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TiC-TiB_(2)/Al-xSi-4.5Cu复合材料的制备与性能
1
作者 梁艳峰 刘逍恂 +1 位作者 夏峰 郭巧琴 《热加工工艺》 北大核心 2025年第9期92-97,共6页
根据TiB_(2)与TiC原位粒子的形成温区,设计粒子的原位反应路径,在铸造Al-xSi-4.5Cu(x=7,2,18,wt%)合金熔体内成功制备TiB_(2)与TiC双相粒子。借助OM、SEM、EDS等方法观察所制备的复合材料微观组织,并测试其维氏硬度,探究基体合金中Si含... 根据TiB_(2)与TiC原位粒子的形成温区,设计粒子的原位反应路径,在铸造Al-xSi-4.5Cu(x=7,2,18,wt%)合金熔体内成功制备TiB_(2)与TiC双相粒子。借助OM、SEM、EDS等方法观察所制备的复合材料微观组织,并测试其维氏硬度,探究基体合金中Si含量对原位TiB_(2)与TiC粒子分布及复合材料硬度的影响。结果表明:3种Si含量的复合材料均可以通过原位自生法获得微纳米尺度的TiB_(2)与TiC双相粒子,但随着Si含量增加,原位粒子在Si相附近团聚加剧;当Si含量为12wt%时,复合材料硬度达到极值,为173.56 HV;当Si含量增加到18wt%时,TiC粒子发生失稳分解,导致了复合材料硬度下降。 展开更多
关键词 al-SI-CU合金 al基复合材料 TIC TiB_(2) 原位自生法
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SiC_(p)/Al复合材料高效低损伤加工技术研究进展
2
作者 赵重阳 韩基山 +2 位作者 王毅 赵波 唐进元 《工具技术》 北大核心 2025年第3期1-19,共19页
铝基碳化硅(SiC_(p)/Al)复合材料在实际加工中存在加工效率低、刀具磨损严重和表面完整性差等问题,上述问题限制着SiC_(p)/Al在工程领域的应用。为实现SiC_(p)/Al的高效低损伤加工,本文从工艺参数的选择、界面冷却润滑、刀具选用及优化... 铝基碳化硅(SiC_(p)/Al)复合材料在实际加工中存在加工效率低、刀具磨损严重和表面完整性差等问题,上述问题限制着SiC_(p)/Al在工程领域的应用。为实现SiC_(p)/Al的高效低损伤加工,本文从工艺参数的选择、界面冷却润滑、刀具选用及优化的角度出发,总结了传统机械加工的研究现状。从激光加工、电火花加工、超声辅助加工、磨料水射流加工、激光加热辅助加工以及电化学射流加工的研究现状出发,详述了各种加工方法的特点以及现阶段存在的突出问题。并从切削力、刀具磨损、材料去除形式、表面和亚表面损伤方面出发,论述了加工参数对表面完整性的影响规律。在总结现有加工方法研究现状的基础上,指出了多能场复合加工是改善SiC_(p)/Al切削性能、降低刀具磨损及表面损伤、提高加工精度和表面完整性的有效途径,也是未来的发展趋势。 展开更多
关键词 SiC_(p)/al复合材料 表面完整性 材料去除形式 刀具磨损 多能场复合加工
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纳米Al_(2)O_(3)增强铝基复合材料制备技术及力学性能研究进展 被引量：1
3
作者 荣智峥 魏午 +4 位作者 赵宇 毕舰镭 高阳 黄晖 聂祚仁 《材料工程》 北大核心 2025年第5期130-144,共15页
纳米Al_(2)O_(3)/Al复合材料作为轻质高性能结构材料,可实现轻量化节能减排,在航空航天、汽车工业、船舶制造、国防及5G电子通讯等领域具有广阔的应用前景。本文主要介绍高能球磨粉末冶金法、超声辅助铸造法、搅拌摩擦法、增材制造法、... 纳米Al_(2)O_(3)/Al复合材料作为轻质高性能结构材料,可实现轻量化节能减排,在航空航天、汽车工业、船舶制造、国防及5G电子通讯等领域具有广阔的应用前景。本文主要介绍高能球磨粉末冶金法、超声辅助铸造法、搅拌摩擦法、增材制造法、原位反应法等国内外纳米Al_(2)O_(3)/Al复合材料制备技术。总结分析纳米Al_(2)O_(3)增强体、增强体与铝基体的界面微结构、增强体的尺寸和含量、铝基体的晶粒尺寸、增强体的分散性和微观构型设计对纳米Al_(2)O_(3)/Al复合材料力学性能的影响。概述了纳米Al_(2)O_(3)/Al复合材料中主要的强化机制。最后,展望了纳米Al_(2)O_(3)/Al复合材料未来在高增强体体积分数的大尺寸制备技术、非均质构型优化以及高强耐热结构功能一体化等方面的发展方向。 展开更多
