高能球磨制备高铝锌铝合金粉末的研究

首先采用一步球磨法制备了成分为Zn-30Al-6Si-0.5Cu(质量分数/%)和Zn-30Al-3Si-3Cu(质量分数/%)的高铝锌铝合金粉末,其次采用二步球磨法制备了成分为Zn-30Al-6Si-0.5Cu(质量分数/%)的合金粉末,并利用XRD、SEM粒度分析仪对粉末的物相组成、颗粒形貌及粒度进行了表征和分析。结果表明:含硅量为6%的合金粉末的颗粒尺寸比含硅量为3%的合金粉末更为细小,尺寸分布更为集中,球磨12h之后的粉末其金相组织主要由富Al的α相、富Zn的η相以及Si相组成。经过二步球磨后的Zn-30Al-6Si-0.5Cu粉末中Al9Si相基本消失,Si相含量增加;二步球磨法制备的粉末颗粒尺寸更为细小。通过扫描电镜观察发现粉末形貌不规则,且分布不够均匀,粉末中基本未观察到类似焊片的颗粒。     

高硅铝合金及颗粒增强铝基复合材料组织性能的探究

采用真空热压烧结工艺制备Al-30Si合金、30%Sip/Al、30%SiCp/2024Al、30%SiCp/6061Al(均为体积分数)复合材料,测定其热膨胀系数及力学性能。利用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)对其微观组织结构及断口形貌进行表征,探究了高硅铝合金及颗粒增强铝基复合材料的组织与性能,分析了材料的断裂机制。结果表明:SiCp/2024Al复合材料中SiC颗粒分布均匀,组织致密,综合性能好,热膨胀系数(CTE)为13.69×10-6/K,硬度达到134 HB,极限抗拉强度达353 MPa。SiCp/6061Al复合材料中SiC颗粒分布较均匀,界面结合较好,组织不够致密,有少许孔隙,性能较好。SiCp/6061Al和SiCp/2024Al复合材料的断裂方式都是界面基体的撕裂结合SiC颗粒的断裂。Sip/Al复合材料中Si颗粒分布较均匀,断裂方式为界面脱开,性能较差。Al-30Si合金在烧结过程中形成大量板条状的Si相,性能最差,断裂方式以合金撕裂为主。     

粉末冶金法制备过共晶Al-23Si合金的微观组织与力学性能

用Al-3Cu-1Mg-2Fe-23Si合金雾化粉末为原料,采用热压然后热挤压的方法制备Al-3Cu-1Mg-2Fe-23Si过共晶铝合金,利用金相显微镜、扫描电镜、万能电子拉伸机等研究该合金的显微组织与力学性能。结果表明:热压坯体中存在大量孔隙,相对密度为91%,抗拉强度为70 MPa,硬度为35HRB;经热挤压后相对密度达到99%,颗粒状硅相均匀弥散分布在基体中,硬度提高到72 HRB;进一步热处理后颗粒状硅相消失,合金硬度为84 HRB,抗拉强度达到219 MPa,断裂方式为脆性断裂。     

快速凝固喷射沉积制备Al-40Si组织分析

针对应用广泛的低密度、低膨胀、高热导、高比强的高硅铝合金,采用快速凝固喷射沉积技术制备了Al-40Si高硅铝合金锭坯,通过光学显微镜及扫描电镜对其组织进行了分析.结果表明：合金组织特征为初生Si相均匀弥散分布于α-Al基体中,未出现共晶Si组织;随着合金中Si含量的增加,初生硅相的数量增加,平均尺寸增大;本试验所制备的Al-40Si合金中初晶硅粒子大小为5～30μm,并随合金锭坯部位的不同,初生Si大小不同,中心部位最小,底部次之,边部最大.     

挤压温度对高硅铝合金材料组织与性能的影响

针对应用广泛的低密度．低膨胀、高热导、高比强的高硅铝合金，采用空气雾化水冷与真空包套热挤压工艺相结合的方法，制备了Al-30Si与Al-40Si过共晶高硅铝合金材料，并通过金相微观组织分析、力学性能检测及拉伸试样断口扫描，研究了不同热挤压温度对合金的组织形貌与性能的影响。结果表明：所制备的高硅铝合金材料组织十分细小且Si相均匀弥散分布，随着挤压温度的升高，硅相晶粒增大，挤压温度在370℃～490℃范围内，硅晶粒长大不十分明显，但超过此温度区间有一个明显长大的过程；抗拉强度随挤压温度的升高、合金中Si含量的增加及原始粉末粒度的增大而下降；随着挤压温度的升高，合金材料的断裂方式由韧性断裂方式过渡到韧性与脆性共存的混合断裂方式。     

