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脉冲激光-超声复合辅助车削SiCp/Al的切屑形成演变过程分析
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作者 林洁琼 解略 +2 位作者 于行 谷岩 周晓勤 《表面技术》 北大核心 2025年第8期167-179,共13页
目的 SiCp/Al复合材料与传统的金属材料相比具有高硬度、高抗弯强度以及热膨胀系数低等优异的物理性能,但其加工过程困难。旨在揭示脉冲激光-超声复合辅助车削SiCp/Al复合材料的切屑形成机理。方法 建立理论模型来确定最小未变形切屑厚... 目的 SiCp/Al复合材料与传统的金属材料相比具有高硬度、高抗弯强度以及热膨胀系数低等优异的物理性能,但其加工过程困难。旨在揭示脉冲激光-超声复合辅助车削SiCp/Al复合材料的切屑形成机理。方法 建立理论模型来确定最小未变形切屑厚度,进而揭示脉冲激光-超声复合辅助车削SiCp/Al切屑形成的临界条件。并比较常规车削、脉冲激光辅助车削和脉冲激光-超声复合辅助车削的切屑形态,探究脉冲激光功率对切屑形成机理的影响。结果 研究表明,当脉冲激光作用于材料表面时,会产生热软化效应。这种效应使材料更易去除,并减少了切屑自由表面颗粒的破损程度。此外,在超声振动的辅助下,切屑连续性得到进一步改善。通过对加工后工件表面形貌测试发现,脉冲激光-超声复合辅助加工的表面粗糙度最小,为0.388μm,与常规加工相比降低了70.8%;脉冲激光-超声复合辅助加工的亚表面变形层厚度最小,为37.28μm。结论 通过深入分析复合车削切屑的形成及其对表面质量的影响,为优化SiCp/Al复合材料的表面质量提供了有力的理论支撑和实用的加工方法。 展开更多
关键词 脉冲激光-超声复合辅助车削 sicp/al 切屑形成机理 表面质量
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高压冷喷涂制备微纳米双尺度SiCp/6061Al复合涂层
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作者 周长壮 银谱馨 +2 位作者 巩春志 刘启明 田修波 《中国表面工程》 北大核心 2025年第3期306-315,共10页
冷喷涂制备碳化硅颗粒增强铝基复合涂层在材料防护领域展现出广阔的应用前景,但目前单一尺度增强相对复合涂层性能的强化作用有限。为了进一步增强复合涂层力学性能,采用微米+纳米双尺度增强相模式,通过纳米颗粒的加入进一步增强SiC颗... 冷喷涂制备碳化硅颗粒增强铝基复合涂层在材料防护领域展现出广阔的应用前景,但目前单一尺度增强相对复合涂层性能的强化作用有限。为了进一步增强复合涂层力学性能,采用微米+纳米双尺度增强相模式,通过纳米颗粒的加入进一步增强SiC颗粒对复合涂层的各自尺度优势和耦合效应,制备出综合性能优异的复合涂层,从而满足对其强度、耐磨性等性能的综合要求。通过高压冷喷涂技术设计并制备微纳米SiC/6061Al复合涂层,系统研究微纳米增强复合涂层制备及微观组织及性能变化。结果表明:冷喷涂可实现微纳米双尺度SiC/6061Al复合涂层的制备,所制备SiC/Al纳米复合涂层组织致密,微米及纳米级SiC弥散分布在6061Al基体之上;相比于单一微米增强SiC/6061Al复合涂层,纳米颗粒SiC颗粒对6061Al基体有明显强化作用,冷喷涂微纳米增强SiC/6061Al复合涂层的硬度相比微米增强SiC/6061Al复合涂层提高了14%,且耐磨损性能明显增强,磨损率降低了41.92%。随着气体压力逐渐增大,微纳米增强SiC/6061Al复合涂层的硬度逐渐升高,磨损率逐渐降低。当气体压力达到5 MPa时,磨损率降低到3.0919×10^(-4)mm^(3)/(N·m)。所提出的冷喷涂制备双尺度SiC/6061Al复合涂层方可为未来碳化硅颗粒增强铝基复合涂层的应用提供数据支持。 展开更多
关键词 高压冷喷涂 微纳米增强sicp/6061al复合涂层 气体压力
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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
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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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SiCp/Al超低温材料流动行为和本构模型构建
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作者 郭维诚 吴杰 +1 位作者 郭淼现 孙启梦 《材料导报》 北大核心 2025年第4期200-207,共8页
