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。     

T6热处理对Al+SiC预制颗粒增强ZL101/ZL101-Mg基复合材料组织和力学性能影响的研究

通过半固态搅拌铸造的方法制备了Al+SiC预制颗粒增强ZL101基及ZL101-Mg基复合材料,研究了T6热处理对该复合材料微观组织及力学性能的影响。结果表明,T6热处理对Al+SiC预制颗粒增强ZL101基复合材料和Al+SiC预制颗粒增强ZL101+Mg基复合材料中SiC颗粒的分布没有明显影响。但T6热处理使Al+SiC预制颗粒增强ZL101复合材料中共晶硅细化,Al+SiC预制颗粒增强ZL101+Mg复合材料中共晶硅长大变粗。T6热处理对Al+SiC预制颗粒增强ZL101复合材料抗拉强度的平均提升率达到了54.44%,对其伸长率的平均提升率为5.47%。对Al+SiC预制颗粒增强ZL101+Mg复合材料抗拉强度的平均提升率为13.52%,对其伸长率的平均提升率为31.5%。     

ZL101A合金摇枕座铸件铸造工艺研究

摇枕座铸件为ZL101A合金,是高速磁浮车走行部件的关键部件。文中针对ZL101A摇枕座铸件的结构特点与性能要求,分析了该铸件的铸造工艺特点,开展了ZL101A合金综合性能优化研究。从成分优化、晶粒细化、熔体处理以及铸造工艺方案设计、铸造ProCAST数值仿真五个方面进行了技术研究。结果表明:采用高纯原料,配合晶粒细化、初生硅球化,可有效提升ZL101A合金的综合性能;采用低压浇注工艺,配合底注式浇注系统和厚大部位放置冷铁的铸造工艺,可制备出内部质量良好的摇枕座铸件,满足设计指标要求。     

SiC、TiB2双相颗粒增强ZL101复合材料的制备及微观组织

针对重力铸造的汽车活塞用单一SiC颗粒增强铝基复合材料拉伸性能会降低的问题,采用混合盐原位反应的方法制备出综合力学性能较好的TiB2、SiC双相颗粒增强的ZL101复合材料。利用扫描电镜对复合材料的微观组织进行观察,基体上TiB2颗粒与SiC颗粒分布比较均匀;利用拉伸试验机和硬度计对复合材料的室温力学性能进行了测试。结果表明:TiB2、SiC两相颗粒增强的ZL101基复合材料的硬度明显比单一颗粒增强复合材料提高,较基体合金ZL101硬度提高了16.9%,且制备的该复合材料比单一SiC颗粒拉伸强度略有提高。     

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。     

ZL105合金悬浮铸造工艺研究

对ZL105合金悬浮剂的制备、加入量、加入方式、加入温度及熔化时间等悬浮铸造工艺进行了初步探讨。结果表明,ZL105合金采用恳浮铸造简单易行,而且对减小体收缩、细化晶粒组织、降低壁厚对晶粒组织的敏感性以及提高针孔度级别有明显效果。     

SiCp/ZL102复合材料压铸工艺试验

对SiC颗粒增强铝基复合材料(SiCp／ZL102)及其基体合金进行了压铸工艺试验，并对复合材料及其压铸件进行了微观组织分析与性能测试。结果表明．适当的压铸工艺能够成功地生产出SiC颗粒增强铝基复合材料的压铸件，且其各项性能均优于复合材料锭材。     

Al3Ti/ZL101原位复合材料的铸造性能研究

测试了Al3Ti/ZL101原位复合材料的流动性、线收缩率、热裂倾向及铸造应力，分析了影响铸造性能的各种因素。结果表明：Al3Ti/ZL101原位复合材料的热裂抗力较基体材料大、线收缩率较基体材料小、铸造应力略大于基体材料；在780℃以下，Al3Ti/ZL101原位复合材料的流动性优于基体材料。对Al3Ti/ZL101原位复合材料采用同基体材料相同的铸造工艺即能满足生产要求。     

低压铸造对ZL101A合金力学性能的改善

ZL101A是航空工业中最为广泛应用的热处理型铸造铝合金,但在生产实际中力学性能常常不能满足航空标准的要求.试验比较了重力铸造和低压铸造对ZL101A铝合金的力学性能和微观组织.结果表明,在相同的熔铸工艺和热处理条件下,低压铸造试样的强度,特别是伸长率得到大幅度提高.     

