分散剂对FSP制备IMC/Al复合材料组织与拉伸性能的影响
发布时间：2020-12-25 18:51
采用搅拌摩擦加工(FSP)技术制备了金属间化合物增强铝基(IMC/Al)复合材料,通过扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)和拉伸试验机等研究了分散剂SiC和CNTs对复合材料组织的均匀性、增强相含量与尺寸及拉伸强度的影响。结果表明:通过FSP制备IMC/Al复合材料时出现镍粉团聚现象,团聚体的形状主要为类条形和类椭圆形;分散剂的添加对镍粉的团聚起到抑制作用,改善了复合材料复合区组织的均匀性,其中CNTs抑制镍粉团聚的效果优于SiC的;分散剂的添加促进了铝和镍原位反应的进行,使得复合材料中增强相Al3Ni的数量增多;分散剂的添加提高了复合材料的力学性能,添加CNTs制备复合材料的最大抗拉强度为171MPa,比未添加分散剂制备复合材料的提高了15.5%。
【文章来源】：机械工程材料. 2017年09期 北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
图１不同原料粉的微观形貌Ｆｉｇ．１Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｉｃｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐｏｗｄｅｒ：（ａ）Ｎｉｐｏｗｄｅｒ；（ｂ）ＳｉＣａｎｄ（ｃ）ＣＮＴｓ
距为５ｍｍ，直径和深度均为４ｍｍ。然后将镍粉与分散剂ＳｉＣ或ＣＮＴｓ以体积比１０∶１比例均匀混合，将混合粉填入到铝板盲孔中压实至与表面齐平，之后对填充区域进行ＦＳＰ，制备示意如图２所示。其中搅拌头的轴肩直径为１６ｍｍ，搅拌针形状为圆台形，长度为３．７ｍｍ，端部和根部直径分别为６ｍｍ和８ｍｍ，并带有左螺纹。搅拌摩擦加工过程中，搅拌头的旋转速度为１５００ｒ·ｍｉｎ－１，行进速度为６０ｍｍ·ｍｉｎ－１，搅拌头倾角为２°，加工图２ＦＳＰ制备复合材料示意Ｆｉｇ．２ＳｃｈｅｍａｔｉｃｏｆＦＳＰｔｏｐｒｅｐａｒｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅ道次为５次。用ＦＳＰ技术制备复合材料后，在铝板沿复合区８９
吴志林，等：分散剂对ＦＳＰ制备ＩＭＣ／Ａｌ复合材料组织与拉伸性能的影响图５不同ＩＭＣ／Ａｌ复合材料的微观形貌Ｆｉｇ．５ＭｉｃｒｏｓｃｏｐｉｃｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔＩＭＣ／Ａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ：（ａ）ｗｉｔｈｏｕｔｄｉｓｐｅｒｓａｎｔ；（ｂ）ａｄｄｉｎｇＳｉＣａｎｄ（ｃ）ａｄｄｉｎｇＣＮＴｓ中心线方向的法平面上截取试样，经打磨抛光后用酒精擦洗试样表面，采用凯勒试剂（１％ＨＦ＋１．５％ＨＣｌ＋２．５％ＨＮＯ３＋９５％水，体积分数）对表面进行腐蚀。利用ＶＥＧＡⅡＬＭＨ型扫描电镜及其自带的ＯＸＦＯＲＤＩＮＣＡ型能谱仪观察复合区的微观结构及成分分布，采用Ｄ８ＡＤＶＡＮＣＥ型Ｘ射线衍射仪分析复合区的相组成。按照ＧＢ／Ｔ２２８－２０１０，在ＷＤＳ－１００型电子万能试验机上对复合区试样进行拉伸试验，拉伸试样尺寸如图３所示，拉伸速度为１ｍｍ·ｍｉｎ－１，最大载荷为１０ｋＮ，试验温度为常温。图３拉伸试样的形状与尺寸Ｆｉｇ．