铝基复合材料与铝合金的TLP扩散连接

采用TLP扩散连接方法对铝合金与SiC颗粒增强Al基复合材料进行了连接试验研究，应用扫描电镜和能谱分析技术对TLP连接接头进行了微观组织观察和接头区域各元素的浓度分布测试。结果表明，SiC颗粒增强铝基复合材料与铝合金连接接头区域连接界面向铝合金一侧偏移，接头区域溶质原子浓度分布非常不均匀，由于溶质原子扩攻速度以及中间层和母材冶金反应的不同，导致铝基复合材料与铝合金的TLP扩散连接过程存在明显的非对称性。     

SiC颗粒增强铝基复合材料的瞬间液相连接

铝基复合材料采用Cu箔、Ni箔和Cu/Ni/Cu多层箔作中间层进行瞬间液相连接。研究了保温时间和压力对铝基复合材料接头组织和性能的影响。研究发现，加压能有效改善铝基复合材料接头组织和性能；采用Cu/Ni/Cu多层箔作中间层时铝基复合材料接头强度最高，达189.6MPa，约为母材强度的84.6%。     

SiC颗粒增强铝基复合材料的连接现状

SiC颗粒增强铝基复合材料因其具有成本低、耐磨性好、高比强度和比刚度、高谐振频率等优良的性能受到关注,但由于难于机械加工,特别是焊接性较差制约其在工程中的应用推广. 文中通过对国内外SiC颗粒增强铝基复合材料的连接现状(焊接方法主要集中于熔化焊、扩散焊、搅拌摩擦焊和钎焊等)进行综述和评价. 结果表明,SiC颗粒和Al基体的较大物理化学性能差异是影响该种复合材料焊接性的主要因素;当SiC颗粒体积分数低于35%时,目前已取得令人基本满意的焊接效果,已具有小批量生产的趋势;但当SiC颗粒体积分数大于35%时,特别是针对高体积分数(55% ~ 75%)的复合材料而言,传统的熔化焊方法很难获得高质量的接头,因此选择合适的连接方法和特殊的焊料成分则成为该种材料的重要创新方向.     

SiC颗粒增强铝基复合材料的摩擦磨损性能研究

采用干摩擦磨损试验机研究了速度和载荷对SiC颗粒增强铝基复合材料的摩擦磨损性能的影响,并对比了SiC颗粒增强铝基复合材料与HT250的耐磨性能。结果表明,在试验条件下,随着载荷的增加,磨损率增加,滑动摩擦系数先下降至最低值(载荷为10MPa)后缓慢增加。滑动摩擦速度对滑动摩擦系数和磨损率有着直接影响,随着速度的升高,材料的磨损率增加。在载荷为20MPa,速度为400r/min的高速高载下,材料容易发生严重的粘着磨损。     

颗粒增强铝基复合材料扩散焊接研究现状

论述了颗粒增强铝基复合材料扩散连接的研究进展,讨论了固相扩散连接和瞬间液相扩散连接中的一些关键问题,提出了相应的解决途径。     

SiC颗粒增强铝基复合材料物理及力学性能研究进展

SiC颗粒增强铝基复合材料既保持了金属特有的良好延展性、传热等特点,又具有陶瓷的耐高温性、耐磨损的要求。综述了SiC颗粒增强铝基复合材料的物理及力学性能,SiC颗粒增强铝基复合材料强化的物理模型主要有两种,即剪切滞后模型与Eshelby理论。     

SiC颗粒增强铝基复合材料薄板轧制工艺研究

研究了轧制方式、轧制温度等对SiC颗粒增强铝基复合材料显微组织和力学性能的影响.轧制温度为410℃,沿平行于挤压方向进行交叉轧制可以制备出高质量、高性能的薄板.轧制态7075/SiCp复合材料薄板的力学性能为: δa=542.51 MPa, δb=666.09 MPa, δ=4.91%.轧制变形对挤压过程中形成的SiC颗粒条带状不均匀分布也具有改善的作用:轧制过程中,SiC颗粒破碎,尺寸明显变小,形貌呈钝化趋势,随着轧制变形量的增加,SiC颗粒分布趋于均匀.     

SiC颗粒增强铝基复合材料薄板的力学性能

研究了粉末冶金法制备的ＳｉＣ颗粒增强铝基复合材料薄板的常温及高温力学性能,结果表明,铝基复合材料薄板在常温下具有较高的强度,薄板性能基本呈各向同性,其断裂机制主要为颗粒从基体脱粘,同时有少量颗粒破碎。随着温度的升高,复合材料板材强度逐渐下降,延伸率增大。在２００℃时仍能保持较高的强度和较好的综合性能,其抗拉强度达３７０ＭＰａ,屈服强度达２４３ＭＰａ,延伸率达１１．３％。     

SiC颗粒增强铝基复合材料焊接研究现状

针对SiC_p/Al-MMCs的焊接问题,分别对国内外SiC_p/Al-MMCs熔化焊、钎焊、搅拌摩擦焊以及扩散焊的研究现状进行了论述和分析。结果表明,可采用多种焊接方法实现SiC_p/Al-MMCs的连接,但如何在避免焊接过程中生成脆性金属间化合物Al_4C_3的同时获得高强度接头仍是需攻克的核心问题。针对目前各种焊接方法中存在的问题对SiC_p/Al-MMCs焊接技术未来的发展进行了分析和展望。为了获得高质量连接,可开发采用复合连接新技术和新工艺。     

