高体分SiC_(p)/Al复合材料精密铣削试验研究

1

作者 冒鹏程 闫鑫卓 +2 位作者 伍帅 储金辉 杨博宇 《上海航天(中英文)》 CSCD 2024年第S2期168-174,共7页

针对高体积分数SiC_(p)/Al复合材料加工中的刀具快速磨损和表面完整性差等问题,通过精密铣削试验,探讨了切削参数对切削力和表面质量的影响。同时,针对加工过程中因碳化硅颗粒翻转、切断和破碎等问题产生的如坑洞、微裂纹、划痕及基体... 针对高体积分数SiC_(p)/Al复合材料加工中的刀具快速磨损和表面完整性差等问题,通过精密铣削试验,探讨了切削参数对切削力和表面质量的影响。同时,针对加工过程中因碳化硅颗粒翻转、切断和破碎等问题产生的如坑洞、微裂纹、划痕及基体材料撕裂等现象进行了表面质量控制及机理分析。结果显示:每齿进给量和切削深度是切削力的主要影响因素,而表面粗糙度主要受每齿进给量和切削速度影响,受切削深度的影响不大;高切削速度会使得铝基体产生熔化并产生基体涂抹现象以填补表面凹坑从而减少表面缺陷,而小的每齿进给量可提高单位面积基体涂抹次数,进一步减少缺陷;在转速8000 r/min、切削深度0.2 mm及每齿进给量7.5μm/z下获得了最佳表面质量,其表面粗糙度为0.113μm,表面光洁度达到6级精度。 展开更多

关键词 高体分sic_(p)/al复合材料 精密铣削 铣削力 表面质量控制 材料去除机理

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不同SiC颗粒本构模型在SiC_(p)/Al复合材料切削仿真中的应用

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作者 林洁琼 孟繁昊 +2 位作者 卢明明 杜永盛 高强 《宇航材料工艺》 CSCD 北大核心 2024年第6期38-43,共6页

基于有限元仿真软件建立SiC颗粒为JH2本构模型的SiC_(p)/Al复合材料切削模型,并与前人的切削试验进行了对比,研究不同SiC颗粒本构模型的变化规律以及其切屑、表面形貌和切削力。结果表明,切削JH2模型SiC颗粒的SiC_(p)/Al复合材料所产生... 基于有限元仿真软件建立SiC颗粒为JH2本构模型的SiC_(p)/Al复合材料切削模型,并与前人的切削试验进行了对比,研究不同SiC颗粒本构模型的变化规律以及其切屑、表面形貌和切削力。结果表明,切削JH2模型SiC颗粒的SiC_(p)/Al复合材料所产生的切屑较为破碎,材料表面不同位置的颗粒更接近实际切削实验中会出现挤出、碎断和凸起的情况,整体切削力波动较为平缓。JH2本构模型的SiC颗粒适用于SiC_(p)/Al复合材料切削仿真。 展开更多

关键词 sic_(p)/al复合材料 sic颗粒 本构模型 有限元仿真

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预热温度对激光选区熔化成形30%SiC_(p)/AlSi10Mg复合材料力学性能的影响 被引量：1

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作者 郭耀旗 唐敏 +4 位作者 马红林 魏文猴 王林志 范树迁 张祺 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期154-160,共7页

基板常温工况下激光选区熔化成形中等体积分数SiC_(p)/Al复合材料存在孔洞、裂纹等冶金缺陷,从而导致成形零件致密度低、力学性能差等问题。首先研究了固定优化成形工艺参数时,基板预热温度(200~400℃)对45μm的30%(质量分数,下同)SiC_(... 基板常温工况下激光选区熔化成形中等体积分数SiC_(p)/Al复合材料存在孔洞、裂纹等冶金缺陷,从而导致成形零件致密度低、力学性能差等问题。首先研究了固定优化成形工艺参数时,基板预热温度(200~400℃)对45μm的30%(质量分数,下同)SiC_(p)/AlSi10Mg成形零件表观致密度和力学性能的影响;进一步提高SiC_(p)质量分数至50%,再次评价了上述基板预热温度对成形性能的影响。结果表明,当SiC_(p)质量分数为30%时,升高基板预热温度可以减少成形零件的孔洞和裂纹,成形零件的表观致密度及力学性能显著提高;当基板预热至400℃时,成形零件表观致密度最高达到97.98%,与此同时极限抗压强度和极限抗拉强度分别为578 MPa和56 MPa;随着SiC_(p)质量分数进一步增加至50%,基板预热温度对成形零件致密化和力学性能的强化效果逐步减弱。本研究证明高温预热基板能够有效抑制激光选区熔化成形中等体积分数SiC_(p)/Al复合材料的冶金缺陷,为增材制造SiC_(p)/Al复合材料提供了工程应用解决方案。 展开更多