碳化硅颗粒增强铝基复合材料(SiCp/Al)由于优异的综合性能在航空航天领域应用广泛,而超低温处理已被证明在材料成形工艺中能进一步提升材料性能,面对愈加苛刻的工业要求,研究SiCp/Al在超低温下的流变特性显得尤为重要。本工作通过电子... 碳化硅颗粒增强铝基复合材料(SiCp/Al)由于优异的综合性能在航空航天领域应用广泛,而超低温处理已被证明在材料成形工艺中能进一步提升材料性能,面对愈加苛刻的工业要求,研究SiCp/Al在超低温下的流变特性显得尤为重要。本工作通过电子拉伸试验机对20%SiCp/Al进行了-196℃下准静态拉伸试验,并利用分离式霍普金森压杆装置进行了温度范围-196~20℃、应变率范围1 000~3 000 s^(-1)的动态压缩试验。结果表明,SiCp/Al的应变率强化效应不显著,而超低温对材料的流动应力具有显著的强化效果。结合位错运动、应变硬化与动态再结晶软化分析了材料流动行为的变形机制。综合考虑应变、温度和应变率对材料流变特性影响的耦合效应对所建立的Johnson Cook本构模型进行修正,对比发现,修正Johnson Cook(MJC)模型能够较好地反映材料不同条件下的流动应力,预测误差降低了50%以上。 展开更多
关键词 sicp/al 分离式霍普金森压杆 静动态力学性能 超低温 本构模型
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高体积分数SiCp/Al复合材料电解-机械组合低磨损加工方法研究
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作者 何斌 周星雨 +4 位作者 陆洪昱 张俊飞 丁凯 李奇林 雷卫宁 《中国机械工程》 北大核心 2025年第4期753-759,共7页
为了解决高体积分数铝基碳化硅(SiCp/Al)复合材料在常规机械加工方法下存在的刀具磨损严重、表面质量差、加工效率低等问题,提出了电解-机械组合的加工方法,开展了高体积分数(60%)SiCp/Al复合材料的组合加工试验。结果表明,在电解加工Si... 为了解决高体积分数铝基碳化硅(SiCp/Al)复合材料在常规机械加工方法下存在的刀具磨损严重、表面质量差、加工效率低等问题,提出了电解-机械组合的加工方法,开展了高体积分数(60%)SiCp/Al复合材料的组合加工试验。结果表明,在电解加工SiCp/Al复合材料中,随着表面铝基体的去除,碳化硅颗粒裸露分布在工件表面;电解加工后的工件表面与基体之间存在一定深度的过渡区,过渡区内的铝基体被局部去除,碳化硅颗粒受到的约束力减小;采用金刚石磨棒对电解加工后的过渡区进行机械加工时不发生铝基体黏附现象,金刚石磨棒几乎无磨损,工件加工表面损伤明显减少。电解-机械组合加工可改善高体积分数SiCp/Al复合材料的可加工性。 展开更多
关键词 铝基碳化硅复合材料 电解加工 工具磨损 金刚石磨棒
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Preparation and characterization of different surface modified SiCp reinforced Al-matrix composites 被引量:11
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作者 LÜ Pin-hui WANG Xiao-feng +2 位作者 DONG Cui-ge PENG Chao-qun WANG Ri-chu 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2020年第9期2567-2577,共11页
The effects of SiCp surface modifications(Cu coating,Ni coating and Ni/Cu coating)on the microstructures and mechanical properties of Al matrix composites were investigated.Surface modification of SiC particles with C... The effects of SiCp surface modifications(Cu coating,Ni coating and Ni/Cu coating)on the microstructures and mechanical properties of Al matrix composites were investigated.Surface modification of SiC particles with Cu,Ni and Cu/Ni,respectively,was carried out by electroless plating method.SiCp/Al composites were prepared by hot pressed sintering followed by hot extrusion.The results show that the surface modification of SiC particles plays an effective role,which is relative to the type of surface coating,and the interfacial