３Ｓｈａｐｅａｎｄｄｉｍｅｎｓｉｏｎｏｆｔｅｎｓｉｌｅｓｐｅｃｉｍｅｎ２试验结果与讨论２．１分散剂对组织形貌的影响由图４可知：未添加分散剂制备的复合材料组织上出现形状、大小不同的黑色团聚体，呈不均匀、不连续的分布，复合区中心靠近表面区域的团聚体较为集中，团聚体的最大长度为１．１ｍｍ，因此纯镍粉在ＦＳＰ的过程中发生团聚现象并造成组织的不均匀；加入分散剂后，复合区组织中黑色团聚体的数量明显减少，金属流线结构的连续性和成形效果得到改善；与添加ＳｉＣ相比，添加ＣＮＴｓ分散剂后复合区的表面
【参考文献】：
期刊论文
[1]铝板搅拌摩擦加工后原位自生第二相颗粒及焊核区晶粒尺寸[J]. 陈吉,邓慕阳,陈科,张澜庭,单爱党. 机械工程材料. 2016(04)
[2]搅拌摩擦加工工艺制备ZrO2颗粒增强镁基复合材料的组织与力学性能[J]. 刘守法,夏祥春,王晋鹏. 机械工程材料. 2016(01)
[3]粉末粒度对FSP制备Al-Ni金属间化合物增强铝基复合材料的影响[J]. 强金丽,黄春平,张海军,余亮,柯黎明,黄斌. 稀有金属材料与工程. 2015(07)
[4]搅拌针形状对搅拌摩擦加工制备CNTs/铝基复合材料均匀性的影响[J]. 李文龙,夏春,邢丽,柯黎明. 材料工程. 2014(01)
[5]分散剂对粉末团聚的影响[J]. 郭宝会. 河南科学. 2012(07)
[6]搅拌摩擦加工研究进展及前景展望[J]. 黄春平,柯黎明,邢丽,刘鸽平. 稀有金属材料与工程. 2011(01)
[7]铝基复合材料焊接的研究现状与展望[J]. 马宗义,肖伯律,王东,王全兆,毕敬. 中国材料进展. 2010(04)
[8]金属基复合材料的现状与发展趋势[J]. 张荻,张国定,李志强. 中国材料进展. 2010(04)
[9]超细粉体的团聚机理和表征及消除[J]. 王觅堂,李梅,柳召刚,胡艳宏. 中国粉体技术. 2008(03)
[10]超细粉末的团聚及其消除方法[J]. 曹瑞军,林晨光,孙兰,赵诣林,刘总,贾成厂. 粉末冶金技术. 2006(06)
硕士论文
[1]搅拌摩擦加工制备铝基复合材料组织性能研究[D]. 温雨.兰州理工大学 2014
本文编号：2938207
【文章来源】：机械工程材料. 2017年09期 北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
图１不同原料粉的微观形貌Ｆｉｇ．１Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｉｃｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐｏｗｄｅｒ：（ａ）Ｎｉｐｏｗｄｅｒ；（ｂ）ＳｉＣａｎｄ（ｃ）ＣＮＴｓ
距为５ｍｍ，直径和深度均为４ｍｍ。然后将镍粉与分散剂ＳｉＣ或ＣＮＴｓ以体积比１０∶１比例均匀混合，将混合粉填入到铝板盲孔中压实至与表面齐平，之后对填充区域进行ＦＳＰ，制备示意如图２所示。其中搅拌头的轴肩直径为１６ｍｍ，搅拌针形状为圆台形，长度为３．７ｍｍ，端部和根部直径分别为６ｍｍ和８ｍｍ，并带有左螺纹。搅拌摩擦加工过程中，搅拌头的旋转速度为１５００ｒ·ｍｉｎ－１，行进速度为６０ｍｍ·ｍｉｎ－１，搅拌头倾角为２°，加工图２ＦＳＰ制备复合材料示意Ｆｉｇ．２ＳｃｈｅｍａｔｉｃｏｆＦＳＰｔｏｐｒｅｐａｒｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅ道次为５次。用ＦＳＰ技术制备复合材料后，在铝板沿复合区８９