关键词 中等体积分数 sic_(p)/al复合材料 激光选区熔化 基板预热 致密度 力学性能

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刃口钝圆半径对SiC_(p)/Al复合材料铣削表面质量和切屑形貌影响研究

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作者 高航 牛秋林 +2 位作者 戎杰 邱新义 李鹏南 《宇航材料工艺》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期50-57,共8页

碳化硅颗粒增强铝基复合材料(SiC_(p)/Al)具有卓越的物理力学性能,广泛应用于航空航天、电子、军事等高端领域。本文以体积分数为20%的SiC_(p)/Al复合材料为研究对象,采用单因素试验方法进行干式铣削,分析刀具刃口钝圆半径和切削速度对... 碳化硅颗粒增强铝基复合材料(SiC_(p)/Al)具有卓越的物理力学性能,广泛应用于航空航天、电子、军事等高端领域。本文以体积分数为20%的SiC_(p)/Al复合材料为研究对象,采用单因素试验方法进行干式铣削,分析刀具刃口钝圆半径和切削速度对切削力、表面形貌、表面粗糙度(Ra)和切屑形貌的影响。结果表明:切削力随着刃口钝圆半径的增加而降低,随着切削速度的增加先降低后增加;随着刃口钝圆半径的增加,加工表面的凹坑和犁沟缺陷减少,表面Ra呈降低趋势。随着切削速度的增加,加工表面的划痕缺陷增多,表面Ra呈现先增加后降低的趋势;在不同刃口钝圆半径和不同切削速度下,切屑形状均呈不规则锯齿状。切屑非自由表面微观形貌随着刃口钝圆半径的增加逐渐变得光滑,随着切削速度的增加出现更严重的裂纹。 展开更多

关键词 sic_(p)/al复合材料 刃口钝圆半径 切削速度 表面质量

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不同电解液体系中SiC_(p)/Al基复合材料微弧氧化膜层的组织与性能 被引量：1

5

作者 杜春燕 黄树涛 +2 位作者 杨海成 胡宇航 于晓琳 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期139-149,共11页

在(NaPO_(3))6,Na_(2)SiO_(3)-NaOH和NaAlO_(2)-NaOH三种电解液中,采用微弧氧化技术在SiC_(p)/Al基复合材料表面制备微弧氧化膜层。使用扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)对膜层组织结构及相组成进行表征,并... 在(NaPO_(3))6,Na_(2)SiO_(3)-NaOH和NaAlO_(2)-NaOH三种电解液中,采用微弧氧化技术在SiC_(p)/Al基复合材料表面制备微弧氧化膜层。使用扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)对膜层组织结构及相组成进行表征,并通过摩擦磨损实验及电化学工作站分析基体及膜层的耐磨性和耐蚀性。结果表明:三种电解液中均能制备出均匀的微弧氧化膜层,NaAlO_(2)-NaOH中制备的膜层粗糙度和厚度最大。三种电解液中制备的膜层物相有差异。微弧氧化提高SiC_(p)/Al基复合材料的显微硬度,其中NaAlO_(2)-NaOH中制备的膜层硬度达到1125HV。微弧氧化可降低SiC_(p)/Al基复合材料的摩擦因数,综合摩擦因数及磨损情况,NaAlO_(2)-NaOH中制备的微弧氧化膜层的耐磨性较好。三种电解液中制备的微弧氧化膜层均能改善SiC_(p)/Al基复合材料的耐蚀性,其中Na_(2)SiO_(3)-NaOH中制备的膜层耐蚀性优异,腐蚀电位和腐蚀电流密度分别为-0.6122 V和2.704×10^(-7)A·cm^(-2)。 展开更多

关键词 sic_(p)/al基复合材料 微弧氧化 组织结构 耐磨性 耐蚀性

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基于单颗金刚石磨粒磨削的SiC_(p)/Al复合材料仿真与试验研究 被引量：2

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作者 阳慧 姜炳春 +1 位作者 唐成 刘伟 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2023年第12期103-109,共7页

