塑性加工对SiCp／Al复合材料微观组织的影响

开展了塑性加工对ＳｉＣｐ／Ａｌ复合材料微观组织影响的试验研究。结果表明：ＳｉＣｐ／Ａｌ复合材料在固态下的塑性变形是通过其金属基体的塑性变形来实现的;当金属基体塑性变形时,增强颗粒通过转动在金属基体粒子边界上顺着变形方向形成定向排列。     

SiCp／Al,SiCw／Al复合材料加工的切削温度与刀具磨损的试验研究

通过对ＳｉＣｐ／Ａｌ、ＳｉＣｗ／２０２４复合材料的外圆切削加工试验得出，Ｋ类硬合金刀具优于Ｐ类，ＰＤＣ刀具优于其他各种刀具材料；并证明复合材料颗粒含量越高，粒度越粗，刀速越高，等是其主要原因。     

冷热循环对SiCp／Al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ＳｉＣｐ／６０６１复合材料的微屈服行为进行了研究。结果发现，冷热循环次数虽然对ＳｉＣｐ／６０６１复合材料微屈服行为的宏观规律没有本质的影响，但是仍然影响着ＳｉＣｐ／６０６１复合材料的微屈服行为。研究还发现，冷热循环次数影响ＳｉＣｐ／６０６１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。     

用挤压铸造法制备高颗粒含量SiCp／Al复合材料

对挤压铸造法制备高颗粒含量ＳｉＣｐ／Ａｌ复合材料的工艺参数及工艺过程进行了研究，获得了能够保证材料良好性能的可靠制备工艺。结果表明，经优化的工艺方法使该种材料的实际应用成为可能。     

SiC颗粒影响SiCp／Cu复合材料物理性能的研究

运用多元回归分析方法,研究了ＳｉＣ颗粒含量、粒度及纯度对ＳｉＣｐ／Ｃｕ复合材料热膨胀系数和导热率的影响规律。研究表明,影响材料热膨胀系数和导热率的主要因素为ＳｉＣ颗粒含量。随着ＳｉＣ颗粒含量的增加,复合材料的热膨胀系数和导热率降低;ＳｉＣ颗粒越小,热膨胀系数越低,而导热率越好;适当增加杂质含量有利于获得较高的导热率。     

SiCw／Al复合材料时效行为的研究

研究了６０６１Ａｌ合金和ＳｉＣＷ／６０６１Ａｌ复合材料在１７０℃、１９０℃和２２０℃三种温度下的时效析出行为，分析了峰时效温度对６０６１Ａｌ合金和ＳｉＣＷ／６０６１Ａｌ复合材料拉伸性能的影响。研究结果表明，６０６１Ａｌ合金弹性模量不随峰时效温度的提高而发生变化，屈服强度和抗拉强度随峰时效温度的提高而略有下降；ＳｉＣＷ／６０６１Ａｌ复合材料的弹性模量则随峰时效温度的提高而略有下降，ＳｉＣＷ／６０６１Ａｌ复合材料屈服强度和抗拉强度随峰时效温度的提高而明显降低。     

钕化物颗粒增强钛基复合材料的组织和性能

研究了原位生成的钕化物颗粒增强Ｔｉ－６Ａｌ－４．５Ｓｎ－３．５Ｚｒ－０．５Ｍｏ－０．７Ｎｂ－０．３５Ｓｉ－０．０６Ｃ（ｗｔ％）复合材料的组织和性能。颗粒呈球形或椭球形，平均颗粒粒度为～７μｍ，间距为～４０μｍ。颗粒在基体上均匀分布，它的微观结构由非常细小、结构复杂的多晶体组成，主要含有钕、锡和氧元素。测试了复合材料的室温拉伸、高温拉伸、高温持久和蠕变等力学性能。经１０６５℃／０．５ｈ／ＦＡＣ＋１０００℃／１ｈ／ＡＣ＋７００℃／４ｈ／ＡＣ热处理后，材料具有较好的力学性能。拉伸和持久断口均属于典型延性断裂。一些颗粒的内部存在裂纹，未发现裂纹由颗粒向基体传播。     

SiC_W/Al复合材料热处理工艺

本成果研究的主要内容及技术指标 :(ｌ)ＳｉＣＷ/Ａｌ复合材料的复合工艺研究 ;(2 )改善ＳｉＣＷ/Ａｌ复合材料塑性工艺研究 ;(3)ＳｉＣＷ/Ａｌ复合材料挤压、轧制和旋压性能的研究 ;(4 )降低Ｖｆ 和复合材料基体合金化的研究 ,可制成σｂ 达 6ＭＰａ ,Ｅ达 1.1ＧＰａ ,δ达3% ,薄壁 (2ｍｍ)筒形 (Φ2 0 0ｍｍ)缩比件 ,将提供系列的可压力加工的ＳｉＣＷ/Ａｌ复合材料。可在 2 50℃下使用。该项目经济效益十分显著 ,与长纤维复合材料相比 ,ＳｉＣＷ/Ａｌ复合材料的成本仅为前者的 1/ 10。而且在技术上ＳｉＣＷ/Ａｌ复合材料可加工成任意形状…     

