SiC P /Al復(fù)合材料界面及潤濕性研究
發(fā)布時間：2021-06-07 21:44
金屬基復(fù)合材料由于具有輕量化和優(yōu)異的耐磨、熱學(xué)和電學(xué)性能,逐漸在陸上運輸（汽車和火車）、工業(yè)和體育休閑產(chǎn)業(yè)等諸多領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)商業(yè)化的應(yīng)用,確立了作為新材料和新技術(shù)的地位[1]。然而Al基體和SiCP之間的界面結(jié)合不理想,以及高溫下SiCP易與Al熔體發(fā)生有害界面反應(yīng)生成脆性的Al4C3相,導(dǎo)致界面結(jié)合較弱等問題地限制了SiCP/Al2014復(fù)合材料在汽車及航天領(lǐng)域的進一步應(yīng)用和發(fā)展。本文在闡述了SiCP/Al復(fù)合材料的界面相關(guān)理論的基礎(chǔ)上列舉了改善SiCP與Al合金潤濕性各種方法,包括添加合金元素,表面預(yù)處理,表面涂覆金屬涂層等,并引用了近期的最新研究成果進行了詳細的分析。
【文章來源】：世界有色金屬. 2016,(07)
【文章頁數(shù)】：3 頁
【部分圖文】：
酸洗(a)和氧化（b）SiCp的能譜面分析圖
70世界有色金屬2016年4月上圖2 鍍鈦SiCP的能譜面分析圖及SiC粉末的XRD圖譜[1] 張荻,張國定,李志強.金屬基復(fù)合材料的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].中國材料進展,2010,29(4):1-7.[2] SHI J L,YAN H G.Preparation of a functionally gradient aluminum alloy metal matrix composite using the technique of spray deposition[J].Materials and Manufacturing Processes,2011,26(10):1236-1241.[3] KADY O E,FATHY A.Effect of SiC particle size on the physical and mechanical properties of extruded Al matrix nanocomposites[J].Materials and Design,2014,54:348-353.[4] 陳素玲,孫學(xué)杰.金屬基復(fù)合材料的分類及制造技術(shù)研究進展[J],電焊機,2011:42(7):90-94.[5] JAYASHREE P K,SHANKAR M C G.Review on effect of silicon carbide(SiC)on stir cast aluminium metal matrix composites[J].International Journal of Current Engineering and Technology,2013,3(3):1061-1071.[6] LEòN C A,DREW R A L.The influence of nickel coating on the wettability of aluminum on ceramics.Composites:Part A,2002,33:1429-1432.[7] MIRACLE D B,DONALDSON S L.ASM Handbook,Volume 21:Composites[M].Press:ASM International(OH).[8] LIU Y B,LIM S C.Recent development in the fabrication of metal matrix particulate composites using powder metallurgy techniques[J].Journal of Materials Science,1994,29(8):1999-2007.[9] VALDEZ S,CAMPILLO B.Synthesis and microstructual characterization of Al-Mg alloy-SiC particle composite[J].Materials Letters,2008,62:2623-2625.[10] LI W,CHEN J.Effect of the SiC particle ori
