碳化硅顆粒增強鋁基復(fù)合材料的制備及其性能研究.pdf

1、顆粒增強鋁基復(fù)合材料具有較高的比強度、比剛度、彈性模量、耐磨性和低的熱膨脹系數(shù)等優(yōu)異的性能。鋁基復(fù)合材料強化機制可歸納為微觀力學(xué)機制和位錯機制兩個方面。對于顆粒增強鋁基復(fù)合材料，利用位錯理論為基礎(chǔ)的微觀結(jié)構(gòu)強化機制來解釋，是目前最常用的。增強相的加入會引起金屬微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生重大變化，如位錯密度明顯增加、基體晶粒細化、亞晶尺寸減小等，也會進一步改變復(fù)合材料的力學(xué)性能。
　　本文采用半固態(tài)攪拌鑄造法制備了SiC顆粒增強鋁基復(fù)合材料，首先

2、研究了加入不同質(zhì)量分數(shù)Mg和高溫氧化SiC顆粒的（Al基體、Al-4wt.％SiC、Al-4wt.％高溫氧化SiC，Mg的質(zhì)量分數(shù)從0wt.％到4wt.％以1wt.％的含量遞增）鋁基復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能，其次又對相關(guān)試樣采取了適當(dāng)?shù)臒崽幚砉に嚕瑢υ?95℃進行固溶處理時，不同固溶時間(1h、2h、3h)下基體材料和SiC顆粒增強鋁基復(fù)合材料的時效行為進行了研究。
　　檢測及分析結(jié)果顯示:
　　1.采用半固態(tài)攪拌鑄造法

3、制備出的SiC顆粒增強鋁基復(fù)合材料，SiC顆粒在基體合金中分布比較均勻，SiC顆粒表面沒有出現(xiàn)孔洞。高溫氧化SiC顆粒后表面生成的SiO2晶層與Al反應(yīng)生成的Si和MgAl2O4有助于SiC顆粒與鋁合金的進一步潤濕，從而形成最佳的界面結(jié)合，并且能有效抑制SiC顆粒與鋁合金熔液中的Ai元素發(fā)生的有害界面反應(yīng)。在基體合金中加入適量的Mg能使復(fù)合材料的硬度、屈服強度和抗拉伸強度提高。
　　2.對于基體材料和SiC顆粒增強鋁基復(fù)合材料而言

4、，在495℃進行固溶處理時，合適的固溶時間約為2小時。在此階段，兩種材料都達到了最快的時效動力學(xué)進程和最大硬度。當(dāng)固溶時間為2h、3h時，與基體材料相比，復(fù)合材料的硬度值在較短的時間內(nèi)達到峰值。但當(dāng)固溶時間為1h時，與基體材料相比，復(fù)合材料達到硬度峰值的時間卻較長。
　　3.當(dāng)固溶時間小于2h時，兩種材料的時效動力學(xué)進程都被減速，硬度值下降;當(dāng)固溶時間大于2h時，兩種材料的硬度值逐漸下降，但在時效動力學(xué)進程方面沒有變化。之所以這種