关键词 纳米al2O3 铝基复合材料 制备方法 力学性能 强化机制
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火炸药领域的核壳结构Al基复合材料研究进展
4
作者 董英楠 姜一帆 +3 位作者 赵凤起 李思恒 刘丁 曲文刚 《含能材料》 北大核心 2025年第8期907-927,共21页
核壳结构能有效抑制Al基复合材料燃烧产生的大颗粒Al凝团,提升Al粉释能效率,改善Al粉的点火性能和燃烧释能特性。本研究从核壳结构Al基复合材料的特点出发,介绍了核壳结构Al基复合材料的研究进展,讨论了核壳结构Al基复合材料的常用制备... 核壳结构能有效抑制Al基复合材料燃烧产生的大颗粒Al凝团,提升Al粉释能效率,改善Al粉的点火性能和燃烧释能特性。本研究从核壳结构Al基复合材料的特点出发,介绍了核壳结构Al基复合材料的研究进展,讨论了核壳结构Al基复合材料的常用制备方法,分析了不同组成对核壳结构Al基复合材料的燃烧性能、能量释放效率以及稳定性等方面的影响,并给出核壳结构Al基复合材料潜在的应用与发展方向:优化核壳结构制备技术并实现规模化生产的同时,调控包覆材料组分或在基体‑包覆层界面构筑功能化介层,可有效改善材料燃烧过程中的传质传热特性。 展开更多
关键词 核壳结构 al基复合材料 制备方法 材料组成 燃烧性能
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杯形砂轮旋转超声磨削SiCp/Al复合材料表面微观形貌预测与试验
5
作者 邱俊宇 秦慧斌 +1 位作者 冯毅 贺牧 《机械科学与技术》 北大核心 2025年第1期67-74,共8页
SiCp/Al复合材料具有优异的综合性能,在高科技制造领域得到了广泛应用,但其硬度高、加工困难。杯形砂轮旋转超声磨削常被用来端磨硬脆材料表面,但大尺寸杯形砂轮的谐振模态多样、加工机理复杂,凭经验难以预判磨削后工件的表面微观形貌... SiCp/Al复合材料具有优异的综合性能,在高科技制造领域得到了广泛应用,但其硬度高、加工困难。杯形砂轮旋转超声磨削常被用来端磨硬脆材料表面,但大尺寸杯形砂轮的谐振模态多样、加工机理复杂,凭经验难以预判磨削后工件的表面微观形貌和粗糙度。为此,该文基于数值模拟方法,以杯形砂轮磨粒随机分布为原则,在MATLAB中建立了数值仿真模型,推导了旋转超声磨削磨粒的运动方程,预测了磨削试件的表面微观形貌与粗糙度。最后,以SiCp/Al复合材料为磨削对象,对比仿真与试验结果,验证了仿真模型的有效性。该方法可为杯形砂轮旋转超声磨削最优化参数的选择提供参考,并实现高质量、高效率和低成本的磨削。 展开更多
关键词 旋转超声磨削 SICP/al复合材料 仿真 表面形貌 表面粗糙度
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CNTs/Al复合材料磨削表面质量仿真及实验研究
6
作者 恽大可 高奇 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2025年第5期161-167,共7页
碳纳米管作为增强相的加入会使碳纳米管铝基复合材料(CNTs/Al)在磨削过程中产生不同的表面缺陷,为了探究其磨削机理和不同的去除方式,对CNTs/Al复合材料进行仿真和磨削实验研究。结果表明,磨削加工后铝基体表面会出现毛刺、凹坑、突起... 碳纳米管作为增强相的加入会使碳纳米管铝基复合材料(CNTs/Al)在磨削过程中产生不同的表面缺陷,为了探究其磨削机理和不同的去除方式,对CNTs/Al复合材料进行仿真和磨削实验研究。结果表明,磨削加工后铝基体表面会出现毛刺、凹坑、突起和沟壑等现象,碳纳米管的主要去除方式有压入基体、断裂和拔出等。通过正交实验分析可以得出影响加工表面粗糙度大小的磨削参数依次是砂轮线速度、进给速度和磨削深度。由单因素实验可知随着砂轮线速度增大,表面粗糙度变小;增大进给速度或磨削深度时,表面粗糙度会变大。选择砂轮线速度为30 m/s,进给速度为0.6 mm/min,磨削深度为10μm加工时,工件表面粗糙度最小。探究出CNTs/AL复合材料的磨削机理和磨削参数对表面质量的影响,在工业中对磨削加工时参数和方式的选择提供了依据,可以显著提高加工精度和生产率。 展开更多
