基于不同固溶温度下的铝基复合材料组织与性能

选用4种不同的固溶温度对铝基碳化硅板材进行热处理,研究不同固溶温度对铝基复合材料组织与性能的影响,通过抗拉屈服强度、硬度、断面收缩率、弹性模量等力学指标对其性能进行表征,结合显微组织、SEM断口形貌对各固溶温度下的材料组织与性能进行分析,结果表明:随着固溶温度升高,铝基碳化硅复合材料强度、维氏硬度先升后降,弹性模量、断面收缩率在试验温度区间先无明显变化,而是达到一定温度后急剧下降;提高温度有助于加强铝基体与SiC增强颗粒间界面结合强度。     

SiCp/2009颗粒增强铝基复合材料的固溶和时效工艺试验研究

对最新研发的SiCp体积分数为13%的SiCp/2009颗粒增强铝基复合材料进行不同工艺的固溶和时效处理,研究不同固溶和时效工艺对其组织和力学性能的影响。研究结果表明:固溶温度越高,固溶效果越明显。固溶温度为530℃(保温90 min)时,复合材料的性能较佳。随时效温度的升高和时间的延长,复合材料的强度呈先升后降趋势。在时效时间较短时,伸长率较高,当屈服强度达到峰值后,伸长率仍处于较低水平。综合性能和组织分析结果,适宜的时效制度为175℃保温6 h～8 h。同时,对比相同固溶、时效处理的SiCp/2009颗粒增强铝基复合材料的纵横向性能,表明了该复合材料具有各向同性的特点。     

挤压铸造SiC_p/AZ91D镁基复合材料的试验研究

以AZ91D镁合金和平均颗粒尺寸为0.5μm的SiC颗粒分别作为基体和增强相,通过全液态搅拌铸造法和挤压铸造法结合制备出SiC颗粒增强镁基复合材料。力学性能测试结果显示:当模具温度为200℃、保压时间为15 s时,SiCp/AZ91D镁基复合材料抗拉强度最高为157 MPa;金相显微组织显示,碳化硅颗粒可作为镁合金凝固时异质形核的中心,也可能会随着凝固时固液界面的推移,使SiC颗粒处于晶界处;存在SiC颗粒团聚现象,这是其抗拉强度降低的原因;SiCp/AZ91D镁基复合材料在室温下拉伸时的断口形貌呈现脆性断裂特征;热处理工艺为固溶处理温度420℃,保温20 h空冷,时效处理温度200℃,保温8 h空冷,经过热处理后,镁基复合材料的抗拉强度均有所提高,最高可提高48.95%。     

深冷处理对15%SiCp/2009铝基复合材料组织与力学性能的影响

采用硬度测试、X射线衍射物相分析、力学性能测试和透射电镜(TEM)观测等方式,研究长时间深冷处理对固溶-时效处理的碳化硅颗粒增强铝基复合材料组织与性能的影响,并从材料组织角度分析了深冷处理改善碳化硅颗粒增强铝基复合材料力学性能的机理。结果表明,与未经深冷处理的时效态铝基复合材料相比,经深冷处理的铝基复合材料试样提前2 h达到硬度峰值,约211.7 HV0.1,且整个时效阶段硬度均高于未深冷处理试样;时效早期(欠时效)阶段,经深冷时效处理的颗粒增强铝基复合材料试样组织中存在细小且均匀分布的针状析出相,而对比时效试样组织未见明显析出现象; 过时效阶段中,深冷-时效试样与时效试样均存在大尺寸析出相,且后者析出相尺寸、分布明显不均匀,但两者的力学性能随时效时间的延长而趋于近乎一致,说明深冷处理的影响降低。     

7075铝基复合材料多级固溶和时效处理工艺

研究了多级固溶和时效处理工艺对制备的Al3Ti/7075铝基复合材料显微组织和力学性能的影响。结果表明,经XRD衍射图谱分析,该铝基复合材料存在的第二相颗粒为MgZn2。复合材料经440℃/3h+480℃/2h处理后,其显微硬度值为110.2HV,硬度比单级固溶提高了10%。在同一固溶温度下,随着固溶时间的延长,第二相颗粒回溶较多,但是会发生晶粒长大现象。基体合金和复合材料在同一温度(120℃)下时效时,复合材料时效速度要比基体合金时效速度快,复合材料的时效峰值硬度为147.73HV。     