的加入還能使陶瓷顆粒表面發(fā)生反應(yīng)生成一種新的化合物，從而降低固-液界面能。Levi[20]等人研究發(fā)現(xiàn)，加入反應(yīng)元素之后在界面上形成的新相與熔體之間的潤濕性較好，增加了陶瓷顆粒與金屬之間的潤濕性和粘結(jié)強度。他們認(rèn)為在Al-Mg基復(fù)合材料中，增強體顆粒會與合金熔體發(fā)生反應(yīng)，在其表面生成一層MgAl2O4，增加了復(fù)合材料的界面粘結(jié)強度。2.2表面預(yù)處理在陶瓷顆粒加入鋁合金熔體之前對其進行加熱處理，有利于去除顆粒表面的氣體。Zhao[21]等人研究了SiCp預(yù)處理對鋁合金中加入SiCp時的影響。圖1為酸洗和氧化預(yù)處理的SiCp能譜面分析圖，（a）是酸洗碳化硅的能譜面分析圖。酸洗之后的碳化硅表面比較干凈，沒有其它雜質(zhì)元素的存在。在面分析圖中可以看到，除了C和Si元素之外，在碳化硅表面還有極少量O元素的存在。（b）是氧化碳化硅的能譜面分析圖，SiCp經(jīng)過高溫氧化之后，在碳化硅表面形成的氧化物，均勻的分布于表面之上。由于碳化硅在高溫下容易和鋁發(fā)生反應(yīng)，生成脆性的有害相Al4C3。碳化硅表面存在的氧化層，能夠抑制有害界面反應(yīng)的發(fā)生，阻止或減少有害脆性相Al4C3的生成。（a）（b）圖1 酸洗(a)和氧化（b）SiCp的能譜面分析圖2.3表面涂覆金屬涂層在SiCp表面鍍上一層潤濕性較好的金屬以后，能夠?qū)崿F(xiàn)陶瓷顆粒與金屬基體之間的潤濕。鍍層的方法有很多，包括物理氣相沉積(PVD)、化學(xué)氣相沉積(CVD)、等離子沉積法、電鍍法以及溶膠-凝膠法等。鎳和銅能被許多金屬所潤濕，是常見的涂層金屬材Comprehensive綜合
【參考文獻】：
期刊論文
[1]A TiCx reinforced Fe（Al） matrix composite using in-situ reaction[J]. Xinhua Chen,Hongxiang Zhai,Wenjuan Wang,Shibo Li,Zhenying Huang. Progress in Natural Science:Materials International. 2013(01)
[2]金屬基復(fù)合材料的分類及制造技術(shù)研究進展[J]. 陳素玲,孫學(xué)杰. 電焊機. 2011(07)
[3]粉末冶金金屬基復(fù)合材料的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]. 鄧陳虹,葛啟錄,范愛琴. 粉末冶金工業(yè). 2011(01)
[4]粉末冶金法制備金屬基復(fù)合材料的研究及應(yīng)用[J]. 劉彥強,樊建中,桑吉梅,石力開. 材料導(dǎo)報. 2010(23)
[5]金屬基復(fù)合材料的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J]. 張荻,張國定,李志強. 中國材料進展. 2010(04)
碩士論文
[1]SiC預(yù)處理對SiCp/2014Al復(fù)合材料組織與拉伸性能的影響[D]. 趙衛(wèi)星.吉林大學(xué) 2015
本文編號：3217365
【文章來源】：世界有色金屬. 2016,(07)
【文章頁數(shù)】：3 頁
【部分圖文】：
酸洗(a)和氧化（b）SiCp的能譜面分析圖
70世界有色金屬2016年4月上圖2 鍍鈦SiCP的能譜面分析圖及SiC粉末的XRD圖譜[1] 張荻,張國定,李志強.金屬基復(fù)合材料的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].中國材料進展,2010,29(4):1-7.[2] SHI J L,YAN H G.Preparation of a functionally gradient aluminum alloy metal matrix composite using the technique of spray deposition[J].Materials and Manufacturing Processes,2011,26(10):1236-1241.[3] KADY O E,FATHY A.Effect of SiC particle size on the physical and mechanical properties of extruded Al matrix nanocomposites[J].Materials and Design,2014,54:348-353.[4] 陳素玲,孫學(xué)杰.金屬基復(fù)合材料的分類及制造技術(shù)研究進展[J],電焊機,2011:42(7):90-94.[5] JAYASHREE P K,SHANKAR M C G.Review on effect of silicon carbide(SiC)on stir cast aluminium metal matrix composites[J].International Journal of Current Engineering and Technology,2013,3(3):1061-1071.