采用高壓凝固的方法在不同壓力下（3,4,5 GPa）分別制備了Al₂O₃/Al-10Si復(fù)合材料,并分別在160℃保溫2,4,6 h的條件下研究了高壓凝固A1₂O₃/Al-10Si復(fù)合材料的組織熱穩(wěn)定性以及力學(xué)性能轉(zhuǎn)變規(guī)律。結(jié)果表明:熱處理導(dǎo)致高壓凝固Al₂O₃/Al-10Si復(fù)合材料α固溶的Si在熱激活的作用下脫溶析出,聚集長大形成細(xì)小顆粒彌散分布于α相內(nèi),形成沉淀強(qiáng)化;160℃熱處理后α相固溶的Si析出,過飽和程度下降,材料性能逐漸趨于穩(wěn)定,在沉淀強(qiáng)化的共同作用下,Al₂O₃/Al-10Si復(fù)合材料抗壓強(qiáng)度和壓縮率較熱處理前均有所上升。而160℃保溫4 h的條件下,材料的綜合力學(xué)性能最好。尤其在5 GPa壓力下凝固的Al₂O₃/Al-10Si復(fù)合材料,抗壓強(qiáng)度可達(dá)到716 MPa。 

【文章來源】：稀有金屬材料與工程. 2020,49(09)北大核心EISCICSCD

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【部分圖文】：

高壓凝固Al2O3/Al-10Si復(fù)合材料XRD圖譜

圖1 高壓凝固Al2O3/Al-10Si復(fù)合材料XRD圖譜對熱處理前后不同壓力下高壓凝固Al2O3/Al-10Si復(fù)合材料中α相進(jìn)行EDS能譜分析結(jié)果如表1所示。經(jīng)ZAF修正后，各元素的誤差均小于1%�？梢钥闯觯S著凝固壓力上升，Al2O3/Al-10Si復(fù)合材料α相中的Si的固溶度也逐漸增加，凝固壓力為5 GPa時(shí)達(dá)到了6.33%。相同的凝固壓力下，熱處理前后Al2O3/Al-10Si復(fù)合材料α相中Si的固溶度，隨著保溫時(shí)間增加，呈降低趨勢，也驗(yàn)證了α相中固溶的Si原子隨熱處理時(shí)間的延長而逐漸彌散析出這一現(xiàn)象。

由前面的分析可以看出，高壓凝固時(shí)Si原子的擴(kuò)散受到抑制，在高溫時(shí)具有良好流動性的Si原子在高壓凝固后會更多的固溶進(jìn)Al基體中，并且Si富集區(qū)均勻的分布在集體中，并為后續(xù)的時(shí)效處理析出Si相提供形核質(zhì)點(diǎn)。在160℃的溫度經(jīng)不同時(shí)間熱處理后，Si的富集區(qū)發(fā)生分解，轉(zhuǎn)變形成穩(wěn)定的Si相。Celotto[16]的研究表明，過飽和度越大，則析出驅(qū)動力越大，析出相越容易析出，因此隨著壓力的增加試樣熱處理后會形成更多的Si相顆粒。同時(shí)，作為一種非穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)，過飽和固溶體中的Si元素析出所需要的激活能較低，有研究表明[17,18]，凝固壓力高還可以導(dǎo)致材料結(jié)構(gòu)中存在大量缺陷，如位錯和空位，有利于β相形核。因此相比常壓凝固，高壓凝固Al2O3/Al-10Si復(fù)合材料α相內(nèi)會緩慢析出細(xì)小顆粒狀的β相，而相應(yīng)的熱處理后Al2O3/Al-10Si復(fù)合材料α相中的Si相含量增加，易形成沉淀強(qiáng)化，因而位錯滑移受到抑制，有利于提高材料的力學(xué)性能。圖4 5 GPa壓力凝固Al2O3/Al-10Si復(fù)合材料熱處理組織形貌

【參考文獻(xiàn)】：
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