搅拌摩擦加工研究进展

搅拌摩擦加工(FSP),是一种新型的材料塑性变形加工方法,它是在搅拌摩擦焊(FSW)的基础上提出的。从发明至今,研究者已经成功将FSP用于铸造金属微观组织细化、超塑性材料的制备、材料表面改性以及各种复合材料的制备中。搅拌摩擦加工工艺与搅拌摩擦焊接工艺基本相同,工艺参数对搅拌摩擦加工材料质量有很大的影响。综述了搅拌摩擦加工近年来的研究进展,主要包括不添加增强相的FSP和添加增强相的FSP两大类。其中不添加增强相的FSP主要有铸造金属微观组织细化和超塑性材料制备,添加增强相的FSP主要有材料表面改性和复合材料制备。搅拌摩擦加工制备复合材料根据添加相是否与基体反应生成增强相,又分为非原位合成法制备复合材料与原位合成法制备复合材料。文中对以上内容分别进行了总结与评述,最后指出了FSP今后发展应用的方向。     

大尺寸多晶金刚石复合片的制造

超硬材料与硬质合金的复合材料，包括多晶金刚石与硬质合金的复合材料(PDC)和多晶立方氮化硼与硬质合金的复合材料(PCBN)，具有广泛而重要的用途，因为它们把超硬材料的硬度与硬质合金的强度结合起来而具有优异的性能。本主要讨论PDC，而且是PDC中的一种，即用来制作切割刀具的PDC。目前高压高温设备比以前大多了，这为制造大尺寸的PDC提供了可能。     

添加微量SiC和石墨对Cu-Cr-Zr-Ag-Nb合金耐磨性的影响

采用真空感应熔炼和铸造的方式制备Cu-0.7Cr-0.12Zr-0.1Ag-0.12Nb基体材料与Cu0.7Cr-0.12Zr-0.1Ag-0.12Nb-1SiC-0.5Gr(石墨)复合材料。利用金相显微镜、环境扫描电子显微镜和HT-1000型摩擦磨损试验机,对比分析了基体材料和复合材料的显微组织、基体材料和复合材料在不同载荷或不同摩擦速度下的摩擦系数和磨损率的变化规律。结果表明,Cu-CrZr-Ag-Nb基体材料组织为α-Cu基固溶体相和少量Cr相以及Cu₃Cr相,Cu-Cr-Zr-Ag-Nb-SiC-Gr复合材料的微观组织除上述三相外,在α-Cu基体上还弥散分布着SiC颗粒;摩擦磨损试验显示,随载荷与摩擦速度的变化,复合材料的摩擦系数与磨损率均低于基体材料,这是由于微量SiC的加入使摩擦过程中复合材料相较基体材料具有更多的承载荷相,可显著降低材料的磨损率,微量石墨的加入使摩擦过程中复合材料相较基体材料摩擦面被填充得更加平滑,可显著降低材料的摩擦系数。     

碳纤维增强铝基复合材料的制备及力学性能研究

碳纤维增强铝基复合材料(Cf/Al)具有很多优良特性,作为结构材料和功能材料在航空航天等领域有着广泛的应用前景。本试验采用挤压铸造法制备了连续碳纤维增强铝基复合材料,分析了复合材料的微观形貌、界面特征及力学性能。基体材料为Al-Cu合金,增强纤维为T-300连续碳纤维。通过合理的控制工艺参数,挤压铸造后铝合金均匀、致密地填充在增强纤维之间,纤维和基体的结合界面良好,纤维表面镀镍及未镀镍的Cf/Al复合材料界面均未发现Al4C3脆性相。纤维体积分数为50%的铝基复合材料抗拉强度和弹性模量分别为512 N/mm2和163 GPa,显著高于金属基体的。     

铸造碳化钨颗粒增强PDC钻头胎体的三体磨损行为

采用无压浸渗工艺制备了铸造碳化钨颗粒增强PDC钻头胎体材料,胎体材料组织均匀,胎体中碳化钨颗粒完整,碳化钨颗粒与铜合金基体形成均匀扩散层。重点研究了PDC钻头胎体的三体磨料磨损行为和磨损机理。结果表明:铸造碳化钨颗粒形貌是影响PDC钻头胎体三体磨料磨损行为的主要因素。相对于破碎铸造碳化钨,球形碳化钨内部微裂纹少且无应力集中,具有耐磨增效作用,可显著提高PDC钻头胎体材料的三体磨损性能。球形碳化钨颗粒增强PDC钻头胎体的相对耐磨性是破碎碳化钨颗粒增强PDC钻头胎体的10倍。破碎碳化钨颗粒增强PDC钻头胎体的磨损表面呈现大量铜合金基体犁沟,多角状碳化钨颗粒被磨损变圆滑;而球形碳化钨颗粒增强PDC钻头胎体的磨损表面碳化钨颗粒突出林立,少量碳化钨颗粒被折断或发生破裂。     

TiCp/Fe复合材料制备及组织分析

借助X射线衍射(XRD)、光学金相显微镜以及扫描电镜(SEM),研究了反应铸造工艺制备的原位TiCp/Fe复合材料中增强颗粒的分布和形貌,并通过能谱仪确定了材料微区合金相对成分。结果表明:原位TiC增强颗粒均匀分布在基体中,呈四边形或多边形。Ti元素主要分布在增强颗粒中,并有一部分固溶于基体。由于Ti元素的烧损,生成了有害相石墨。     

铸造钢铁基表面复合材料的研究及其进展

阐述了铸造钢铁基表面复合材料的制备工艺和研究现状,并列举了典型制备工艺的优缺点及应用现状,评述了铸造钢铁基表面复合材料的基体材料和增强材料的选择原则,指出了铸造钢铁基表面复合材料今后研究的方向,并展望了其应用前景.     

