31％B4Cp/6061Al复合材料的热变形及加工图的研究

采用Gleeble-3800热模拟试验机对粉末冶金法制备的31%B_4Cp/6061Al(体积分数)复合材料进行热压缩行为研究,实验温度和应变速率分别为375～525℃和0.001～10 s~(-1)。基于改进的动态材料模型(MDMM)建立了功率耗散率图和热加工图,确定了热加工的稳定区和失稳区,分析了热压缩过程中的微观组织变化。结果表明,31%B_4Cp/6061Al复合材料的变形温度和应变速率对流变应力的影响十分显著,流变应力随变形温度的降低或应变速率的升高而增加。确定了31%B_4Cp/6061Al复合材料的最优热加工参数所对应的变形温度和应变速率分别为480～525℃和0.01～0.04 s~(-1)。加工失稳区主要集中在低温高应变速率区域,并且该区域随应变的增大而增大。热压过程中应变、温度和应变速率对显微组织的变化都有显著影响,应变越大,则晶粒变形越严重,随着变形温度的升高或应变速率的降低,基体内动态再结晶晶粒尺寸明显增大。     

工具尺寸对铝-钢异种金属搅拌摩擦搭焊接头组织与性能的影响

铝合金与钢的异种连接是汽车轻量化制造的关键,然而采用传统的熔化焊工艺很难得到高质量焊缝。本文选用不同尺寸的焊接工具对1.2mm厚的5182铝合金和DP1180高强钢进行搅拌摩擦搭焊。微观组织分析表明,在转速为800r/min,焊接速度为50mm/min的参数条件下,采用两种尺寸的工具均可得到无缺陷的接头,且小尺寸工具条件下接头生成明显的"Hook"缺陷,采用大尺寸工具时"Hook"缺陷显著弱化,此时铝和钢的反应充分,堆垛层状结构更为明显。由于堆垛层状结构中金属间化合物的存在,界面附近硬度波动较大,最高硬度可达641HV,明显高于钢母材。采用小尺寸工具时,由于搭接面积较小,接头拉伸剪切性能较差,全部沿界面开裂;而采用大尺寸工具时,当铝合金位于前进侧的条件下接头性能优异,断裂于铝合金侧,最大剪切力高达3.42k N,表明对铝-钢异种金属进行搅拌摩擦搭接可获得高质量的焊接效果。     

SiC/2009Al复合材料的变形加工参数的优化仿真研究

对粉末冶金法制备的15%SiC (体积分数)/2009Al复合材料热变形参数的仿真优化方法进行了探讨。通过热压缩实验获得复合材料的动态真应力-真应变曲线,由此建立了最大应变量下应变速率敏感指数(m)分布图。在不同m值对应的变形参数下,对复合材料的热压缩过程进行有限元模拟,分析了热压缩样品的流变应力、应变、危险系数分布等,结合微观组织验证了以m作为评价复合材料加工参数依据的可靠性,并由此确定15%SiC/2009Al复合材料的最佳热变形参数所对应的变形温度和应变速率分别为500℃和0.01 s~(-1)。     

高能球磨结合粉末冶金法制备碳纳米管增强7055Al复合材料的微观组织和力学性能

采用高能球磨结合粉末冶金工艺制备了碳纳米管(CNT)含量(体积分数)分别为0、1%和3%的CNT/7055Al复合材料。采用OM、SEM、TEM以及拉伸实验等方法研究了CNT/7055Al复合材料的CNT分布、晶粒结构、近界面结构及力学性能,分析了复合材料的强化机制和各向异性。结果表明,CNT/7055Al复合材料为无CNT的粗晶区与富集CNT的超细晶区组成的双模态晶粒结构;CNT在Al基体的超细晶区中分散良好,CNT-Al界面干净清洁,界面反应产物少;3%CNT/7055Al复合材料沿挤压方向的抗拉强度达到816 MPa,但延伸率仅为0.5%。细晶强化和Orowan强化是CNT/7055Al复合材料主要的强化机制。由于CNT沿不同方向的增强效率不同以及粗晶条带组织的存在,复合材料表现出比基体合金更强烈的各向异性,在垂直挤压方向的拉伸性能要弱于沿挤压方向的拉伸性能。     