关键词 CNTs/al复合材料 有限元仿真 磨削机理 表面缺陷 表面粗糙度
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GPLs/Al复合材料阵列开口结构的自由振动
7
作者 颜建伟 江思岑 何陵辉 《振动工程学报》 北大核心 2025年第3期612-622,共11页
针对板经典解析解中不可避免的场函数假设依赖边界约束问题,提出一种具有高自由选择性的一般性场函数方法,研究GPLs/Al复合材料板阵列开口结构的自由振动特性。场函数由高自由度的基函数和待定权重系数求积后求和得到,其中权重系数具有... 针对板经典解析解中不可避免的场函数假设依赖边界约束问题,提出一种具有高自由选择性的一般性场函数方法,研究GPLs/Al复合材料板阵列开口结构的自由振动特性。场函数由高自由度的基函数和待定权重系数求积后求和得到,其中权重系数具有线性相关性,其基础解系恰好由边界约束的位移函数线性方程组确定,因此边界约束的改变只需要修改边界位移函数线性方程组。由此建立的一般性场函数半解析法在处理边界约束上既解决了场函数依赖边界问题,又具备了快速转换边界条件的优点,同时在开口结构和阵列结构上以微分求和替代积分的计算方式具有更高的计算效率和鲁棒性。本文在GPLs/Al复合材料板单开口及阵列开口的自由振动研究中,从固有频率和模态分析发现,随着开口分布的均匀性增加,开口结构的质量矩阵和刚度矩阵同步减小,其自由振动特性趋于完整板的自由振动特性。 展开更多
关键词 自由振动 GPLs/al复合材料 阵列开口 一般性场函数法
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SiC_(p)/Al复合材料纳米混粉电火花-电解复合加工特性研究
8
作者 刘庆玉 沙瑞 +2 位作者 王亚青 陈珂 王侃 《电加工与模具》 北大核心 2025年第S1期66-74,共9页
为实现金属基复合材料的高效加工,以SiC_(p)/Al为工件,采用混入活性剂纳米颗粒的低浓度盐溶液作为工作液,开展纳米颗粒混粉电火花-电解复合加工小孔实验,调整了工作液配比和电加工参数值,研究了电参数如峰值电流、脉冲宽度、脉冲间隔以... 为实现金属基复合材料的高效加工,以SiC_(p)/Al为工件,采用混入活性剂纳米颗粒的低浓度盐溶液作为工作液,开展纳米颗粒混粉电火花-电解复合加工小孔实验,调整了工作液配比和电加工参数值,研究了电参数如峰值电流、脉冲宽度、脉冲间隔以及不同纳米颗粒、工作液电导率对材料去除率和加工孔锥度的作用规律。结果表明:增加峰值电流和脉宽,可提高材料去除率、降低加工孔锥度;加工孔锥度随着石墨烯、W粉末体积浓度和粒径增加而降低,Al_(2)O_(3)粉末与之相反;石墨烯、W粉末工作液在较高电导率时提高材料去除率,Al_(2)O_(3)粉末工作液的材料去除率最高,加工孔锥度随着电导率增加而增大,证明通过调控工艺参数可有效调控加工效率和加工精度。 展开更多
关键词 纳米混粉 电火花-电解复合加工 SiC_(p)/al复合材料 小孔加工 加工特性
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颗粒级配对55%SiC/Al复合材料力学性能和尺寸稳定性的影响
9
作者 崔岩 李硕 +2 位作者 曹雷刚 杨越 刘园 《材料导报》 北大核心 2025年第8期213-219,共7页
采用热等静压法制备不同颗粒粒度的55%SiC/Al复合材料,并研究了粒度方案及冷热循环处理对复合材料力学性能和尺寸稳定性的影响。结果表明:相较单一颗粒增强的复合材料,颗粒级配复合材料具有良好的力学性能和更优异的尺寸稳定性。针对T6... 采用热等静压法制备不同颗粒粒度的55%SiC/Al复合材料,并研究了粒度方案及冷热循环处理对复合材料力学性能和尺寸稳定性的影响。结果表明:相较单一颗粒增强的复合材料,颗粒级配复合材料具有良好的力学性能和更优异的尺寸稳定性。针对T6态颗粒级配复合材料进行冷热循环处理,可进一步实现其尺寸稳定性和力学性能的协同优化,其弯曲强度达到633.55 MPa,提升7.0%,微屈服强度达到491.94 MPa,提升10.6%,累计体积变化率下降30.7%。颗粒级配是可同时获得SiC/Al复合材料优异力学性能和尺寸稳定性的最佳粒度方案,冷热循环处理在保证复合材料力学性能的基础上可进一步提升其在力、热双重载荷作用下的尺寸稳定性。 展开更多