bonding become stronger in the following order:untreated SiCp<Ni(Cu)-coated SiCp<Ni/Cu-coated SiCp.The Ni/Cu-coated SiCp/Al composites exhibit the best comprehensive mechanical properties,with ultimate tensile strength(σUTS)and fracture strain(εf)of 389 MPa and 6.3%,respectively.Compared with that of untreated-SiCp/Al composites,theσUTS andεf are enhanced by 19.3%and 57.5%. 展开更多
关键词 sicp/al composite surface modification electroless plating mechanical properties interfacial bonding
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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
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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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超声振动辅助车削SiCp/Al切屑形成机理及表面粗糙度研究 被引量:1
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作者 林洁琼 于行 +2 位作者 周岩 谷岩 周晓勤 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期144-156,共13页
目的研究切屑形成机理对加工过程的影响。方法超声振动辅助车削技术通过刀具振动的拟间歇切削特征控制切屑尺寸和切屑形态,从而提高了加工表面质量。针对SiCp/Al复合材料的切屑形成机理,探究常规车削和超声振动辅助车削的切屑形成过程... 目的研究切屑形成机理对加工过程的影响。方法超声振动辅助车削技术通过刀具振动的拟间歇切削特征控制切屑尺寸和切屑形态,从而提高了加工表面质量。针对SiCp/Al复合材料的切屑形成机理,探究常规车削和超声振动辅助车削的切屑形成过程。研究了颗粒分布对第一变形区变形阶段的影响,以及不同加工方式下切削参数对切屑形态的影响。最后,描述了切屑自由表面和刀-屑接触界面的颗粒损伤形式,以直观地描述常规车削与超声振动辅助车削SiCp/Al复合材料加工中切屑的形成过程。结果通过测试加工后工件表面形貌发现超声振动辅助车削的切屑更加连续、切屑尺寸较小的加工表面粗糙度更小,常规车削的表面粗糙度为0.805μm,超声振动辅助车削的表面粗糙度为0.404μm,超声振动辅助车削比常规车削的表面粗糙度降低了49.8%。结论与常规车削相比,超声振动辅助车削有利于减小切屑厚度。超声振动辅助车削得到的切屑更加连续,避免了切屑碎裂,促进了切屑的顺利排出。通过对切屑形态进行研究,选择最优切削参数可以有效提高工件表面质量。 展开更多
关键词 超声振动辅助车削 sicp/al 切屑形成机理 颗粒损伤 表面完整性 粗糙度
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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
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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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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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SiCp/Al复合材料焊接综述 被引量:4
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作者 郑凛 张铭洋 +4 位作者 熊凌达 蒋熠鸣 米高阳 曾广 欧阳求保 《精密成形工程》 北大核心 2024年第3期32-43,共12页
