高体积分数Si p /Al复合材料的组织和性能研究
发布时间：2021-01-10 09:03
高体积分数Si含量Sip/Al复合材料具有质量轻、强度高、较低的热膨胀系数以及良好的耐磨性能等特点,是一种新型结构和功能材料,在电子封装和汽车轻量化等领域具有广泛的应用前景。本文使用加压渗流工艺制备Sip/Al复合材料,并通过在固液相线温度附近进行等温热处理的方法消除复合材料中的疏松缺陷,改善复合材料中si颗粒的形态及其与铝基体的结合。所得主要结果和结论如下：（1）研究了加压渗流工艺制备的Sip/Al复合材料的微观特征。结果表明：采用加压渗流法制备的Sip/Al复合材料,其密度为2.1-2.6g/cm3,硅的体积分数在52%-74%之间。Si颗粒在基体合金中分布均匀、分散；复合材料的组织中存在一定的疏松缺陷,主要分布在硅颗粒间较为狭长的缝隙中,并且由顶部至底部逐渐增多；加压渗流过程中发生了硅颗粒中的硅元素向铝液中溶解扩散的过程；硅颗粒的尖锐边缘有钝化趋势,有部分硅相在硅颗粒表面析出,越靠近Sip/Al复合材料顶部的硅颗粒形态和界面结合得到的改善越为明显。（2）研究了硅颗粒尺寸和...
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２喷射沉积工艺装置示意图??
图１．３无压浸渗装置原理图??Ｆｉｇ?１．３?Ｐｒｅｓｓｕｒｅｌｅｓｓ?ｉｎｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ?ｄｅｖｉｃｅ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃｓ??无压浸渗设备工作原理如图１－３所示。要使错液能够自发进行渗透，需要满足??下几个条件。首先赶颗粒间的缝隙通道畅通，呈毛细管状，渗流通道半径越大??铅液渗透越容易。其次要在无压状态下形成自发渗透，必须要克服错液与插颗粒??间的不润湿产生的毛细阻力，因此需要在烙体中加入活性元素Ｍｇ提高铅液与陶瓷??颗粒间的润湿性。最后珪颗粒间缝隙中的特殊气氛和氧气需要得到充分消耗，否??则就会在组织中形成气孔和疏松缺陷??口）无压浸渗法的特点??无压浸渗法因其工艺流程简单，锅娃界面结合强度髙，容易实现工业化生产??而受到广泛的重视，无压浸渗工艺具有Ｗ下优点：??无皮浸渗工艺减少了高温高压设备的利用
湿性直接影响到毛细阻力的大小。接触角，或称润湿角是用来描述润湿性大小的??重要标志，巧为０。当接触角为锐角时，液态金属和增强相之间润湿，如果接触角??为纯角时，则不润湿ｔｗｉ。如图１．４所示，当侣液与Ｓｉ颗粒相接触时，便可在两者??之间产生界面能，而界面能的大小往往是由界面张力来表示。有很多实验表明，??在侣中加入Ｍｇ元素能够提高铅娃间的润湿性，另外错液中的娃含量也会对错液与??娃颗粒间的亲和性产生影响。??讀／澀／無??图１．１接触角与界面张力之间关系的示意图??Ｆｉｇ?１．４?Ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ?ｂｅｔｗｅｅｎ?出ｅ?ｃｏｎｔａｃｔ?ａｎｇｌｅ?ａｎｄ?ｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌ?ｔｅｎｓｉｏｎ??在采用加压渗流法制备Ｓｉｐ／Ａｌ复合材料的工艺过程中，应当适当增加对增强??相和基体之间的润湿性，并且控制界面反应的进行。一般来说，提高增强相和金??属基体两相间的润湿性的同时不可避免地会使两相间发生强烈的化学反应，使侣??珪界面上生成脆性化合物，导致材料强度等性能的降低。因此，在材料制备过程??中通常会优先考虑通过加入Ｍｇ元素和提高铅液中的娃含量来提高铅液与猛颗粒??间的涧湿性，增强铅娃的界面结合。??１．５颗粒增强金属基复合材料的等温处理??颗粒增强金属基复合材料的等温重烙技术是将复合材料再次加热到固液两相??区
【参考文献】：
期刊论文
[1]加压渗流法制备Sip/Al复合材料的研究[J]. 夏明旷,程和法,黄笑梅,程兆虎,余凯,杜承信. 特种铸造及有色合金. 2015(02)
[2]宇航功率电子封装材料研究进展[J]. 万成安,张彬彬,王宁宁,张峻. 材料保护. 2013(S2)
[3]颗粒增强铝基复合材料的研究[J]. 赵龙志,杨敏. 热加工工艺. 2011(20)
[4]粉末冶金生产工艺的两大发展[J]. 曹勇家,钟海林,郝权,李小明,况春江,方玉诚. 粉末冶金工业. 2011(01)
[5]混合稀土含量对A356铝合金组织结构的影响[J]. 唐小龙,彭继华,黄芳亮,许德英,杜日升. 中国有色金属学报. 2010(11)
[6]喷射成形高硅铝合金及其在导电材料方面的应用[J]. 廖文俊,祁红璋,严彪. 金属功能材料. 2010(05)
[7]近液相线半连续铸造过程中A390合金初生硅的形成机理[J]. 王娜,周志敏. 中国有色金属学报. 2010(10)
[8]P-RE复合变质对过共晶Al-20%Si-Mg合金凝固组织的影响[J]. 李兴彬,马幼平,卢绍龙,李秀兰. 轻合金加工技术. 2010(09)
[9]超声波对铝合金熔体的有效细化区域[J]. 谢恩华,李晓谦. 材料科学与工艺. 2010(02)
[10]机械搅拌添加硅颗粒法制备高硅铝合金的研究[J]. 肖志玲,程和法,杨俊,刘铭,张燕瑰. 铸造技术. 2010(04)
硕士论文
[1]高含Si量Sip/Al复合材料的研究[D]. 程兆虎.合肥工业大学 2012
[2]硅颗粒增强金属基复合材料制备工艺的探讨[D]. 吴澎.西安理工大学 2005
本文编号：2968448
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２喷射沉积工艺装置示意图??