关键词 SIC/al复合材料 颗粒级配 尺寸稳定性 冷热循环
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55%SiC_(p)/Al复合材料尺寸稳定化研究
10
作者 崔岩 李鹏伟 +3 位作者 李硕 曹雷刚 杨越 刘园 《材料工程》 北大核心 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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铣削参数对SiC_(p)/Al复合材料切削力及表面质量的影响
11
作者 王奔 刘国家 +2 位作者 张棋 徐仁杰 唐家杰 《工具技术》 北大核心 2025年第4期30-36,共7页
SiC p/Al复合材料作为一种典型的难加工材料,因颗粒失效导致的加工表面缺陷,是阻碍SiC p/Al复合材料广泛使用原因之一。本文通过铣削正交试验,以切削力、表面粗糙度、材料表面的凹坑、划痕等缺陷作为评价指标,探究铣削参数对SiC p/Al复... SiC p/Al复合材料作为一种典型的难加工材料,因颗粒失效导致的加工表面缺陷,是阻碍SiC p/Al复合材料广泛使用原因之一。本文通过铣削正交试验,以切削力、表面粗糙度、材料表面的凹坑、划痕等缺陷作为评价指标,探究铣削参数对SiC p/Al复合材料铣削质量的影响。试验结果表明,切削速度对轴向力的影响较大,切削深度和进给量次之;进给量对进给力的影响较大,切削深度和切削速度次之。在加工过程中,切削参数对表面粗糙度的影响依次为:进给量>切削深度>切削速度。随着切削速度和进给量的增加,SiC颗粒出现不同程度的破碎,产生凹坑、划痕等现象,导致表面缺陷增多,表面质量变差。在实际加工中应采用较小的切削速度和进给量加工SiC p/Al复合材料,通过优化铣削参数可以提升表面加工质量,对SiC p/Al复合材料高效加工有理论指导意义。 展开更多
关键词 SiC p/al复合材料 铣削参数 表面粗糙度 表面质量 切削力
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高尺寸稳定性55%SiC_(P)/2024Al复合材料的颗粒级配及热处理工艺
12
作者 崔岩 吕雪榕 +2 位作者 蔡长宏 杨越 曹雷刚 《材料工程》 北大核心 2025年第6期162-171,共10页
基于中位粒径分别为76μm和14μm的粗细两种SiC颗粒,按不同配比设计6种颗粒级配方案,并通过热等静压烧结成型制备体积分数为55%的SiC_(P)/2024Al复合材料,设计“冷热循环”和“固溶+冷热循环”两种稳定化热处理工艺,研究了颗粒级配及热... 基于中位粒径分别为76μm和14μm的粗细两种SiC颗粒,按不同配比设计6种颗粒级配方案,并通过热等静压烧结成型制备体积分数为55%的SiC_(P)/2024Al复合材料,设计“冷热循环”和“固溶+冷热循环”两种稳定化热处理工艺,研究了颗粒级配及热处理对55%SiC_(P)/2024Al复合材料微观组织结构及尺寸稳定性的影响。结果表明:颗粒级配对铝合金基体中的Al_(2)Cu相含量有显著影响,当细SiC颗粒占比为40%时有利于Al_(2)Cu相的析出,而固溶+冷热循环稳定化热处理提高了Al_(2)Cu相的尺寸均匀性和分布均匀性,进一步提高相稳定性;在真实模型及标准模型中,稳定化热处理过程所产生的热错配应力水平,随着细SiC颗粒占比的提高表现出先上升后下降的趋势,占比为40%时Mises应力达到最大值(分别为7.95 MPa和3.52 MPa),有利于复合材料内部残余应力的释放,提高应力状态稳定性;采用14μm细SiC颗粒占比为40%的颗粒级配方案并进行固溶+冷热循环稳定化热处理时,55%SiC_(P)/2024Al复合材料具有最佳的尺寸稳定性,在5次180℃热载荷测试中的尺寸变化率保持在±0.07%以内。 展开更多
