混合顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料組織與性能研究.pdf

1、碳化硅和硅顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料作為一種新型材料，其質(zhì)量僅為傳統(tǒng)金屬基復(fù)合材料的六分之一左右，且其膨脹系數(shù)可控，有良好的力學(xué)、熱導(dǎo)性能及高強(qiáng)比等優(yōu)點(diǎn)。采用真空熱壓燒結(jié)法制備復(fù)合材料，增強(qiáng)相分布均勻、體積可調(diào)、制備過程中不必經(jīng)過全熔的高溫狀態(tài)，避免了鑄造法帶來的基體與增強(qiáng)相界面處發(fā)生反應(yīng)的問題。Al-30Si合金顆粒與SiC顆粒的熱膨脹系數(shù)相差不大，材料組織中殘余應(yīng)力很小，并且由于在真空熱壓燒結(jié)過程中多尺度硅相的析出，能夠明顯降低材料的熱膨

2、脹系數(shù)和熱循環(huán)應(yīng)力，增加材料的抗拉強(qiáng)度。
　　本研究利用Al-30Si合金粉末為基體，熱膨脹系數(shù)較小的 SiC顆粒為增強(qiáng)體，采用1000℃高溫焙燒（不同時(shí)間）+水洗處理的方法對SiC顆粒進(jìn)行預(yù)處理，采用真空熱壓法制備了混合顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料。利用 JSM-5610型掃描電鏡對試驗(yàn)材料的微觀組織及斷口形貌進(jìn)行表征及能譜分析；利用 D-8X射線衍射儀分析了復(fù)合材料的相結(jié)構(gòu)；采用阿基米德排水法測定樣品的密度；采用島津 AG-1250K

3、N精密萬能材料試驗(yàn)機(jī)測定試樣的抗拉強(qiáng)度；在 DSC差熱分析儀上測試材料的熔點(diǎn)；在德國耐馳DIL402PC熱膨脹儀上測定熱膨脹系數(shù)；并運(yùn)用Turner、Kerner理論模型對材料的熱膨脹系數(shù)進(jìn)行理論計(jì)算。分析了SiC處理工藝對其組織中顆粒分布狀況的影響；研究了SiC顆粒體積分?jǐn)?shù)及顆粒度對復(fù)合材料組織形態(tài)及抗拉強(qiáng)度、致密度、熱膨脹系數(shù)及斷口形貌的影響；探討了SiCp、Sip與基體的界面結(jié)合機(jī)理。結(jié)果表明：真空熱壓燒結(jié)法制備混合顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)

4、合材料，最佳配比為：SiC顆粒體積分?jǐn)?shù)為25％，粒徑為13μm；Al-30Si粉末體積分?jǐn)?shù)為75%，粒徑為8μm。SiC顆粒經(jīng)2h×1000℃焙燒+水洗處理后，顆粒尖角鈍化、粗糙度增大，粉末在基體中的流動(dòng)性增強(qiáng)，分布均勻，減少了組織中空洞的產(chǎn)生，組織致密；復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度為190MPa，熱膨脹系數(shù)為10.8×10-6K-1，致密度為98.78%；SiCp/Al及Si/Al界面清晰、平直，界面結(jié)合良好，SiC未與基體發(fā)生反應(yīng)。SiC與A