SiC_w/6061A1复合材料的热挤压变形及其对组织、性能的影响

本文探讨了压力铸造法制备的SiC_w/6061Al复合材料的热挤压试验,并对挤压后材料的组织与性能进行了分析。结果表明,采用通常的设备和工艺对该复合材料进行二次加工是可行的,复合材料包覆铝挤压,可以降低挤压力并提高复合材料的利用率。挤压后复合材料的性能得到较大的改善。     

SiC颗粒尺寸及含量对SiCp／2024Al复合材料性能的影响

本文对粉末冶金法制备的SiCp/2024Al复合材料的性能进行了研究。随SiC颗粒尺寸的增大,复合材料的强度降低,而塑性和磨损抗力则增加。SiC颗粒尺寸对复合材料的物理性能没有什么影响。增加SiC颗粒含量,复合材料的强度、模量均增大,磨损抗力亦明显增加,而塑性和热膨胀系数则降低。     

颗粒类型对颗粒增强铝基复合材料性能的影响

本文对粉末冶金法制备的ＳｉＣ和ＴｉＣ颗粒增强铝基复合材料进行了研究。试验表明，在颗粒含量相同、尺寸相当的条件下，ＴｉＣ增强Ａｌ基复合材料的强度和模量均低于ＳｉＣ增强Ａｌ基复合材料，但其屈强比却明显高于ＳｉＣ增强Ａｌ基复合材料。高温长时间等温处理对ＴｉＣ颗粒增强纯Ａｌ复合材料的强度没有明显的影响。     

金属和陶瓷界面对复合材料特性的影响

对粉末冶金、挤压铸造和液相铸造工艺制备的各种陶瓷增强铝基、钛基复合材料中金属和陶瓷的界面特性、显微结构、界面对复合材料力学性能的影响进行了初步的探讨。研究结果指出，金属和陶瓷界面存在机械结合和反应结合的不同特性，并在受载破坏时表现出不同的断裂形貌。复合材料界面上存在析出相割裂了陶瓷增强相与基体界面的联系，降低了界面结合强度，陶瓷增强相表面的物理、化学状态及基体的化学成分对金属基复合材料的特性具有重要影响。     

SiCp/2024铝基复合材料的超塑性变形行为研究

对经过热处理和冷轧后的体积分数为17％，尺寸为3．5μm的SiC颗粒增强2024铝合金薄板在753－853K范围内进行了超塑性实验研究. 结果在813K时以10^-1/S的变形速率下获得了259％的最大延伸率，最大应力敏感系数为0．25复合材料的变形激活能值在753－793K范围内为144kJ/mol，在813－853K内为202kJ/mol，接近纯铝的晶格扩散激活能值142kJ/mol。复合材料的变形机制主要为基体晶粒滑动机制。     

Ti形态对原位生长陶瓷粒子增强Al复合材料微观结构的影响

采用Ｔｉ－Ａｌ－Ｂ和ＴｉＯ２－Ａｌ－Ｂ两个体系利用反应热压方法制备了原位ＴｉＢ２粒子增强Ａｌ（ＴｉＢ２／Ａｌ）和原位Ａｌ２Ｏ３，ＴｉＢ２粒子复合增强Ａｌ（Ａｌ２Ｏ３．ＴｉＢ２／Ａｌ）两种复合材料，研究表明，对于Ｔｉ－Ａｌ－Ｂ体系，除ＴｉＢ２外还有一定量的尺寸可达几十微米的Ａｌ３Ｔｉ生成，原位形成的ＴｉＢ２大部分为０．１－５０μｍ的块状粒子，此外还有少量长宽比大于４的棒状ＴｉＢ２．对于ＴｉＯ２－Ａｌ－Ｂ体系，基本上没有Ａｌ３Ｔｉ生成，原位形成的Ａｌ２Ｏ３和ＴｉＢ２为００５－２０μｍ的近似等轴状的粒子．对两种复合材料差异的微观结构给出了解释．