关键词 SiC_(P)/al复合材料 颗粒级配 尺寸稳定性 冷热循环处理
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超声能场辅助激光熔化沉积TiC/Ti6Al4V复合材料的组织及性能
13
作者 王建东 赵子昂 +4 位作者 曾禹周 薛宇 窦文浩 王大鹏 管瑶 《材料工程》 北大核心 2025年第6期126-135,共10页
采用同步超声能场辅助激光熔化沉积技术制备了TiC/Ti6Al4V复合材料,研究同步超声能场处理对TiC体积分数分别为5%和20%复合材料的显微组织及性能的影响。结果表明:沉积态复合材料中含有不均匀分布的未溶TiC颗粒以及原位TiC,其中5%TiC/Ti6... 采用同步超声能场辅助激光熔化沉积技术制备了TiC/Ti6Al4V复合材料,研究同步超声能场处理对TiC体积分数分别为5%和20%复合材料的显微组织及性能的影响。结果表明:沉积态复合材料中含有不均匀分布的未溶TiC颗粒以及原位TiC,其中5%TiC/Ti6Al4V(体积分数,下同)复合材料中含有较大尺寸的链条状共晶TiC,20%TiC/Ti6Al4V复合材料中含有较大尺寸的枝晶状初生TiC。施加同步超声能场处理后,复合材料中的未溶TiC颗粒分布均匀性得到改善;原位TiC增强相得到细化,链条状共晶TiC转变为颗粒状共晶TiC,枝晶状初生TiC尺寸减小。同步超声能场处理使5%TiC/Ti6Al4V和20%TiC/Ti6Al4V的显微硬度分别从406.5HV0.2和498.4HV0.2提高到414.2HV0.2和539.1HV0.2,磨损率分别从1.82×10^(-6)mm^(3)·m^(-1)·N^(-1)和1.04×10^(-6)mm^(3)·m^(-1)·N^(-1)降低到1.78×10^(-6)mm^(3)·m^(-1)·N^(-1)和9.48×10^(-7)mm^(3)·m^(-1)·N^(-1),5%TiC/Ti6Al4V的抗拉强度从1075.23 MPa提高到1116.31 MPa,屈服强度从1021.51 MPa提高到1043.12 MPa,断裂应变从1.27%提高到1.45%,实现强度与塑性的同时提升。 展开更多
关键词 激光熔化沉积 超声能场 TiC/Ti6al4V复合材料 显微组织 性能
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高体积分数SiC_(p)/Al复合材料切削加工的材料去除机理
14
作者 刘京月 杨配轻 +3 位作者 郭毅 董树亮 张好强 安立宝 《机械工程材料》 北大核心 2025年第6期110-117,共8页
建立了不规则五边形和六边形SiC颗粒随机分布的体积分数60%SiC_(p)/Al复合材料的二维切削仿真模型,结合铣削试验探讨了复合材料的材料去除机理,模拟分析了切削速度(1,3,5,7,9 m·s^(−1))和刀具切削刃钝圆半径(10,15,20,25,30μm)对... 建立了不规则五边形和六边形SiC颗粒随机分布的体积分数60%SiC_(p)/Al复合材料的二维切削仿真模型,结合铣削试验探讨了复合材料的材料去除机理,模拟分析了切削速度(1,3,5,7,9 m·s^(−1))和刀具切削刃钝圆半径(10,15,20,25,30μm)对切削力和复合材料表面质量的影响。结果表明:采用二维切削仿真模型模拟得到切削速度1 m·s^(−1)、切削刃钝圆半径10μm条件下的切削力平均值为16.40 N,与试验结果的相对误差为14.67%,验证了模拟方法的准确性。在切削加工复合材料过程中,SiC颗粒阻碍位错运动,导致裂纹在颗粒/基体界面处萌生并扩展,最终形成切屑。铝基体的高延展性、颗粒与刀具的相对位置以及颗粒断裂、颗粒/基体界面脱黏、颗粒被拉出和颗粒被压入基体等是复合材料加工表面划痕、凹坑、粗糙颗粒断面、基体撕裂和空腔等损伤出现的主要原因。随着切削速度或切削刃钝圆半径的增加,切削加工复合材料时的切削力增大,加工表面粗糙度增大,加工表面质量变差。 展开更多
关键词 高体积分数SiC_(p)/al复合材料 材料去除机理 切削力 表面粗糙度
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超声振动辅助切削SiCp/Al复合材料的加工机理及试验 被引量：1