图１．３无压浸渗装置原理图??Ｆｉｇ?１．３?Ｐｒｅｓｓｕｒｅｌｅｓｓ?ｉｎｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ?ｄｅｖｉｃｅ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃｓ??无压浸渗设备工作原理如图１－３所示。要使错液能够自发进行渗透，需要满足??下几个条件。首先赶颗粒间的缝隙通道畅通，呈毛细管状，渗流通道半径越大??铅液渗透越容易。其次要在无压状态下形成自发渗透，必须要克服错液与插颗粒??间的不润湿产生的毛细阻力，因此需要在烙体中加入活性元素Ｍｇ提高铅液与陶瓷??颗粒间的润湿性。最后珪颗粒间缝隙中的特殊气氛和氧气需要得到充分消耗，否??则就会在组织中形成气孔和疏松缺陷??口）无压浸渗法的特点??无压浸渗法因其工艺流程简单，锅娃界面结合强度髙，容易实现工业化生产??而受到广泛的重视，无压浸渗工艺具有Ｗ下优点：??无皮浸渗工艺减少了高温高压设备的利用
湿性直接影响到毛细阻力的大小。接触角，或称润湿角是用来描述润湿性大小的??重要标志，巧为０。当接触角为锐角时，液态金属和增强相之间润湿，如果接触角??为纯角时，则不润湿ｔｗｉ。如图１．４所示，当侣液与Ｓｉ颗粒相接触时，便可在两者??之间产生界面能，而界面能的大小往往是由界面张力来表示。有很多实验表明，??在侣中加入Ｍｇ元素能够提高铅娃间的润湿性，另外错液中的娃含量也会对错液与??娃颗粒间的亲和性产生影响。??讀／澀／無??图１．１接触角与界面张力之间关系的示意图??Ｆｉｇ?１．４?Ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ?ｂｅｔｗｅｅｎ?出ｅ?ｃｏｎｔａｃｔ?ａｎｇｌｅ?ａｎｄ?ｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌ?ｔｅｎｓｉｏｎ??在采用加压渗流法制备Ｓｉｐ／Ａｌ复合材料的工艺过程中，应当适当增加对增强??相和基体之间的润湿性，并且控制界面反应的进行。一般来说，提高增强相和金??属基体两相间的润湿性的同时不可避免地会使两相间发生强烈的化学反应，使侣??珪界面上生成脆性化合物，导致材料强度等性能的降低。因此，在材料制备过程??中通常会优先考虑通过加入Ｍｇ元素和提高铅液中的娃含量来提高铅液与猛颗粒??间的涧湿性，增强铅娃的界面结合。??１．５颗粒增强金属基复合材料的等温处理??颗粒增强金属基复合材料的等温重烙技术是将复合材料再次加热到固液两相??区
【参考文献】：
期刊论文
[1]加压渗流法制备Sip/Al复合材料的研究[J]. 夏明旷,程和法,黄笑梅,程兆虎,余凯,杜承信. 特种铸造及有色合金. 2015(02)
[2]宇航功率电子封装材料研究进展[J]. 万成安,张彬彬,王宁宁,张峻. 材料保护. 2013(S2)
[3]颗粒增强铝基复合材料的研究[J]. 赵龙志,杨敏. 热加工工艺. 2011(20)
[4]粉末冶金生产工艺的两大发展[J]. 曹勇家,钟海林,郝权,李小明,况春江,方玉诚. 粉末冶金工业. 2011(01)
[5]混合稀土含量对A356铝合金组织结构的影响[J]. 唐小龙,彭继华,黄芳亮,许德英,杜日升. 中国有色金属学报. 2010(11)
[6]喷射成形高硅铝合金及其在导电材料方面的应用[J]. 廖文俊,祁红璋,严彪. 金属功能材料. 2010(05)
[7]近液相线半连续铸造过程中A390合金初生硅的形成机理[J]. 王娜,周志敏. 中国有色金属学报. 2010(10)
[8]P-RE复合变质对过共晶Al-20%Si-Mg合金凝固组织的影响[J]. 李兴彬,马幼平,卢绍龙,李秀兰. 轻合金加工技术. 2010(09)
[9]超声波对铝合金熔体的有效细化区域[J]. 谢恩华,李晓谦. 材料科学与工艺. 2010(02)
[10]机械搅拌添加硅颗粒法制备高硅铝合金的研究[J]. 肖志玲,程和法,杨俊,刘铭,张燕瑰. 铸造技术. 2010(04)
硕士论文
[1]高含Si量Sip/Al复合材料的研究[D]. 程兆虎.合肥工业大学 2012
[2]硅颗粒增强金属基复合材料制备工艺的探讨[D]. 吴澎.西安理工大学 2005
本文编号：2968448
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