本工作采用一種半固態(tài)攪拌與熱軋工藝制備A356-10%B₄C_p（質(zhì)量分?jǐn)?shù),下同）復(fù)合板材,研究了半固態(tài)攪拌參數(shù)對(duì)A356-10%B₄C_p復(fù)合材料鑄造及熱軋態(tài)顯微組織的影響。研究發(fā)現(xiàn):攪拌溫度為580℃、攪拌時(shí)間為15 min、攪拌轉(zhuǎn)速在800 r/min以內(nèi)時(shí),α-Al的晶粒平均直徑和平均圓度隨著攪拌速度的增加而減小,B₄C顆粒的分布也隨之更加均勻。當(dāng)攪拌轉(zhuǎn)速超過(guò)800 r/min時(shí),α-Al晶粒平均直徑和平均圓度反而不再減小,且B₄C顆粒的分布不均勻。當(dāng)攪拌溫度為580℃、攪拌轉(zhuǎn)速為800 r/min、攪拌時(shí)間在5～35 min內(nèi)時(shí),α-Al晶粒平均直徑和平均圓度隨著攪拌時(shí)間的延長(zhǎng)而減小,B₄C顆粒的分布也隨之均勻。優(yōu)化的工藝參數(shù)為:攪拌溫度為580℃,攪拌轉(zhuǎn)速為800 r/min,攪拌時(shí)間為35 min。該工藝制備的鑄錠經(jīng)過(guò)熱軋后,可獲得表面光潔的A356-10%B₄C_p復(fù)合板材。 

【文章來(lái)源】：材料導(dǎo)報(bào). 2020,34(10)北大核心EICSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：5 頁(yè)

【部分圖文】：

半固態(tài)攪拌復(fù)合熱軋裝置示意圖

圖2為攪拌轉(zhuǎn)速為800 r/min、攪拌時(shí)間為15 min,不同攪拌溫度下制備的A356-10%B4Cp鑄態(tài)的顯微組織。從圖2a可以看出,當(dāng)攪拌溫度為640 ℃時(shí),B4C顆粒偏聚嚴(yán)重。隨著攪拌溫度的降低,當(dāng)攪拌溫度為610 ℃時(shí),如圖2b所示,B4C顆粒的偏聚現(xiàn)象明顯減弱。由圖2c可以看出,當(dāng)攪拌溫度達(dá)到580 ℃時(shí),B4C顆粒的分布變得較為均勻,且α-Al晶粒更加細(xì)小。圖3為攪拌溫度為640 ℃、攪拌轉(zhuǎn)速為800 r/min,攪拌時(shí)間為15 min時(shí),制備的熱軋態(tài)A356-10%B4Cp復(fù)合材料的SEM圖及EDS能譜分析。圖3a中A處所指部分根據(jù)能譜分析(圖3b)結(jié)果可知其為B、C的化合物,經(jīng)分析可以確定該化合物為B4C顆粒。由圖3c能譜分析可知,圖3a中B處所指為基體組織。從圖3a中還可以看出軋制板材表面存在氣孔,這與半固態(tài)攪拌工藝參數(shù)有關(guān),主要是由于攪拌溫度偏高,B4C顆粒偏聚嚴(yán)重,與圖2a所示結(jié)果相吻合。

圖4為不同攪拌溫度下α-Al晶粒平均直徑及平均圓度的關(guān)系圖。從圖4中可以看出,隨著攪拌溫度的降低,A356-10%B4Cp半固態(tài)混合液接近固相溫度,空氣較難卷入,混合液中小顆粒數(shù)量與固相率會(huì)逐漸增加,因此晶粒平均直徑及平均圓度逐漸減小,且B4C顆粒的分布也逐漸均勻。當(dāng)攪拌溫度為640 ℃時(shí),晶粒較粗,α-Al晶粒平均直徑為(140±3) μm,晶粒平均圓度為(5.9±0.2) μm。當(dāng)攪拌溫度降低至610 ℃時(shí),B4C顆粒的分布明顯改善,α-Al晶粒平均直徑降至(90±3) μm,晶粒平均圓度降至(2.5±0.2) μm。當(dāng)攪拌溫度進(jìn)一步下降至580 ℃時(shí),晶粒平均直徑為(63±3) μm,晶粒平均圓度為(1.20±0.2) μm,此時(shí)B4C顆粒的分布更為均勻,晶粒更為細(xì)小,這與圖2所示的顯微組織形貌吻合較好。含有B4C顆粒的A356復(fù)合熔體,在半固態(tài)攪拌過(guò)程中的剪切力可以由式(1)表達(dá):

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]利用幾何優(yōu)化的攪拌設(shè)備改善半固態(tài)攪拌法制備的B4Cp/A356復(fù)合材料的顆粒分布均勻性[J]. 張雪飛,白景元,管仁國(guó),劉燕,周天國(guó).  材料導(dǎo)報(bào). 2019(02)
[2]SiC顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料制動(dòng)盤(pán)的研究[J]. 齊海波,丁占來(lái),樊云昌,姜稚清.  復(fù)合材料學(xué)報(bào). 2001(01)

碩士論文
[1]大變形—等溫耦合制備AZ91D半固態(tài)組織研究[D]. 單曉磊.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2006
[2]攪拌法制備B4C/Al復(fù)合材料的工藝研究[D]. 傅雪瑩.哈爾濱工程大學(xué) 2005



本文編號(hào)：3252517