高壓扭轉(zhuǎn)制備的SiCP-Al基復(fù)合材料顆粒破碎現(xiàn)象及力-熱性能.pdf

1、SiCP/Al基復(fù)合材料具有高比模量、高比強(qiáng)度、高導(dǎo)熱、低膨脹性等優(yōu)異性能，在航空航天、交通運(yùn)輸、電子封裝等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，但一些傳統(tǒng)工藝制備的SiCP/Al基復(fù)合材料因組織不均勻、界面結(jié)合較差等問題常需進(jìn)行二次加工。高壓扭轉(zhuǎn)（high pressure torsion）工藝具有高的靜水壓力和較大的剪切變形能力，可直接將SiC顆粒和Al粉末固結(jié)成高性能的SiCP/Al基復(fù)合材料，具有較高的應(yīng)用價值。但HPT法較高的靜水壓力和極大的剪

2、切變形易導(dǎo)致SiC顆粒發(fā)生破碎，破碎后SiC顆粒的分布及碎后顆粒與Al基體的新生SiC-Al界面直接影響SiCP/Al基復(fù)合材料的力學(xué)、熱學(xué)性能。本課題采用HPT法制備出不同壓力、扭轉(zhuǎn)圈數(shù)的SiCP/Al基復(fù)合材料試樣，結(jié)合相關(guān)測試分析手段，研究工藝參數(shù)對SiC顆粒破碎及分布的影響規(guī)律，分析顆粒破碎后組織內(nèi)新生的SiC-Al界面，并研究顆粒破碎對力學(xué)、熱學(xué)性能的影響。
　　壓力越大組織內(nèi)顆粒破碎程度越大，顆粒數(shù)目越多，但是破碎后的

3、細(xì)小顆粒分布不均勻。扭轉(zhuǎn)圈數(shù)的增大，不同半徑處的SiC顆粒整體呈現(xiàn)顆粒粒徑減小，小顆粒數(shù)目不斷增多的趨勢，圈數(shù)越大試樣組織內(nèi)顆粒破碎程度越明顯。顆粒破碎后組織內(nèi)形成了新生的SiC-Al界面，新生界面平直清晰，不存在界面反應(yīng)產(chǎn)物，界面處Al、Si原子相互擴(kuò)散。新生界面附近Al基體組織內(nèi)出現(xiàn)了大量晶格缺陷，圈數(shù)越大，晶格畸變越嚴(yán)重，擴(kuò)散區(qū)域?qū)挾仍黾印?br>　　雖然組織內(nèi)顆粒破碎嚴(yán)重，但試樣的力學(xué)性能并未降低反而升高。隨著壓力增大，顯微硬度

4、不斷增大。隨著扭轉(zhuǎn)圈數(shù)的增大，顯微硬度不斷增大，抗拉強(qiáng)度不斷升高，延伸率提高，斷口形貌中韌窩數(shù)量增多，基體撕裂棱更加明顯，試樣塑性更好。
　　較大壓力試樣的熱膨脹系數(shù)(coefficient of thermal expansion)較低，尺寸穩(wěn)定性更好，其中1Gpa試樣的尺寸穩(wěn)定性最好。扭轉(zhuǎn)圈數(shù)增大，CTE值降低，尺寸穩(wěn)定性更好。不同壓力試樣的熱導(dǎo)率隨著壓力增大呈先增大后減小的趨勢，1 Gpa試樣導(dǎo)熱性最好。隨著扭轉(zhuǎn)圈數(shù)增大，試