采用直接電熱粉末半固態(tài)觸變成形法制備Si C不同體積分?jǐn)?shù)（10vol%、20vol%、30vol%、40vol%）的Si C/2024Al復(fù)合材料。利用掃描電鏡觀察復(fù)合材料的微觀組織,通過檢測其物理性能和力學(xué)性能,獲得Si C體積含量和熱處理對Si C/2024Al復(fù)合材料組織與性能的影響規(guī)律。結(jié)果顯示:隨著Si C體積含量的增大,復(fù)合材料的組織出現(xiàn)了程度不一的Si C顆粒團(tuán)聚,使材料的致密度下降;經(jīng)過T6熱處理后,Si C/2024Al復(fù)合材料抗拉強(qiáng)度在20vol%時(shí)達(dá)到最大值（505 MPa）,比完全退火態(tài)提高了68.3%;布氏硬度在40vol%達(dá)到最大值（244 HB）,比完全退火態(tài)提高了41.0%。 

【文章來源】：熱加工工藝. 2020,49(12)北大核心

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

Si C不同體積分?jǐn)?shù)的復(fù)合材料SEM照片

本文實(shí)驗(yàn)所用基體材料為某公司生產(chǎn)的平均直徑15～50μm的2024鋁合金粉末，圖1為2024鋁合金粉末、SiC顆粒的微觀形貌。2024鋁合金的化學(xué)成分見表1。增強(qiáng)體為山東某公司生產(chǎn)的綠色α-SiC，平均粒徑5μm，呈不規(guī)則多棱角狀，性能參數(shù)見表2。原始的SiC顆粒粉體需做預(yù)處理才能獲得更好的性能，處理后的微觀顆粒形貌見圖1(b）。預(yù)處理工藝為將原始SiC顆粒粉體置于高溫升降爐中，在空氣氣氛下，將粉體加熱到1100℃保溫3h，使其表面生成SiO2膜，目的是改善SiC與基體金屬之間的浸潤性，自然冷卻到室溫取出粉體，用10%氫氟酸加磨球在球磨機(jī)中酸洗整形5h，將磨好的Si C顆粒清洗、過濾、烘干備用，該過程不僅去除了顆粒表面的污染和附著物，也改善了界面結(jié)合性。將處理過的SiC顆粒粉體分別以10vol%、20vol%、30vol%、40vol%與2024鋁合金粉末在充氬氣保護(hù)條件下在行星球磨機(jī)中混料，球料比為2:1，球磨時(shí)間1h，轉(zhuǎn)速200r/min，最終得到混合均勻的復(fù)合粉體。然后開始裝模，將混合均勻的粉體倒入刷好涂料的石墨模具中，接著將模具放入四柱液壓機(jī)箱體模座上面預(yù)壓密實(shí)粉體，保證通電過程中電流能順利通過粉體，有利于熱量的產(chǎn)生和傳導(dǎo)。該實(shí)驗(yàn)在低真空環(huán)境下進(jìn)行，通過真空機(jī)組對箱體抽真空防止了升溫過程中鋁液被氧化，當(dāng)真空度達(dá)到10Pa時(shí)，給模具通直流電，以500A/2min速率上調(diào)電流，通過紅外測溫儀記錄并且控制模具溫度，當(dāng)模具升溫至570～580℃保溫20min，再以40MPa壓力持續(xù)保壓4min，使熔融狀態(tài)下的鋁液在SiC顆粒間隙中充分流動以提高材料致密度。施壓過程中由于粉體間間隙變小、電阻降低，石墨模具從發(fā)紅到變暗，溫度顯著降低。等模具冷卻至室溫后拆模取出樣品，得到準(zhǔn)200mm×15mm的試樣，接下來對其在390℃保溫1h去應(yīng)力完全退火（記為O態(tài)），用電火花線切割得到要測具體性能的小試樣，對其中一部分試樣進(jìn)行T6態(tài)熱處理（505℃固溶2h+常溫水淬+180℃時(shí)效10h）。

對于復(fù)合材料而言，Si C顆粒不同加入量會改變Si C顆粒在基體中的分布狀況，從而導(dǎo)致材料的密度和致密度發(fā)生變化。Si C顆粒加入量很大時(shí)，容易在最后的保壓成形過程出現(xiàn)SiC顆�；瑒邮茏璧默F(xiàn)象，導(dǎo)致材料的密實(shí)性變差、空洞變多，從而引起致密度降低。圖3為SiC不同體積分?jǐn)?shù)的復(fù)合材料的密度和致密度。當(dāng)SiC顆粒加入量為10vol%時(shí)，密度的理論值和實(shí)測值差值最小；當(dāng)Si C加入量為40vol%時(shí)，理論值和實(shí)測值差值最大。造成這種結(jié)果的原因是SiC顆粒加入量的變大會使其在保壓成形過程中滑動能力變差，顆粒更容易聚集到一起導(dǎo)致顆粒間隙變多造成復(fù)合材料的致密度下降，這會導(dǎo)致基體合金與增強(qiáng)體顆粒的結(jié)合狀態(tài)變?nèi)酰奂谝粔K的SiC顆粒不能被壓實(shí)，減少了增強(qiáng)相與基體相的結(jié)合面，最終的結(jié)果就是導(dǎo)致復(fù)合材料的性能變差[8]。2.3 抗拉強(qiáng)度與伸長率

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]碳化硅體積分?jǐn)?shù)對SiCp/Al-30Si復(fù)合材料組織與性能的影響[J]. 倪增磊,王愛琴,謝敬佩,方明,張利軍.  粉末冶金材料科學(xué)與工程. 2013(01)
[2]SiCp/Al復(fù)合材料的制備方法及研究方向[J]. 崔朝英.  沈陽電力高等�？茖W(xué)校學(xué)報(bào). 2002(03)



本文編號：3427505