双级机械搅拌铸造SiC p /A357复合材料的工艺及性能
发布时间：2021-01-11 23:11
以A357铝合金和SiCp粉作为原料,采用双级搅拌桨在不同工艺参数下对SiCp含量为20%的A357复合材料进行搅拌铸造,研究了不同工艺参数对SiCp分布均匀性的影响。对制得的SiCp/A357复合材料进行T6热处理,采用扫描电镜、硬度测试及拉伸试验,分析了热处理前后组织和力学性能的变化。结果表明,采用双级搅拌桨在搅拌温度为610℃,搅拌转速为800 r/min,搅拌时间为20 min下制备的复合材料中SiCp分布均匀性最佳。经T6热处理后,复合材料的抗拉强度和硬度明显上升,抗拉强度达到345 MPa,硬度（HB）为123.3,相比铸态分别提高66%和48.6%。断口分析表明,SiCp/A357复合材料的断裂机制为界面脱粘、Si C颗粒的断裂和基体合金的韧性断裂的混合机制。
【文章来源】：特种铸造及有色合金. 2017,37(06)北大核心
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
SiCp的形貌
p/A357复合材料，通过对搅拌速度、搅拌温度、搅拌时间的控制和优化，实现了SiCp的均匀分布和材料的致密化。对复合材料的组织、性能及热处理进行了研究，为拓展该材料的应用范围和改善复合材料的组织和力学性能提供参考。1试验材料和方法试验所用的增强体是颗粒平均直径为12μm的α-SiCp，其形貌见图1，加入量为20%。基体合金为A357铝合金，其化学成分见表1。图1SiCp的形貌表1A357铝合金的化学成分%wBSiMgFeTiCuZnMnAl7．000．560．070．110．020．050．02余量试验用的搅拌铸造设备示意图见图2，双级搅拌桨图2搅拌铸造设备示意图1．充气系统2．搅拌器3．加粉器4．电机5．热电偶6．控制柜结构见图3，桨的直径为150mm，叶片角度为45°，上下桨间距为123mm，搅拌桨距坩埚底部为37mm。制备时首先将20kgA357铝锭置于中频炉内熔炼至680℃，然后降温至600℃时保温并启动搅拌器，同时通过特制的加粉器将SiCp从铝液上部缓慢加入，工艺参数见表2。整个过程中炉内的压强控制在10Pa以内。搅拌完成后浇注到金属模具中，模具预热温度为200℃。所得铸锭剖面图见图4，从铸锭中心取样进行组织观察及力学性能分析。随后对铸锭进行T6热处理，其工艺为545℃×5h，在175℃时效不同的时间，分析热处理后复合材料的组织及性能。图3双级搅拌桨结构图图4复合材料铸锭剖面图表2搅拌铸造工艺参数试验编号搅拌温度/℃搅拌转速/(r·min－1)搅拌时间/min159050010261050010365050010461020010561080010661080020761080030试样在磨样机上用水砂纸经粗磨、细磨及抛光后，用Killer试剂腐蚀10s，在Ziess-Axiovert200型金相显微镜及JSM-7001F扫描电镜上观察微观组织。采用WDW-200型电子万能试验机测试材料的力学性?