SiCp／2024,SiCw／2024复合材料加工表面质量及刀具磨损的研究

通过对ＳｉＣｐ／２０２４，ＳｉＣｗ／２０２４复合材料进行车削试验，分析了刀具材料，ＳｉＣ晶须或颗粒含量对刀具磨损和加工表面质量的影响。从而得出Ｋ１０类硬质合金刀具可用于此类材料的粗，半精加工，而精密加工必须采用ＰＤＣ刀具的结论。另外不还分析了ＳｉＣ晶须和颗粒的破坏形态并给出其破坏模型。     

反应铸造TiC／NiAl（Fe）复合材料的力学行为和强化机理研究

研究了反应铸造ＴｉＣ／ＮｉＡｌ（Ｆｅ）复合材料压缩、拉伸性能和强韧化机制。ＮｉＡｌ（Ｆｅ）合金的室温拉伸延伸率达１１％。含２０％ＴｉＣ颗粒的ＮｉＡｌ（Ｆｅ）基复合材料的室温拉伸率为２．５％。与多晶ＮｉＡｌ合金及其复合材料相比,２０％ＴｉＣ／ＮｉＡｌ（Ｆｅ）复合材料的室温拉伸延伸率明显提高。原位合成的ＴｉＣ增强颗粒在高温下具有明显的增强效果,含２０％ＴｉＣ增强颗粒复合材料的高温强度比基体合金高１００％。塑性的枝晶间区域的存在是ＮｉＡｌ（Ｆｅ）及其复合材料在室温塑性得以改善的主要机制。ＸＤ＋ＲＣ工艺导致的晶粒细化作用是ＮｉＡｌ（Ｆｅ）基复合材料的主要强化机制,位错强化和弥散强化对强度也有一定贡献。     

A review of friction stir joining of SiCp/Al composites

SiCp/Al composites have excellent comprehensive properties and have been widely used in aerospace, automotive industry and other fields. Due to the huge difference in performance between SiC particles and matrix alloys, traditional fusion welding methods are difficult to meet the join requirements of SiCp/Al composites. Friction stir joining (friction stir welding), as a solid phase joining process, has been proved to be a new technology with fine prospect in joining SiCp/Al composites compared with fusion welding process. Although some progress has been made in recent years, there are still full of challenges. In this paper, the research status of friction stir joining of SiCp/Al composites in recent years is expatiated, including the weldability of SiCp/Al composites, the macrostructure and the microstructure of joints, mechanical properties of joints, and tool wear and monitoring. Furthermore, the existing challenges of friction stir joining of SiCp/Al composites are summarized and the future development directions are prospected.     

中低体积分数SiCp / Al 在航空航天领域的应用与发展

基于中低体积分数SiCp/Al的性能特点,对比中低体积分数SiCp/Al铝合金及钛合金的力学物理性能,讨论中低体积分数SiCp/Al的性能优势,总结了中低体积分数SiCp/Al在航空航天领域应用情况及目前的发展现状,并提出未来的发展方向.     

SiCp/Al复合材料界面控制与评价新方法

尝试了一种控制 Si Cp/Al复合材料界面状态与性能的新途径 ,并首次应用声发射检测技术及其信号的小波分析新方法对控制效果进行了系统地评价。结果表明 :界面控制新方法的采用 ,使 Si Cp/Al复合材料损伤、断裂过程中的 Si C颗粒拔出模式发生了转变 ,进而显著提高了材料的整体力学性能 ;小波分析特别适合于提取此类复合材料断裂所致声发射信号的深层特征 ,并可望成为反映颗粒增强金属基复合材料界面区力学行为、评价其界面性能的有效手段     

高体积分数SiCp/Al复合材料高温压缩界面研究

采用无压浸渗制备出高体积分数SiCp/Al多功能复合材料。对该复合材料进行了高温(高于基体熔点)压缩实验。利用XRD和TEM观察了SiCp/Al复合材料的界面结构,分析了高温压缩对复合材料界面的影响,研究了复合材料的复合机理。结果表明:高温压缩后的SiCp/Al复合材料的界面过渡层连续且厚度均匀,过渡层宽度减小了一个数量级;复合材料SiCp/Al界面结合机制包括扩散、位向和反应结合机制,复合材料SiCp/Al界面的这些结合机制,导致了增强相与基体之间很强的界面结合;复合材料的断裂方式为颗粒断裂,SiC增强颗粒与Al基体结合良好。     

Cutting path-dependent machinability of SiCp/Al composite under multi-step ultra-precision diamond cutting