挤压铸造Mullite短纤维/M124F铝基复合材料

用挤压铸造工艺制备了莫来石(mullite)短纤维增强马勒124合金(M124F)铝合金基复合材料.研究了其从常规室温到400℃高温的拉伸性能,以及热膨胀性能和硬度;体积分数为17%的莫来石(mullite)短纤维增的复合材料,在300℃高温强度比其他增强相复合材料提高15%以上.通过对拉伸断口的SEM观察,分析了复合材料的失效机制,裂纹源主要生成于增强纤维与基体的复合界面上.     

复合铸造与振动斜板冷却铸造SiCp增强A356复合材料显微组织与耐磨性的比较

利用复合铸造和振动斜板铸造2种方法铸造SiCp增强A356复合材料,比较2种复合材料中碳化硅含量对材料显微组织、孔隙、硬度和耐磨性的影响。在铸态条件下,振动斜板铸造和复合铸造的2种复合材料的基体分别为球形和枝晶结构。振动斜板铸造的复合材料其碳化硅颗粒分布更加均匀,并且具有更高的硬度,复合铸造的材料则具有更少的孔隙。对于这2种复合材料,碳化硅颗粒的增加(体积分数最大为20%)导致碳化硅颗粒在基体合金内更加均匀分布并且提高了其耐磨性。与复合铸造材料相比,对于振动斜板铸造的复合材料,碳化硅含量的增加,将降低球形颗粒的尺寸和形状因子,并且具有较好的耐磨性。振动斜板铸造材料比复合铸造材料具有更好的力学性能,这是因为基体中的碳化硅颗粒分布更加均匀,而且振动斜板铸造过程中形成了球形组织。     

复合铸造与振动斜板冷却铸造SiC_p增强A356复合材料显微组织与耐磨性的比较（英文）

利用复合铸造和振动斜板铸造2种方法铸造Si Cp增强A356复合材料,比较2种复合材料中碳化硅含量对材料显微组织、孔隙、硬度和耐磨性的影响。在铸态条件下,振动斜板铸造和复合铸造的2种复合材料的基体分别为球形和枝晶结构。振动斜板铸造的复合材料其碳化硅颗粒分布更加均匀,并且具有更高的硬度,复合铸造的材料则具有更少的孔隙。对于这2种复合材料,碳化硅颗粒的增加(体积分数最大为20%)导致碳化硅颗粒在基体合金内更加均匀分布并且提高了其耐磨性。与复合铸造材料相比,对于振动斜板铸造的复合材料,碳化硅含量的增加,将降低球形颗粒的尺寸和形状因子,并且具有较好的耐磨性。振动斜板铸造材料比复合铸造材料具有更好的力学性能,这是因为基体中的碳化硅颗粒分布更加均匀,而且振动斜板铸造过程中形成了球形组织。     

超声液相铸造SiCw／Al及SiCp／Al复合材料

用超声液相铸造新技术制备了碳化硅晶须及碳化硅颗粒增强铝基复合材料.证明铸造时对铝液进行超声振荡可以促进增强相与铝液的润湿,改善增强相在铝基体中分布的均匀性,减少气孔率,且用超声液相铸造技术制备的铝基复合材料具有较好的重熔性.还对超声液相铸造的SiCw/Al和SiC_p/Al复合材料制备过程特点、显微组织特征、断口形貌及重熔性能进行了初步探讨.     

颗粒增强金属基复合材料的制备技术和界面反应与控制

金属基复合材料被誉为２１世纪的材料,其中短纤维或陶瓷颗粒增强金属基复合材料（ＰＲＭＭＣｓ）更具有吸引力。铝合金和镁合金是基体材料的最佳候选者,而陶瓷颗粒由于具有优异的性能倍受青睐。在金属基体中加入增强相,可以提高材料的强度、弹性模量、硬度、耐磨性,降低热膨胀系数,改善高温性能和抗疲劳性,然而会导致材料的塑性、韧性下降。近年来,发展了许多制备技术,根据工艺的温度可分为三类：液相工艺、固相工艺和液－固两相工艺。增强相与基体之间的界面反应取决于制备工艺、增强相与基体材料的组成、温度和时间等因素,反过来又对制备工艺和材料的性能产生重要的影响,控制界面反应使之有利于制备工艺和材料的性能是研究的重要目标之一。本文重点对颗粒增强金属基复合材料研究中制备技术和界面反应与控制等热点问题进行分析讨论。     

铸造砂-地膜复合材料界面的研究

研究了以铸造废砂为填料、废旧地膜为基体,制备复合材料的界面问题.用加热-振动的方法可有效地除去覆盖在铸造水玻璃废砂表面的大部分惰性膜;用偶联剂进行表面改性后,可在不同程度上提高铸造废砂-废旧地膜复合材料的强度.提出并验证了制备铸造砂-地膜复合材料的有关工艺参数.     