热处理对锻态2.5%(TiB+TiC)/Ti复合材料组织与性能的影响

研究了热处理条件对锻态2.5%(TiB+TiC)/Ti(体积分数)复合材料显微组织和力学性能的影响。结果表明:固溶时效处理对复合材料的基体组织特征有显著影响,在两相区进行固溶时效处理后,得到等轴和双态组织,随固溶温度的升高,初生α相含量逐渐降低,而β转变组织含量逐渐升高,当固溶温度超过β转变温度时,得到全片层组织。TiB和TiC增强相在热处理过程中较为稳定,形态与分布无明显变化。固溶时效处理后,锻态复合材料的抗拉强度提高而塑性降低,随固溶温度的升高,复合材料的室温抗拉强度和塑性均有明显增加,而650℃下抗拉强度与塑性与室温下表现出相反的规律。复合材料经1050℃/2 h/AC+600℃/6 h/AC处理后综合性能最好,室温抗拉强度为1215.8 MPa,延伸率为3.14%,650℃下抗拉强度为629.9 MPa,延伸率为15.9%。     

热处理7090/SiCp铝基复合材料的组织与性能

研究单级固溶及峰值时效处理对多层喷射沉积7090／SICp复合材料显微组织及室温力学性能的影响,观察了挤压态、固溶及时效处理后的显微组织,并对其进行力学性能测试。结果表明：挤压态复合材料的晶粒均匀细小,基体合金中存在大量的第二相颗粒,为富铜相及MgZn2相;经过固溶处理后,复合材料的晶粒尺寸约为3μm,第二相颗粒明显减少,溶入基体合金中;采用475℃,1h固溶处理制度,其抗拉强度为610MPa：经过475℃,1h＋120℃,24h时效处理后,其抗拉强度可达765MPa。     

热处理对半固态注射成形石墨烯/镁基复合材料组织及性能的影响

研究了不同固溶温度和时效时间对半固态注射成形石墨烯增强镁基复合材料组织及性能的影响。结果表明,随着固溶温度升高,复合材料硬度(HV)逐渐减小,在200℃时复合材料硬度最高;β-Mg17Al12相含量先增大后减少,在400℃时几乎全部消失。随着时效时间增加,复合材料硬度(HV)先增加后减少,在时效12h时达到最大,为93.17。经过固溶处理和时效处理后石墨烯在复合材料基体中稳定存在,且对复合材料的硬度产生影响。     

热处理及SiC_p表面改性对60SiC_p/6061复合材料性能的影响

采用直接电热法真空触变成形工艺制备体积分数为60%的SiC_p增强6061铝基复合材料,研究了固溶-时效处理对复合材料抗弯强度及硬度等力学性能的影响,探讨了SiC_p表面改性对复合材料微观组织和热膨胀性能的影响。研究表明,复合材料在530℃×11h固溶、175℃×15h时效工艺下,获得最高的硬度和抗弯强度;高温氧化和搅拌酸洗能使SiC_p尖角产生钝化,提高增强颗粒在基体中分布的均匀性,使SiC_p与铝基界面结合得到改善,孔隙率减少,抗弯强度提高,热膨胀系数提高,且酸洗态性能优于相应氧化态性能。     

Al3Ti/7075铝基复合材料固溶处理工艺研究

研究了固溶处理对制备的Al3Ti/7075铝基复合材料显微组织和力学性能的影响.结果表明:该铝基复合材料存在的第二相颗粒为MgZn2.复合材料经480℃固溶5h后,复合材料显微硬度达到最大值68.72 HV.随固溶温度升高和固溶时间的延长,第二相颗粒回溶较多,但会发生再结晶,晶粒发生长大.复合材料经T6人工时效后硬度达到83.46 HV.     