15
作者 林洁琼 吴明磊 +3 位作者 刘思洋 周岩 谷岩 周晓勤 《中国表面工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期182-198,共17页
切削加工过程中材料损伤形式对加工表面质量会产生较大影响,现有仿真分析难以模拟真实颗粒失效行为,通过建立二维微观多相有限元模型能够深入了解材料损伤与表面质量的关系。基于常规切削(Conventional cutting,CC)与超声振动辅助切削(U... 切削加工过程中材料损伤形式对加工表面质量会产生较大影响,现有仿真分析难以模拟真实颗粒失效行为,通过建立二维微观多相有限元模型能够深入了解材料损伤与表面质量的关系。基于常规切削(Conventional cutting,CC)与超声振动辅助切削(Ultrasonic vibration-assisted cutting,UVAC)两种加工方式,通过有限元仿真软件Abaqus对20%SiCp/Al复合材料的切削过程进行仿真模拟,阐释加工过程中刀具与工件的相互作用机理,并在同一参数下验证有限元仿真的准确性。通过设计单因素试验,对比两种加工方式及不同加工参数对切削力和表面粗糙度的影响规律,得出最佳加工参数组合,并对最佳加工参数下表面形貌进行分析。模拟和试验结果表明,SiC颗粒断裂、颗粒耕犁、颗粒拔出以及Al基体撕裂是影响SiCp/Al复合材料加工质量的主要原因,刀具与颗粒不同的相对作用位置会产生不同的损伤形式。与常规切削相比,施加超声振动后可以有效抑制颗粒失效和基体损伤,使加工中的平均切削力(主切削力)降低33%,工件已加工表面粗糙度值最大减小量为531 nm,显著提高了表面质量。所建立的二维微观多相有限元模型,能够有效模拟铝基复合材料的加工缺陷和裂纹损伤问题,对提高难加工材料的高质量表面制备有重要借鉴意义。 展开更多
关键词 超声振动辅助切削 SICP/al复合材料 加工机理 表面质量 切削力
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纵扭超声辅助铣削SiCp/Al复合材料表面质量研究 被引量：1
16
作者 张明军 陈烁 +5 位作者 王鑫波 杨江涛 刘河龙 吕耀威 李德辉 于明博 《河南理工大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2024年第5期96-107,共12页
高体积分数SiCp/Al复合材料具有高比强度、高比模数和良好的耐磨性等优异性能。然而,它们的高硬度和脆性会导致精密制造过程中应力分布更为复杂,这会使材料中产生过大的力和过多的热,从而影响加工精度和工件耐久极限寿命。目的通过分析... 高体积分数SiCp/Al复合材料具有高比强度、高比模数和良好的耐磨性等优异性能。然而,它们的高硬度和脆性会导致精密制造过程中应力分布更为复杂,这会使材料中产生过大的力和过多的热,从而影响加工精度和工件耐久极限寿命。目的通过分析切削过程中颗粒的去除机理和表面缺陷类型,利用纵扭超声辅助铣削(longitudinal-torsional ultrasonic assisted milling,LTUAM)技术,改善高体积分数SiCp/Al复合材料的加工表面质量。方法利用ABAQUS和PYTHON软件,建立考虑颗粒断裂过程的两相随机分布颗粒SiCp/Al复合材料模型,并采用Johnson-Cook模型和Brittle Cracking模型对SiCp/Al复合材料纵扭超声辅助铣削过程进行有限元模拟仿真。针对不同加工参数,进行SiCp/Al复合材料纵扭超声辅助铣削和常规铣削(conventional milling,CM)试验,评估有限元仿真模拟与试验结果的一致性。结果模拟结果表明,损伤和裂纹主要产生在SiC颗粒(SiCp)中上部的切削线上,凹坑缺陷主要产生在颗粒下部的切削线上。试验结果显示,表面缺陷的类型主要包括颗粒的损伤和拔出、颗粒的损伤和断裂形成凹坑、未损伤的颗粒形成凸起、破损颗粒与刀具在已加工表面上挤压摩擦形成犁沟、铝基体涂覆、表面微裂纹和表面空穴等,并且当加工速度120 m/min,超声振幅3μm时,最大裂纹深度最小,表面缺陷最小,表面质量最好。结论对比有限元仿真结果与试验结果发现,二者的表面质量变化趋势基本具有一致性。纵扭超声辅助铣削技术的应用对提高SiCp/Al复合材料的表面质量有较好效果。 展开更多
