高SiC含量的Al基复合材料的制备Ⅱ:SiC预成形坯无压渗透纯Al

以氧化结合制备的SiC多孔骨架为先驱体,采用无压渗透工艺制备出致密、增强体分布高度均匀的纯铝基复合材料.SiC预成形坯渗入纯铝后无形状和尺寸的变化.加入SiC后,铝基体的强度提高至300MPa以上,弹性模量提高至120GPa以上且随SiC含量的增加而增大.复合材料的热膨胀性能可通过SiC的含量来调整,当SiC的体积含量介于39%至62%之间时,室温至100℃的平均线热膨胀系数介于12.9×10-6/℃至9.11×10-6/℃之间.     

近净成形制备SiC/Al复合材料Ⅰ:SiC预成形坯的制备

以微米级的碳化硅粉和石墨粉为原料,采用氧化结合法制备出不同孔隙含量的、适合液态铝无压渗透的SiC预成形坯。研究SiC多孔陶瓷的低温烧结机理和石墨添加量对SiC陶瓷骨架烧结密度和尺寸变化的影响。结果表明：在1 100℃烧结时,碳化硅和石墨粉同时发生氧化反应;SiC氧化产生的结晶态SiO2膜将SiC粉体粘结成陶瓷骨架,石墨氧化去除后形成孔隙;SiC粉体间本征孔隙和石墨去除后留下的孔隙构成三维互连通状态;因SiC氧化导致陶瓷骨架产生4%左右的线膨胀,但坯体不发生形状改变;通过调整石墨含量,能获得孔隙率从0.47-0.63的SiC陶瓷骨架。     

金刚石/碳化硅复合材料的近净成形研究

采用金刚石/碳/硅预制坯成形以及真空气相反应渗硅工艺实现了金刚石/碳化硅复合材料的近净成形制备。对复合材料的显微结构以及性能进行了研究,讨论了反应渗透过程中复合材料体积变化的影响因素及影响机理。结果表明:采用真空气相反应渗硅工艺制备的金刚石/碳化硅复合材料主要由金刚石,碳化硅以及少量残留硅组成,复合材料内部各相分布均匀,致密度达到99%以上,抗弯曲强度达到260MPa。由于硅碳原位反应生成碳化硅是一个体积膨胀过程,预制坯体在渗透过程中呈现5%～20%的体积膨胀。原料配方中金刚石含量越高,硅碳比越低,预制坯体开孔率越高,渗透过程中复合材料的体积膨胀率越低。为了避免样品变形,实现金刚石/碳化硅复合材料近净成形的最佳硅碳比为1:1。     

SiCp/Al复合材料近净成形制备及性能

采用SiCp预制坯成形及铝液无压浸渗法相结合的工艺,实现了SiCp /Al复合材料的近净成形制备.研究了造孔剂含量对SiCp预制坯的孔隙率、尺寸变化及其复合材料相对密度的影响.测试了SiCp /Al复合材料的热物理性能.结果表明,当造孔剂含量大于12%时,随造孔剂含量增加,SiCp预制坯的孔隙率增加,SiCp /Al复合材料的热导率和热膨胀系数增大明显.造孔剂的挥发气体的膨胀力导致SiCp预制坯尺寸变化.当造孔剂含量为18%时,SiCp /Al复合材料相对密度最大.     

高体分比SiCp／Al复合材料的近净成形技术

高体积分数SiCp／Al复合材料具有优异的热物理性能,且密度较低,是非常理想的电子封装材料。但是由于其本身高的脆性和硬度,使得该材料很难通过二次机械加工成所需要的形状,严重制约了该材料的应用：采用粉末注射成形-无压熔渗工艺成功实现了高体积分数SiCp／Al复合材料的近净成形：采用该工艺所制备的复合材料的致密度高于99％,可实现热膨胀系数在（5—7）×10^-6K^-1范围内进行调节,材料的热导率高于185W／（m·K）,抗弯强度高于370MPa,气密性可达10^-11Pa·m^3·s^-1,各项指标均叮以满足电子封装对材料的性能要求,另外为了实现SiCp／Al复合材料与其他材料的封接,项目成功开发了一种Al—Si—Cu系焊料,封接后器件的各项性能指标尤其是气密性也均能满足使用要求。     

