陶瓷颗粒增强SiC p /Al铝基复合材料制备和性能研究
发布时间：2021-06-28 15:59
采用液态搅拌铸造工艺制备了体积分数为15%和20%的Si Cp/ZL108两种铝基复合材料,通过拉伸测试、组织观察和耐磨性能实验,研究了增强颗粒Si C对基体合金的显微组织、力学性能与耐磨性能的影响。结果表明,在基体ZL108中加入不同体积分数的Si Cp后,颗粒分布均匀,组织致密,增加了复合材料中的位错密度,力学性能、弹性模量得到提高,材料的磨损性能有大幅度的改善,Si Cp的良好支撑作用、导热性能和高体积分数是复合材料耐磨性能优良的主要原因。
【文章来源】：铸造. 2017,66(04)北大核心CSCD
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
预处理温度对15volSiCp/ZL108材料增强体分布的影响
合材料的强度较基体不断得到提高，弹性模量也随之增加。添加15vol%SiCp，基体抗拉强度增大约23.5%，屈服强度提高约12.6%，硬度提高约23.1%，弹性模量增加约15.5%；当增加SiCp的含量至20vol%，复合材料的抗拉强度又进一步得到改善，达373MPa，硬度和弹性模量进一步得到改善。而且，对复合材料拉伸断口分析表明，组织中未发现明显气孔和夹杂，断口组织致密。复合材料的强化与基体中的高密度位错相关。颗粒增强型复合材料，承受载荷主要是依靠基体材料，其强度主要取决于分散粒子阻碍位错运动的能力[17]。图320vol%SiCp/ZL108复合材料中SiC颗粒的分布Fig.3DistributionofSiCpin20vol%SiCp/ZL108composite表3SiCp/ZL108复合材料拉伸性能Table3TensilepropertiesofSiCp/ZL108composites样品编号ABC抗拉强度Rm/MPa285352373屈服强度Rp0.2/MPa261294304弹性模量E/GPa718289布氏硬度HB90.4111.3124.6FOUNDRYApr.2017334Vol.66No.4
艹寤饔αΓ?约跎僭銮肯嗟?失效作用。因此，在制备工艺允许的条件下，提高增强颗粒的含量对于提高复合材料的耐磨性能具有积极的作用。表4两种SiCp/ZL108复合材料磨损实验结果Table4TestresultsofabrasivewearfortwokindsofSiCp/ZL108composites注：相对耐磨性1/ε=0.00753/ΔW样品编号ABC初始质量/g0.68960.67720.6781磨损后质量/g0.61430.67040.6742磨损率ΔW/g0.07530.00680.0039相对耐磨性1/ε111.0719.31（a）15vol%SiCp/ZL108复合材料（b）ZL108基体合金材料图415vol%SiCp/ZL108复合材料和ZL108基体材料摩擦面的组织形貌Fig.4MicrostructureoffrictionsurfaceforSiCp/ZL108compositesandZL108matrixalloy3结论（1）采用液态搅拌铸造法成功制备了SiCp含量分别为15vol%、20vol%的颗粒增强SiCp/ZL108铝基复合材料，颗粒在基体中弥散均匀分布，无明显团聚、气孔和夹杂等组织缺陷。合理增加Mg含量可以改善SiCp与基体润湿性，改善颗粒的均匀分布。（2）增强颗粒SiC的加入，提高复合材料的抗拉强度和弹性模量，最高增幅分别为30.9%、25.4%。随SiCp含量增加，耐磨性能显著得到改善与提高，含量为15vol%、20vol%复合材料的相对耐磨性分别为11.07和19.31。（3）复合材料中的SiCp增强相起到良好的支撑作用，减少基体与对磨件的接触。SiCp的加入提高材料的流变强度，阻碍基体材料塑性变形的发生，降低粘着磨损程度。硬质增强相主要承担磨损应力，而基体铸造郝世明等：陶瓷颗粒增强SiCp/Al铝基复合材料制备和性能研究335
【参考文献】：
期刊论文
[1]搅拌铸造SiCp/Al-7．0%Si复合材料的三维微观组织模拟[J]. 李斌,许庆彦,李旭东,柳百成. 金属学报. 2006(08)
[2]颗粒增强铝基复合材料制备方法及其表面处理技术[J]. 王向荣,田彦文,李建伟. 轻合金加工技术. 2006(02)
[3]搅拌铸造SiCp/ZL101复合材料孔隙率的研究[J]. 李明伟,韩建民,李卫京,崔世海,王金华. 北方交通大学学报. 2004(01)
[4]常规铸造工艺条件下SiCp/Al-Si复合材料中的界面反应[J]. 郭建,王西科,沈宁福. 材料工程. 2003(12)
[5]颗粒增强铝基复合材料的研究[J]. 陈秋玲,孙艳. 中国资源综合利用. 2003(06)
[6]颗粒增强铝基复合材料的研制、应用与发展[J]. 樊建中,桑吉梅,石力开. 材料导报. 2001(10)
[7]颗粒增强型铝基复合材料搅熔工艺研究[J]. 柴跃生,王录才. 太原重型机械学院学报. 2000(04)
