SiCp/A390复合材料的组织演变及界面特性研究
发布时间：2020-12-17 09:25
SiCp/A390复合材料由于其较低的密度、较高的硬度、良好的耐磨性、较低热膨胀系数、各向同性等优异的性能,使其成为理想的、较好发展前途的轻质铝基复合材料。热处理工艺是有效提高SiCp/A390复合材料综合性能的重要手段,拓宽复合材料应用范围的重要途径。论文采用粉末冶金法+热挤压制备了SiCp/A390复合材料。利用金相显微镜、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线分析仪（XRD）、高分辨透射电子显微镜（HRTEM）观察和分析了SiCp/A390复合材料在热处理过程中的微观组织演变,表征了复合材料中的界面微观结构及晶体学位相关系。利用万能拉伸试验机、显微硬度计及PCY-Ⅲ型热膨胀系数测试仪测量了不同热处理制度下的复合材料的力学性能及物理性能。通过对比分析,优化出了Si Cp/A390复合材料最佳的热处理工艺制度。研究表明:SiCp/A390复合材料在热挤压后基体中存在一些粗大的金属化合物相,如Al4Cu9,Al5Cu6Mg2,Al23CuFe4相。SiCp/A390复合材料固溶处理后,复合材料中粗大金属化合物相逐渐溶解,固溶温度越高,金属化合物相溶解的越充分;当固溶...
【文章来源】：河南科技大学河南省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
SiC颗粒的SEM像及XRD分析
这类零件需要高的耐磨性及强度，通常添加Cu和Mg合金元素来提高强化相数量，从而显著提高材料的机械性能。Si元素的含量对合金的性能也有重要影响，通常硅的加入量在15-20%之间，合金的高温强度可得到显著提高[42]。另外Si元素也具有优异的物理性能，如较低的热膨胀系数，其值约为4×10-6K-1左右，硅元素加入进一步降低了复合材料的热膨胀系数。因此我们选择Al-Si-Cu-Mg系合金作为复合材料的基体。本实验基体选用雾化介质为氮气的气雾法制备的过饱和 A390 合金粉末。其形貌如图 2-2(a)所示，粉末形状相对规则，多为球状或椭球状。A390 合金粉末的平均粒度为 10 μm，其主要成分为：Si19.3%，Cu1.5%，Mg0.8%，Mn﹤0.1%，Fe﹤0.5%，余量为 Al。A390 合金属于 Al-Si-Cu-Mg 系合金，通过合理的热处理制度可显著提高复合材料的力学性能。图 2-2(b)为 A390 合金粉末的 X 射线衍射图，从图中看到只存在 Al、Si 两相的衍射峰，说明在制备粉末过程中，其它合金元素过饱和固溶于 Al-Si 合金中，为后续复合材料制备过程及热处理过程中过饱和的合金元素从基体中析出形成大量的时效强化相提供良好的基础。
密度也分布不均匀，增加保压时间可以减少复合材料的这种分布不均匀性；卸压后静置30 min，最后将冷压坯脱模取出。制备出的SiCp/A390复合材料冷压坯宏观形貌如图2-4(b)所示。图2-4 单向模压示意图及复合材料冷压坯宏观图像Fig. 2-4 One-way moulded schematic diagram and cold-pressing billet of the composites2.2.3 复合材料烧结烧结是粉末冶金制备 SiCp/A390 复合材料的基本的工序，对粉末冶金零件的物理和力学性能都起着重要的作用[43]。本实验烧结是在 SG-GL1200 气氛保护间开管式炉上进行的。试样烧结过程按烧结工艺曲线进行，烧结工艺曲线如图2-5 所示。图2-5 冷压坯的烧结工艺简图Fig. 2-5 Flow chart of cold-pressing billet sintering process1503505600.5h温度/℃1h4h时间/h随炉冷却
【参考文献】：
期刊论文
[1]面向未来应用的金属基复合材料[J]. 肖伯律,刘振宇,张星星,马宗义. 中国材料进展. 2016(09)
[2]喷射共沉积颗粒增强金属基复合材料的研究现状与进展[J]. 贺毅强,周海生,李俊杰,冯立超. 材料科学与工程学报. 2016(02)
[3]固溶温度及SiC含量对粉末冶金SiC/Al-Mg基复合材料组织与性能的影响[J]. 沈茹娟,周鹏飞,肖代红. 粉末冶金材料科学与工程. 2016(02)
[4]SiC颗粒增强铝基复合材料的制备及组织分析[J]. 赵宇,吴婉. 热加工工艺. 2016(02)
[5]SiC_P/Al基复合材料在等径角挤扭变形中的界面原子扩散行为[J]. 马俊林,钱陈豪,李萍,薛克敏. 复合材料学报. 2016(02)
[6]SiC_p/2024Al复合材料界面的表征及评价（英文）[J]. 柳培,王爱琴,谢敬佩,郝世明. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2015(05)
[7]颗粒增强铝基复合材料界面性能的研究[J]. 孔亚茹,郭强,张荻. 材料导报. 2015(09)
[8]快速凝固过共晶Al-Si合金的显微组织及其热稳定性[J]. 蔡志勇,王日初,张纯,彭超群,解立川. 中国有色金属学报. 2015(03)