本文主要开展了单颗金刚石磨粒磨削碳化硅颗粒增强铝基(SiC_(p)/Al)复合材料的试验及三维有限元仿真研究。分析了SiC_(p)/Al复合材料磨削过程中磨削工艺参数对磨削力及表面形貌等的影响。分析结果表明,随着磨粒转速的增加,磨削力减小,Si... 本文主要开展了单颗金刚石磨粒磨削碳化硅颗粒增强铝基(SiC_(p)/Al)复合材料的试验及三维有限元仿真研究。分析了SiC_(p)/Al复合材料磨削过程中磨削工艺参数对磨削力及表面形貌等的影响。分析结果表明,随着磨粒转速的增加,磨削力减小,SiC颗粒破碎现象有所缓解,铝基体的涂覆作用增强,表面形貌完整性好;随着磨削深度的增加,磨削力增大,SiC颗粒破碎明显增强,表面形成较多凹坑与孔洞,表面质量差。仿真结果与试验结果较吻合,说明该仿真模型可用于磨削工艺参数的优化分析。 展开更多

关键词 sic_(p)/al复合材料 三维有限元仿真 单颗磨粒 磨削力 表面形貌

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涂层刀具低温铣削SiC_(p)/Al复合材料表面质量研究 被引量：1

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作者 李爽 牛秋林 +2 位作者 李常平 余振 Ko TaeJo 《宇航材料工艺》 CAS CSCD 北大核心 2021年第2期68-72,共5页

在加工过程中,相反的两相特性增加了SiC_(p)/Al复合材料加工难度,难以获得良好的表面质量。为了提高其切削性能,本文开展20vol%SiC_(p)/Al复合材料铣削加工试验研究,比较常温和低温条件下TiAlN涂层和TiAlSiN涂层两种铣刀的切削性能。结... 在加工过程中,相反的两相特性增加了SiC_(p)/Al复合材料加工难度,难以获得良好的表面质量。为了提高其切削性能,本文开展20vol%SiC_(p)/Al复合材料铣削加工试验研究,比较常温和低温条件下TiAlN涂层和TiAlSiN涂层两种铣刀的切削性能。结果表明,在低温条件下,两种刀具的切削力增加,铣削后表面铝基体的开裂及剥落等缺陷均显著改善,加工表面损伤减小且粗糙度降低,低温铣削能获得更好的表面质量。此外,在常温与低温条件下TiAlSiN涂层比TiAlN涂层铣刀的切削力小,低温条件下TiAlSiN涂层铣刀表面完整性和切屑形貌优于TiAlN涂层铣刀。 展开更多

关键词 sic_(p)/al复合材料 低温切削 涂层刀具 表面质量

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SiC_(p)/Al复合材料切削加工中颗粒失效及表面缺陷形成机理仿真研究 被引量：4

8

作者 房玉鑫 王优强 +1 位作者 张平 罗恒 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第13期97-104,共8页

为揭示SiC_(p)/Al复合材料切削加工中SiC颗粒失效以及颗粒失效对材料表面微观形貌缺陷的影响,建立了单颗粒SiC_(p)/Al复合材料有限元模型,并探究了不同刀具-颗粒相对位置和切削速度下颗粒失效和表面缺陷的形成过程。通过分析应力场、颗... 为揭示SiC_(p)/Al复合材料切削加工中SiC颗粒失效以及颗粒失效对材料表面微观形貌缺陷的影响,建立了单颗粒SiC_(p)/Al复合材料有限元模型,并探究了不同刀具-颗粒相对位置和切削速度下颗粒失效和表面缺陷的形成过程。通过分析应力场、颗粒失效过程和刀具-颗粒接触力变化规律发现,刀具-颗粒相对位置对SiC颗粒失效、应力场以及刀具-颗粒接触力存在显著影响,颗粒存在多种失效形式并影响加工表面形貌缺陷的形成,切削速度对颗粒失效演化和刀具-颗粒接触力的影响小。模拟结果与实验获得的加工表面形貌吻合较好。不同刀具-颗粒相对位置下应力场以及刀具-颗粒接触力的差异解释了颗粒的多种失效行为。 展开更多

关键词 有限元仿真 sic_(p)/al复合材料 刀具-颗粒相对位置 颗粒失效机理

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SiC_(p)/Al复合材料的Fe^(11+)离子辐照实验研究

