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si/al复合材料溶渗组织及性能

Si/Al复合材料溶渗组织及性能

作者：张灿铭南昌航空大学

学位级别：硕士

本文采用无压溶渗方法制备si/al复合材料，通过光学显微镜、SEM、EDS等分析手段研究基体合金、溶渗工艺及增强体si颗粒粒径对si/al复合材料溶渗组织的影响，探讨溶渗组织的形成机制。采用热导仪、热膨胀仪及万能试验机研究溶渗组织对si... 详细信息

本文采用无压溶渗方法制备si/al复合材料，通过光学显微镜、SEM、EDS等分析手段研究基体合金、溶渗工艺及增强体si颗粒粒径对si/al复合材料溶渗组织的影响，探讨溶渗组织的形成机制。采用热导仪、热膨胀仪及万能试验机研究溶渗组织对si/al复合材料热物理性能及抗弯性能的影响。采用数控立式床身铣床对si/al复合材料进行铣削加工，通过SEM及表面粗糙度仪分析溶渗组织对铣削表面形貌及粗糙度的影响;通过正交实验研究主轴转速n、背吃刀量ap及进给量f对si/al复合材料切削力的影响，采用Origin软件得出si/al复合材料的铣削切削力的经验公式。结果表明：以三种铝合金为基体制备的si/al复合材料的增强体si颗粒都发生钝化，随着基体合金中硅含量的增加，硅颗粒之间的间隙减小，发生粘连的增强体si颗粒增加，si颗粒更容易形成三维网状结构。随着溶渗温度的升高，si/al复合材料中增强体si颗粒由分离态转变为粘连态，继而形成三维网络状结构;随着溶渗时间的延长，si/al复合材料中增强体si颗粒由分离态转变为粘连态，继而形成三维网络状结构。在si/al复合材料溶渗结束后的冷却过程中，共晶温度以上从铝合金液中析出的初晶硅和在共晶温度发生共晶反应产生的共晶硅都依附在增强体si颗粒表面形核并长大，即发生类似离异共晶结晶现象。随着si/al复合材料基体合金中si含量的增加，si/al复合材料热导率降低，热膨胀系数降低，抗弯强度增大。随着颗粒粒径的增大，si/al复合材料的热导率增大，热膨胀系数增大，抗弯强度降低。随着si/al复合材料中增强体si颗粒由分离态转变为粘连态，继而形成三维网络状结构，si/al复合材料热导率降低，热膨胀系数降低，抗弯强度降低。随着si/al复合材料中增强体si颗粒由分离态转变为粘连态，继而形成三维网络状结构，si/al复合材料的切削力逐渐增加，si/al复合材料铣削表面的粗糙度逐渐增大。si/al复合材料的铣削表面的典型特征主要有：增强体si颗粒破碎或者脱落留下凹坑，基体铝合金涂覆，增强体si颗粒被压入基体铝合金中，增强体si颗粒被二次切削。采用正交实验方法研究切削参数对si/al复合材料切削性能的影响，得出si/al复合材料铣削切削力经验公式。

关键词： si/al复合材料无压溶渗热物理性能抗弯强度切削性能

压力渗流法制备si/al复合材料的组织与性能

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特种铸造及有色合金 2024年第5期44卷 627-632页

作者：诸旭伟金云学周灿旭刘源江苏科技大学材料与科学工程学院镇江212100 清华大学材料学院北京100084

采用压力渗流法制备了si体积分数为62.1%~75.6%的si/al复合材料,研究了si含量、si粉粒径和热压处理对复合材料组织和性能的影响。结果表明,制备的si/al复合材料的相组成为si相和α-al相,其热导率和热膨胀系数均随着si的体积分数增加或S... 详细信息

采用压力渗流法制备了si体积分数为62.1%~75.6%的si/al复合材料,研究了si含量、si粉粒径和热压处理对复合材料组织和性能的影响。结果表明,制备的si/al复合材料的相组成为si相和α-al相,其热导率和热膨胀系数均随着si的体积分数增加或si的粒径减小而降低,热导率最高可达136 W/(m·K),热膨胀系数最低为7.75×10^(-6)K^(-1);600℃热压处理后复合材料初生si尖角明显钝化,热导率从119 W/(m·K)提高到125 W/(m·K),热膨胀系数从8.28×10^(-6)K^(-1)提高到8.73×10^(-6)K^(-1)。