粉末冶金50%Si_p/6061Al复合材料的结构与性能

以Si粉和6061Al合金粉末为原料,采用机械球磨-常压烧结工艺制备硅颗粒含量(质量分数)为50%的颗粒增强铝基复合材料,利用扫描电镜和X射线衍射仪分析不同温度下烧结的复合材料结构与物相组成,并测试材料的密度、抗弯强度、硬度及热膨胀系数等性能。结果表明,通过球磨可获得成分均匀的Si_p/6061Al复合粉体。烧结温度为700℃时,50%Si_p/6061Al复合材料仅含少量Al_2O_3杂质,Si相分布均匀,呈半连续骨架结构,Si颗粒与6061Al基体合金结合良好,材料中孔隙的数量和尺寸都最小。在680~750℃温度范围内,随烧结温度升高,50%Si_p/Al复合材料的致密度及抗弯强度先增大后降低,在700℃烧结的50%Si_p/6061Al复合材料具有优异的综合性能,其致密度、抗弯强度、硬度(HB)、热膨胀系数(室温)分别为96.4%,310.8 MPa,225.4和7.43×10~(-6)/K。     

Cu含量对粉末冶金AlCuMgSi合金性能的影响

用金属Al粉、Cu粉、Mg粉和Al-Si粉为原料,采用液相烧结法制备Cu含量(质量分数,下同)为0~6.0%的AlCuMgSi合金,研究Cu含量对AlCuMgSi合金组织与力学性能的影响,采用国外的Al-3.8Cu-1.0Mg-0.75Si粉末为原料,用相同的工艺制备Al-3.8Cu-1.0Mg-0.75Si合金作为性能对比试样。结果表明:在铝合金中添加Cu元素后,组织致密均匀,密度、硬度和抗拉强度等均显著提高。当Cu含量为4.0%时材料的性能最优,密度为2.72g/cm3,致密度达到98.9%,硬度HB为64,抗拉强度为207MPa,伸长率为2.1%,与采用国外的Al-3.8Cu-1.0Mg-0.75Si粉末制备的材料性能相当。     

Nb-38Ti-11Si-3Al新型高温合金的氧化行为

采用机械合金化制备混合粉末，再通过真空热压法制备具有高致密度、组织性能均匀的Nb-38Ti-11Si-3Al双相合金，并考察其高温氧化行为。利用金相显微镜、XRD、SEM和EDS等手段分析合金成分、显微组织与形貌对合金氧化行为的影响。结果表明：通过高能球磨和真空热压制备Nbss＋（Ti，Nb）5Si3复合材料是可行的，α-Ti片层组织使基体中氧的固溶度大为降低，（Ti，Nb）5Si3相降低了氧在基体中的溶渗度，合金表现出良好的高温抗氧化性能。     

喷射沉积Al-12Si-0.6Mg合金的微观组织与性能

共晶合金具有良好的激光焊接性能,为提高电子封装盖板用Al-12Si合金的强度并保持良好的热物理性能,采用喷射沉积与热压烧结技术制备Al-12Si合金,研究添加0.6% Mg对合金微观组织、力学性能和热物理性能的影响。结果表明,喷射沉积/热压烧结Al-12Si合金中Si相呈近球形颗粒,平均直径为（4.5±0.2）μm,均匀分布于Al基体中;添加Mg未对Si相尺寸和形貌产生显著影响,但是在Al基体中形成Mg₂Si相。相对于Al-12Si合金,Al-12Si-0.6Mg合金的热导率降幅仅为4.2%,但是抗拉强度从154.1 MPa提高到190.1 MPa,增幅达到23.4%,该强度改善主要归因于固溶强化和析出强化作用。      

球磨时间对纳米晶Al-7Si-0.3Mg合金粉末微观组织及硬度的影响

以机械破碎Al-7Si-0.3Mg合金粉末为原料进行高能球磨, 对不同球磨时间的合金粉末进行金相观察、X射线衍射分析、透射电镜表征及显微硬度测试, 研究球磨时间对纳米晶Al-7Si-0.3Mg合金粉末的影响。结果发现, 高能球磨导致共晶硅颗粒从微米尺度细化到亚微米尺度, 颗粒形状从多面体转变成圆形, 颗粒内部有层错生成。随着球磨时间逐渐增加到60 h, 合金粉末平均颗粒尺寸从134μm逐渐下降到22μm, Al(Si, Mg)基体晶粒尺寸从438 nm降低到23 nm, 粉末显微硬度从HV 93增加到HV 289。粉末硬度的增加主要归功于球磨导致的晶粒细化(细晶强化作用), 此外, 球磨过程中硅颗粒的细化以及球磨引起的Mg、Si原子在基体内固溶度的增加也有利于粉末硬度的提高。     