原位反应铸造法制备颗粒增强铁基复合材料的研究现状

介绍了原位反应铸造法的基本原理、国内外研究现状以及不同工况条件下铁基体的选择,并对原位反应铸造法制备不同颗粒增强的铁基复合材料的特点进行分析和对比。简述了基体和颗粒增强相的界面反应以及原位反应铸造法制备颗粒增强铁基复合材料存在的问题及发展方向。     

混杂增强AZ91镁合金基复合材料

采用挤压铸造成形法,成功地制备了具有不同含量与粒度的石墨颗粒与氧化铝短纤维混杂增强的镁合金基复合材料.对制备工艺、复合材料的显微组织及性能进行了研究,结果表明,增强相在复合材料中分布均匀,基体和增强相界面结合紧密,无明显铸造缺陷.复合材料的硬度随石墨含量的增加而降低,随石墨颗粒尺寸的细化而增大.     

纤维增强金属基复合材料研究进展

由于金属基复合材料具有良好的综合性能,纤维或颗粒增强金属基复合材料制备技术仍是未来新材料的重要研究领域之一.本文归纳总结了常见纤维增强体的特点及其应用领域,纤维增强金属基复合材料制备方法,以及粉末冶金、真空热压烧结、挤压铸造、真空压力浸渗等制备工艺的优点和缺点.对纤维和基体的界面润湿性及表面改性对力学性能和耐磨性的影响...     

自蔓延高温烧结制备碳化钛陶瓷结合剂CBN复合材料

采用Ti/C/CBN粉体为原料,通过自蔓延高温烧结(SHS)技术,制备了TiC结合剂CBN复合材料。研究了Al添加剂与CBN粒度对烧结试样的物相组成与显微形貌的影响。研究结果表明:Ti/C/CBN试样(质量分数为10%CBN)反应后可生成TiC为主相的材料,同时CBN与Ti反应生成TiN和TiB2。但在反应后CBN发生严重的热损伤,颗粒上出现大量裂纹。在原料中添加适量Al,可避免CBN严重的热损伤,同时生成TiN、TiB2、Al3Ti、AlB2等物相。SHS反应后,较粗粒度的CBN颗粒表面会形成平均粒径约2.3μm的表面组织,而较细粒度的CBN颗粒与基体反应程度较大,部分CBN与基体元素反应形成过渡层,过渡层中组织的平均粒径约0.8μm。     

铸造旧砂再生粉尘和废旧易拉罐原位反应制取Al_2O_3颗粒增强Al-Si基复合材料的研究

本研究是在废旧易拉罐中加入铸造旧砂再生粉尘(主要成分为SiO2),原位反应生成Al2O3颗粒增强Al基材料。研究采用粉末冶金的方法,先压制成型再加热烧结。参照TG-DTA分析结果,在温度720℃加热4 h,成功制备了Al2O3/Al-Si基复合材料。并对该复合材料的硬度、抗压强度和耐磨性能进行了测试分析。通过XRD图谱和热力学分析表明:经烧结反应后,该复合材料新生成物相主要为Al2O3。试验结果表明当铸造旧砂再生粉尘的含量控制在20%~30%之间时所得复合材料的硬度、抗压强度和耐磨性能明显高于Al基体。     

Al3Ti/ZL101原位复合材料的铸造性能研究

测试了Al3Ti/ZL101原位复合材料的流动性、线收缩率、热裂倾向及铸造应力，分析了影响铸造性能的各种因素。结果表明：Al3Ti/ZL101原位复合材料的热裂抗力较基体材料大、线收缩率较基体材料小、铸造应力略大于基体材料；在780℃以下，Al3Ti/ZL101原位复合材料的流动性优于基体材料。对Al3Ti/ZL101原位复合材料采用同基体材料相同的铸造工艺即能满足生产要求。     

压力对挤压铸造Mg-Zn-Y准晶增强AZ91D镁基复合材料显微组织和力学性能的影响(英文)

采用挤压铸造工艺制备Mg-Zn-Y准晶增强AZ91D镁基复合材料,研究挤压压力对此复合材料显微组织和力学性能的影响。研究结果表明:挤压铸造工艺是细化晶粒的有效方法,复合材料由α-Mg基体、β-Mg17Al12相以及二十面体Mg3Zn6Y准晶相(I相)组成,且随着挤压压力的增大,β-Mg17Al12相以及Mg3Zn6Y准晶颗粒含量增加,基体晶粒进一步细化,α-Mg树枝晶向等轴晶转变;当挤压压力为100 MPa时,极限抗拉强度和断后伸长率达到最大值,分别为194.3 MPa和9.2%,拉伸断口出现大量韧窝;准晶增强AZ91D镁基复合材料的强化机制主要为细晶强化和准晶颗粒强化。