热挤压变形对搅拌铸造SiCp/2024复合材料显微组织与力学性能的影响

利用搅拌铸造?热挤压工艺制备SiCp/2024复合材料板材。通过金相观察(OM)、扫描电镜(SEM)及力学性能测试等手段研究了该复合材料热挤压变形前后的显微组织与力学性能。结果表明,复合材料铸坯主要由大小为80μm~100μm的等轴晶组成,晶界第二相粗大呈非连续状分布,SiC颗粒较均匀地分布于基体合金,大部分SiC颗粒沿晶界分布,少数颗粒分布于晶内;热挤压变形后,显微孔洞等铸造缺陷和SiC颗粒团聚现象明显消除,SiC颗粒及破碎的第二相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;拉伸断口表明,热挤压变形有利于改善SiC颗粒与基体合金的界面结合;SiCp/2024复合材料主要的断裂方式为SiC颗粒断裂和SiC/Al的界面脱粘。     

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。     

真空热压SiC_p/2024Al复合材料力学性能与显微结构

采用真空热压法制备了体积分数为30%的Si Cp/2024Al复合材料,研究了该复合材料的显微组织结构及力学性能。结果表明,复合材料组织致密,颗粒与基体界面结合状况较好,Si C颗粒在铝基体中基本上分布均匀。经490℃、2 h固溶处理和170℃、8 h人工时效后,Si Cp/2024Al复合材料的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为409 MPa、325 MPa和4.9%,基体中存在大量的纳米析出相为S'(Al2Cu Mg)。随Si C颗粒加入,复合材料力学性能提高,其断裂方式为基体开裂和界面处撕裂。     

数值模拟研究SiCp/2024Al复合材料动态力学性能

基于复合材料扫描电镜图像,通过图像处理和识别技术,建立复合材料真实微观结构有限元模型,利用该微观模型对SiCp/2024Al复合材料在准静态与动态下的力学性能进行研究。结果表明,SiCp/2024Al复合材料在准静态与动态下的力学性能有显著差异,随着应变率增大,复合材料的弹性模量、屈服强度、流动应力均增大,在高应变率下复合材料出现应变软化现象;在动态压缩过程中,高体积分数SiCp/2024Al复合材料其承载机理与低体积分数复合材料不同;SiCp/2024Al复合材料在加载过程中同时受到应变硬化、应变率硬化作用,并随着增强体SiC颗粒体积分数增大,应变率敏感率随之增加。     

SiCp／2024Al铝基复合材料的耐蚀性

用电化学方法和浸泡试验研究了SiC颗粒粒度和体积分数对SiCp/2024Al铝基复合材料在3．5％,NaCl水溶液中耐蚀性的影响,作为比较对2024Al的耐蚀性也进行了研究,结果表明,与基体相比,SiCp/2024Al复合材料并不增点蚀敏感性,其抗蚀性与SiC体积分数和粒度有关,SiC颗粒体积分数低或粒度高的复合材料,其抗蚀性往往大。     

不同烧结方法及二次热压对SiCp／Al复合材料组织的影响

采用普通空气加热炉烧结和铝液浸渗保护烧结两种方法制备了不同体积分数的粉末冶金SiCp/Al复合材料,并在400℃对其进行二次热压变形。研究了不同烧结方法及二次热压对SiCp/Al复合材料组织的影响。结果表明,二次热压变形能改善SiCp/Al复合材料的组织,使基体晶粒细,致密度提高,SiC颗粒分布均匀;铝液浸渗保护烧结法可直接制备组织均匀、性能较好的复合材料。     

搅拌铸造SiC_p/A356复合材料的显微组织及力学性能

采用搅拌铸造技术制备质量分数为15%的SiCp增强A356铝基复合材料,并对所制备的复合材料进行后续热挤压变形。通过金相观察(OM),扫描电镜(SEM)及力学性能测试等手段,对该复合材料显微组织与力学性能进行了研究。结果表明,所制备的复合材料铸态组织中,SiCp较均匀地分布于基体中,SiCp与Al界面处存在Si原子的富集;热挤压变形后,显微气孔等铸造缺陷明显减少,材料致密度显著提高,SiCp沿热挤压方向呈流线分布特征,颗粒均匀分散性明显提高;采用535℃×5h固溶+180℃×5h时效处理后,热挤压棒材的力学性能为:σs=370MPa,σb=225MPa,δ=5.3%,时效后析出强化相大小约为200nm,且弥散分布于基体中;断口分析表明,SiCp/A356铝基复合材料的断裂主要是由基体的塑性断裂及SiCp的断裂导致的。     

搅拌铸造法制备SiCp／A356铝基复合材料的研究

利用搅拌铸造技术制备SiCp/A356铝基复合材料.通过金相观察(OM),扫描电镜(SEM)及力学性能测试对所制备的颗粒增强铝基复合材料的显微组织和力学性能进行了研究.结果表明,SiC增强颗粒较均匀地分布于基体中,SiC/Al界面处存在明显的Si溶质偏聚,复合材料的孔隙率为4.2%;与基体合金相比,SiC颗粒的加入提高了复合材料的硬度和屈服强度,抗拉强度及延伸率略有下降;断口分析表明,搅拌铸造SiCp/A356铝基复合材料主要的断裂机制为SiC/Al界面脱粘及基体合金的脆性断裂.     