机械合金化与热等静压制备Cu–Cr–Mo合金

通过机械混合和机械合金化工艺制备Cu–9.3Cr–9.3Mo（质量分数）粉末,并利用热等静压压制Cu–Cr–Mo合金。采用X射线衍射和激光粒度分析等方法表征了粉末物相、组织分布和粒度;通过对相对密度、硬度、电导率等性能检测和微观组织观察分析了合金性能。结果表明,机械合金化过程可诱导Cu–Cr–Mo过饱和固溶体形成,合金的晶格畸变程度提高,晶粒尺寸和粉末颗粒尺寸减小,制备的合金块材硬度高,相对密度和电导率理想,综合性能优异。     

以铝为助剂通过机械合金化和热处理制备Ti3SiC2

采用Ti、Si、C单质粉末为原料,添加少量Al元素粉末为助剂,通过机械合金化和热处理制备高纯Ti3SiC2材料。采用XRD和SEM研究该材料的物相组成和显微结构。研究结果表明,机械合金化Ti、Si、C单质混合粉末,会诱发自蔓延反应,生成组成相为TiC、Ti3SiC2、TiSi2和Ti5Si3的粉末与颗粒产物。添加适量的Al元素可消除硅化物,明显促进Ti3SiC2的反应合成。采用Ti、Si、C、Al单质粉末进行机械合金化,可制备出主相为TiC与Ti3SiC2的粉末与颗粒产物。对掺Al机械合金化粉末产物压制后,在900~1 100℃热处理2 h,可制备出纯度大于95%(质量分数)的Ti3SiC2材料,而颗粒产物在900~1 200℃进行热处理,亦可获得纯度为96%的Ti3SiC2材料。但在1 300℃,热处理产物中的Ti3SiC2会发生严重分解,部分分解为TiC和少量硅化物,使产物纯度降低。     

无压浸渗制备SiC_p/Al复合材料的力学性能研究

采用无压浸渗法制备出不同SiC粒度组成和硅含量的SiCp/Al复合材料,并对其性能进行测试分析。研究结果表明:SiCp/Al-7Si复合材料硬度比SiCp/Al-12Si复合材料的低,但抗弯强度和断裂韧性比SiCp/Al-12Si复合材料的高,对不同SiCp/Al复合材料的力学性能的影响程度各不相同;粒径小的SiC颗粒有利于SiCp/Al复合材料的硬度、抗弯强度和断裂韧性的提高。当SiC粒度为W7,铝合金中Si含量(质量分数)为7%时,SiCp/Al复合材料的抗弯强度为502MPa、断裂韧性为7.1MPa·m1/2、硬度为66HRA。     

放电等离子烧结快速制备高钪含量铝钪合金

采用放电等离子烧结技术制备高钪含量Al-Sc合金,利用扫描电子显微镜、能谱仪和X射线衍射仪等设备对球磨前后Al-Sc合金粉末的形貌、相组成以及不同温度快速烧结样品的显微组织结构进行观察和分析,研究烧结温度对Al-Sc合金显微组织的影响。结果表明:球磨后粉末的形状较规则,其颗粒尺寸为25~45mm,并初步实现了机械合金化,除Al、Sc相以外,有少量Al3Sc和AlSc2相生成。放电等离子烧结可实现高钪含量铝钪合金的快速致密化,成功制备出钪含量30%(质量分数)的铝钪合金,通过调整烧结工艺参数,烧结样品的相对密度可达92.19%;当烧结温度高于500℃时,所得样品致密,无孔洞,且无明显晶界;随着烧结温度的提高,Sc相与第二相融合,形成Al3Sc、AlSc2等第二相,存在于合金中,且Al3Sc相呈现逐渐增强的趋势。     

