SiCp/6066Al复合材料的制备工艺研究

重点探讨了一种制备SiCp／6066Al复合材料的新工艺，即高能球磨法与粉末冶金技术相结合，采用低温长时分段式烧结和低温快速热挤压工艺成功制备了高性能的10%SiCp／6066Al复合材料．研究了材料的微观组织结构和力学性能．材料的平均屈服强度、抗拉强度、延伸率与工艺相同但采用高温短时烧结相比，分别提高了82％，65％和300％．采用高能球磨法混料和低温快速热挤压工艺相结合，是实现增强体颗粒均匀分布的最有效方法。     

SiCp/Al复合材料制动盘用树脂基摩擦材料研究

为了选择适合于SiCp／Al复合材料制动盘的树脂基摩擦材料增强纤维，采用MG-2000摩擦磨损试验机研究了钢／钢纤维、Kevlar纤维／钛酸钾晶须以及碳纤维3种增强体系摩擦材料的摩擦磨损性能．结果表明，钢／铜纤维增强摩擦材料具有最高的摩擦因数和适当的磨损率，因此钢／铜纤维适合作为SiCp／Al复合材料制动盘用摩擦材料的增强纤维．摩擦表面的SEM形貌显示，钢／铜纤维摩擦材料的摩擦表面主要由铜纤维涂抹形成的大块不连续的摩擦膜组成；Kevlar纤维／钛酸钾晶须摩擦材料的摩擦膜细密而又连续；碳纤维摩擦材料表面没有形成致密的摩擦膜．     

亚微米SiCp/Al复合材料的磨损性能

以亚微米级（130nm）SiCp和100—200目（149—75μm）Al粉为原料,采用冷压烧结和热挤压方法制备出不同体积分数的微米SiCp增强Al基复合材料,并在油润滑条件下,对其滑动磨擦特性进行了研究．结果表明i在较高载荷下,体积分数为1．5％和5．0％的SiCp／Al基复合材料具有优异的滑动磨损抗力,且随SiCp含量增加,复合材料的耐磨性能提高,耐磨性可迭市售挤压态锡青铜QSn6．5—0．4的1．21和4．06倍、纯Al的1．10和3．66倍;其磨损表面和次表面在摩擦推挤形变的作用下形成了Al基体＋孔隙＋尺寸适中、近球状、弥散分布SiCp的理想耐磨减摩组织．     

基于原位合金化的SiCp/Al复合材料等离子弧焊接

为了抑制SiCp/Al基复合材料在焊接过程中的界面反应,补充烧损元素,同时原位产生新的增强颗粒,分别以Al-Ti-Si和Al-Ti-Mg两种药芯焊丝作为填充材料,向熔池中直接添加Al,Si,Ti和Mg等金属元素,用氩氮混合等离子气对SiCp/Al基复合材料进行等离子弧原位焊接.对比分析了两种药芯材料对焊缝组织和性能的影响.结果表明:以两种药芯焊丝作为原位反应填充材料进行等离子弧原位焊接时,均可以有效抑制针状脆生相Al4C3的生成,形成了稳定熔池,得到了以TiC,TiN,AlN,Ti5 Si3,MgAl2O4和细小棒状的Al3Ti等新生增强相的焊缝;焊缝组织致密结合良好,最大抗拉强度分别为232和196 MPa.     

SiCp/Al复合材料的高速铣削试验与表面缺陷研究

金属基复合材料(MMCs),特别是颗粒增强铝基复合材料(PRAMCs)因其良好的综合性能具有广阔的应用前景,但其难切削性限制了进一步发展与应用。通过实验:采用PCD刀具、在不同切削条件下对高体分Si Cp/Al复合材料进行高速铣削。探讨了铣削速度、进给量、切削深度对表面完整性(表面粗糙度、表面残余应力和表面形态)的影响,并且建立了高速铣削时的表面粗糙度和表面残余应力预测模型。为铝基复合材料的相似高速切削提供了实例参考和理论依据。     