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.     

AlN-Al3Ti/ZL101原位复合材料力学性能研究

利用原位反应合成技术制备了AlN Al3 Ti/ZL10 1复合材料 ,分析了复合材料增强相Al3 Ti和AlN的微观组织 ,检测了该复合材料的常规力学性能 ,探讨了原位复合材料的增强和增韧机理。结果表明 :(1)无论是在铸态还是在热处理状态下 ,复合材料的强度和硬度都较基体ZL10 1基体材料的高 ;(2 )AlN Al3 Ti/ZL10 1原位复合材料增强增韧的主要原因是晶粒细化、增强相均匀分布及增强相与基体的协同变形能力强。     

低过热度浇注SiC_p/Gr/ZL101复合材料组织与性能研究

采用半固态搅拌、低过热度重力浇注的方法制备了SiCp/Gr颗粒复合增强ZL101铝基复合材料。通过显微组织观察、拉伸试验以及阻尼性能测试,研究了不同体积分数SiCp/Gr对铝基复合材料性能的影响。结果表明,通过半固态搅拌、低过热度重力铸造法,使ZL101合金中的初生相α-Al由枝晶形态变为蔷薇状,晶粒明显细化。随着SiCp体积分数的增加,复合材料的抗拉强度先升高后降低,伸长率逐渐下降,复合材料的最高抗拉强度达到191MPa,比ZL101合金提高了32%。SiCp与Gr的加入改善了ZL101合金的阻尼性能,复合材料的内耗值Q-1明显高于基体合金,并且随着SiCp体积分数的增加,复合材料内耗值Q-1逐渐提高。     

A comparative study on microstructural evolution and surface properties of graphene/CNT reinforced Al6061−SiC hybrid surface composite fabricated via friction stir processing

A comparative study on the surface properties of Al−SiC−multi walled carbon nanotubes (CNT) and Al−SiC−graphene nanoplatelets (GNP) hybrid composites fabricated via friction stir processing (FSP) was documented. Microstructural characterization reveals a more homogeneous dispersion of GNPs in the Al matrix as compared to CNTs. Dislocation blockade by SiC and GNP particles along with the defect-free interface between the matrix and reinforcements is also observed. Nanoindentation study reveals a remarkable ∼207% and ∼27% increment in surface nano-hardness of Al−SiC−GNP and Al−SiC−CNT hybrid composite compared to as-received Al6061 alloy, respectively. On the other hand, the microhardness values of Al−SiC−GNP and Al−SiC−CNT are increased by ∼36% and ∼17% relative to as-received Al6061 alloy, respectively. Tribological assessment reveals ∼56% decrease in the specific wear rate of Al−SiC−GNP hybrid composite, whereas it is increased by ∼122% in Al−SiC−CNT composite. The higher strength of Al−SiC−GNP composite is attributed to the mechanical exfoliation of GNPs to few layered graphene (FLG) in the presence of SiC. Also, various mechanisms such as thermal mismatch, grain refinement, and Orowan looping contribute significantly towards the strengthening of composites. Moreover, the formation of tribolayer by the squeezed-out GNP on the surface is responsible for the improved tribological performance of the composites. Raman spectroscopy and various other characterization methods corroborate the results.     

冷热循环对颗粒增强铝基复合材料微屈服行为的影响

采用微屈服强度测试、透射电镜和高分辨透射电镜分析,对经过不同冷热循环工艺处理后的颗粒增强铝基复合材料的微屈服行为进行了研究。结果表明,冷热循环次数虽然对颗粒增强铝基复合材料微屈服行为的宏观规律没有本质的影响,但是仍然影响颗粒增强铝基复合材料的微屈服行为。对球形颗粒而言,小应变量下的微屈服强度随冷热循环次数的增加而增高;但对棱形颗粒而言,循环次数的影响较为复杂。研究还表明,冷热循环次数影响颗粒增强铝基复合材料微屈服行为的主要原因是其位错组态和残余应力在不同的循环次数下有明显的不同。     