[8]搅拌铸造金属基复合材料铸锭的气孔率[J]. 李昊,桂满昌,周彼德. 宇航材料工艺. 1997(02)
[9]铝基颗粒复合材料与性能的研究[J]. 潘冶,高志强,孙国雄. 东南大学学报. 1993(S1)
本文编号：3254619
【文章来源】：铸造. 2017,66(04)北大核心CSCD
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
预处理温度对15volSiCp/ZL108材料增强体分布的影响
合材料的强度较基体不断得到提高，弹性模量也随之增加。添加15vol%SiCp，基体抗拉强度增大约23.5%，屈服强度提高约12.6%，硬度提高约23.1%，弹性模量增加约15.5%；当增加SiCp的含量至20vol%，复合材料的抗拉强度又进一步得到改善，达373MPa，硬度和弹性模量进一步得到改善。而且，对复合材料拉伸断口分析表明，组织中未发现明显气孔和夹杂，断口组织致密。复合材料的强化与基体中的高密度位错相关。颗粒增强型复合材料，承受载荷主要是依靠基体材料，其强度主要取决于分散粒子阻碍位错运动的能力[17]。图320vol%SiCp/ZL108复合材料中SiC颗粒的分布Fig.3DistributionofSiCpin20vol%SiCp/ZL108composite表3SiCp/ZL108复合材料拉伸性能Table3TensilepropertiesofSiCp/ZL108composites样品编号ABC抗拉强度Rm/MPa285352373屈服强度Rp0.2/MPa261294304弹性模量E/GPa718289布氏硬度HB90.4111.3124.6FOUNDRYApr.2017334Vol.66No.4
艹寤饔αΓ?约跎僭銮肯嗟?失效作用。因此，在制备工艺允许的条件下，提高增强颗粒的含量对于提高复合材料的耐磨性能具有积极的作用。表4两种SiCp/ZL108复合材料磨损实验结果Table4TestresultsofabrasivewearfortwokindsofSiCp/ZL108composites注：相对耐磨性1/ε=0.00753/ΔW样品编号ABC初始质量/g0.68960.67720.6781磨损后质量/g0.61430.67040.6742磨损率ΔW/g0.07530.00680.0039相对耐磨性1/ε111.0719.31（a）15vol%SiCp/ZL108复合材料（b）ZL108基体合金材料图415vol%SiCp/ZL108复合材料和ZL108基体材料摩擦面的组织形貌Fig.4MicrostructureoffrictionsurfaceforSiCp/ZL108compositesandZL108matrixalloy3结论（1）采用液态搅拌铸造法成功制备了SiCp含量分别为15vol%、20vol%的颗粒增强SiCp/ZL108铝基复合材料，颗粒在基体中弥散均匀分布，无明显团聚、气孔和夹杂等组织缺陷。合理增加Mg含量可以改善SiCp与基体润湿性，改善颗粒的均匀分布。（2）增强颗粒SiC的加入，提高复合材料的抗拉强度和弹性模量，最高增幅分别为30.9%、25.4%。随SiCp含量增加，耐磨性能显著得到改善与提高，含量为15vol%、20vol%复合材料的相对耐磨性分别为11.07和19.31。（3）复合材料中的SiCp增强相起到良好的支撑作用，减少基体与对磨件的接触。SiCp的加入提高材料的流变强度，阻碍基体材料塑性变形的发生，降低粘着磨损程度。硬质增强相主要承担磨损应力，而基体铸造郝世明等：陶瓷颗粒增强SiCp/Al铝基复合材料制备和性能研究335
【参考文献】：
期刊论文
[1]搅拌铸造SiCp/Al-7．0%Si复合材料的三维微观组织模拟[J]. 李斌,许庆彦,李旭东,柳百成. 金属学报. 2006(08)
[2]颗粒增强铝基复合材料制备方法及其表面处理技术[J]. 王向荣,田彦文,李建伟. 轻合金加工技术. 2006(02)
[3]搅拌铸造SiCp/ZL101复合材料孔隙率的研究[J]. 李明伟,韩建民,李卫京,崔世海,王金华. 北方交通大学学报. 2004(01)
[4]常规铸造工艺条件下SiCp/Al-Si复合材料中的界面反应[J]. 郭建,王西科,沈宁福. 材料工程. 2003(12)
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[6]颗粒增强铝基复合材料的研制、应用与发展[J]. 樊建中,桑吉梅,石力开. 材料导报. 2001(10)
[7]颗粒增强型铝基复合材料搅熔工艺研究[J]. 柴跃生,王录才. 太原重型机械学院学报. 2000(04)
[8]搅拌铸造金属基复合材料铸锭的气孔率[J]. 李昊,桂满昌,周彼德. 宇航材料工艺. 1997(02)
[9]铝基颗粒复合材料与性能的研究[J]. 潘冶,高志强,孙国雄. 东南大学学报. 1993(S1)
本文编号：3254619
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