放電等離子燒結(jié)制備SiCp-6061鋁基復合材料及其熱變形行為的研究.pdf

1、鋁基復合材料因其低密度、高強度、高彈性模量、高耐磨性能、高熱導率和低熱膨脹系數(shù)等特點得到了人們的關(guān)注，特別是顆粒增強鋁基復合材料不僅擁有其他鋁基復合材料的特性而且更加的經(jīng)濟廉價，從而在航空、航天、汽車、電子等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。但是由于塑性較差，使得顆粒增強鋁基復合材料的塑形加工仍存在一定難度，因此本文采用高能球磨結(jié)合放電等離子燒結(jié)的方法制備了含不同種類、不同體積分數(shù)增強相顆粒的復合材料，并對其制備工藝、流變行為和力學性能進行了深入研究

2、，主要內(nèi)容如下：
　　研究了球磨時間對SiCp/6061復合粉末微觀形貌及結(jié)構(gòu)的影響，發(fā)現(xiàn)在球磨10h之內(nèi)，復合粉末內(nèi)沒有新的物相生成，隨著球磨時間的延長，SiC顆粒分布的均勻化程度提高，6061鋁合金的晶粒尺寸減小，但復合粉末的含氧量逐漸上升，綜合這些因素，確定了復合粉末的最佳球磨時間為3h。
　　根據(jù)放電等離子燒結(jié)過程中6061粉末的收縮曲線分析了6061粉末的致密化過程，通過對不同燒結(jié)溫度6061燒結(jié)體的密度、微觀形貌

3、以及拉伸性能的研究，確定了6061粉末的最佳放電等離子燒結(jié)工藝條件，以此為基礎(chǔ)制備了SiCp/6061復合材料，并對其微觀形貌和拉伸性能進行了分析。結(jié)果表明，SiCp體積分數(shù)和分布狀態(tài)對SiCp/6061復合材料的拉伸強度及塑性有顯著影響，當SiCp體積分數(shù)為15％時復合材料的拉伸強度最高，為236MPa，SiCp體積分數(shù)進一步增加至20%時復合材料的拉伸強度下降至219MPa。
　　采用Gleeble熱模擬試驗機對SiCp/60

4、61復合材料進行了恒應(yīng)變速率等溫壓縮試驗，探討了復合材料熱變形過程中流變應(yīng)力與變形溫度、應(yīng)變速率的關(guān)系；采用Zener-Hollomon參數(shù)模型，確定了復合材料的變形激活能，推導了本構(gòu)方程；并根據(jù)材料動態(tài)模型及Prasad失穩(wěn)判據(jù)建立了10vol%SiCp/6061復合材料的熱加工圖，分析了熱變形過程中復合材料的微觀組織的演變和動態(tài)軟化機制。實驗結(jié)果表明，SiCp/6061復合材料在熱變形過程中的應(yīng)力-應(yīng)變曲線具有明顯的動態(tài)軟化特征，并

5、且流變應(yīng)力隨變形溫度的升高而降低，隨應(yīng)變速率及SiCp體積分數(shù)的升高而提高；10vol.%SiCp/6061復合材料在本文變形條件下有兩個安全加工區(qū)域，分別為：300-425℃、0.1-0.001s-1和450-500℃、1-0.1s-1。在這兩個安全加工區(qū)域內(nèi)的軟化機制分別為動態(tài)回復和動態(tài)再結(jié)晶，其最佳的熱加工條件為：變形溫度500℃、應(yīng)變速率1s-1。
　　研究了軋制溫度、軋制速率、壓下量、球磨時間以及SiCp體積分數(shù)對SiC

6、p/6061復合材料軋制成形性能的影響，確定最佳軋制工藝為軋制溫度500℃，軋制速度0.2m/s、單道次壓下量0.6-0.15mm。在此工藝下制備了厚度為1mm左右的SiCp/6061復合材料薄板，并分析了其微觀形貌和拉伸性能。實驗結(jié)果表明，軋制成形可以起到細化晶粒和提高增強相顆粒均勻化程度的作用，軋制后復合材料的拉伸塑性得到不同程度的改善，拉伸強度大幅度提高，其中，20vol.%SiCp/6061復合材料的拉伸強度和延伸率分別由軋制前