关键词 SICP/al复合材料 有限元仿真 超声加工 表面质量 硬脆材料
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SiC_(p)/Al复合材料内冲液电火花喷爆加工试验研究
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作者 刘宇 陈海静 +4 位作者 曲嘉伟 刘炜航 张诗奇 马付建 张生芳 《电加工与模具》 北大核心 2024年第6期13-18,共6页
在电火花加工小孔时,随着加工深度的增加,电蚀产物排出困难,影响加工效率。因此,设计了电火花喷爆加工下有内冲液和无内冲液的单因素对比试验,分析了内冲液作用下SiC_(p)/Al复合材料电火花喷爆加工冲液压力、电极内径和SiC质量分数对小... 在电火花加工小孔时,随着加工深度的增加,电蚀产物排出困难,影响加工效率。因此,设计了电火花喷爆加工下有内冲液和无内冲液的单因素对比试验,分析了内冲液作用下SiC_(p)/Al复合材料电火花喷爆加工冲液压力、电极内径和SiC质量分数对小孔加工性能和表面质量的影响规律。结果表明:在3 MPa冲液压力下,采用内径1.5 mm的管电极加工质量分数55%的SiC_(p)/Al复合材料,较无内冲液加工时,加工效率提高了26.9%,电极相对损耗率降低了29.6%,加工锥度降低了29.2%,表面粗糙度值降低了19.2%。 展开更多
关键词 SiC_(p)/al复合材料 电火花喷爆加工 内冲液 工艺规律
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SiCp/Al复合材料纳米压痕/划痕下的脆塑性行为研究
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作者 刘亚梅 王佳力 +2 位作者 谷岩 吴爽 李震 《金刚石与磨料磨具工程》 CAS 北大核心 2024年第5期607-620,共14页
为探究SiCp/Al复合材料中两相材料相互作用引起的力学性能差异,研究微观尺度下法向载荷变化对SiCp/Al复合材料形变和去除的影响。采用纳米压痕实验,基于Oliver-Pharr法测得其硬度和弹性模量,并对其压痕表面进行观察,结合有限元仿真分析... 为探究SiCp/Al复合材料中两相材料相互作用引起的力学性能差异,研究微观尺度下法向载荷变化对SiCp/Al复合材料形变和去除的影响。采用纳米压痕实验,基于Oliver-Pharr法测得其硬度和弹性模量,并对其压痕表面进行观察,结合有限元仿真分析产生力学性能差异的原因;同时,根据纳米压痕实验所得力学参数进行变载荷纳米划痕仿真,并配合实验后划痕表面观察结果分析材料的形变和脆塑性行为。结果表明:当金刚石压头作用于SiC颗粒时,颗粒出现破碎和二次压入现象,所测硬度与弹性模量小于单晶SiC的理论值;当金刚石压头作用于基体相时,由于SiC颗粒阻碍基体压入,复合材料的硬度与弹性模量测量结果偏大。在纳米划痕过程中,复合材料的去除形式随载荷变化体现为划擦、耕犁和切削阶段,其中的基体相通过塑性流动产生塑性脊堆积并伴随有涂覆现象,SiC颗粒则以脱黏、断裂破碎和拔出等脆性机制而去除,且SiC颗粒的二次压入、断裂、破碎和拔出是导致复合材料力学性能与单晶SiC的力学性能产生巨大差异的主要原因。随着划痕载荷增加,SiC体积分数为45%的SiCp/Al复合材料的去除机制更多取决于以塑性去除为主的基体相,而SiC颗粒则主要表现为脆性去除。 展开更多
关键词 纳米压痕/划痕 SICP/al复合材料 有限元仿真 力学性能 去除机制
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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：2
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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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