[9]等径角挤扭法制备SiC_p/Al复合材料的界面特性[J]. 钱陈豪,李萍,薛克敏,董飞,华睿. 粉末冶金材料科学与工程. 2015(01)
[10]喷射沉积SiCp/Al-Fe-V-Si板坯楔形压制后轧制的显微组织与断裂行为[J]. 贺毅强,胡建斌,张奕,陈志钢,冯立超,陈振华. 中国有色金属学报. 2014(08)
硕士论文
[1]SiC颗粒增强铝基复合材料增强体颗粒预处理及复合工艺研究[D]. 刘凤国.沈阳理工大学 2010
本文编号：2921802
【文章来源】：河南科技大学河南省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
SiC颗粒的SEM像及XRD分析
这类零件需要高的耐磨性及强度，通常添加Cu和Mg合金元素来提高强化相数量，从而显著提高材料的机械性能。Si元素的含量对合金的性能也有重要影响，通常硅的加入量在15-20%之间，合金的高温强度可得到显著提高[42]。另外Si元素也具有优异的物理性能，如较低的热膨胀系数，其值约为4×10-6K-1左右，硅元素加入进一步降低了复合材料的热膨胀系数。因此我们选择Al-Si-Cu-Mg系合金作为复合材料的基体。本实验基体选用雾化介质为氮气的气雾法制备的过饱和 A390 合金粉末。其形貌如图 2-2(a)所示，粉末形状相对规则，多为球状或椭球状。A390 合金粉末的平均粒度为 10 μm，其主要成分为：Si19.3%，Cu1.5%，Mg0.8%，Mn﹤0.1%，Fe﹤0.5%，余量为 Al。A390 合金属于 Al-Si-Cu-Mg 系合金，通过合理的热处理制度可显著提高复合材料的力学性能。图 2-2(b)为 A390 合金粉末的 X 射线衍射图，从图中看到只存在 Al、Si 两相的衍射峰，说明在制备粉末过程中，其它合金元素过饱和固溶于 Al-Si 合金中，为后续复合材料制备过程及热处理过程中过饱和的合金元素从基体中析出形成大量的时效强化相提供良好的基础。
密度也分布不均匀，增加保压时间可以减少复合材料的这种分布不均匀性；卸压后静置30 min，最后将冷压坯脱模取出。制备出的SiCp/A390复合材料冷压坯宏观形貌如图2-4(b)所示。图2-4 单向模压示意图及复合材料冷压坯宏观图像Fig. 2-4 One-way moulded schematic diagram and cold-pressing billet of the composites2.2.3 复合材料烧结烧结是粉末冶金制备 SiCp/A390 复合材料的基本的工序，对粉末冶金零件的物理和力学性能都起着重要的作用[43]。本实验烧结是在 SG-GL1200 气氛保护间开管式炉上进行的。试样烧结过程按烧结工艺曲线进行，烧结工艺曲线如图2-5 所示。图2-5 冷压坯的烧结工艺简图Fig. 2-5 Flow chart of cold-pressing billet sintering process1503505600.5h温度/℃1h4h时间/h随炉冷却
【参考文献】：
期刊论文
[1]面向未来应用的金属基复合材料[J]. 肖伯律,刘振宇,张星星,马宗义. 中国材料进展. 2016(09)
[2]喷射共沉积颗粒增强金属基复合材料的研究现状与进展[J]. 贺毅强,周海生,李俊杰,冯立超. 材料科学与工程学报. 2016(02)
[3]固溶温度及SiC含量对粉末冶金SiC/Al-Mg基复合材料组织与性能的影响[J]. 沈茹娟,周鹏飞,肖代红. 粉末冶金材料科学与工程. 2016(02)
[4]SiC颗粒增强铝基复合材料的制备及组织分析[J]. 赵宇,吴婉. 热加工工艺. 2016(02)
[5]SiC_P/Al基复合材料在等径角挤扭变形中的界面原子扩散行为[J]. 马俊林,钱陈豪,李萍,薛克敏. 复合材料学报. 2016(02)
[6]SiC_p/2024Al复合材料界面的表征及评价（英文）[J]. 柳培,王爱琴,谢敬佩,郝世明. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2015(05)
[7]颗粒增强铝基复合材料界面性能的研究[J]. 孔亚茹,郭强,张荻. 材料导报. 2015(09)
[8]快速凝固过共晶Al-Si合金的显微组织及其热稳定性[J]. 蔡志勇,王日初,张纯,彭超群,解立川. 中国有色金属学报. 2015(03)
[9]等径角挤扭法制备SiC_p/Al复合材料的界面特性[J]. 钱陈豪,李萍,薛克敏,董飞,华睿. 粉末冶金材料科学与工程. 2015(01)
[10]喷射沉积SiCp/Al-Fe-V-Si板坯楔形压制后轧制的显微组织与断裂行为[J]. 贺毅强,胡建斌,张奕,陈志钢,冯立超,陈振华. 中国有色金属学报. 2014(08)
硕士论文
[1]SiC颗粒增强铝基复合材料增强体颗粒预处理及复合工艺研究[D]. 刘凤国.沈阳理工大学 2010
本文编号：2921802
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