[6] LEòN C A,DREW R A L.The influence of nickel coating on the wettability of aluminum on ceramics.Composites:Part A,2002,33:1429-1432.[7] MIRACLE D B,DONALDSON S L.ASM Handbook,Volume 21:Composites[M].Press:ASM International(OH).[8] LIU Y B,LIM S C.Recent development in the fabrication of metal matrix particulate composites using powder metallurgy techniques[J].Journal of Materials Science,1994,29(8):1999-2007.[9] VALDEZ S,CAMPILLO B.Synthesis and microstructual characterization of Al-Mg alloy-SiC particle composite[J].Materials Letters,2008,62:2623-2625.[10] LI W,CHEN J.Effect of the SiC particle ori
的加入還能使陶瓷顆粒表面發(fā)生反應(yīng)生成一種新的化合物，從而降低固-液界面能。Levi[20]等人研究發(fā)現(xiàn)，加入反應(yīng)元素之后在界面上形成的新相與熔體之間的潤濕性較好，增加了陶瓷顆粒與金屬之間的潤濕性和粘結(jié)強度。他們認(rèn)為在Al-Mg基復(fù)合材料中，增強體顆粒會與合金熔體發(fā)生反應(yīng)，在其表面生成一層MgAl2O4，增加了復(fù)合材料的界面粘結(jié)強度。2.2表面預(yù)處理在陶瓷顆粒加入鋁合金熔體之前對其進行加熱處理，有利于去除顆粒表面的氣體。Zhao[21]等人研究了SiCp預(yù)處理對鋁合金中加入SiCp時的影響。圖1為酸洗和氧化預(yù)處理的SiCp能譜面分析圖，（a）是酸洗碳化硅的能譜面分析圖。酸洗之后的碳化硅表面比較干凈，沒有其它雜質(zhì)元素的存在。在面分析圖中可以看到，除了C和Si元素之外，在碳化硅表面還有極少量O元素的存在。（b）是氧化碳化硅的能譜面分析圖，SiCp經(jīng)過高溫氧化之后，在碳化硅表面形成的氧化物，均勻的分布于表面之上。由于碳化硅在高溫下容易和鋁發(fā)生反應(yīng)，生成脆性的有害相Al4C3。碳化硅表面存在的氧化層，能夠抑制有害界面反應(yīng)的發(fā)生，阻止或減少有害脆性相Al4C3的生成。（a）（b）圖1 酸洗(a)和氧化（b）SiCp的能譜面分析圖2.3表面涂覆金屬涂層在SiCp表面鍍上一層潤濕性較好的金屬以后，能夠?qū)崿F(xiàn)陶瓷顆粒與金屬基體之間的潤濕。鍍層的方法有很多，包括物理氣相沉積(PVD)、化學(xué)氣相沉積(CVD)、等離子沉積法、電鍍法以及溶膠-凝膠法等。鎳和銅能被許多金屬所潤濕，是常見的涂層金屬材Comprehensive綜合
【參考文獻】：
期刊論文
[1]A TiCx reinforced Fe（Al） matrix composite using in-situ reaction[J]. Xinhua Chen,Hongxiang Zhai,Wenjuan Wang,Shibo Li,Zhenying Huang. Progress in Natural Science:Materials International. 2013(01)
[2]金屬基復(fù)合材料的分類及制造技術(shù)研究進展[J]. 陳素玲,孫學(xué)杰. 電焊機. 2011(07)
[3]粉末冶金金屬基復(fù)合材料的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]. 鄧陳虹,葛啟錄,范愛琴. 粉末冶金工業(yè). 2011(01)
[4]粉末冶金法制備金屬基復(fù)合材料的研究及應(yīng)用[J]. 劉彥強,樊建中,桑吉梅,石力開. 材料導(dǎo)報. 2010(23)
[5]金屬基復(fù)合材料的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J]. 張荻,張國定,李志強. 中國材料進展. 2010(04)
碩士論文
[1]SiC預(yù)處理對SiCp/2014Al復(fù)合材料組織與拉伸性能的影響[D]. 趙衛(wèi)星.吉林大學(xué) 2015
本文編號：3217365
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