变形铝合金半固态近净成形研究进展

变形铝合金强度高、塑性好,在工业轻量化发展中极具潜力。其凝固成形缺陷较多,塑性成形难以近净成形出外形较复杂的零件,且生产成本较高。半固态工艺结合了铸锻工艺的优点,利用半固态工艺优势提升变形合金材料的性价比,研究复杂外形的高性能变形铝合金零件的半固态成形成为半固态领域的一个研究热点。结合研究现状,分别从变形铝合金半固态成形的适应性,坯料和浆料的制备,触变成形与流变成形组织与性能方面进行了分析。并对需要进一步解决的问题及发展前景作了探讨。     

铝合金轮毂近净成形技术工艺研究进展

随着汽车轻量化及使用工况对汽车零部件性能要求的提高,汽车轮毂生产一直采用的铸造生产技术对轮毂性能的提升存在技术极限,近来出现的近净成形技术成为了铝合金轮毂性能提升的关键技术。半固态成形技术、粉末冶金成形技术、旋压成形技术、挤压成形技术在铝合金轮毂生产成形方面均已获得应用。概述了该类技术在成形轮毂时的基本工艺流程,以期在铝合金的近净成形生产过程中具有一定的参考价值。     

采用热喷涂进行金属陶瓷复合材料的近净成形

现代技术的发展导致了具有特定机械性能的金属陶瓷复合材料的出现。但主要围难是高度复杂和昂贵的加工技术。热喷涂成形技术可能是解决该问题的途径．由于它的高度灵活性、低的造价和相对简单的等原因。用热喷涂技术进行复合材料的近净成形方法包括现场喷涂．压实和烧结体化的工艺。利用可移击型芯技术可产生不同的形状。当采用丝材或粉末形式的铝合金怍为基体材料时．两种粒子增强相(sic和AlO3)的漆加量可达50％的体积百分比。已实现了双枪喷涂技术(电弧-HVOF．电弧-火焰)和单枪喷漆技术(HVOI，火焰喷涂)。用这种技术加工的模型有锥体，喷嘴和内燃发动机排气孔的衬套等．这些部件正在接受鉴定。     

激光近净成形Ni-Cu-Sn合金

利用激光近净成形技术成形出无变形的Ni-Cu-Sn合金样品。沿沉积方向显微组织主要为柱状晶，呈外延式跨层生长，长度随工艺参数不同而变化。平均显微硬度HV0.2在1700MPa左右，而弹性模量和延伸率波动较大，这与高功率下近净成形颗粒全熔化的凝固特性有关。     

近净成形在滑履零件上的应用

运用正挤压一次成形的"近净成形加工"技术,对航空液压泵中球面滑履零件实现了冷挤压的批量生产,通过对冷挤压件的尺寸精度及粗糙度的检验表明,该冷挤压件能实现球面尺寸IT7级精度和表面粗糙度Ra0.4μm的技术要求。对采用冷挤压与车削加工后的滑履零件进行硬度、金相组织、耐磨性等实验,结果显示,相对于车削加工而言,冷挤压后零件的表面硬度(拉伸强度)提高约35%,耐磨性能提高60%以上,节约材料50%以上,材料利用率达到90%,成形时间由车削加工时的每件3.5 min降低到15 s,加工效率显著提高。     

Ti6Al4V合金整体叶盘热等静压近净成形研究

本研究结合模具工艺与热等静压方法,整体近净成形出了复杂叶盘零件,并对模具变形、成形精度以及组织性能进行系统分析。结果表明,整体近净成形叶盘相对致密度达到99.5%。SEM结果显示:零件内部为均匀细小的α+β长条状组织,无明显孔隙和裂纹;组织致密,微观组织出现"分层"现象;同炉拉伸件抗拉强度可达920 MPa,性能优于同规模铸件,与锻件性能相当;分析断口微观形貌得出试样为韧性断裂;该方法成形零件材料利用率高,工艺成本低,成形周期较长。本研究为叶盘类零件热等静压近净成形提供了参考依据。     

大型齿圈的近净成形工艺

介绍了一种新的齿圈锻造工艺,用专用镦粗帽,解决大型齿圈毛坯内孔余量大的问题,并最大限度保留其内部金属纤维流线,提高齿圈的性能和使用寿命。     

高SiC含量的Al基复合材料的制备I:SiC预成形坯的制备

以W28的工业磨料用碳化硅粉和W10的高纯石墨粉为原料,采用氧化结合法制备出孔隙含量分别为38%、48%和61%的SiC预成形坯.研究了SiC多孔陶瓷的低温氧化烧结机理和石墨添加量对SiC陶瓷骨架烧结密度和尺寸变化的影响.研究结果表明:在1100℃烧结时,碳化硅和石墨粉同时发生氧化反应,碳化硅粉体通过自身氧化产生SiO2而焊接在一起,形成陶瓷骨架;石墨氧化去除后形成孔隙;SiC粉体间的本征孔隙和石墨去除后留下的孔隙构成三维互连通状态;因SiC氧化导致陶瓷骨架产生3%左右的线膨胀,膨胀量随石墨含量的增加而增大.     