SiO2p/Ni和SiCp/Ni复合材料抗氧化性能研究

采用粉末冶金方法制备了SiO2p/Ni和SiCp/Ni复合材料,研究了两种复合材料在恒温氧化和循环氧化条件下的抗氧化性能。结果表明:两种复合材料比基体Ni有更好的抗氧化性能;复合材料SiO2p/Ni的抗氧化性能优于SiCp/Ni复合材料;复合材料的循环氧化速率高于恒温氧化速率。     

线切割加工SiCp/LY12复合材料的试验研究

研究了电参数对电火花线切割加工SiCp/LY1 2复合材料的切割速度和表面粗糙度的影响 ;用扫描电镜分析了复合材料线切割加工表面的SEM形貌。试验结果表明 :峰值电流和脉冲宽度对切割速度和表面粗糙度有较大的影响 ,其次是加工电压 ;脉冲间隔对表面粗糙度影响不大 ,当其达到一定程度时 ,表面粗糙度基本不受其影响 ;选用较大的峰值电流和较短的脉冲宽度 ,可对复合材料进行较理想的电火花线切割加工。     

SiCp/Al材料的高速铣削试验与表面完整性研究

介绍了采用PCD刀具在不同切削条件下对SiCp/Al复合材料进行高速铣削的实验过程,探讨了铣削速度、进给率、切屑深度对表面完整性的影响,并且建立了高速铣削时的表面粗糙度和表面残余应力预测模型,为铝基复合材料的相似高速切削提供了实例参考和理论依据。     

Ti-Al-Ni合金对SiCp/Al基复合材料等离子弧原位焊缝性能的影响

为了分析SiCp/Al基复合材料的焊接性,以Ti-Al-Ni合金作为填加材料,采用氮氩混合等离子气对SiCp/Al基复合材料进行等离子孤原位焊接。结果表明,填加Ti-Al-Ni合金进行等离子弧原位焊接时接头组织致密,结合较好;在焊缝组织中生成了新的增强颗拉TiN、Tic、AlN、Al3Ti、Al3Ni,,未发现明显的针状相生成,有效的抑制了Al4C3。从而有效地提高了接头的力学性能。力学性能试验表明,采用Ti-Ni-Si合金进行等离子弧原位焊接所获得的最大拉伸强度为234.60MPa.     

SiCp/Cu复合材料高温抗氧化性能研究

采用粉末冶金方法制备了SiCp/Cu复合材料,研究了复合材料在恒温氧化和循环氧化条件下的抗氧化性能。结果表明：在400—700℃时,SiCp/Cu复合材料具有比纯铜优良的抗氧化性能;在温度一定的条件下,SiC体积分数为20%时,复合材料的抗氧化性能最好;在循环氧化条件下,随着氧化时间延长,复合材料氧化增重率逐渐增大,而且呈现近抛物线变化规律;对相同SiC颗粒含量的SiCp/Cu复合材料,SiC颗粒越细,试样的抗氧化性能越好。     

SiCp/Al电子封装复合材料预成形坯的制备

在本实验中将SiC颗粒与粘结剂混合,温压制备成坯块,进行了热脱脂与预烧结,研究了热脱脂-预烧结后坯块的线性膨胀率、孔隙度、强度与工艺条件的关系,对预成形坯的显微组织形貌进行分析.结果表明,通过有效地控制成形、脱脂与烧结等工艺参数,能制备出具有适合强度和孔隙度的预成形坯.     

2024Al/Gr/SiCp复合材料耐热性能研究

研究了采用真空热压法制备的2024Al/Gr/SiC_p复合材料高温拉伸性能及长时间热暴露后的室温力学性能,同时对拉伸断口进行分析,探讨了SiC颗粒和石墨对材料耐热性能的影响.结果表明:2024基体合金和2024Al/Gr/SiC_p复合材料在200℃及以下热暴露时,复合材料的强度下降幅度较小,但基体合金的强度下降幅度明显比复合材料的大,这与增强相SiC颗粒与石墨提高了材料的耐热性能有关.在300℃热暴露条件下,2024基体合金和2024Al/Gr/SiC_p复合材料的力学性能快速下降.2024Al及其复合材料的高温拉伸性能随拉伸温度升高而下降,在200℃及以下温度抗拉强度较好,250℃及以上温度抗拉强度快速下降.高温拉伸和热暴露处理后的2024铝合金基体的断裂机制为韧性断裂,2024Al/Gr/SiC_p复合材料的断裂机制为基体韧性断裂及石墨断裂、SiC颗粒与界面分离的混合断裂机制.     