吴志林，等：分散剂对ＦＳＰ制备ＩＭＣ／Ａｌ复合材料组织与拉伸性能的影响图５不同ＩＭＣ／Ａｌ复合材料的微观形貌Ｆｉｇ．５ＭｉｃｒｏｓｃｏｐｉｃｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔＩＭＣ／Ａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ：（ａ）ｗｉｔｈｏｕｔｄｉｓｐｅｒｓａｎｔ；（ｂ）ａｄｄｉｎｇＳｉＣａｎｄ（ｃ）ａｄｄｉｎｇＣＮＴｓ中心线方向的法平面上截取试样，经打磨抛光后用酒精擦洗试样表面，采用凯勒试剂（１％ＨＦ＋１．５％ＨＣｌ＋２．５％ＨＮＯ３＋９５％水，体积分数）对表面进行腐蚀。利用ＶＥＧＡⅡＬＭＨ型扫描电镜及其自带的ＯＸＦＯＲＤＩＮＣＡ型能谱仪观察复合区的微观结构及成分分布，采用Ｄ８ＡＤＶＡＮＣＥ型Ｘ射线衍射仪分析复合区的相组成。按照ＧＢ／Ｔ２２８－２０１０，在ＷＤＳ－１００型电子万能试验机上对复合区试样进行拉伸试验，拉伸试样尺寸如图３所示，拉伸速度为１ｍｍ·ｍｉｎ－１，最大载荷为１０ｋＮ，试验温度为常温。图３拉伸试样的形状与尺寸Ｆｉｇ．３Ｓｈａｐｅａｎｄｄｉｍｅｎｓｉｏｎｏｆｔｅｎｓｉｌｅｓｐｅｃｉｍｅｎ２试验结果与讨论２．１分散剂对组织形貌的影响由图４可知：未添加分散剂制备的复合材料组织上出现形状、大小不同的黑色团聚体，呈不均匀、不连续的分布，复合区中心靠近表面区域的团聚体较为集中，团聚体的最大长度为１．１ｍｍ，因此纯镍粉在ＦＳＰ的过程中发生团聚现象并造成组织的不均匀；加入分散剂后，复合区组织中黑色团聚体的数量明显减少，金属流线结构的连续性和成形效果得到改善；与添加ＳｉＣ相比，添加ＣＮＴｓ分散剂后复合区的表面
【参考文献】：
期刊论文
[1]铝板搅拌摩擦加工后原位自生第二相颗粒及焊核区晶粒尺寸[J]. 陈吉,邓慕阳,陈科,张澜庭,单爱党. 机械工程材料. 2016(04)
[2]搅拌摩擦加工工艺制备ZrO2颗粒增强镁基复合材料的组织与力学性能[J]. 刘守法,夏祥春,王晋鹏. 机械工程材料. 2016(01)
[3]粉末粒度对FSP制备Al-Ni金属间化合物增强铝基复合材料的影响[J]. 强金丽,黄春平,张海军,余亮,柯黎明,黄斌. 稀有金属材料与工程. 2015(07)
[4]搅拌针形状对搅拌摩擦加工制备CNTs/铝基复合材料均匀性的影响[J]. 李文龙,夏春,邢丽,柯黎明. 材料工程. 2014(01)
[5]分散剂对粉末团聚的影响[J]. 郭宝会. 河南科学. 2012(07)
[6]搅拌摩擦加工研究进展及前景展望[J]. 黄春平,柯黎明,邢丽,刘鸽平. 稀有金属材料与工程. 2011(01)
[7]铝基复合材料焊接的研究现状与展望[J]. 马宗义,肖伯律,王东,王全兆,毕敬. 中国材料进展. 2010(04)
[8]金属基复合材料的现状与发展趋势[J]. 张荻,张国定,李志强. 中国材料进展. 2010(04)
[9]超细粉体的团聚机理和表征及消除[J]. 王觅堂,李梅,柳召刚,胡艳宏. 中国粉体技术. 2008(03)
[10]超细粉末的团聚及其消除方法[J]. 曹瑞军,林晨光,孙兰,赵诣林,刘总,贾成厂. 粉末冶金技术. 2006(06)
硕士论文
[1]搅拌摩擦加工制备铝基复合材料组织性能研究[D]. 温雨.兰州理工大学 2014
本文编号：2938207
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