为实现SiCp/Al复合材料的高质量可靠焊接,推广SiCp/Al复合材料在各领域的应用,调研了国内外SiCp/Al复合材料不同焊接方法的研究现状。在熔化焊方面,国内外学者通过调整工艺参数、在焊缝中加入Ti元素发生诱发反应等方法,抑制了焊缝中Al4C... 为实现SiCp/Al复合材料的高质量可靠焊接,推广SiCp/Al复合材料在各领域的应用,调研了国内外SiCp/Al复合材料不同焊接方法的研究现状。在熔化焊方面,国内外学者通过调整工艺参数、在焊缝中加入Ti元素发生诱发反应等方法,抑制了焊缝中Al4C3针状脆性相的形成,从而提高了焊接接头的力学性能。在搅拌摩擦焊方面,国内外学者针对不同材料设计了专用的焊接搅拌头,以保证它们具备高耐磨性与足够的冲击韧性,在焊接过程中不出现破损情况;关注了焊接过程中焊接头转速、焊接速度、轴向力与热输入等因素,以获得力学性能优秀、晶粒细小均匀的焊接接头。在扩散焊方面,国内外学者探究了中间夹层对焊缝界面间原子相互扩散的促进作用;采取不同工艺参数,以外加超声或电子束表面加热等方式促进了原子间的相互扩散,以获得力学性能优异的焊接接头,提高焊接效率。在钎焊方面,国内外学者通过探究钎料与SiCp/Al复合材料之间的润湿性来组合钎料与钎剂,通过化学腐蚀处理表面暴露颗粒增强相、在复合材料表面电镀金属等方法来增大钎料与增强相的润湿性、解决钎料铺展受阻的问题,以进一步提高钎焊焊接接头质量。 展开更多
关键词 sicp/al复合材料 熔化焊 扩散焊 搅拌摩擦焊 钎焊
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TiC-TiB_(2)/Al-xSi-4.5Cu复合材料的制备与性能
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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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Al/Ni-WC复合涂层高温抗氧化性能与扩散分析
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作者 李德元 孙继博 +2 位作者 李光全 张楠楠 祝成 《沈阳工业大学学报》 北大核心 2025年第2期197-204,共8页
【目的】碳钢因其较差的抗氧化性能,在高温工况下的使用受到了严格限制。Ni-Al金属间化合物由于具有较高的熔点和较好的高温抗氧化性能,在实际工业领域应用众多。针对含有Ni-Al金属间化合物的涂层,研究其高温抗氧化涂层的进一步应用,提... 【目的】碳钢因其较差的抗氧化性能,在高温工况下的使用受到了严格限制。Ni-Al金属间化合物由于具有较高的熔点和较好的高温抗氧化性能,在实际工业领域应用众多。针对含有Ni-Al金属间化合物的涂层,研究其高温抗氧化涂层的进一步应用,提高碳钢的高温使用寿命,拟在碳钢表面制备Ni-Al反应改性涂层。【方法】采用超音速火焰喷涂在碳钢基体上制备Ni-WC涂层,随后在其上利用电弧喷涂制备Al涂层,在800℃不同时间扩散处理下使得涂层内的Ni-Al发生反应,以得到金属间化合物并增强其高温抗氧化性能。通过记录氧化增重曲线测试涂层的高温抗氧化性能。【结果】在高温氧化过程中Al/Ni-WC复合涂层在Al/Ni界面处原位生成了富铝的Ni-Al金属间化合物。Al/Ni-WC涂层经800℃扩散处理过程中,首先形成富Al的NiAl 3,且其表面Al原子与大气中的氧原子反应形成了Al_(2)O_(3)。随着反应时间的延长,在Al/Ni界面形成的NiAl 3相转变为抗高温氧化能力更优异的Ni_(2)Al_(3)相,两种Ni-Al金属间化合物本身具有高熔点和高温抗氧化性能,且在Al/Ni-WC复合涂层表面形成的Al_(2)O_(3)减缓了氧原子的扩散过程。Al/Ni-WC复合涂层试件的扩散层厚度随着扩散处理时间的延长呈现类似线性增长趋势。经800℃扩散处理后,Al/Ni-WC涂层中NiAl 3层的增厚速率较快,且在加热10 h后原位反应生成了更厚的Ni_(2)Al_(3)层。经800℃扩散处理20 h后,经过原位反应得到了比NiAl 3层稍厚一些的Ni_(2)Al_(3)层。由于Ni_(2)Al_(3)层熔点更高且更稳定,因而经过800℃扩散处理后的Al/Ni-WC涂层具有更好的高温抗氧化能力。经900℃/50 h扩散处理后的Al/Ni-WC涂层经循环氧化后存在陶瓷相Al_(2)O_(3)、WC和NiAl相,在陶瓷相和NiAl相的共同作用下呈现较好的高温抗氧化性能。测得不同扩散时间下Al/Ni-WC涂层的扩散层厚度,得到了Ni和Al之间的扩散关系式,其扩散反应动力指数为0.79045,复合涂层对碳钢基体的保护作用明显提高。【结论】在氧化过程中形成的Ni-Al金属间化合物、Al_(2)O_(3)膜与涂层中原有WC相的共同作用下碳钢基体的高温抗氧化性能得到了明显提升。通过氧化增重实验可知,在Ni层中增加陶瓷相以后,金属-陶瓷复合涂层的高温抗氧化能力明显优于碳钢基体,因而对碳钢基体的保护效果更好。 展开更多
关键词 电弧喷涂 超音速火焰喷涂 碳钢 原位生成 al/Ni-WC复合涂层 al/Ni界面 高温抗氧化性能 Ni-al金属间化合物
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SiC_(p)/Al复合材料高效低损伤加工技术研究进展
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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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退火温度对依据LSDR原理轧制的Mg/Al层合板界面结构的影响