机械合金化制备汽车用Al-xMg-12Sn合金粉末组织和摩擦性能的研究

采用机械合金化方法制备Al-x Mg-12Sn合金粉末,然后压制成形并烧结,通过X射线衍射仪和扫描电镜研究添加Mg对Al-12Sn合金显微组织和摩擦性能的影响。结果表明:添加Mg能使合金粉末中的Sn更加细小,并均匀分布在Al基体上,同时能破坏Al颗粒表面的氧化膜,增加Al-12Sn合金粉末的烧结活性;添加适量的Mg可显著改善Al-12Sn合金粉末的耐磨性,当Mg添加质量分数为0.8%时,合金具有最优的摩擦磨损性能。     

机械合金化制备Al-Pb纳米相复合结构的热力学分析

参考Miedema半经验公式,建立Al-Pb系机械合金化过程的热力学模型,并对所制备的Al-10%Pb粉末进行热力学计算和对比分析。实验表明利用机械合金化方法可以获得在Al基体上均匀弥散分布着纳米相Pb的复合结构;热力学计算结果表明,Al-Pb系粉末机械合金化过程不具备形成非晶相、固溶体和中间化合物的热力学驱动力。采用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析Al-10%Pb合金在高能球磨过程中的组织结构,表明,所建立的热力学模型是正确的。     

资料文献

低密度低膨胀系数高热导率硅铝合金封装材料及制备方法专利申请号:03119606·3公开号:CNl531072申请人:北京有色金属研究总院本发明公开一种低密度低热膨胀系数高热导率的Si-Al合金封装材料及其制备方法,按重量百分比计,该合金成分为Si 50~70,Al为余量。按合金成分配料,将原料熔化,浇铸成合金预制锭。在1600~1700℃将合金预制锭熔化,以惰性气体为雾化气体,进行快速凝固喷射成形制备,雾化压力为0·5~1·0 MPa。本发明的新型SiAl合金材料的合金成分均匀、显微组织均匀、组织细小。材料经热等静压或热压致密化处理可实现完全致密化,材料可…     

镍基高温合金粉末的高能球磨工艺研究

本研究采用机械合金化方法制备氧化物(Al2O3)弥散强化镍基高温合金预合金粉末.通过改变球磨工艺参数,分析了球磨转速和球料比对机械合金化过程的影响,对球磨后的粉末进行SEM分析、XRD分析、粒度测试和松装密度测试,得出最佳的球磨工艺参数。实验结果表明:Al2O3 弥散强化镍基高温合金机械合金化粉末尺寸随球磨转速的增加先减小后增大,当球磨转速为400rmp,球料比为20∶1时,合金粉末有较高的松装密度和较小的粉末粒度。     

Al_xCuFeNiCo(Cr)系高熵合金颗粒增强铝合金的性能研究

为了解决陶瓷颗粒与金属基体界面润湿性差,界面结合强度不够等问题,采用与铝合金界面润湿性极好的高熵合金颗粒来强韧化铝合金,重点分析不同元素配比的AlCuFeNiCo(Cr)系高熵合金与体积含量对铝合金显微组织与力学性能的影响.结果表明,采用机械合金化法制备的Al0.5CuFeNiCoCr和AlCuFeNiCoCr高熵合金为FCC和BCC结构,Al0.25Cu0.75FeNiCo高熵合金为FCC结构.Al0.25Cu0.75FeNiCo高熵合金颗粒的综合强韧化效果最好,AlCuFeNiCoCr与Al0.5CuFeNiCoCr颗粒效果类似.分析认为,强韧化效果与高熵合金的性质有关,Al元素含量的改变影响了增强相的力学和物理性能.     

机械合金化制备Zr50Cu40Ai10非晶合金粉末及其晶化研究

以金属Zr、Cu和Al为原料,通过真空熔炼和气体雾化制备Zr-Cu-Al合金粉末,再经高能球磨得到Zr50Cu40Al10非晶合金粉末。采用氮/氧分析仪、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和热分析仪(DSC)对其非晶形成能力及晶化行为进行研究。结果表明,球磨120h后可获得Zr50Cu40Al10非晶合金粉末,且随球磨时间增加,粉末的颗粒尺寸逐渐减小,90h后达到亚微米级。球磨过程中由于铁的增加,使合金的结构"混乱度"增加、负混合热增大,因而热稳定性增强,其过冷区间ΔTx为62K,约为雾化法制备的非晶合金粉末的2倍。此外,采用非等温晶化方法,用KISSINGER方程计算出机械合金化Zr50Cu40Al10非晶合金的玻璃转变和初始晶化的表观激活能分别为152.6kJ/mol和172.4kJ/mol,远小于相应的气体雾化法制备的Zr50Cu40Al10非晶合金粉末表观激活能,其原因是粉末中氧含量和体系自由能较高。