以A357鋁合金和SiC_p粉作為原料,采用雙級(jí)攪拌槳在不同工藝參數(shù)下對(duì)SiC_p含量為20%的A357復(fù)合材料進(jìn)行攪拌鑄造,研究了不同工藝參數(shù)對(duì)SiC_p分布均勻性的影響。對(duì)制得的SiC_p/A357復(fù)合材料進(jìn)行T6熱處理,采用掃描電鏡、硬度測試及拉伸試驗(yàn),分析了熱處理前后組織和力學(xué)性能的變化。結(jié)果表明,采用雙級(jí)攪拌槳在攪拌溫度為610℃,攪拌轉(zhuǎn)速為800 r/min,攪拌時(shí)間為20 min下制備的復(fù)合材料中SiC_p分布均勻性最佳。經(jīng)T6熱處理后,復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度和硬度明顯上升,抗拉強(qiáng)度達(dá)到345 MPa,硬度（HB）為123.3,相比鑄態(tài)分別提高66%和48.6%。斷口分析表明,SiC_p/A357復(fù)合材料的斷裂機(jī)制為界面脫粘、Si C顆粒的斷裂和基體合金的韌性斷裂的混合機(jī)制。 

【文章來源】：特種鑄造及有色合金. 2017,37(06)北大核心

【文章頁數(shù)】：4 頁

【部分圖文】：

SiCp的形貌

p/A357復(fù)合材料，通過對(duì)攪拌速度、攪拌溫度、攪拌時(shí)間的控制和優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了SiCp的均勻分布和材料的致密化。對(duì)復(fù)合材料的組織、性能及熱處理進(jìn)行了研究，為拓展該材料的應(yīng)用范圍和改善復(fù)合材料的組織和力學(xué)性能提供參考。1試驗(yàn)材料和方法試驗(yàn)所用的增強(qiáng)體是顆粒平均直徑為12μm的α-SiCp，其形貌見圖1，加入量為20%�；w合金為A357鋁合金，其化學(xué)成分見表1。圖1SiCp的形貌表1A357鋁合金的化學(xué)成分%wBSiMgFeTiCuZnMnAl7．000．560．070．110．020．050．02余量試驗(yàn)用的攪拌鑄造設(shè)備示意圖見圖2，雙級(jí)攪拌槳圖2攪拌鑄造設(shè)備示意圖1．充氣系統(tǒng)2．?dāng)嚢杵?．加粉器4．電機(jī)5．熱電偶6．控制柜結(jié)構(gòu)見圖3，槳的直徑為150mm，葉片角度為45°，上下槳間距為123mm，攪拌槳距坩堝底部為37mm。制備時(shí)首先將20kgA357鋁錠置于中頻爐內(nèi)熔煉至680℃，然后降溫至600℃時(shí)保溫并啟動(dòng)攪拌器，同時(shí)通過特制的加粉器將SiCp從鋁液上部緩慢加入，工藝參數(shù)見表2。整個(gè)過程中爐內(nèi)的壓強(qiáng)控制在10Pa以內(nèi)。攪拌完成后澆注到金屬模具中，模具預(yù)熱溫度為200℃。所得鑄錠剖面圖見圖4，從鑄錠中心取樣進(jìn)行組織觀察及力學(xué)性能分析。隨后對(duì)鑄錠進(jìn)行T6熱處理，其工藝為545℃×5h，在175℃時(shí)效不同的時(shí)間，分析熱處理后復(fù)合材料的組織及性能。圖3雙級(jí)攪拌槳結(jié)構(gòu)圖圖4復(fù)合材料鑄錠剖面圖表2攪拌鑄造工藝參數(shù)試驗(yàn)編號(hào)攪拌溫度/℃攪拌轉(zhuǎn)速/(r·min－1)攪拌時(shí)間/min159050010261050010365050010461020010561080010661080020761080030試樣在磨樣機(jī)上用水砂紙經(jīng)粗磨、細(xì)磨及拋光后，用Killer試劑腐蝕10s，在Ziess-Axiovert200型金相顯微鏡及JSM-7001F掃描電鏡上觀察微觀組織。采用WDW-200型電子萬能試驗(yàn)機(jī)測試材料的力學(xué)性?