的致密化。对复合材料的组织、性能及热处理进行了研究，为拓展该材料的应用范围和改善复合材料的组织和力学性能提供参考。1试验材料和方法试验所用的增强体是颗粒平均直径为12μm的α-SiCp，其形貌见图1，加入量为20%。基体合金为A357铝合金，其化学成分见表1。图1SiCp的形貌表1A357铝合金的化学成分%wBSiMgFeTiCuZnMnAl7．000．560．070．110．020．050．02余量试验用的搅拌铸造设备示意图见图2，双级搅拌桨图2搅拌铸造设备示意图1．充气系统2．搅拌器3．加粉器4．电机5．热电偶6．控制柜结构见图3，桨的直径为150mm，叶片角度为45°，上下桨间距为123mm，搅拌桨距坩埚底部为37mm。制备时首先将20kgA357铝锭置于中频炉内熔炼至680℃，然后降温至600℃时保温并启动搅拌器，同时通过特制的加粉器将SiCp从铝液上部缓慢加入，工艺参数见表2。整个过程中炉内的压强控制在10Pa以内。搅拌完成后浇注到金属模具中，模具预热温度为200℃。所得铸锭剖面图见图4，从铸锭中心取样进行组织观察及力学性能分析。随后对铸锭进行T6热处理，其工艺为545℃×5h，在175℃时效不同的时间，分析热处理后复合材料的组织及性能。图3双级搅拌桨结构图图4复合材料铸锭剖面图表2搅拌铸造工艺参数试验编号搅拌温度/℃搅拌转速/(r·min－1)搅拌时间/min159050010261050010365050010461020010561080010661080020761080030试样在磨样机上用水砂纸经粗磨、细磨及抛光后，用Killer试剂腐蚀10s，在Ziess-Axiovert200型金相显微镜及JSM-7001F扫描电镜上观察微观组织。采用WDW-200型电子万能试验机测试材料的力学性能，拉伸试样尺寸见图5。采用HBE-3000A型布氏硬度计测试复合材料的硬度，每个试样测5个点，取其平均值。
【参考文献】：
期刊论文
[1]SiCp表面改性对Al-Si基复合材料耐磨性的影响[J]. 杨建林,龙律位,李永靖,朱佳莹,张莹莹. 特种铸造及有色合金. 2016(03)
[2]SiCp增强铝基复合材料的力学性能和断裂机理[J]. 谢敬佩,王行,王爱琴,郝世明. 特种铸造及有色合金. 2014(04)
[3]Synthesis and characterization of 356-SiCp composites by stir casting and compocasting methods[J]. S.AMIRKHANLOU,B.NIROUMAND. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2010(S3)
[4]纳米SiC颗粒增强ADC12铝基复合材料的制备及性能[J]. 高飞鹏,刘世英,张琼元,韦彦锦,李文珍. 特种铸造及有色合金. 2009(12)
[5]液相搅拌铸造法制备SiCp/Al复合材料的力学性能[J]. 曾国勋,黎祚坚,朱和祥,匡国春,白晓军. 特种铸造及有色合金. 2000(06)
[6]高强韧A357合金凝固组织及热处理工艺的研究[J]. 祝汉良,贾均,郭景杰,赵九洲,李沛勇,杨秀玲,朱键,王惟一. 特种铸造及有色合金. 1997(01)
博士论文
[1]SiCp/Al复合材料制备工艺和微结构及性能研究[D]. 程南璞.中南大学 2007
本文编号：2971656
【文章来源】：特种铸造及有色合金. 2017,37(06)北大核心
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
SiCp的形貌
p/A357复合材料，通过对搅拌速度、搅拌温度、搅拌时间的控制和优化，实现了SiCp的均匀分布和材料的致密化。对复合材料的组织、性能及热处理进行了研究，为拓展该材料的应用范围和改善复合材料的组织和力学性能提供参考。1试验材料和方法试验所用的增强体是颗粒平均直径为12μm的α-SiCp，其形貌见图1，加入量为20%。基体合金为A357铝合金，其化学成分见表1。图1SiCp的形貌表1A357铝合金的化学成分%wBSiMgFeTiCuZnMnAl7．000．560．070．110．020．050．02余量试验用的搅拌铸造设备示意图见图2，双级搅拌桨图2搅拌铸造设备示意图1．充气系统2．搅拌器3．加粉器4．电机5．热电偶6．控制柜结构见图3，桨的直径为150mm，叶片角度为45°，上下桨间距为123mm，搅拌桨距坩埚底部为37mm。制备时首先将20kgA357铝锭置于中频炉内熔炼至680℃，然后降温至600℃时保温并启动搅拌器，同时通过特制的加粉器将SiCp从铝液上部缓慢加入，工艺参数见表2。整个过程中炉内的压强控制在10Pa以内。搅拌完成后浇注到金属模具中，模具预热温度为200℃。所得铸锭剖面图见图4，从铸锭中心取样进行组织观察及力学性能分析。随后对铸锭进行T6热处理，其工艺为545℃×5h，在175℃时效不同的时间，分析热处理后复合材料的组织及性能。图3双级搅拌桨结构图图4复合材料铸锭剖面图表2搅拌铸造工艺参数试验编号搅拌温度/℃搅拌转速/(r·min－1)搅拌时间/min159050010261050010365050010461020010561080010661080020761080030试样在磨样机上用水砂纸经粗磨、细磨及抛光后，用Killer试剂腐蚀10s，在Ziess-Axiovert200型金相显微镜及JSM-7001F扫描电镜上观察微观组织。采用WDW-200型电子万能试验机测试材料的力学性?
