SiC P /Al复合材料界面及润湿性研究
发布时间：2021-06-07 21:44
金属基复合材料由于具有轻量化和优异的耐磨、热学和电学性能,逐渐在陆上运输（汽车和火车）、工业和体育休闲产业等诸多领域实现商业化的应用,确立了作为新材料和新技术的地位[1]。然而Al基体和SiCP之间的界面结合不理想,以及高温下SiCP易与Al熔体发生有害界面反应生成脆性的Al4C3相,导致界面结合较弱等问题地限制了SiCP/Al2014复合材料在汽车及航天领域的进一步应用和发展。本文在阐述了SiCP/Al复合材料的界面相关理论的基础上列举了改善SiCP与Al合金润湿性各种方法,包括添加合金元素,表面预处理,表面涂覆金属涂层等,并引用了近期的最新研究成果进行了详细的分析。
【文章来源】：世界有色金属. 2016,(07)
【文章页数】：3 页
【部分图文】：
酸洗(a)和氧化（b）SiCp的能谱面分析图
70世界有色金属2016年4月上图2 镀钛SiCP的能谱面分析图及SiC粉末的XRD图谱[1] 张荻,张国定,李志强.金属基复合材料的现状与发展趋势[J].中国材料进展,2010,29(4):1-7.[2] SHI J L,YAN H G.Preparation of a functionally gradient aluminum alloy metal matrix composite using the technique of spray deposition[J].Materials and Manufacturing Processes,2011,26(10):1236-1241.[3] KADY O E,FATHY A.Effect of SiC particle size on the physical and mechanical properties of extruded Al matrix nanocomposites[J].Materials and Design,2014,54:348-353.[4] 陈素玲,孙学杰.金属基复合材料的分类及制造技术研究进展[J],电焊机,2011:42(7):90-94.[5] JAYASHREE P K,SHANKAR M C G.Review on effect of silicon carbide(SiC)on stir cast aluminium metal matrix composites[J].International Journal of Current Engineering and Technology,2013,3(3):1061-1071.[6] LEòN C A,DREW R A L.The influence of nickel coating on the wettability of aluminum on ceramics.Composites:Part A,2002,33:1429-1432.[7] MIRACLE D B,DONALDSON S L.ASM Handbook,Volume 21:Composites[M].Press:ASM International(OH).[8] LIU Y B,LIM S C.Recent development in the fabrication of metal matrix particulate composites using powder metallurgy techniques[J].Journal of Materials Science,1994,29(8):1999-2007.[9] VALDEZ S,CAMPILLO B.Synthesis and microstructual characterization of Al-Mg alloy-SiC particle composite[J].Materials Letters,2008,62:2623-2625.[10] LI W,CHEN J.Effect of the SiC particle ori
的加入还能使陶瓷颗粒表面发生反应生成一种新的化合物，从而降低固-液界面能。Levi[20]等人研究发现，加入反应元素之后在界面上形成的新相与熔体之间的润湿性较好，增加了陶瓷颗粒与金属之间的润湿性和粘结强度。他们认为在Al-Mg基复合材料中，增强体颗粒会与合金熔体发生反应，在其表面生成一层MgAl2O4，增加了复合材料的界面粘结强度。2.2表面预处理在陶瓷颗粒加入铝合金熔体之前对其进行加热处理，有利于去除颗粒表面的气体。Zhao[21]等人研究了SiCp预处理对铝合金中加入SiCp时的影响。图1为酸洗和氧化预处理的SiCp能谱面分析图，（a）是酸洗碳化硅的能谱面分析图。酸洗之后的碳化硅表面比较干净，没有其它杂质元素的存在。在面分析图中可以看到，除了C和Si元素之外，在碳化硅表面还有极少量O元素的存在。（b）是氧化碳化硅的能谱面分析图，SiCp经过高温氧化之后，在碳化硅表面形成的氧化物，均匀的分布于表面之上。由于碳化硅在高温下容易和铝发生反应，生成脆性的有害相Al4C3。碳化硅表面存在的氧化层，能够抑制有害界面反应的发生，阻止或减少有害脆性相Al4C3的生成。（a）（b）图1 酸洗(a)和氧化（b）SiCp的能谱面分析图2.3表面涂覆金属涂层在SiCp表面镀上一层润湿性较好的金属以后，能够实现陶瓷颗粒与金属基体之间的润湿。镀层的方法有很多，包括物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)、等离子沉积法、电镀法以及溶胶-凝胶法等。镍和铜能被许多金属所润湿，是常见的涂层金属材Comprehensive综合
【参考文献】：
期刊论文
[1]A TiCx reinforced Fe（Al） matrix composite using in-situ reaction[J]. Xinhua Chen,Hongxiang Zhai,Wenjuan Wang,Shibo Li,Zhenying Huang. Progress in Natural Science:Materials International. 2013(01)
[2]金属基复合材料的分类及制造技术研究进展[J]. 陈素玲,孙学杰. 电焊机. 2011(07)
[3]粉末冶金金属基复合材料的研究现状及发展趋势[J]. 邓陈虹,葛启录,范爱琴. 粉末冶金工业. 2011(01)
[4]粉末冶金法制备金属基复合材料的研究及应用[J]. 刘彦强,樊建中,桑吉梅,石力开. 材料导报. 2010(23)
