刘彦强
,
樊建中
,
桑吉梅
,
石力开
材料导报
粉末冶金工艺(P/M)具有工艺灵活、可设计性强的特征,是制备高性能金属基复合材料的重要手段之一.简述了P/M法制备金属基复合材料的工艺特点及加工、成型特点,以若干较成功的应用实例为重点总结了粉末冶金金属基复合材料的性能特点,以及国内外的研究与应用现状,提出了该类材料未来的发展方向.
关键词:
金属基复合材料
,
粉末冶金
,
性能
,
应用
刘彦强
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魏少华
,
左涛
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马自力
,
樊建中
稀有金属
doi:10.3969/j.issn.0258-7076.2012.06.005
采用可控性较好的粉末冶金工艺制备了组织细小均匀的70％(体积分数)Si/Al复合材料,研究了合金元素、粉末粒度和致密化烧结温度对硅颗粒分布、形态和尺寸的影响规律.结果表明,高体积分数(高体分)Si/Al的致密化和组织均匀性主要决定于初始粉末分散程度和高温致密化时的颗粒重排,制备温度和基体成分决定了液相含量和颗粒重排过程.硅颗粒的形态尺寸则决定于共晶析出过程.铝-硅粉末粒度比存在临界值,高于此值,难以获得均匀的微观组织.制备温度低于Al-Si共晶点时,尽管材料仍然致密,但液相含量较少,颗粒重排的贡献很小,复合材料中硅颗粒分布极不均匀.采用Al-11.2Si作为基体,复合材料中硅分布比较均匀,但由于高温制备中液相含量过多,颗粒合并长大并形成网络结构.采用Al-1.8Ni基体,复合材料的组织均匀、颗粒细小,形成的亚微米Al3Ni弥散相有效阻碍了硅互连和长大,效果显著.采用可处理强化的Al-Cu和Al-Cu-Mg基体,形成的Al2Cu和Al5Mg8Cu2Si6相有效抑制了共晶硅析出对硅颗粒合并长大的促进作用.除Al-Ni基材料之外的其他材料均形成了大尺寸AlFeSi脆性相,对组织控制没有积极作用.综合考虑基体成分和粉末冶金工艺,提出了高体分Si/Al复合材料完全致密化、以及组织细化和均匀化的关键控制因素和工艺措施.
关键词:
粉末冶金
,
铝基复合材料
,
硅/铝
,
微观组织
刘孝飞
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刘彦强
,
魏少华
,
马自力
,
左涛
,
樊建中
复合材料学报
采用元素粉作为原料,通过热等静压技术(HIP)制备出50％ SiP/Al-Cu和70％SiP/Al-Cu(体积分数)复合材料,研究固溶处理和峰值时效处理对复合材料显微组织、Al2Cu相溶解过程及力学性能的影响.结果表明:热等静压技术制备的SiP/Al-Cu复合材料完全致密,组织均匀细小,材料由Si相、Al相和Al2 Cu组成,白色Al2Cu相产生于原始的Cu粉与Al粉界面处.在516℃固溶处理2h后,70％ SiP/Al-Cu复合材料中的Al2Cu相全部溶入Al基体中,而50％ SiP/Al-Cu复合材料中还残留少量Al2Cu相.经过峰值时效处理后,50％ SiP/Al-Cu和70％ SiP/Al-Cu复合材料的抗弯强度为548 MPa和404 MPa,相对于热等静压态分别提高了38.81％和13.51％,复合材料的强度显著增强.
关键词:
热等静压
,
热处理
,
SiP/Al-Cu复合材料
,
微观组织
,
力学性能
魏少华
,
聂俊辉
,
刘彦强
,
左涛
,
马自力
,
樊建中
稀有金属
doi:10.13373/j.cnki.cjrm.2016.08.005
为了研发高性能颗粒增强铝基复合材料,采用Gleeble-3800热模拟试验机,研究了粉末冶金15％ SiCp/2009A1复合材料在变形温度为370～520℃、应变速率为0.01～10.00 s-1条件下的高温变形特性.结果表明,当变形速率—定时,该复合材料的流变应力随变形温度升高而降低;当变形温度一定时,复合材料的流变应力随应变速率增大而提高.采用动态材料模型建立了15％ SiCp/2009A1复合材料的热加工图.热加工图表明,在较高应变速率区域(2.00～10.00 s-1),出现流变失稳,有少量颗粒—基体界面开裂和SiC颗粒本身破碎.该复合材料的动态再结晶区域位于加工图的较低应变速率区域(＜ 1.00 s-1),功率耗散率值较为适中,为0.24 ～ 0.35,此时材料具有良好的塑性,适合进行热加工变形.综合加工图以及微观组织观察结果,获得了复合材料热变形的最佳工艺参数:变形温度为450 ～490℃、应变速率为0.01 ～0.10 s-1.
关键词:
SiCp/A1复合材料
,
加工图
,
热变形
,
流变失稳
陈晓波
,
樊建中
,
刘彦强
稀有金属
doi:10.13373/j.cnki.cjrm.XY15040802
采用粉末冶金法制备50％ Si/Al(质量分数,下同)复合材料,利用金相显微镜(OM)、万能试验机和扫描电镜(SEM)对材料的组织不均匀性及性能稳定性进行了研究.结果表明:在不同混料条件下,50％ Si/Al复合材料能够轻易达到宏观均匀,组织之间的区别在于微区不均匀性.对于50％ Si/Al复合材料而言,微区域大小为75 μm×70 iμm所反映的组织微区不均匀性规律与断裂韧性稳定性的变化趋势相吻合.而断裂韧性的稳定性与组织的微区不均匀性相关,因此选取大小为75 μm×70μm的微区域能够较好地反映材料的微区不均匀性.相比较而言,4种不同混料工艺中,最佳混料工艺为混料24 h,球料比1∶1.组织微区不均匀性对于断裂韧性稳定性影响最为突出,对抗弯及抗拉强度稳定性的影响并不明显.
关键词:
微区域
,
不均匀性
,
半定量表征
,
力学性能
,
裂纹扩展