SiCp/Al复合材料的离心熔渗法制备及其性能

研究了反应离心熔渗法制备高体积比SiCp／Al复合材料的工艺过程及其抗弯强度。结果表明：通过适当的粒度配比，可在低温、低离心力下熔渗制备组织均匀的高体积比SiCp／Al复合材料，SiC颗粒体积分数可达到63％；复合材料的强度在很大程度上依赖于SiC颗粒尺寸及界面反应程度，合适的界面结合及细SiC颗粒的掺入有利于复合材料强度的提高；基体热处理改变了SiC颗粒所受应力状态，提高了复合材料的强度，其最高值可达519MPa。     

21世纪最具发展前景的近净成形技术——半固态加工

就半固态加工技术的制坯机制、半固态充填流变学、高压下结晶凝固和力学成形理论进行了讨论,在此基础上, 就目前流变成形和触变成形的工艺过程、特点以及应用前景作了分析,指出由于半固态加工与其他成形工艺相比具有许多 优势,是一种潜在的、正逐步为世人认识的最具发展前景的近净成形技术之一。     

激光近净成形GH99合金的裂纹分析

对GH99合金在激光近净成形过程中裂纹形成的原因进行了研究和讨论,提出了优化工艺参数的解决办法。结果表明:内部裂纹呈现为短线状-针状,其在柱状晶晶界或二次枝晶间形成,垂直于沉积方向,沿细密的定向组织晶界分布和扩展;在晶界上Al和Ti元素的富集容易析出γ′(Ni_3(AlTi))相,弱化了晶界,使晶界熔化并在凝固时难以补缩,造成裂纹形核;在快速的热循环过程中,残余应力的不断累积造成裂纹沿晶界扩展;通过优化工艺参数以降低热输入,可以克服GH99合金在激光近净成形中的热裂纹形成,实现构件的无裂纹增材成形。     

液固分离法近净成形SiC_p/Al电子封装壳体的组织和性能(英文)

采用液固分离工艺制备高SiC体积分数Al基电子封装壳体(54%SiC,体积分数),借助光学显微镜和扫描电镜分析壳体复合材料中SiC的形态分布及其断口形貌,并测定其物理性能和力学性能。结果表明:SiCp/Al壳体复合材料中Al基体相互连接构成网状,SiC颗粒均匀镶嵌分布于Al基体中。复合材料的密度为2.93 g/cm3,致密度为98.7%,热导率为175 W/(m·K),热膨胀系数为10.3×10-6K-1(25~400°C),抗压强度为496 MPa,抗弯强度为404.5 MPa。复合材料的主要断裂方式为SiC颗粒的脆性断裂同时伴随着Al基体的韧性断裂,其热导率高于Si/Al合金的,热膨胀系数与芯片材料的相匹配。     

TC4/ZrO2复合材料激光近净成形微观组织分析

采用激光近净成形系统成形了不同ZrO_2掺入量的TC4/ZrO_2薄壁,研究了扫描速率对金属基陶瓷材料成形热应力的影响,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、X射线能量色散谱仪(EDS)对薄壁样件进行相组成分析、微观组织观察以及元素分布检测。研究表明,相对较低的扫描速度可以减小薄壁件的残余应力,抑制样件的宏观裂纹;XRD结果显示当ZrO_2含量达到30%以上时,生成了TiO.325的Ti的非化学计量氧化物;TC4基体的微观组织随着ZrO_2掺入量的增多晶粒逐渐从针状过渡到板条状、块状;EDS结果显示当Ti晶粒为板条状,晶界间有ZrO_2富集;随着ZrO_2含量增多,Ti固溶体中固溶的Zr增多。本研究为最终成形TC4/ZrO_2梯度材料提供了可靠的技术支持。     

激光快速成形技术制备Al/SiC复合材料工艺参数研究

激光快速成形技术制备Al/SiC复合材料在工艺上存在许多难点，这是由Al/SiC复合粉末的特性及激光加工的特点所决定的。具体的工艺参数包括基体材料的选择及处理、激光功率、扫描速度、送粉量、载气量等。其变化均可以影响最终的成形质量。本文通过大量的试验，总结了工艺参数对Al/SiC复合材料激光快速成形过程的影响，并得出普遍适用的规律，对进一步的工作有重要的指导意义。