高压凝固Al 2 O 3 /Al-10Si复合材料组织热稳定性及力学性能研究

发布时间：2021-08-07 14:16

　　采用高压凝固的方法在不同压力下（3,4,5 GPa）分别制备了Al₂O₃/Al-10Si复合材料,并分别在160℃保温2,4,6 h的条件下研究了高压凝固A1₂O₃/Al-10Si复合材料的组织热稳定性以及力学性能转变规律。结果表明:热处理导致高压凝固Al₂O₃/Al-10Si复合材料α固溶的Si在热激活的作用下脱溶析出,聚集长大形成细小颗粒弥散分布于α相内,形成沉淀强化;160℃热处理后α相固溶的Si析出,过饱和程度下降,材料性能逐渐趋于稳定,在沉淀强化的共同作用下,Al₂O₃/Al-10Si复合材料抗压强度和压缩率较热处理前均有所上升。而160℃保温4 h的条件下,材料的综合力学性能最好。尤其在5 GPa压力下凝固的Al₂O₃/Al-10Si复合材料,抗压强度可达到716 MPa。 

【文章来源】：稀有金属材料与工程. 2020,49(09)北大核心EISCICSCD

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

高压凝固Al2O3/Al-10Si复合材料XRD图谱

图1 高压凝固Al2O3/Al-10Si复合材料XRD图谱对热处理前后不同压力下高压凝固Al2O3/Al-10Si复合材料中α相进行EDS能谱分析结果如表1所示。经ZAF修正后，各元素的误差均小于1%。可以看出，随着凝固压力上升，Al2O3/Al-10Si复合材料α相中的Si的固溶度也逐渐增加，凝固压力为5 GPa时达到了6.33%。相同的凝固压力下，热处理前后Al2O3/Al-10Si复合材料α相中Si的固溶度，随着保温时间增加，呈降低趋势，也验证了α相中固溶的Si原子随热处理时间的延长而逐渐弥散析出这一现象。

由前面的分析可以看出，高压凝固时Si原子的扩散受到抑制，在高温时具有良好流动性的Si原子在高压凝固后会更多的固溶进Al基体中，并且Si富集区均匀的分布在集体中，并为后续的时效处理析出Si相提供形核质点。在160℃的温度经不同时间热处理后，Si的富集区发生分解，转变形成稳定的Si相。Celotto[16]的研究表明，过饱和度越大，则析出驱动力越大，析出相越容易析出，因此随着压力的增加试样热处理后会形成更多的Si相颗粒。同时，作为一种非稳态结构，过饱和固溶体中的Si元素析出所需要的激活能较低，有研究表明[17,18]，凝固压力高还可以导致材料结构中存在大量缺陷，如位错和空位，有利于β相形核。因此相比常压凝固，高压凝固Al2O3/Al-10Si复合材料α相内会缓慢析出细小颗粒状的β相，而相应的热处理后Al2O3/Al-10Si复合材料α相中的Si相含量增加，易形成沉淀强化，因而位错滑移受到抑制，有利于提高材料的力学性能。图4 5 GPa压力凝固Al2O3/Al-10Si复合材料热处理组织形貌

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3327946