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作者 冯光 郜豪杰 +1 位作者 刘洪涛 于百灵 《热加工工艺》 北大核心 2025年第12期34-38,共5页
基于点阵强变形轧制(lattice severe deformation rolling,LSDR)原理制备了Mg/Al层合板,研究了200~400℃退火温度下界面扩散层厚度、成分以及形态特征,并进行了拉伸试验。结果表明:随退火温度升高,扩散层厚度逐渐增大。当退火温度为300... 基于点阵强变形轧制(lattice severe deformation rolling,LSDR)原理制备了Mg/Al层合板,研究了200~400℃退火温度下界面扩散层厚度、成分以及形态特征,并进行了拉伸试验。结果表明:随退火温度升高,扩散层厚度逐渐增大。当退火温度为300℃时,界面由明显的两层组成,靠近镁合金一侧为Mg_(17)Al_(12)相,靠近铝合金一侧为Mg_(2)Al_(3)相,且随温度升高,Mg_(2)Al_(3)相比Mg_(17)Al_(12)相生长速度快;界面沿轧向(rolling direction,RD)和横向(transverse direction,TD)均连续分布。Mg/Al层合板沿RD和TD的抗拉强度以及伸长率随退火温度升高均呈先增大后减小规律,300℃退火时获得最优的力学性能,沿RD和TD抗拉强度最大值分别为242 MPa和247 MPa,同时伸长率超过14%,相较未经退火的板材有显著提高。研究结果为探究LSDR原理制备高质量Mg/Al层合板提供了试验参考。 展开更多
关键词 LSDR Mg/al层合板 退火温度 界面 扩散层
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基于单颗磨粒磨削的SiCp/Al材料去除机理研究
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作者 范磊 王娜 尹国强 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2024年第10期126-131,共6页
基于单颗磨粒磨削的仿真和实验,研究了SiCp/Al复合材料的去除机理,并对体积分数为20%和55%的SiCp/Al材料加工表面/亚表面质量进行对比研究。通过建立单磨粒磨削SiCp/Al材料的有限元仿真模型,对材料的去除过程进行仿真模拟,研究了不同磨... 基于单颗磨粒磨削的仿真和实验,研究了SiCp/Al复合材料的去除机理,并对体积分数为20%和55%的SiCp/Al材料加工表面/亚表面质量进行对比研究。通过建立单磨粒磨削SiCp/Al材料的有限元仿真模型,对材料的去除过程进行仿真模拟,研究了不同磨削深度对表面/亚表面质量的影响;通过单磨粒磨削实验验证了仿真结果的准确性,并深入研究体积分数分别为20%和55%的SiCp/Al材料的表面形貌,分析了Al基体与SiC颗粒的去除方式,此外,还研讨了SiC颗粒的塑性去除条件。最后,通过对磨屑形貌的分析,进一步研究了材料的去除机理。 展开更多
关键词 sicp/al复合材料 单磨粒磨削 材料去除机理 有限元仿真 表面/亚表面质量
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温度对Al-Sn-Bi-Pb复合粉末水反应特性的影响
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作者 周星 闫超宇 +1 位作者 陈珊姗 黄蕾 《固体火箭技术》 北大核心 2025年第3期390-396,共7页
铝(Al)粉表面存在的惰性氧化膜,极大降低了Al/H2O反应速率,限制了其在高活性金属燃料中的应用。为提高Al/H2O反应速率和反应效率,采用低熔点元素(Sn、Bi、Pb)对Al进行活化并制备了Al-Sn-Bi-Pb复合粉末,利用水反应测试装置研究了温度(25... 铝(Al)粉表面存在的惰性氧化膜,极大降低了Al/H2O反应速率,限制了其在高活性金属燃料中的应用。为提高Al/H2O反应速率和反应效率,采用低熔点元素(Sn、Bi、Pb)对Al进行活化并制备了Al-Sn-Bi-Pb复合粉末,利用水反应测试装置研究了温度(25~70℃)对Al-Sn-Bi-Pb复合粉末水反应特性的影响,并利用XRD和SEM对水反应产物物相组成和微观组织结构进行了分析。结果表明,Sn、Bi、Pb的加入提高了复合粉末的密度,促进了Al粉的燃烧,提高了Al粉的燃烧效率。随着温度升高,平均反应速率加快,在70℃时最高可达4 936 mL·g^(-1)·min^(-1);25℃时,Al-Sn-Bi-Pb复合粉末燃烧产物主要为蜂巢状花瓣结构的AlOOH和短棒状结构的Al(OH)_(3),70℃时则主要为蜂巢状花瓣结构AlOOH。蜂巢花瓣状结构的形成与H2的形成有直接关系,同时这些孔洞的存在又为水分子的进入提供了通道,促进了反应的发生。 展开更多
关键词 al-Sn-Bi-Pb复合粉末 水反应特性 微观结构 温度