关键词： si/al复合材料压力渗流法热压处理

si颗粒氧化对si/al复合材料组织和性能的影响

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Si颗粒氧化对Si/Al复合材料组织和性能的影响

作者：胡少敏南昌航空大学

学位级别：硕士

采用无压熔渗法制备si/al复合材料,研究了si颗粒氧化对复合材料的影响。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱分析仪、光学显微镜等仪器分析研究了si颗粒氧化的氧化特性和si/al复合材料组织形貌特征,探讨了si颗粒氧化对si/al复合材料... 详细信息

采用无压熔渗法制备si/al复合材料,研究了si颗粒氧化对复合材料的影响。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱分析仪、光学显微镜等仪器分析研究了si颗粒氧化的氧化特性和si/al复合材料组织形貌特征,探讨了si颗粒氧化对si/al复合材料显微组织形成机制的影响;采用激光闪射热导仪、热膨胀仪和微机控制万能力学试验机测试了复合材料的热导率、热膨胀系数和抗弯强度,并结合复合材料的组织形貌对其性能进行了分析。通过腐蚀失重、电化学测试和腐蚀形貌研究了si颗粒氧化对si/al复合材料耐蚀性能的影响。研究结果表明,si颗粒在1000℃以上氧化效果较为明显,并且表面会生成siO2层;未经氧化的原始si颗粒制备的复合材料中的si相呈网络状,氧化后的si颗粒随着氧化时间的增加制备的复合材料si相从网络状逐渐向颗粒状演变。未氧化的原始si颗粒制备的si/al复合材料在无压熔渗冷却凝固过程中,si相间的al合金液中析出的初晶si,al合金液在发生共晶反应时产生的共晶si,这些si都会依附在与其同质的si相上生长,发生了类似离异共晶的现象,而si颗粒经过氧化后制备的si/al复合材料,si颗粒表面的siO2层会阻碍si颗粒的溶解,对类离异共晶会产生抑制。随着si颗粒氧化时间的延长,si/al复合材料显微组织中的si相由网络状逐渐变为颗粒状,因此al基体的连续性增加,会使热导率上升,但当si颗粒表面的siO2氧化层过厚且在熔渗的过程中不能完全被al合金液中的al相所消耗时会成为热阻,导致复合材料热导率降低;网络状的si相对复合材料的膨胀有抑制作用,因此si颗粒的氧化均会使si/al复合材料热膨胀系数和抗弯性能升高。随着si颗粒氧化时间的延长,si/al复合材料显微组织中的si相由网络状逐渐变为颗粒状,因此复合材料中的界面增多,si颗粒氧化后制备的si/al复合材料耐蚀性与未氧化的原始si颗粒制备的复合材料相比稍有下降。

关键词：氧化无压熔渗 si/al复合材料热物理性能抗弯性能耐蚀性

过剩硅含量对Mg_2si/al复合材料组织和耐磨性的影响

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北华大学学报（自然科学版） 2015年第6期16卷 822-827页

作者：刘晓波褚亚旭周德坤张耀娟北华大学机械工程学院吉林吉林132021

采用重力铸造法制备不同过剩硅含量的原位Mg_2si/al复合材料,研究过剩硅含量对Mg_2si/al复合材料组织和耐磨性的影响.结果表明:随着过剩硅含量、磷加入量的增加,初生Mg_2si的体积分数增加,尺寸却减小;初生硅的体积分数随过剩硅含量的增... 详细信息

采用重力铸造法制备不同过剩硅含量的原位Mg_2si/al复合材料,研究过剩硅含量对Mg_2si/al复合材料组织和耐磨性的影响.结果表明:随着过剩硅含量、磷加入量的增加,初生Mg_2si的体积分数增加,尺寸却减小;初生硅的体积分数随过剩硅含量的增加而增加;当过剩硅的含量增加到16%时,初生硅的平均尺寸没有发生明显变化,规则生长的α-al树枝晶不断破裂,变得圆整;初生硅依附或包围初生Mg_2si生长.当初生Mg_2si和初生硅同时存在时,磷对初生Mg_2si的变质效果优于其对初生硅的变质效果.干滑动试验发现,在恒定的载荷、滑动速率以及磨损距离下,随着过剩硅含量的增加,Mg_2si/al复合材料的磨损失重逐渐减小.