[5]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)
硕士论文
[1]SiC预处理对SiCp/2014Al复合材料组织与拉伸性能的影响[D]. 赵卫星.吉林大学 2015
本文编号：3217365
【文章来源】：世界有色金属. 2016,(07)
【文章页数】：3 页
【部分图文】：
酸洗(a)和氧化（b）SiCp的能谱面分析图
70世界有色金属2016年4月上图2 镀钛SiCP的能谱面分析图及SiC粉末的XRD图谱[1] 张荻,张国定,李志强.金属基复合材料的现状与发展趋势[J].中国材料进展,2010,29(4):1-7.[2] SHI J L,YAN H G.Preparation of a functionally gradient aluminum alloy metal matrix composite using the technique of spray deposition[J].Materials and Manufacturing Processes,2011,26(10):1236-1241.[3] KADY O E,FATHY A.Effect of SiC particle size on the physical and mechanical properties of extruded Al matrix nanocomposites[J].Materials and Design,2014,54:348-353.[4] 陈素玲,孙学杰.金属基复合材料的分类及制造技术研究进展[J],电焊机,2011:42(7):90-94.[5] JAYASHREE P K,SHANKAR M C G.Review on effect of silicon carbide(SiC)on stir cast aluminium metal matrix composites[J].International Journal of Current Engineering and Technology,2013,3(3):1061-1071.[6] LEòN C A,DREW R A L.The influence of nickel coating on the wettability of aluminum on ceramics.Composites:Part A,2002,33:1429-1432.[7] MIRACLE D B,DONALDSON S L.ASM Handbook,Volume 21:Composites[M].Press:ASM International(OH).[8] LIU Y B,LIM S C.Recent development in the fabrication of metal matrix particulate composites using powder metallurgy techniques[J].Journal of Materials Science,1994,29(8):1999-2007.[9] VALDEZ S,CAMPILLO B.Synthesis and microstructual characterization of Al-Mg alloy-SiC particle composite[J].Materials Letters,2008,62:2623-2625.[10] LI W,CHEN J.Effect of the SiC particle ori
的加入还能使陶瓷颗粒表面发生反应生成一种新的化合物，从而降低固-液界面能。Levi[20]等人研究发现，加入反应元素之后在界面上形成的新相与熔体之间的润湿性较好，增加了陶瓷颗粒与金属之间的润湿性和粘结强度。他们认为在Al-Mg基复合材料中，增强体颗粒会与合金熔体发生反应，在其表面生成一层MgAl2O4，增加了复合材料的界面粘结强度。2.2表面预处理在陶瓷颗粒加入铝合金熔体之前对其进行加热处理，有利于去除颗粒表面的气体。Zhao[21]等人研究了SiCp预处理对铝合金中加入SiCp时的影响。图1为酸洗和氧化预处理的SiCp能谱面分析图，（a）是酸洗碳化硅的能谱面分析图。酸洗之后的碳化硅表面比较干净，没有其它杂质元素的存在。在面分析图中可以看到，除了C和Si元素之外，在碳化硅表面还有极少量O元素的存在。（b）是氧化碳化硅的能谱面分析图，SiCp经过高温氧化之后，在碳化硅表面形成的氧化物，均匀的分布于表面之上。由于碳化硅在高温下容易和铝发生反应，生成脆性的有害相Al4C3。碳化硅表面存在的氧化层，能够抑制有害界面反应的发生，阻止或减少有害脆性相Al4C3的生成。（a）（b）图1 酸洗(a)和氧化（b）SiCp的能谱面分析图2.3表面涂覆金属涂层在SiCp表面镀上一层润湿性较好的金属以后，能够实现陶瓷颗粒与金属基体之间的润湿。镀层的方法有很多，包括物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)、等离子沉积法、电镀法以及溶胶-凝胶法等。镍和铜能被许多金属所润湿，是常见的涂层金属材Comprehensive综合
【参考文献】：
期刊论文
[1]A TiCx reinforced Fe（Al） matrix composite using in-situ reaction[J]. Xinhua Chen,Hongxiang Zhai,Wenjuan Wang,Shibo Li,Zhenying Huang. Progress in Natural Science:Materials International. 2013(01)
[2]金属基复合材料的分类及制造技术研究进展[J]. 陈素玲,孙学杰. 电焊机. 2011(07)
[3]粉末冶金金属基复合材料的研究现状及发展趋势[J]. 邓陈虹,葛启录,范爱琴. 粉末冶金工业. 2011(01)
[4]粉末冶金法制备金属基复合材料的研究及应用[J]. 刘彦强,樊建中,桑吉梅,石力开. 材料导报. 2010(23)
[5]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)
硕士论文
[1]SiC预处理对SiCp/2014Al复合材料组织与拉伸性能的影响[D]. 赵卫星.吉林大学 2015
本文编号：3217365
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