成形压力对SiC p /2024铝基复合材料性能的影响

发布时间：2021-07-06 21:43

　　采用直热法粉末触变成形工艺制备了SiCp体积分数为60%的SiC_p/2024铝基复合材料,研究了成形压力对其孔隙率、抗弯强度、热膨胀系数的影响。结果表明,成形压力过大不利于提高复合材料的密度;成形压力为60 MPa时,复合材料的抗弯强度最大,为289.33MPa;随着成形压力增加,复合材料的热膨胀系数先增加后减小。在成形压力为60 MPa时,复合材料在200℃的热膨胀系数最小,为6.687×10^-6 K^-1。 

【文章来源】：特种铸造及有色合金. 2020,40(01)北大核心

【文章页数】：4 页

【部分图文】：

直热法粉末触变成形设备示意图

图2为不同成形压力下SiCp/2024铝基复合材料的金相组织。可以看出，白色相为SiCp，黑色相为铝基体。成形压力从35 MPa增加到60 MPa，铝基体中出现无SiCp填充的区域面积减小，颗粒的分布均匀性增加。可见随着成形压力增加，铝液的填充性能增强，SiCp在铝液中的流动性增加。在成形压力为40 MPa时，发现SiCp有碎裂现象；成形压力为45MPa时，碎裂产生的小SiCp增多；成形压力为50 MPa时，有大量破碎的小SiCp产生；成形压力为60MPa时，100μm左右的SiCp基本上都发生了破碎。2.2 密度与孔隙率分析

SiCp在破碎时会产生更小的不同粒径的SiCp。大颗粒与小颗粒相结合，小颗粒可以填充在大颗粒间隙之间，有利于降低孔隙率[7]。随着成形压力增加，破碎产生的不同粒径的小SiCp均匀分布在大颗粒SiCp的周围。SiCp破碎后，原本填充在大颗粒SiCp间隙的铝被铝和小SiCp所取代，SiCp得到重新的分布和排列。由于成形压力的增加有助于改善铝液在SiCp间的填充性能，使SiCp在铝液中的流动性增强，SiCp分布变得更加均匀[8]。铝液的填充性能好，SiCp间隙容易被铝液渗透，从而减少SiCp/2024铝基复合材料中的孔洞，同时其致密度得到提高。SiCp的流动性影响SiCp在Al基体中的移动重排行为。SiCp的流动性差会导致颗粒不能在基体中均匀分布，存在团聚现象，见图2a。团聚的SiCp在边缘接触的地方产生不容易被铝液填充的颗粒间隙，从而使SiCp/2024铝基复合材料中的孔洞增多，导致SiCp/2024铝基复合材料的致密度下降。

【参考文献】：
期刊论文
[1]SiC颗粒级配对SiCp/Al复合材料微观结构和性能的影响[J]. 王武杰,洪雨,刘家琴,吴玉程.  中国有色金属学报. 2018(12)
[2]SiC粒径比及体积比对SiCp/Al-5Si-2.5Mg复合材料组织及性能影响[J]. 王武杰,洪雨,吴玉程.  材料热处理学报. 2018(07)
[3]烧结温度对SiCp/Al复合材料组织与性能的影响[J]. 刘兴丹,阎峰云,赵红娟,陈体军,马郁柏.  粉末冶金材料科学与工程. 2017(01)
[4]粒度组合对SiCp/Al复合材料组织与性能的影响[J]. 贺小祥,阎峰云,刘振华,李先.  特种铸造及有色合金. 2015(07)
[5]Al/SiCp陶瓷基复合材料伪半固态触变成形[J]. 罗守靖,程远胜,杜之明.  特种铸造及有色合金. 2005(01)
[6]SiCp／2024Al复合材料拉伸断裂过程的SEM研究[J]. 马宗义,吕毓雄,毕敬,张玉政.  材料工程. 1995(05)

硕士论文
[1]粉末混合触变成形制备SiCp/Al基复合材料中半固态组织的研究[D]. 付伟.兰州理工大学 2013



本文编号：3269025