无压渗透法制备SiC颗粒增强铝基复合材料的研究

利用无压渗透法制备出SiCp／Al复合材料，研究了SiCp／Al系统的界面微观结构及复合材料的机械性能，研究表明：SiCp／Al系统的界面处存在着界面反应，生成Si、A12O3和A13C4等产物，在界面处存在着Si和Mg元素的富集；复合材料的机械性能受界面反应和Si元素富集的影响，其中界面反应是最重要的影响因素。当界面反应控制在一定程度时，在基体与增强相的界面处形成比较充分的“机械绞合”，才会使复合材料的机械性能有较大提高，界面上Si元素的富集对机械性能的影响较为复杂，一方面它可以控制界面反应的过度发生，另一方面又会产生晶格畴变，这两方面效应的叠加，使之对复合材料机械性能的影响减弱，远小于界面反应对机械性能的影响。     

SiCp/Al MMCs等离子弧原位焊接接头组织与性能

通过填充Ti,N元素对SiCp／Al基复合材料（SiCp／Al MMCs）进行等离子弧原位焊接,分析了焊缝的组织和力学性能．以氩、氮混合气体为离子气,0．8mm厚钛片作为原位合金化材料进行原位焊接,不仅抑制了脆性相的形成,而且在焊缝中形成了TiN,TiC等新的增强相,保证了焊接接头的性能．力学性能试验结果表明,不加填充材料焊接时,试样拉伸强度仅为母材强度的31．24％;进行原位焊接时,试样强度达到母材强度的50．89％．断口主要表现为混合型脆性断口．     

无压浸渗法制备高体分比SiCp/Al

采用粉末注射成形/无压浸渗法成功制备出了SiC体积分数为63%的SiCp/Al复合材料.重点研究了主要工艺参数对SiC骨架及复合材料性能的影响规律.研究表明,采用粉末注射成形制备的SiC骨架经1100℃预烧后,仍具有很高的开口孔隙率,达到总孔隙率的97.9%.SiC颗粒经高温氧化处理后所生成的SiO2薄膜可明显改善铝合金熔液与SiC颗粒之间的润湿性,显著提高复合材料的密度.通过对工艺参数的优化可使铝液较好地润湿SiC骨架,获得最高相对密度可超过97%的复合材料.     

混料工艺对SiCp/AI复合材料SiC颗粒分布均匀性的影响

采用元素粉末法制备体积分数为12%的SiCp/2024Al复合材料,利用三维高效混料机混料,研究了混料工艺对SiC颗粒在基体中分布均匀性的影响.实验结果表明:球料比、混料时间和颗粒尺寸对SiC颗粒在基体中的分布均匀性有重要影响;球料比1∶2时,由于输入的能量较低,难于实现SiC颗粒在基体中的均匀分布;球料比5∶1时,随着混料时间的延长,SiC颗粒分布均匀性逐渐提高,达到一定时间后不再提高;当球料比5∶1,混料时间20h时,尺寸为3.5μmSiC颗粒在基体中分布均匀性最好,0.8μmSiC颗粒在基体中的分布则存在团聚现象.     

电子封装用高体积分数SiCp/Al复合材料的制备

采用粉末注射成形制备SiC预成形坯和Al合金无压熔渗相结合的工艺,用单一粒度的粉末成功地制备出了致密度为98.7%的60%SiCp/Al高体积分数复合材料. SEM分析表明,所制备的复合材料增强体和基体分布均匀,组织致密,热膨胀系数在100℃到400℃范围内介于(7.10～7.75)×10-6K-1之间,室温热导率为170W·m-1·K-1,能够完全满足电子封装的技术要求.