关键词：原位Mg2 si/al复合材料过剩硅组织耐磨性

界面及si元素含量对si/al复合材料导热性能的影响

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界面及Si元素含量对Si/Al复合材料导热性能的影响

第十五届全国复合材料学术会议

作者：修子扬陈国钦宋美慧张强武高辉哈尔滨工业大学基础与交叉科学研究院哈尔滨工业大学金属复合材料与工程研究所

本文以平均粒径10μm高纯si颗粒为增强体,以LG5、LD11及al-si20三种铝合金为基体,采用压力浸渗专利技术制备了,体积分数为65%的高体积分数环保型sip/al复合材料。试验结果表明:复合材料组织均匀、致密,没有明显的颗粒团聚和偏聚,也不存... 详细信息

本文以平均粒径10μm高纯si颗粒为增强体,以LG5、LD11及al-si20三种铝合金为基体,采用压力浸渗专利技术制备了,体积分数为65%的高体积分数环保型sip/al复合材料。试验结果表明:复合材料组织均匀、致密,没有明显的颗粒团聚和偏聚,也不存在微小的孔洞和明显的缺陷;随着基体合金中si元素含量的增加,复合材料的热容逐渐增加;随着基体中合金元素si含量的增加,在相同增强体含量的情况下,复合材料热导率会随着基体合金中si元素含量增加而降低;复合材料经过退火处理后热导率会上升。

关键词： si/al复合材料比热容热扩散导热

来源： cnki会议评论

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Mg_2si/al梯度复合材料的耐磨性

吉林大学学报（工学版） 2011年第2期41卷 371-376页

作者：刘晓波赵宇光刘雁吉林大学材料科学与工程学院长春130022 北华大学机械学院吉林省吉林市132021

利用SEM、EDS等技术观察了变质前后的Mg2si/al梯度复合材料和HT200的磨损表面,对比研究了3种材料在不同载荷、不同磨损速率情况下与45钢对磨的干滑动磨损行为。结果表明:变质后的初生Mg2si颗粒细小、圆整、分布更加均匀,能够起到更强的... 详细信息

利用SEM、EDS等技术观察了变质前后的Mg2si/al梯度复合材料和HT200的磨损表面,对比研究了3种材料在不同载荷、不同磨损速率情况下与45钢对磨的干滑动磨损行为。结果表明:变质后的初生Mg2si颗粒细小、圆整、分布更加均匀,能够起到更强的支撑作用,且不易破碎,很大程度上抑制了塑性变形的出现,抗黏着磨损能力有了明显的提高,说明变质后的复合材料具有更高的耐磨性。实验发现,由于HT200和45钢组成共轭摩擦副,磨损严重,加上复合材料增强颗粒的作用,使得复合材料的耐磨性远远高于HT200。Mg2si/al梯度复合材料的失效机制主要是黏着磨损和磨粒磨损。

关键词：材料合成与加工工艺 Mg2 si/al复合材料梯度增强干滑动磨损耐磨性

环境友好型si_p/LD11复合材料的显微组织及性能

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中南大学学报（自然科学版） 2006年第6期37卷 1060-1064页

作者：修子扬武高辉张强宋美慧哈尔滨工业大学材料科学与工程学院黑龙江哈尔滨150001

选用粒径为20μm的高纯si粉,采用挤压铸造方法制备si体积分数为65%的sip/LD11复合材料。研究结果表明:复合材料组织致密,颗粒分布均匀;透射电镜观察发现,在si颗粒内部存在高密度的层错,同时还存在孪晶和位错;si-al界面结合状况良好,无... 详细信息

选用粒径为20μm的高纯si粉,采用挤压铸造方法制备si体积分数为65%的sip/LD11复合材料。研究结果表明:复合材料组织致密,颗粒分布均匀;透射电镜观察发现,在si颗粒内部存在高密度的层错,同时还存在孪晶和位错;si-al界面结合状况良好,无界面反应物;LD11铝合金中存在位错和析出的共晶si;复合材料具有低密度(2.4 g/cm3),低热膨胀系数(8.1×10-6/K),高热导率(161.3 W/(m.K))的特性,可以通过退火处理进一步降低其热膨胀系数,提高热导率。该材料具有较好的力学性能。

关键词： si/al复合材料显微组织热膨胀热导率力学性能

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轻质、低膨胀sip/al复合材料性能研究

轻质、低膨胀Sip/Al复合材料性能研究

大型飞机关键技术高层论坛暨中国航空学会2007年学术年会

作者：修子扬姜龙涛武高辉哈尔滨工业大学金属复合材料与工程研究所

本文以航空用仪表材料为应用背景,开发了低膨胀、高导热、低密度可再生型 sip/al 复合材料,其增强体为 10mu 高纯 si 粉、基体采用 LD11铝合金,体积分数为70%。由于 sip/al 复合材料具有轻质、低膨胀、高导热、易加工和可回收再利用等... 详细信息

