多孔Si3N4增強(qiáng)2024Al基復(fù)合材料的制備及性能研究.pdf

1、本文以無壓燒結(jié)法合成的多孔Si3N4陶瓷為預(yù)制體，采用液態(tài)鋁壓力浸滲法制備了Si3N4/2024Al復(fù)合材料。研究了增強(qiáng)體含量變化（18.8-34.5 vol％）及時(shí)效處理對復(fù)合材料顯微結(jié)構(gòu)及力學(xué)性能的影響規(guī)律，實(shí)現(xiàn)了其力學(xué)性能的優(yōu)化；測定了復(fù)合材料的熱膨脹系數(shù)和熱導(dǎo)率，并對其進(jìn)行了模型計(jì)算。
　　XRD分析結(jié)果表明，多孔Si3N4陶瓷中Si3N4的α→β轉(zhuǎn)變量隨氣孔率的增加而增加。Si3N4/2024Al復(fù)合材料的顯微組織均勻，

2、無宏觀缺陷；鋁合金基體在復(fù)合材料中呈條狀分布，晶粒細(xì)??；增強(qiáng)體顆粒中存在有少量層錯(cuò)；鋁合金基體與Si3N4增強(qiáng)體的界面干凈整齊，沒有界面反應(yīng)物存在。495°C/1h固溶+175°C時(shí)效試驗(yàn)結(jié)果表明，Si3N4/2024Al復(fù)合材料的峰時(shí)效時(shí)間較2024Al合金提前；析出相在遠(yuǎn)離 Si3N4增強(qiáng)體區(qū)域密度較高，尺寸較大。
　　Si3N4/2024Al復(fù)合材料的維氏硬度和彈性模量復(fù)合混合定律。未經(jīng)時(shí)效處理的復(fù)合材料，其拉伸強(qiáng)度隨增強(qiáng)體

3、含量的增加呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢，最高達(dá)330MPa；斷裂韌性隨增強(qiáng)體含量增大而減小，彎曲強(qiáng)度隨增強(qiáng)體含量的增大而增大，最大值分別為11.3MPa·m1/2和540MPa；壓縮強(qiáng)度也隨增強(qiáng)體含量的增大而增大，10-3S-1變形速率的條件下的抗壓強(qiáng)度達(dá)到650MPa。時(shí)效處理可進(jìn)一步提高復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度，分別達(dá)434MPa和705MPa，與時(shí)效前相比分別提高31.5%和30.5%。
　　Si3N4/2024Al復(fù)合材料具