的致密化。对复合材料的组织、性能及热处理进行了研究，为拓展该材料的应用范围和改善复合材料的组织和力学性能提供参考。1试验材料和方法试验所用的增强体是颗粒平均直径为12μm的α-SiCp，其形貌见图1，加入量为20%。基体合金为A357铝合金，其化学成分见表1。图1SiCp的形貌表1A357铝合金的化学成分%wBSiMgFeTiCuZnMnAl7．000．560．070．110．020．050．02余量试验用的搅拌铸造设备示意图见图2，双级搅拌桨图2搅拌铸造设备示意图1．充气系统2．搅拌器3．加粉器4．电机5．热电偶6．控制柜结构见图3，桨的直径为150mm，叶片角度为45°，上下桨间距为123mm，搅拌桨距坩埚底部为37mm。制备时首先将20kgA357铝锭置于中频炉内熔炼至680℃，然后降温至600℃时保温并启动搅拌器，同时通过特制的加粉器将SiCp从铝液上部缓慢加入，工艺参数见表2。整个过程中炉内的压强控制在10Pa以内。搅拌完成后浇注到金属模具中，模具预热温度为200℃。所得铸锭剖面图见图4，从铸锭中心取样进行组织观察及力学性能分析。随后对铸锭进行T6热处理，其工艺为545℃×5h，在175℃时效不同的时间，分析热处理后复合材料的组织及性能。图3双级搅拌桨结构图图4复合材料铸锭剖面图表2搅拌铸造工艺参数试验编号搅拌温度/℃搅拌转速/(r·min－1)搅拌时间/min159050010261050010365050010461020010561080010661080020761080030试样在磨样机上用水砂纸经粗磨、细磨及抛光后，用Killer试剂腐蚀10s，在Ziess-Axiovert200型金相显微镜及JSM-7001F扫描电镜上观察微观组织。采用WDW-200型电子万能试验机测试材料的力学性能，拉伸试样尺寸见图5。采用HBE-3000A型布氏硬度计测试复合材料的硬度，每个试样测5个点，取其平均值。
【参考文献】：
期刊论文
[1]SiCp表面改性对Al-Si基复合材料耐磨性的影响[J]. 杨建林,龙律位,李永靖,朱佳莹,张莹莹. 特种铸造及有色合金. 2016(03)
[2]SiCp增强铝基复合材料的力学性能和断裂机理[J]. 谢敬佩,王行,王爱琴,郝世明. 特种铸造及有色合金. 2014(04)
[3]Synthesis and characterization of 356-SiCp composites by stir casting and compocasting methods[J]. S.AMIRKHANLOU,B.NIROUMAND. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2010(S3)
[4]纳米SiC颗粒增强ADC12铝基复合材料的制备及性能[J]. 高飞鹏,刘世英,张琼元,韦彦锦,李文珍. 特种铸造及有色合金. 2009(12)
[5]液相搅拌铸造法制备SiCp/Al复合材料的力学性能[J]. 曾国勋,黎祚坚,朱和祥,匡国春,白晓军. 特种铸造及有色合金. 2000(06)
[6]高强韧A357合金凝固组织及热处理工艺的研究[J]. 祝汉良,贾均,郭景杰,赵九洲,李沛勇,杨秀玲,朱键,王惟一. 特种铸造及有色合金. 1997(01)
博士论文
[1]SiCp/Al复合材料制备工艺和微结构及性能研究[D]. 程南璞.中南大学 2007
本文编号：2971656
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