楔形压制铝基复合材料的显微组织及力学性能

采用喷射沉积制备SiCp/Al-Fe-V-Si复合材料坯料,采用楔形压制工艺对沉积坯料进行致密化处理,研究楔形压制工艺对复合材料孔洞、密度、SiC-Al界面和力学性能等方面的影响。结果表明,增大楔形压制压下量能有效改善材料的组织与性能;压下量小于45%时,沉积颗粒间、Al基体与SiCp之间仍存在微裂纹,冶金结合状况差,材料抗拉强度和伸长率较低;当压下量大于45%时,沉积颗粒之间、Al基体与SiCp之间的微裂纹弥合,界面结合改善,压制过程中SiC-Al界面处无明显的Al4C3脆性相生成;压下量继续提高,复合材料显微组织无明显变化,但SiCp分布更均匀。当压下量为50%时,材料抗拉强度增加至291MPa,伸长率提高到2.4%。     

喷射共沉积7075/SiCp复合材料薄板的轧制成形

研究了轧制方式、轧制温度等对喷射共沉积7075/SiCp复合材料挤压板材成形性能、显微组织和力学性能的影响.结果表明:挤压变形可以提高7075/SiCp喷射共沉积坯的轧制变形性能,平行于挤压方向取样并进行交叉轧制可以制备出高质量、高性能的薄板;轧制变形对挤压过程中形成的SiC颗粒条带状不均匀分布有显著的改善作用,随着轧制变形量的增加,SiC颗粒分布趋于均匀;轧制过程中,SiC颗粒破碎,尺寸明显变小,形貌呈钝化趋势;7075/SiCp复合材料薄板(T6态)的力学性能为:σs＝536.2MPa,σb＝670.2MPa,δ＝4.8%.     

纳米Al2O3/2024铝基复合材料的显微组织及力学性能

利用球磨预分散-搅拌铸造法制备纳米Al2O3/2024复合材料,并对所制备的铝基复合材料进行了显微组织及力学性能的研究。结果表明,经球磨预分散后,纳米颗粒团聚现象明显消除,纳米Al2O3呈单颗粒分散于Al粉表面;复合粉体添加法有效避免了超细增强颗粒和基体润湿性差和分散性较差的问题,实现纳米Al2O3颗粒均匀弥散分布于基体合金中;纳米Al2O3颗粒的加入显著提高基体合金的力学性能。与传统搅拌铸造相比,所制备的Al2O3/2024复合材料的抗拉强度、屈服强度和显微硬度分别提高了58%、59%和16%。     

微米级SiC颗粒对铝基复合材料拉伸性能与强化机制的影响

为了研究微米级碳化硅颗粒(SiCp)尺寸对中体积分数SiCp增强铝基复合材料的拉伸性能与强化机制的影响,用粉末冶金工艺制备体积分数为30%的SiCp/2024Al复合材料,利用OM,SEM,万能材料试验机等对材料微观结构和拉伸性能进行了研究。结果表明,复合材料的拉伸强度随着SiCp尺寸的减小而增大。当SiCp尺寸为3μm时,复合材料的断裂主要以界面处的基体合金撕裂为主;当SiCp尺寸为25μm和40μm时,复合材料的断裂以SiCp解理断裂为主;当SiCp尺寸为8μm和15μm时,复合材料的断裂方式是以界面处的基体合金撕裂和SiCp的断裂共同作用。3μm SiCp增强复合材料相对密度不高、SiCp分布不均匀但其拉伸强度最大,主要原因为受力时小SiCp极少断裂和小颗粒效应导致基体的显微组织强化。     

预分散对SiCp/Al复合材料微观组织均匀性的影响

采用液态搅拌法制备SiCp/ZL105复合材料,研究预分散措施对SiCp/Al复合材料微观组织均匀性的影响规律.试验结果表明,在其他条件相同的情况下,采用预分散措施,可明显改善SiC颗粒在Al基体中分布的均匀性.     

