半固態(tài)攪拌制備sic擴(kuò)Gr-ZL101復(fù)合材料組織與性能研究.pdf

1、采用半固態(tài)攪拌常規(guī)溫度(730℃)重力澆注和半固態(tài)攪拌低過(guò)熱度(630℃)重力澆注兩種工藝方法制各出了碳化硅(SiCp)和石墨(Gr)顆粒復(fù)合增強(qiáng)ZLl01鋁基復(fù)合材料，并研究了體積分?jǐn)?shù)不同的增強(qiáng)顆粒對(duì)復(fù)合材料組織與性能的影響。研究表明：通過(guò)以上兩種工藝，能夠制備出增強(qiáng)顆粒分布均勻，且與基體合金結(jié)合良好的顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料。
　　 為了解決增強(qiáng)顆粒與基體合金浸潤(rùn)性差以及分布不均勻等問(wèn)題，在攪拌復(fù)合之前，對(duì)SiCp進(jìn)行1000℃

2、的高溫焙燒預(yù)處理；在復(fù)合材料熔煉制各的過(guò)程中，當(dāng)合金熔化并冷卻到液固相線溫度之間(600℃)時(shí)，加入經(jīng)300℃預(yù)熱的SiCp和Gr，并將攪拌槳轉(zhuǎn)速設(shè)定為1400rad／min，由此產(chǎn)生的漩渦可以把兩種增強(qiáng)顆粒卷入到熔體中，穩(wěn)定攪拌時(shí)間為15min，之后隨著合金熔體升溫至澆注溫度，攪拌速度逐漸減慢。
　　 通過(guò)顯微組織觀察、拉伸測(cè)試、斷口掃描分析、阻尼性能測(cè)試、耐磨性能測(cè)試等方法研究了SiCp／Gr／ZL101復(fù)合材料的顯微組織與

3、性能。
　　 金相顯微組織分析表明：當(dāng)澆注溫度為730℃時(shí)(工藝一)，zL101合金中的初生相為枝晶態(tài)的α-Al，而當(dāng)澆注溫度為630℃(工藝二)時(shí)，ZL101合金中的α-Al由枝晶態(tài)變?yōu)榧?xì)小的薔薇狀，晶粒明顯得到細(xì)化。其中SiCp和Gr在基體相中基本達(dá)到了均勻分布且沒(méi)有出現(xiàn)顆粒團(tuán)聚現(xiàn)象。
　　 拉伸測(cè)試表明：SiCp/Gr/ZL101復(fù)合材料抗拉強(qiáng)度均高于基體合金，而伸長(zhǎng)率均低于基體合金。并且隨著SiCp體積分?jǐn)?shù)的增加

4、，抗拉強(qiáng)度先升高后降低，伸長(zhǎng)率下降。復(fù)合材料的最高抗拉強(qiáng)度達(dá)到191MPa，比ZL101合金提高了32％。在增強(qiáng)顆粒體積分?jǐn)?shù)相同的情況下，通過(guò)工藝二制備而成的復(fù)合材料力學(xué)性能優(yōu)于工藝一制各而成的復(fù)合材料。
　　 斷口分析表明：隨著SiCp含量的增加，復(fù)合材料的塑性明顯下降。
　　 SiCp/Gr/ZL101復(fù)合材料的斷裂方式為韌性斷裂→準(zhǔn)解理斷裂→解理斷裂→沿晶斷裂。
　　 阻尼性能測(cè)試表明：SiCp/Gr／ZL

5、101復(fù)合材料的內(nèi)耗值Q-1高于基體合金，且隨著SiCp體積分?jǐn)?shù)的增加，Q-1也增加。SiCp/Gr／ZL101復(fù)臺(tái)材料的阻尼機(jī)制主要是位錯(cuò)阻尼和界面阻尼。在相同測(cè)試條件且增強(qiáng)顆粒含量相同的情況下，與工藝二相比，通過(guò)工藝一制各而成的復(fù)合材料的阻尼性能更加優(yōu)異。
　　 耐磨性能測(cè)試表明：SiCp／Gr/ZL101復(fù)合材料的耐磨性能明顯優(yōu)于基體合金，且隨著SiCp體積分?jǐn)?shù)的增加，磨損量減小。通過(guò)工藝二制各而成的復(fù)合材料的耐磨性能均優(yōu)