预制块重熔法制备的SiC/Al复合材料的磨损性能研究

本文采用含高体积分数SiC颗粒预制体在高能超声搅拌下加入铝熔体的方法制备SiCP/Al复合材料,研究了复合材料的微观组织特征、硬度和摩擦磨损性能。实验结果表明：高能超声重熔预制块的方法制备的复合材料基体组织形态均匀细小,SiCP颗粒在复合材料中弥散分布,与基体间结合良好;随着SiCP颗粒体积分数的增加,复合材料的硬度上升,耐磨性显著提高。通过对复合材料磨损表面的SEM观察分析表明,在干摩擦条件下,复合材料的磨损机理为微切削磨损和表层剥落及部分粘着磨损的综合作用。     

基体合金对连续Al2O3f/Al复合材料微观组织及拉伸强度的影响

选用Nextel610型Al2O3纤维作为增强体,采用真空气压浸渗法制备了纤维体积分数40%、基体合金分别为1A99、ZL210A、ZL301及7075合金的单向连续Al2O3f/Al复合材料,并用NaOH溶液萃取出Al2O3纤维,研究了基体合金对连续Al2O3f/Al复合材料的致密度、纤维损伤及拉伸强度的影响。结果表明：基体合金对连续Al2O3f/Al复合材料的致密度和微观组织有明显影响,其中连续Al2O3f/ZL301复合材料致密度最高为99.2%,组织缺陷最少;连续Al2O3f/1A99复合材料致密度最低为96.8%,这种差异是由于不同基体与纤维之间润湿性不同导致的。不同基体与纤维发生了不同程度的界面反应,最后表现为对纤维的损伤程度不同。连续Al2O3f/1A99、Al2O3f/ZL210A、Al2O3f/ZL301及Al2O3f/7075四种复合材料的拉伸强度分别为465MPa、479MPa、680MPa和389MPa,缺陷、纤维损伤和界面结合强度是影响连续Al2O3f/Al复合材料强度的主要因素。     

Deformation behavior of SiC particle reinforced Al matrix composites based on EMA model

Effects of the matrix properties,particle size distribution and interfacial matrix failure on the elastoplastic deformationbehavior in Al matrix composites reinforced by SiC particles with an average size of 5μm and volume fraction of 12%werequantitatively calculated by using the expanded effective assumption(EMA)model.The particle size distribution naturally bringsabout the variation of matrix properties and the interfacial matrix failure due to the presence of SiC particles.The theoretical resultscoincide well with those of the experiment.The current research indicates that the load transfer between matrix and reinforcements,grain refinement in matrix,and enhanced dislocation density originated from the thermal mismatch between SiC particles and Almatrix increase the flow stress of the composites,but the interfacial matrix failure is opposite.It also proves that the load transfer,grain refinement and dislocation strengthening are the main strengthening mechanisms,and the interfacial matrix failure and ductilefracture of matrix are the dominating fracture modes in the composites.The mechanical properties of the composites strongly dependon the metal matrix.     

STABILITY OF WHISKERS AND INTERFACIAL MICROSTRUCTURE IN ALUMINUM MATRIX COMPOSITES REINFORCED BY K_2O·8TiO_2 WHISKERS

ＳＴＡＢＩＬＩＴＹＯＦＷＨＩＳＫＥＲＳＡＮＤＩＮＴＥＲＦＡＣＩＡＬＭＩＣＲＯＳＴＲＵＣＴＵＲＥＩＮＡＬＵＭＩＮＵＭＭＡＴＲＩＸＣＯＭＰＯＳＩＴＥＳＲＥＩＮＦＯＲＣＥＤＢＹＫ_２Ｏ·８ＴｉＯ_２ＷＨＩＳＫＥＲＳ￥ＬＩＪｉｈｏｎｇ;ＮＩＮＧＸｉａｏｇｕａｎ...     

SiC_p/ZL101A复合材料的磨损性能

采用真空热压烧结工艺制备了SiC颗粒体积分数分别为10%、20%、30%和40%的ZL101A复合材料,对其硬度与室温干摩擦磨损性能进行了测试分析,同时对其磨损机理进行了探讨。结果发现,复合材料硬度随着SiCp的增加而增加,当SiCp体积分数达到30%时,硬度达到最大值。基体ZL101A的主要磨损机理为粘着磨损,而SiCp/ZL101A复合材料的磨损过程是粘着磨损和磨粒磨损两种机制共同作用的结果。随着SiC颗粒体积分数的增加,粘着磨损所占的比例逐渐降低,从而使SiCp/ZL101A复合材料的磨损性能得以提高。