55%SiCp/2024Al复合材料时效过程的微观组织与力学性能

选用粒径为12 μm的SiC颗粒和19 μm的2024铝合金粉末,采用热等静压工艺制备体积分数为55%的SiC_p/2024Al复合材料,研究固溶时效处理对SiC_p/2024Al复合材料微观组织和力学性能的影响。结果表明,真空热等静压法制备的复合材料组织致密,SiC颗粒与铝合金结合良好。时效过程中SiC_p/2024Al复合材料呈现出双峰时效行为,与铝合金相比,复合材料提前达到峰时效状态,此时基体中主要强化相为θ″相与S″相。与烧结态相比,复合材料硬度从255 HBW提高到281 HBW,抗弯强度从633 MPa提高到747 MPa。     

SiC_p增强铝基复合材料的力学性能和断裂机理

采用真空热压法制备了SiCp的体积含量为30%的SiCp/2024Al复合材料,研究了SiCp粒径对复合材料组织及性能的影响。结果表明,颗粒粒径从3.5μm增大到40μm,复合材料的抗拉强度和硬度减小,伸长率和断面收缩率增大,增强体颗粒在基体中分布越来越均匀。当SiCp粒径为25μm时,复合材料的致密度最高。复合材料的断裂由SiCp的断裂、界面处撕裂和基体的开裂等几种机理共同影响。随着颗粒粒径的增大,复合材料断裂由界面处撕裂和基体开裂转变为SiCp断裂。     

热挤压对不同搅拌时间制备的纳米SiCp/Mg-9Al-1Zn复合材料组织和性能的影响

通过半固态搅拌铸造和热挤压变形复合工艺制备出了质量分数为1%的纳米SiCp/Mg-9Al-1Zn镁基复合材料。研究了搅拌时间分别为10min和30min时对纳米SiCp/Mg-9Al-1Zn镁基复合材料的显微组织和力学性能的影响。结果表明,对于铸态的纳米SiCp/Mg-9Al-1Zn镁基复合材料来说,搅拌时间为30min时,基体的晶粒细化,但在晶界处析出的Mg17Al12相数量增多,网状化严重且SiC团聚增加,使得复合材料的力学性能下降。而通过热挤压后,复合材料形成了粗晶与细晶交替的组织结构。特别是对于搅拌时间为30min的复合材料,细晶区增多且纳米SiC颗粒分布更加均匀, 这就使得力学性能高于搅拌10min的挤压态的SiCp/Mg-9Al-1Zn复合材料。     

SiCp／2024Al复合材料阳极氧化膜耐蚀性的电化学阻抗研究

采用电化学阻抗技术研究了碳化硅颗粒增强2024铝基复合材料（SiCp/2024Al）硫酸阳极氧化膜在3．5％NaCl水溶液中耐蚀性;作为比较,对2024Al的阳极氧化膜耐蚀性也进行了研究。结果表明,SiCp/2024Al复合材料的阳极氧化膜具有良好的耐NaCl溶液腐蚀的能力,而且重铬酸盐封闭比热水封闭的阳极氧化膜耐蚀性更好,由于氧化膜中SiC颗粒的存在破坏了氧化膜的完整性和均匀性,故复合材料阳极氧化膜的耐蚀性不如2024Al合金。     

热压烧结SiCp/ZL101A复合材料显微组织研究

采用真空热压烧结在不同工艺参数下制备SiC颗粒体积分数分别为10%,20%,30%,40%的SiCp/ZL101A复合材料,研究烧结温度、保温时间等工艺参数对SiCp/ZL101A复合材料显微组织的影响以及SiC含量对SiC颗粒在基体ZL101A中分布均匀性的影响,同时对SiCp/ZL101A复合材料界面进行透射电镜显微分析。结果显示,随着烧结温度的增加,组织致密度增加,气孔数量及尺寸减小;保温时间的增加导致复合材料平均晶粒尺寸的增加;随着SiC颗粒体积分数的增加,SiC颗粒在基体ZL101A中分布均匀性变差;固相烧结法制备的SiCp/ZL101A复合材料中没有出现界面反应现象。     

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。     

球磨工艺对ZrMgMo_3O_(12)/2024Al微观组织和性能的影响

采用球磨混合ZrMgMo_3O_(12)粉与2024Al粉,制备了ZrMgMo_3O_(12)体积分数为10%的2024Al复合材料。并用SEM、XRD、维氏硬度计和热膨胀仪研究球磨工艺对复合材料的微观组织、硬度和热膨胀性能的影响。结果表明,随着球磨转速的增加或球磨时间的延长,ZrMgMo_3O_(12)颗粒在Al基体上趋向均匀分布,并与基体结合良好。这有利于ZrMgMo_3O_(12)的弥散强化,还改善了ZrMgMo_3O_(12)颗粒与基体界面间的载荷传递能力,增加了ZrMgMo_3O_(12)与2024Al基体间热膨胀系数的叠加效果,有利于降低复合材料的热膨胀系数。当球磨转速为200r/min、球磨4h时制备的复合材料硬度高于2024Al合金,热膨胀系数明显低于2024Al合金。