. Sci.Lett., 1991, 10, 964. ［4］T.Imai, M.Mabuchi, Y.Tozawa and M.Yamada: J.Mater. Sci. Lett., 1990, 9, 255. ［5］M.Mabuchi, K.Higashi, S.Wada and S.Tanimura: Scr.Metall. Mater., 1992, 26, 1269. ［6］M.Mabuchi, K.Higashi, K.Inoue and S.Tanimura: Scr.Metall. Mater., 1992, 26, 1839. ［7］M.Mabuchi, K.Higashi, Y.Okada, S.Tanimura, T.Imai and K.Kubo: Scr. MetalJ. Mater., 1991, 25, 2517. ［8］B.Q.Han and K.C.Chan: Scr. Mater., 1997, 36, 593. ［9］M.Mabuchi, K.Higashi and T.G.Langdon: Acta Metall. Mater., 1994, 42, 1739. ［10］T.Imai, G.L‘Esperance and B.D.Hong: Scr. Metall.Mater., 1994, 31, 321. ［11］M.Mabuchi and K.Higashi: Phil Mag. A, 1996, A74,887. ［12］G.Nieh and J.Wadsworth: Mater. Sci. Eng. A, 1991,A147, 129. ［13］T.Imai, S.Kojima, G.L‘Esperance, B.Hong and D.Jiang: Scr. Mater., 1996; 35(10), 1199. ［14］O.A.Kaibyshev, V.Kazyhanov and C.C.Bampton:Key. Eng. Mater., 1997, 127-131, 953. ［15］K.Matsuki, M.Tokizawa and S.Murakami: Mater. Sci.Forum, 1997, 243-245, 309. ［16］S.Mishra, T.R. Bieler and A.K.Mukherjee:Acta Mater., 1997, 45, 561. ［17］A.H. Chokshi, T.R.Rieler, T.G.Nieh, J.Wadsworth and A.K.Mukherjee: Superplasticity in Aerospace eds.H.C.Heikkenen and T.R.McNelley, The Metallurgical Society, Warrendale, PA, 1988, 229. ［18］M.Mabuchi and K.Higashi: Scr. Metall., 1996, 34(12),1893     

Superplasticity in an aluminum alloy 6061/Al(2)O(3)p composite

The superplasticity of an Al(2)O(3)p/6061Al composite, fabricated by powder metallurgy techniques, has been investigated. Instead of any special thermomechanical processing or hot rolling, simple hot extrusion has been employed to obtain a fine grained structure before superplastic testing. Superplastic tensile tests were performed at strain rates ranging from 10(-2) to 10(-4) s(-1) and at temperatures from 833 to 893 K. A maximum elongation of 200% was achieved at a temperature of 853 K and an initial strain rate of 1.67x10(-3) s(-1). The highest value obtained for the strain rate sensitivity index (m) was 0.32. Differential scanning calorimeter was used to ascertain the possibility of any partial melting in the vicinity of optimum superplastic temperature. These results suggested that no liquid phase existed where maximum elongation was achieved and deformation took place entirely in the solid state.     

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。     

压力浸渗SiCW/LY12复合材料的超塑性

对压力浸渗、小挤压比挤压以及进一步扎制制备的β－ＳｉＣ晶须增强ＬＹ１２铝基复合材料的超塑性变形行为进行了研究。研究表明：该复合材料在温度７８８￣８０８Ｋ、初始应变再率为３．３×１０＾－３￣３．３×１０＾－２ｓ＾－１的条件下超塑性变形时,延伸率为２００％￣３７０％。     

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。