的致密化。對(duì)復(fù)合材料的組織、性能及熱處理進(jìn)行了研究，為拓展該材料的應(yīng)用范圍和改善復(fù)合材料的組織和力學(xué)性能提供參考。1試驗(yàn)材料和方法試驗(yàn)所用的增強(qiáng)體是顆粒平均直徑為12μm的α-SiCp，其形貌見圖1，加入量為20%�；w合金為A357鋁合金，其化學(xué)成分見表1。圖1SiCp的形貌表1A357鋁合金的化學(xué)成分%wBSiMgFeTiCuZnMnAl7．000．560．070．110．020．050．02余量試驗(yàn)用的攪拌鑄造設(shè)備示意圖見圖2，雙級(jí)攪拌槳圖2攪拌鑄造設(shè)備示意圖1．充氣系統(tǒng)2．?dāng)嚢杵?．加粉器4．電機(jī)5．熱電偶6．控制柜結(jié)構(gòu)見圖3，槳的直徑為150mm，葉片角度為45°，上下槳間距為123mm，攪拌槳距坩堝底部為37mm。制備時(shí)首先將20kgA357鋁錠置于中頻爐內(nèi)熔煉至680℃，然后降溫至600℃時(shí)保溫并啟動(dòng)攪拌器，同時(shí)通過特制的加粉器將SiCp從鋁液上部緩慢加入，工藝參數(shù)見表2。整個(gè)過程中爐內(nèi)的壓強(qiáng)控制在10Pa以內(nèi)。攪拌完成后澆注到金屬模具中，模具預(yù)熱溫度為200℃。所得鑄錠剖面圖見圖4，從鑄錠中心取樣進(jìn)行組織觀察及力學(xué)性能分析。隨后對(duì)鑄錠進(jìn)行T6熱處理，其工藝為545℃×5h，在175℃時(shí)效不同的時(shí)間，分析熱處理后復(fù)合材料的組織及性能。圖3雙級(jí)攪拌槳結(jié)構(gòu)圖圖4復(fù)合材料鑄錠剖面圖表2攪拌鑄造工藝參數(shù)試驗(yàn)編號(hào)攪拌溫度/℃攪拌轉(zhuǎn)速/(r·min－1)攪拌時(shí)間/min159050010261050010365050010461020010561080010661080020761080030試樣在磨樣機(jī)上用水砂紙經(jīng)粗磨、細(xì)磨及拋光后，用Killer試劑腐蝕10s，在Ziess-Axiovert200型金相顯微鏡及JSM-7001F掃描電鏡上觀察微觀組織。采用WDW-200型電子萬能試驗(yàn)機(jī)測試材料的力學(xué)性能，拉伸試樣尺寸見圖5。采用HBE-3000A型布氏硬度計(jì)測試復(fù)合材料的硬度，每個(gè)試樣測5個(gè)點(diǎn)，取其平均值。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]SiCp表面改性對(duì)Al-Si基復(fù)合材料耐磨性的影響[J]. 楊建林,龍律位,李永靖,朱佳瑩,張瑩瑩.  特種鑄造及有色合金. 2016(03)
[2]SiCp增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的力學(xué)性能和斷裂機(jī)理[J]. 謝敬佩,王行,王愛琴,郝世明.  特種鑄造及有色合金. 2014(04)
[3]Synthesis and characterization of 356-SiCp composites by stir casting and compocasting methods[J]. S.AMIRKHANLOU,B.NIROUMAND.  Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2010(S3)
[4]納米SiC顆粒增強(qiáng)ADC12鋁基復(fù)合材料的制備及性能[J]. 高飛鵬,劉世英,張瓊元,韋彥錦,李文珍.  特種鑄造及有色合金. 2009(12)
[5]液相攪拌鑄造法制備SiCp/Al復(fù)合材料的力學(xué)性能[J]. 曾國勛,黎祚堅(jiān),朱和祥,匡國春,白曉軍.  特種鑄造及有色合金. 2000(06)
[6]高強(qiáng)韌A357合金凝固組織及熱處理工藝的研究[J]. 祝漢良,賈均,郭景杰,趙九洲,李沛勇,楊秀玲,朱鍵,王惟一.  特種鑄造及有色合金. 1997(01)

博士論文
[1]SiCp/Al復(fù)合材料制備工藝和微結(jié)構(gòu)及性能研究[D]. 程南璞.中南大學(xué) 2007



本文編號(hào)：2971656