搅拌铸造SiC_p/2024铝基复合材料的显微组织与力学性能

利用搅拌铸造?热挤压工艺制备SiCp/2024铝基复合材料板材,研究该复合材料铸态、热挤压态和热处理态的显微组织及力学性能。结果表明:SiC颗粒较均匀地分布于铸锭中,大部分SiC颗粒沿晶界分布,少数颗粒分布于晶内,晶界粗大的第二相呈非连续状分布;复合材料经热挤压变形后,显微孔洞等铸造缺陷明显消除,破碎的晶界第二相及SiC颗粒沿热挤压方向呈流线分布,复合材料的强度和塑性显著提高;对热挤压板材进行(495℃,1h)固溶处理+(177℃,8h)时效处理后,其抗拉强度达430MPa,此时的主要析出强化相为S′(Al2CuMg);热挤压变形有利于改善SiC颗粒与基体合金的界面结合,热处理SiCp/2024铝基复合材料的主要断裂方式为基体合金的延性断裂、SiC颗粒断裂和SiC/Al的界面脱粘。     

热处理对魏氏组织Ti60合金组织与性能的影响

以提高魏氏体组织Ti60合金的拉伸强度与塑性为目标,研究固溶与时效处理对Ti60合金组织与性能演变的影响规律,并优化热处理参数。结果表明,初始魏氏组织晶粒较为粗大,经过固溶与时效处理后,晶粒明显减小,层片状α相明显减少。初始魏氏组织Ti60合金抗拉强度为850 MPa,伸长率为0.9%,1000℃固溶处理后,Ti60合金的抗拉强度达到1100 MPa,伸长率为3.7%。1000℃固溶+600℃8 h时效处理后,抗拉强度达到1200 MPa,伸长率为3.3%。随固溶温度提高,其硬度与抗拉强度增加,伸长率降低。随时效时间延长,硬度先增大后减小。经1050℃固溶+600℃8 h时效处理后Ti60合金具有最大硬度值509 HV。     

热处理对MWCNTs/AZ80镁基复合材料组织和力学性能的影响

采用搅拌摩擦加工法制备了不同体积分数碳纳米管增强AZ80镁基复合材料,考察了固溶+时效热处理对复合材料的微观组织和力学性能的影响。结果表明:镁基复合材料组织致密,晶粒细小,其中的碳纳米管均匀分布;热处理导致碳纳米管与AZ80基体界面上有A13Ni2化合物生成,改善了界面结构;复合材料的抗拉强度随碳纳米管体积分数的增加逐渐增加,固溶+时效处理后的复合材料的抗拉强度有所提高,影响MWCNTs/AZ80复合材料力学性能的主要因素是碳纳米管与镁基体之间的界面结合情况。     

Sip/Al基复合材料中Si相的组织演变及性能

采用粉末冶金法制备Sip/Al基复合材料,利用光学显微镜及万能拉伸试验机对Sip/Al复合材料中Si相形貌演变规律和力学性能进行了研究,用奥斯特瓦尔德熟化机制解释了Si颗粒长大机理。研究表明:随着烧结温度的提高,Sip/Al复合材料中Si元素先脱溶析出形成细小的Si颗粒后聚集长大。Sip/Al基复合材料热挤压后,基体中分布着弥散的Si颗粒,固溶处理后,Si颗粒形态发生钝化变得圆整,而固溶处理4 h后,Si颗粒聚集长大并出现搭接现象。Sip/Al基复合材料抗拉强度随着固溶时间的延长先增加后降低,在固溶处理2 h时达到最大值228.1 MPa。     

热处理对挤压铸造SiC_p/ZL101铝基复合材料组织与性能的影响

通过半固态机械搅拌法和近液相线法制备了SiC_p(μm级)质量分数为3%的ZL101铝合金半固态坯料,对坯料二次加热后挤压获得SiC_p/ZL101铝基复合材料。研究了固溶和时效处理对复合材料显微组织和性能的影响。结果表明,挤压铸造制备的SiC_p/ZL101复合材料显微组织由近球形的α-Al、长条状的共晶Si组织,以及多边形的SiC颗粒组成。经过固溶处理后,共晶Si转变为近球状;时效处理后,基体和第二相界面的析出相数量增加,复合材料的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别达到320 MPa、244 MPa和6.91%,显微硬度(HV)为114,复合材料的断裂形式由微孔聚集型断裂转变为准解理断裂。     