Particle-tool interactions, which govern the synergetic deformation of SiC particle reinforced Al matrix composites under mechanical machining, strongly depend on the geometry of particle position residing on cutting path. In the present work, we investigate the influence of cutting path on the machinability of a SiCp/Al composite in multi-step ultra-precision diamond cutting by combining finite element simulations with experimental observations and characterization. Be consistent with experimentally characterized microstructures, the simulated SiCp/Al composite is considered to be composed of randomly distributed polygonally-shaped SiC particles with a volume fraction of 25vol%. A multi-step cutting strategy with depths of cut ranging from 2 to 10 μm is adopted to achieve an ultimate depth of cut of 10 μm. Intrinsic material parameters and extrinsic cutting conditions utilized in finite element simulations of SiCp/Al cutting are consistent with those used in corresponding experiments. Simulation results reveal different particle-tool interactions and failure modes of SiC particles, as well as their correlations with machining force evolution, residual stress distribution and machined surface topography. A detailed comparison between numerical simulation results and experimental data of multi-step diamond cutting of SiCp/Al composite reveals a substantial impact of the number of cutting steps on particle-tool interactions and machined surface quality. These findings provide guidelines for achieving high surface finish of SiCp/Al composites by ultra-precision diamond cutting.     

脉冲电流辅助粉末夹层TLP连接SiC_p/Al接头微观组织和力学性能

研究脉冲电流辅助瞬间液相(Transient Liquid Phase,TLP)扩散连接技术,采用粉末中间层,利用低压高强脉冲电流通过铝基复合材料搭接面与中间层,从而实现对SiC_p/2024Al复合材料板材的TLP扩散连接。分析不同工艺参数下连接试样的微观组织和力学性能,探索脉冲电流对铝基复合材料连接的影响机理。结果表明:采用真空压强为1×10~(-3)Pa,平均电流密度115 A/mm~2,连接预紧压力为0.5 MPa,连接时间60 min条件下,连接接头形成了良好的冶金连接界面,无缺陷产生;通过对连接接头微观组织观察发现,在脉冲电流作用下,接头原位生成弥散的高强度高硬度金属间化合物增强相,有效地提高了接头的力学性能。     

使役条件下SiC_p/Al复合材料的建模拟实

基于有限元方法,通过Python语言开发了SiC_p/Al复合材料的参数化建模程序,利用ABAQUS图形用户界面(GUI)完成了建模过程的可视化,搭建了颗粒的大小、形状、体积含量和分布可控的快速建模拟实平台。利用此平台建立了SiC_p/Al复合材料基于微细观的代表性体积单元(RVE)有限元模型,并先后引入了颗粒的弹脆性断裂行为、基体的弹塑性断裂损伤行为和界面的拉伸-开裂行为,实现了SiC_p/Al复合材料的变形和断裂的全过程模拟。为研究使役条件下SiC_p/Al复合材料的构效关系,建立了颗粒体积含量为7%和14%的复合材料有限元模型,首先研究了拉伸过程中颗粒体积含量对复合材料变形和损伤行为的影响;然后将体积含量为7%的复合材料模拟压缩过程与拉伸过程进行对比,分析了在不同载荷条件下复合材料的变形和损伤机理。实践证明,所建立的SiC_p/Al复合材料参数化建模平台可用于颗粒增强金属基复合材料基于微细观的有限元建模,对复合材料强韧化机理分析和构效关系研究具有重要的价值。     

高密度脉冲电流对SiCp/Al板材裂纹的修复作用

针对SiCp/Al材料塑性低、容易产生裂纹的缺陷,研究了高密度脉冲电流对SiCp/Al板材裂纹的修复作用。采用室温拉伸方法预制裂纹,在扫描电子显微镜(SEM)下标定裂纹后,对试样进行脉冲电流(电流密度为31.25A/mm~2)处理,对比分析脉冲电流处理前后裂纹形貌,测试电流处理对含裂纹试样力学性能的影响。结果显示,脉冲电流处理后,试样表面尺寸较小的裂纹直接被焊合,尺寸较大的裂纹宽度减小并且尖端出现了熔化现象;对比试样脉冲电流处理前后的延伸率发现,脉冲电流处理可以使试样预变形后的延伸率提高38%。采用电-热-力耦合的数值分析方法求得通电后SiCp/Al板材裂纹附近的电流场、温度场和应力场,并进行了脉冲电流处理对裂纹修复的机理分析,为脉冲电流修复技术的应用奠定理论基础。     

喷射沉积 SiCp/LY12 复合材料的拉伸性能

研究了喷射沉积SiCp/LY12复合材料的室温及高温拉伸性能。体积分数为15%的复合材料经热挤压和热处理后,室温弹性模量、抗拉强度和屈服强度均有提高,但延伸率下降,高温抗拉强度和弹性模量则显着提高。分析了复合材料室温拉伸性能实验值与理论值的差异,讨论了孔隙率和颗粒分布对拉伸性能的影响。     

SiC_P/Al复合材料界面反应动力学研究

用复合铸造法制备的SiC_μ/Al复合材料,加热到一定温度并保温不同时间以改变其界面反应程度,通过确定复合材料中的分含量及其与温度和时间之间的相互关系,对界面反应动力学进行了研究,并导出动力学方程,由此求出反应动力学的参数。