异种材料TLP扩散连接过程的非对称性

通过对SiC颗粒增强A1基复合材料与A1合金的TLP扩散连接试验，对异种材料TLP扩散连接过程存在的非对称性进行了深入的研究，并对异种材料TLP扩散连接过程的等温凝固动力学进行了数学建模，且结合接头区域的成分分布进行了验证。研究表明：SiC颗粒增强铝基复合材料与铝合金连接接头区域连接界面向铝合金一侧偏移，接头区域溶质原子成分分布非常不均匀；由于溶质原子扩散速度以及中间层和母材冶金反应的不同，导致异种材料TLP扩散连接过程存在明显的非对称性。所建的等温凝固动力学模型能够用来解释异种材料TLP扩散连接过程，对于异种材料连接具有重要的理论意义。     

Ti_2AlNb相合金Ti-22Al-25Nb的TLP扩散连接

以Ti-15Cu-15Ni合金薄带作中间层,用Gleeble 1500D热-力学模拟试验机对Ti2AlNb相合金Ti-22Al-25Nb进行TLP扩散连接。研究了连接参数对接头组织演变、元素分布、接头强度及其断裂特征的影响。结果表明,接头形成过程由5个阶段组成,Nb是接头成分均匀化的扩散主控元素。适当延长保温时间和适当提高连接温度有利于获得组织与成分均匀的高强接头。保温结束后接头快速冷却时,其连接区室温组织为B2相;而采用慢冷工艺有利于促进高温β相的相变从而改善连接区组织,室温组织为B2相基体和少量α2、O相。连接温度和保温时间分别为990℃和90min且采用慢冷工艺时,接头的室温和650℃抗拉伸强度分别为1041MPa和659MPa,分别达到原始母材强度的95％和81％,明显高于采用快冷工艺的接头强度。     

SiC颗粒增强LD2基复合材料界面反应产物研究

本文利用金相显微镜、透射电镜及能谱仪研究了SiC颗粒增强LD_2基复合材料的界面微观结构。分析观察结果表明,SiC颗粒与α-Al固溶体发生了界面反应,反应产物为Al_4C_3与Mg_2Si。Al_4C_3呈棒状,晶内存在孪晶亚结构,孪晶面为(0003),棒的长轴方向即晶体生长方向为[1010].SiC颗粒间距过小及与液态金属接触时间过长会导致反应层厚度增加,因此适当降低SiC颗粒体积含量,避免SiC颗粒与液态金属接触时间过长,可以进一步改善材料的力学性能。     

碳化硅颗粒增强铝基复合材料的研究进展

综述了碳化硅颗粒增强铝基复合材料的国内外研究现状，从材料的选择、制备技术和性能等方面，分析了该材料发展过程中存在的一些问题以及相应的改进措施，并且指出了该材料今后发展的几个方向。     

基于人工神经网络预测铝基复合材料瞬间液相扩散焊的接头性能

非连续增强铝基复合材料的瞬间液相(TLP)扩散焊的焊接工艺与其接头力学性能之间具有很强的非线性关系,人工神经网络是解决非线性映射关系的一种有效手段。本文以Al2O3p/6061Al的TLP扩散焊(用Cu箔作中间层)焊接工艺与接头抗剪强度的关系为研究对象,在Matlab语言环境下,以正交实验数据作为训练和预测样本,用5节点的单隐含层BP型神经网络进行了预测。结果表明:正交实验和人工神经网络相结合来预测铝基复合材料的TLP扩散焊接头性能是有效的,切实可行的。     

基于人工神经网络预测铝基复合材料瞬间液相扩散的接头性能

非连续增强铝基复合材料的瞬间液相（TLP）扩散焊的焊接工艺与其接头力学性能之间具有很强的非线性关系，人工神经网络是解决非线性映射关系的一种有效手段。本文以Al2O3p／6061Al的TLP扩散焊（用Cu箔作中间层）焊接工艺与接头抗剪强度的关系为研究对象，在Matlab语言环境下，以正交实验数据作为训练和预测样本，用5节点的单隐含层BP型神经网络进行了预测。结果表明：正交实验和人工神经网络相结合来预测铝基复合材料的TLP扩散焊接头性能是有效的，切实可行的。     

SiC/Nb/SiC扩散连接接头的界面构造及接合强度

使用Ｎｂ箔作中间层对常压烧结ＳｉＣ陶瓷进行了真空扩散连接。在最初的反应阶段，六方晶的Ｎｂ２Ｃ和Ｎｂ６Ｓｉ３Ｃｘ反应物分别在Ｎｂ和Ｓｉ侧形成。随着连接时间的增加，立方晶的ＮｂＣ和六方晶的ＮｂＳｉ２相在界面出现。试验结果表明，在１７９０Ｋ，３６ｋｓ的连接条件下所获得的扫头，其室温剪切强度达到１８７ＭＰａ，高温剪切强度超过１５０ＭＰ。     

Ti基复合材料制备及热处理条件下扩散连接的理论及实验研究

通过Ti6A14V／TA1扩散偶的制备及其热处理试验，运用OPM，SEM以及EDS技术对扩散连接区域的组织、形貌、成分进行分析。结果表明：扩散连接界面充分结合，合金元素A1和V从Ti6A14V侧向TA1侧扩散，而Ti原子向Ti6A14V侧扩散，其成分过渡区满足抛物线规律；同时，根据柯勒方程，借助米德玛生成热模型，从热力学上推导三元体系的计算公式，得出热力学相互作用因子，并根据求得溶质元素的互扩散系数，通过唯象公式的数值解法，得出扩散元素在连接界面处的理论浓度分布图：实验值与理论模拟结果吻合得很好，因此，能够很好的预测扩散连接界面相关元素的浓度分布。