固溶时间对211Z热挤压变形铝合金性能的影响

研究了固溶时间对211Z热挤压变形铝合金组织结构和性能的影响,测试了该铝合金经固溶和时效处理后的抗拉强度和断后伸长率。结果表明,当固溶温度为545℃,时效工艺固定为175℃×14h时,随固溶时间的延长,合金的抗拉强度先升高后降低,断后伸长率则呈先升高再降低又升高的变化趋势。固溶处理时间为1h时,合金抗拉强度为475MPa,断后伸长率为11.83%,此时合金获得最佳综合力学性能。     

热处理对颗粒增强镁基复合材料组织与性能的影响

通过搅拌铸造工艺制备体积分数为10%的SiC颗粒增强AZ91镁基复合材料。对复合材料依次进行了固溶、热变形和时效处理,研究了热处理对镁基复合材料组织和性能的影响。结果表明,铸态复合材料经固溶处理后,晶界处分布的大块Mg17Al12相消失,复合材料的强度和伸长率得到显著提高。热变形后,复合材料的晶粒细化,颗粒分布更加均匀,提高了复合材料的力学性能。经时效处理后,复合材料中析出弥散细小的Mg17Al12相,使热变形后复合材料的力学性能得到进一步提高。     

电磁搅拌锌基复合材料的固溶处理

在ZA35合金中加入纳米TiC颗粒作为增强相,采用电磁搅拌技术制备了纳米TiC颗粒增强锌基复合材料.设计了纳米TiC颗粒增强锌基复合材料的固溶处理工艺,研究了复合材料在不同同溶处理工艺条件下的力学性能,分析了该工艺对复合材料力学性能的影响.结果表明:同溶处理对TiC颗粒增强锌基复合材料力学性能影响较大,与未热处理复合材料相比,其抗托强度提高明显,在350℃同溶6h时,添加TiC7.5vol%复合材料的抗拉强度最大可达到475.1 MPa:同溶处理后的复合材料耐磨性较好.     

碳化硅颗粒增强TC11钛基复合材料的组织与力学性能研究

采用球磨工艺将碳化硅颗粒与TC11钛合金粉末混合,通过放电等离子体烧结工艺制备了碳化硅颗粒增强钛基复合材料(SiCp/TC11),并研究了复合材料的微观结构和力学性能。结果表明,SiCp/TC11复合材料内部无孔洞,烧结致密。碳化硅颗粒与钛基体发生反应,生成碳化钛颗粒。随着碳化硅颗粒含量的增加,SiCp/TC11复合材料的晶粒尺寸逐渐减小,维氏硬度升高。添加0.5%(质量分数)的碳化硅颗粒后,SiCp/TC11复合材料的室温屈服强度和抗拉强度分别提高了31.3%和14.1%,500℃高温抗拉强度提高了6.9%。SiCp/TC11复合材料强度的提高主要归因于晶粒细化、固溶强化以及载荷传递。     

固溶处理对TiB2/7050Al复合材料组织与性能的影响

研究了固溶处理对TiB₂/7050Al复合材料组织与性能的影响规律。结果表明,TiB₂/7050Al复合材料内的可溶性第二相主要为MgZn₂(η相)、AlZnMgCu(T相)和Al₂CuMg(S相)。η相在470℃已完全溶解,T相在476℃开始溶解,S相在491℃下可完全溶解。随固溶温度的升高,复合材料的强度整体呈上升趋势,但伸长率先增加后降低。在480℃固溶时,复合材料同时具备高强度和高塑性,其屈服强度、抗拉强度和伸长率分别为658 MPa、719 MPa和11.3%;继续升高固溶温度至490℃,虽然可使铝基体内残余S相完全溶解,但也使基体再结晶晶粒异常长大,降低了复合材料的塑性。