納米SiCp-超細Al復(fù)合材料的制備及組織性能研究.pdf

1、為了探究納米SiC顆粒含量對鋁基復(fù)合材料微觀組織、力學(xué)性能及強化機制的影響規(guī)律,本文以40nm的SiC顆粒為增強體,采用粉末冶金法制備了1vol.％、3vol.%、7vol.%、10vol.%的SiCp/Al復(fù)合材料。對制備過程中涉及到的納米顆粒與鋁粉的球磨工藝進行了系統(tǒng)的研究,優(yōu)化了球磨參數(shù)。利用SEM、TEM、XRD、維氏硬度、萬能電子拉伸機等分析測試手段,確定了復(fù)合材料最佳的工藝參數(shù),觀察分析了不同體積分數(shù)復(fù)合材料的顯微組織,測試

2、了其常溫力學(xué)性能,初步探討了SiC顆粒含量對復(fù)合材料組織、力學(xué)性能及強化機制的影響規(guī)律。
　　對鋁粉與SiC顆粒球磨工藝的研究表明,當(dāng)球磨轉(zhuǎn)速為320rpm時,復(fù)合材料的常溫力學(xué)性能優(yōu)于200rpm轉(zhuǎn)速下得到的復(fù)合材料;在320rpm轉(zhuǎn)速下,球磨24h后球磨中冷焊與斷裂達到平衡,鋁粉晶粒尺寸達到最小;當(dāng)硬脂酸添加量為2.5wt.%時,復(fù)合粉末顆粒的尺寸及鋁粉晶粒尺寸均最小,且SiC顆粒在鋁粉上分布均勻。因此,確定優(yōu)化后的球磨參數(shù)為

3、:轉(zhuǎn)速320rpm球磨時間20h、硬脂酸添加量為2.5wt.%。
　　對不同體積分數(shù)納米SiCp/Al復(fù)合材料的顯微組織研究表明,復(fù)合材料基體上分布的SiC顆粒存在一定的尺寸分布范圍,但總體是分布均勻的且不存在嚴重的團聚現(xiàn)象。由TEM照片表明,復(fù)合材料的晶粒細小,且隨著SiC顆粒含量的增多,晶粒尺寸先增大后減小。1vol.%SiCp/Al復(fù)合材料內(nèi)部幾乎不存在位錯,顆粒含量增大,復(fù)合材料基體中的變形位錯增多。
　　對不同體積

4、分數(shù)納米SiCp/Al復(fù)合材料的常溫力學(xué)性能測試表明,隨著納米SiC顆粒含量的增加,擠壓態(tài)復(fù)合材料的硬度增加,但其抗拉強度、屈服強度、延伸率呈現(xiàn)先增后減的變化趨勢,在SiC顆粒添加量為7vol.%時,復(fù)合材料的抗拉強度、屈服強度達到最大值,分別為452MPa、377MPa,與基體純鋁相比,分別提高了310.9%、416.4%。退火處理對復(fù)合材料的強度影響不大,但能有效改善其塑性,且對塑性的作用程度隨著顆粒含量的減少而增強,退火后1vol