本文以航空用仪表材料为应用背景,开发了低膨胀、高导热、低密度可再生型 sip/al 复合材料,其增强体为 10mu 高纯 si 粉、基体采用 LD11铝合金,体积分数为70%。由于 sip/al 复合材料具有轻质、低膨胀、高导热、易加工和可回收再利用等特性而在航空仪表上有着广泛的应用前景。本研究对 sip/al 复合材料的微观组织、热膨胀性能、导热性能和密度等性能进行了研究,试验结果表明：si 颗粒呈现尖角形不规则形状,均匀弥散的分布在铝合金中, 没有明显的团聚和偏聚;复合材料组织致密,没有气孔、夹杂等缺陷。材料均匀致密的组织不但能提高复合材料的热导率还能提高材料的强度和弹性模量,有利于提高材料的尺寸稳定性,从而增加材料的使用寿命;大量的观察表明,si-al 界面干净、平滑,洁净的界面对于复合材料的物理性能是有利的。随着温度的升高,sip/al 复合材料的热膨胀系数也呈现增加的趋势,复合材料20℃～50℃的平均热膨胀系数为7．6×10/℃,很好的满足航空仪表材料的使用要求。导热性能是航空仪表材料的一个重要的考察指标,sip/al 导热率可达160W/(m·℃),能够迅速而有效的将仪表上产生的热量迅速的传出,而保护了仪表使用的可靠性。sip/al 复合材料有着较高的强度、比模量和较低的密度,弯曲强度和弹性模量分别达到293．9MPa 和121．1GPa,比强度和比模量分别为122．46MPpa·cm/g 和49．65 GPa·cm/g。由于复合材料的密度较低,仅为2．4g/m,导致其比模量较高。对于常用的金属材料 Cu 和 Kovar 合金,其比模量分别只有13．1和18．5Gpa·cm/g,仅仅为本文材料的1/4和1/3,较高的比强度和比模量有利于降低器件的质量,对于航空仪表器件的减重具有很大的意义。

关键词： si/al复合材料仪表材料热膨胀热导率

来源： cnki会议评论

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硅颗粒增强金属基复合材料制备工艺的探讨

硅颗粒增强金属基复合材料制备工艺的探讨

作者：吴澎西安理工大学

学位级别：硕士

本文分别采用粉末冶金法和压力熔渗法制备出si/al-Zn复合材料和si/al复合材料。讨论了工艺参数(压力、温度等)对制备工艺的影响,同时对制备过程进行了理论分析及计算,并对制备的材料进行了组织分析与比较。分析了两种工艺所存在的问 ... 详细信息

本文分别采用粉末冶金法和压力熔渗法制备出si/al-Zn复合材料和si/al复合材料。讨论了工艺参数(压力、温度等)对制备工艺的影响,同时对制备过程进行了理论分析及计算,并对制备的材料进行了组织分析与比较。分析了两种工艺所存在的问题以及解决方法。结果表明: 1. 采用粉末冶金法制备出si/al-Zn复合材料。与传统的粉末冶金法不同的是在压坯的上方添加第三相金属Zn,使得烧结过程中除了al、si之间的固相烧结外,还存在低熔点金属Zn对al-si压坯的浸渗,达到烧结与熔渗相结合的目的。 2. 对si/al-Zn复合材料进行分析时,发现不同的温度阶段烧结与熔渗所起的作用不一样,最终的组织分析说明在制备过程中熔渗过程起着主导作用。此外,在组织观察中发现材料中仍然存在一定量的孔隙,初步分析其原因是Zn、si之间润湿性差。 3. 由于压力熔渗法能有效解决复合材料中基体和增强相之间不润湿或润湿性差的问题。在通过对粘接剂含量、温度、压力等工艺参数进行探讨的前提下,本文采用压力熔渗法制各出的si/al复合材料,测量了其硬度并估算了它的热膨胀系数。 4. 通过金相、SEM、XRD的分析,发现在不采用气氛保护的条件下依然能够制备出组织致密的复合材料,同时材料中基本没有氧化物的存在。因此,采用压渗法制备si/al复合材料是可行的,不需用气氛保护可以简化压渗法的制备工艺。 5. 对于预制体中分别含有30wt%、50wt%、100wt%的si来说,最终复合材料制品的组织均比较致密。因此,采用压渗法在控制好预制体不压缩、变形的条件下可以比较自由的调节复合材料中增强相与基体的组分。 6. 对压渗法浸渗过程动力学进行理论分析后,计算出毛细管力、粘滞阻力。根据西安理工大学硕士学位论文理论压力与实际压力的比较可以发现两者之间存在一定的误差,经过研究主要是因为计算模型过于理想化及忽视空气阻力的作用,所以压渗法所需实际压力应该大于理论计算值。关键词:si/al一Zn复合材料,si/A1复合材料,粉末冶金,压力熔渗,制备工艺

关键词： si/al-Zn复合材料 si/al复合材料粉末冶金压力熔渗制备工艺