9

作者 郭义盼 张同林 +3 位作者 常浩刚 苏洋帆 张余炼 魏志勇 《航天器环境工程》 CSCD 北大核心 2023年第1期55-61,共7页

为了解辐照对航天电子元器件封装基板复合材料SiC_(p)/Al的影响,利用3 MeV Fe^(11+)束流进行了不同注量下的辐照实验。辐照完成后,利用X射线衍射(XRD)仪和纳米压痕仪对材料进行表征分析。XRD分析表明,Fe^(11+)离子入射后材料辐照层应力... 为了解辐照对航天电子元器件封装基板复合材料SiC_(p)/Al的影响,利用3 MeV Fe^(11+)束流进行了不同注量下的辐照实验。辐照完成后,利用X射线衍射(XRD)仪和纳米压痕仪对材料进行表征分析。XRD分析表明,Fe^(11+)离子入射后材料辐照层应力发生了变化。结合对应的理论模型,对铝基体的位错密度进行计算,发现辐照后铝基体的位错密度增加,SiC颗粒产生非晶化。纳米压痕测试表明,随着离子注量增加,材料辐照硬化程度增加。综上,辐照硬化可能是由于铝合金基体的应力变化导致产生局部高密度位错区,而这些区域阻碍了后续位错的运动,进而导致位错聚集,最终使得材料硬度增加。 展开更多

关键词 sic_(p)/al复合材料 X射线衍射 纳米压痕 辐照硬化 位错密度 实验研究

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55%SiC_(p)/Al复合材料尺寸稳定化研究

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作者 崔岩 李鹏伟 +3 位作者 李硕 曹雷刚 杨越 刘园 《材料工程》 2025年第4期169-177,共9页

以高模量、低膨胀为特征的高体积分数SiC_(p)/Al复合材料在航空航天精密仪器领域极具应用潜力,深化该材料的尺寸稳定性研究并进一步提高构件精度稳定性至关重要。分别对平均粒径(D50)为14、76μm及14μm与76μm级配3种SiC颗粒增强高体... 以高模量、低膨胀为特征的高体积分数SiC_(p)/Al复合材料在航空航天精密仪器领域极具应用潜力,深化该材料的尺寸稳定性研究并进一步提高构件精度稳定性至关重要。分别对平均粒径(D50)为14、76μm及14μm与76μm级配3种SiC颗粒增强高体积分数(55%)铝基复合材料进行固溶时效和不同温度参数的固溶后冷热循环处理以及单纯的冷热循环处理等不同的尺寸稳定化处理,处理完成后与制备态试样同时进行5次180℃的低温热载荷环境的尺寸稳定性测试。结果表明:相较于14μm增强相颗粒试样,76μm及14μm与76μm级配的增强相颗粒试样均表现出更好的尺寸稳定性,制备态试样尺寸变化率(dV/V)可稳定在1×10-3左右;在5种尺寸稳定化处理制度中,固溶后进行-196~191℃(4次)冷热循环处理的尺寸稳定化效果最为显著,处理后的试样尺寸变化率(dV/V)可稳定在10-4数量级;通过X射线衍射谱图对比,固溶后冷热循环处理对强化相Al2Cu析出有明显促进作用。 展开更多

关键词 sic_(p)/al复合材料 尺寸稳定化 冷热循环处理 强化相

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SiC_(p)/Al超声椭圆振动车削力热特性仿真研究 被引量：3

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作者 王俊磊 袁松梅 +1 位作者 李麒麟 高晓星 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2023年第17期79-88,109,共11页

SiC_(p)/Al复合材料在航空航天、精密仪器等诸多领域发挥重要作用,但是其在加工中会出现较高的切削力和切削温度,从而降低其车削加工表面质量和精度。为探究超声椭圆振动作用及车削工艺参数对SiC_(p)/Al车削的影响,在ABAQUS中建立了SiC_... SiC_(p)/Al复合材料在航空航天、精密仪器等诸多领域发挥重要作用,但是其在加工中会出现较高的切削力和切削温度,从而降低其车削加工表面质量和精度。为探究超声椭圆振动作用及车削工艺参数对SiC_(p)/Al车削的影响,在ABAQUS中建立了SiC_(p)/Al超声椭圆振动有限元车削仿真模型,优化了SiC_(p)/Al微观几何建模方法,对车削模型进行验证并开展车削仿真试验研究。试验结果表明,超声椭圆振动车削可有效减少亚表面损伤、表面裂纹等缺陷。通过变切速和变切深单因素试验,发现随着切削速度和切削深度增加,普通和超声车削主切削力和切削温度均增大,超声椭圆振动技术可有效降低SiC_(p)/Al车削过程的主切削力和切削温度。在所选参数中,切深100μm、切速200mm/s时超声作用降低切削力作用最大;切深20μm、切速600 mm/s时超声作用降低切削温度作用最大。 展开更多

关键词 sic_(p)/al复合材料 超声椭圆振动车削 有限元仿真 表面质量 力热特性

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