采用攪拌摩擦加工(FSP)技術(shù)制備了金屬間化合物增強(qiáng)鋁基(IMC/Al)復(fù)合材料,通過掃描電鏡(SEM)、能譜儀(EDS)、X射線衍射儀(XRD)和拉伸試驗機(jī)等研究了分散劑SiC和CNTs對復(fù)合材料組織的均勻性、增強(qiáng)相含量與尺寸及拉伸強(qiáng)度的影響。結(jié)果表明:通過FSP制備IMC/Al復(fù)合材料時出現(xiàn)鎳粉團(tuán)聚現(xiàn)象,團(tuán)聚體的形狀主要為類條形和類橢圓形;分散劑的添加對鎳粉的團(tuán)聚起到抑制作用,改善了復(fù)合材料復(fù)合區(qū)組織的均勻性,其中CNTs抑制鎳粉團(tuán)聚的效果優(yōu)于SiC的;分散劑的添加促進(jìn)了鋁和鎳原位反應(yīng)的進(jìn)行,使得復(fù)合材料中增強(qiáng)相Al3Ni的數(shù)量增多;分散劑的添加提高了復(fù)合材料的力學(xué)性能,添加CNTs制備復(fù)合材料的最大抗拉強(qiáng)度為171MPa,比未添加分散劑制備復(fù)合材料的提高了15.5%。 

【文章來源】：機(jī)械工程材料. 2017年09期 北大核心

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

圖１不同原料粉的微觀形貌Ｆｉｇ．１Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｉｃｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐｏｗｄｅｒ：（ａ）Ｎｉｐｏｗｄｅｒ；（ｂ）ＳｉＣａｎｄ（ｃ）ＣＮＴｓ

距為５ｍｍ，直徑和深度均為４ｍｍ。然后將鎳粉與分散劑ＳｉＣ或ＣＮＴｓ以體積比１０∶１比例均勻混合，將混合粉填入到鋁板盲孔中壓實至與表面齊平，之后對填充區(qū)域進(jìn)行ＦＳＰ，制備示意如圖２所示。其中攪拌頭的軸肩直徑為１６ｍｍ，攪拌針形狀為圓臺形，長度為３．７ｍｍ，端部和根部直徑分別為６ｍｍ和８ｍｍ，并帶有左螺紋。攪拌摩擦加工過程中，攪拌頭的旋轉(zhuǎn)速度為１５００ｒ·ｍｉｎ－１，行進(jìn)速度為６０ｍｍ·ｍｉｎ－１，攪拌頭傾角為２°，加工圖２ＦＳＰ制備復(fù)合材料示意Ｆｉｇ．２ＳｃｈｅｍａｔｉｃｏｆＦＳＰｔｏｐｒｅｐａｒｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅ道次為５次。用ＦＳＰ技術(shù)制備復(fù)合材料后，在鋁板沿復(fù)合區(qū)８９

吳志林，等：分散劑對ＦＳＰ制備ＩＭＣ／Ａｌ復(fù)合材料組織與拉伸性能的影響圖５不同ＩＭＣ／Ａｌ復(fù)合材料的微觀形貌Ｆｉｇ．５ＭｉｃｒｏｓｃｏｐｉｃｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔＩＭＣ／Ａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ：（ａ）ｗｉｔｈｏｕｔｄｉｓｐｅｒｓａｎｔ；（ｂ）ａｄｄｉｎｇＳｉＣａｎｄ（ｃ）ａｄｄｉｎｇＣＮＴｓ中心線方向的法平面上截取試樣，經(jīng)打磨拋光后用酒精擦洗試樣表面，采用凱勒試劑（１％ＨＦ＋１．５％ＨＣｌ＋２．５％ＨＮＯ３＋９５％水，體積分?jǐn)?shù)）對表面進(jìn)行腐蝕。利用ＶＥＧＡⅡＬＭＨ型掃描電鏡及其自帶的ＯＸＦＯＲＤＩＮＣＡ型能譜儀觀察復(fù)合區(qū)的微觀結(jié)構(gòu)及成分分布，采用Ｄ８ＡＤＶＡＮＣＥ型Ｘ射線衍射儀分析復(fù)合區(qū)的相組成。按照ＧＢ／Ｔ２２８－２０１０，在ＷＤＳ－１００型電子萬能試驗機(jī)上對復(fù)合區(qū)試樣進(jìn)行拉伸試驗，拉伸試樣尺寸如圖３所示，拉伸速度為１ｍｍ·ｍｉｎ－１，最大載荷為１０ｋＮ，試驗溫度為常溫。圖３拉伸試樣的形狀與尺寸Ｆｉｇ．３Ｓｈａｐｅａｎｄｄｉｍｅｎｓｉｏｎｏｆｔｅｎｓｉｌｅｓｐｅｃｉｍｅｎ２試驗結(jié)果與討論２．１分散劑對組織形貌的影響由圖４可知：未添加分散劑制備的復(fù)合材料組織上出現(xiàn)形狀、大小不同的黑色團(tuán)聚體，呈不均勻、不連續(xù)的分布，復(fù)合區(qū)中心靠近表面區(qū)域的團(tuán)聚體較為集中，團(tuán)聚體的最大長度為１．１ｍｍ，因此純鎳粉在ＦＳＰ的過程中發(fā)生團(tuán)聚現(xiàn)象并造成組織的不均勻；加入分散劑后，復(fù)合區(qū)組織中黑色團(tuán)聚體的數(shù)量明顯減少，金屬流線結(jié)構(gòu)的連續(xù)性和成形效果得到改善；與添加ＳｉＣ相比，添加ＣＮＴｓ分散劑后復(fù)合區(qū)的表面

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：2938207