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SiCp/Al复合材料在常规与超声振动辅助条件的切削过程和表面形成的有限元分析 被引量:2
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作者 马国红 张加力 +2 位作者 闫帆 施訸曦 刘莉 《制造技术与机床》 北大核心 2024年第4期51-56,共6页
SiCp/Al复合材料是一种典型的难加工的材料,由于其基体中颗粒增强导致常规切削中加工质量差、切削阻力高、加工损伤高,机械加工性差,常规切削已不能满足加工要求。通过切削仿真,对比分析常规与超声振动辅助切削条件下复合材料的切削过程... SiCp/Al复合材料是一种典型的难加工的材料,由于其基体中颗粒增强导致常规切削中加工质量差、切削阻力高、加工损伤高,机械加工性差,常规切削已不能满足加工要求。通过切削仿真,对比分析常规与超声振动辅助切削条件下复合材料的切削过程、SiC颗粒的损伤特性、工件的表面形貌与亚表面损伤。结果表明,相比于常规切削,超声振动辅助切削可以提高复合材料的表面完整性,减少复合材料的亚表面损伤,并且能够提高工件的表面质量。 展开更多
关键词 sicp/al复合材料 有限元模拟 超声振动辅助切削 切削机理 表面质量
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SiCp粒径级配对55%SiCp/6061Al复合材料组织和性能的影响
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作者 王梦奇 刘越 +1 位作者 肖春林 刘春明 《东北大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期802-807,共6页
采用真空热压法制备了55%SiCp/6061Al(55%为体积分数)复合材料,研究SiCp粒径级配对复合材料SiCp分布均匀度、致密度和抗弯强度的影响.研究结果表明:粒径级配复合材料组织致密、SiCp分布均匀且SiCp与6061Al合金基体界面结合强度高.双粒径... 采用真空热压法制备了55%SiCp/6061Al(55%为体积分数)复合材料,研究SiCp粒径级配对复合材料SiCp分布均匀度、致密度和抗弯强度的影响.研究结果表明:粒径级配复合材料组织致密、SiCp分布均匀且SiCp与6061Al合金基体界面结合强度高.双粒径(60+25)μm、质量比4∶1复合材料热处理后抗弯强度由395 MPa提高为548 MPa;三粒径级配为(120+60+25)μm、质量比为1∶1∶1的复合材料热处理前抗弯强度最高,为397 MPa;双粒径级配(106+25)μm、质量比4∶1的复合材料致密度>99.0%、均匀度>90.00%、热处理后抗弯强度>400MPa,具有优异的综合性能. 展开更多
关键词 55%sicp/6061al复合材料 真空热压 粒径级配 均匀度 致密度 抗弯强度
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基于二维切削的SiCp/Al复合材料表面损伤形成机制研究
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作者 毋宇超 郭淼现 +1 位作者 郭维诚 周金强 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期145-155,共11页
目的研究SiCp/Al复合材料切削过程中的表面损伤形成机制。方法以SiCp/Al复合材料为研究对象,展开基于二维切削的仿真和实验研究,建立了包含铝合金2A14、SiC增强颗粒以及界面特性的SiCp/Al切削仿真模型,对作用于不同SiC颗粒部位的材料表... 目的研究SiCp/Al复合材料切削过程中的表面损伤形成机制。方法以SiCp/Al复合材料为研究对象,展开基于二维切削的仿真和实验研究,建立了包含铝合金2A14、SiC增强颗粒以及界面特性的SiCp/Al切削仿真模型,对作用于不同SiC颗粒部位的材料表面缺陷进行分析;接着利用高速直线电机搭建能映射二维切削条件的实验平台,在不同材料去除条件下,利用扫描电子显微镜和白光干涉仪对切削表面形貌进行测试,分析和验证切削表面损伤形成条件。结果SiCp/Al复合材料切削表面损伤机理取决于SiC颗粒相对刀具切削路径的位置:当刀尖作用在SiC颗粒的顶部时,表面损伤主要为基体撕裂、颗粒破碎;当刀尖作用在SiC颗粒的中部时,表面损伤为颗粒破碎导致的裂纹和凹坑;当刀尖作用在SiC颗粒的底部时,表面损伤为颗粒拔出导致的凹坑。随着切削深度的增大,凹坑逐渐增多,表面粗糙度随之增大。结论利用二维切削模型仿真方法和高速直线电机实验,可以有效研究复合材料切削损伤形成机制。SiC颗粒相对刀具切削路径的位置不同会导致切削损伤不同;SiCp/Al复合材料表面质量会随着切削速度的提升而有所提高。 展开更多
关键词 sicp/al复合材料 高速直线电机 切削仿真 表面损伤 去除机制 表面质量
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