碳化硅颗粒增强铝基复合材料的制备及其性能研究

碳化硅颗粒增强铝基复合材料的制备及其性能研究

作者:师大云端图书馆 时间:2016-07-05 分类:参考文献 喜欢:3747
师大云端图书馆

【摘要】颗粒增强铝基复合材料具有较高的比强度、比刚度、弹性模量、耐磨性和低的热膨胀系数等优异的性能。铝基复合材料强化机制可归纳为微观力学机制和位错机制两个方面。对于颗粒增强铝基复合材料,利用位错理论为基础的微观结构强化机制来解释,是目前最常用的。增强相的加入会引起金属微观结构发生重大变化,如位错密度明显增加、基体晶粒细化、亚晶尺寸减小等,也会进一步改变复合材料的力学性能。本文采用半固态搅拌铸造法制备了SiC颗粒增强铝基复合材料,首先研究了加入不同质量分数Mg和高温氧化SiC颗粒的(Al基体、Al-4wt.%SiC、Al-4wt.%高温氧化SiC,Mg的质量分数从0wt.%到4wt.%以1wt.%的含量递增)铝基复合材料的微观结构和力学性能,其次又对相关试样采取了适当的热处理工艺,对在495℃进行固溶处理时,不同固溶时间(1h、2h、3h)下基体材料和SiC颗粒增强铝基复合材料的时效行为进行了研究。检测及分析结果显示:1.采用半固态搅拌铸造法制备出的SiC颗粒增强铝基复合材料,SiC颗粒在基体合金中分布比较均匀,SiC颗粒表面没有出现孔洞。高温氧化SiC颗粒后表面生成的Si02晶层与Al反应生成的Si和MgAl2O4有助于SiC颗粒与铝合金的进一步润湿,从而形成最佳的界面结合,并且能有效抑制SiC颗粒与铝合金熔液中的Al元素发生的有害界面反应。在基体合金中加入适量的Mg能使复合材料的硬度、屈服强度和抗拉伸强度提高。2.对于基体材料和SiC颗粒增强铝基复合材料而言,在495℃进行固溶处理时,合适的固溶时间约为2小时。在此阶段,两种材料都达到了最快的时效动力学进程和最大硬度。当固溶时间为2h、3h时,与基体材料相比,复合材料的硬度值在较短的时间内达到峰值。但当固溶时间为1h时,与基体材料相比,复合材料达到硬度峰值的时间却较长。3.当固溶时间小于2h时,两种材料的时效动力学进程都被减速,硬度值下降;当固溶时间大于2h时,两种材料的硬度值逐渐下降,但在时效动力学进程方面没有变化。之所以这种时效行为不同,是由于在固溶处理阶段固溶时间的不同导致在固溶处理后,固溶体中的弥散析出相浓度不同所引起的。由于强化相的不充分溶解,当固溶时间为1h时,固溶体中弥散析出相的浓度要低于固溶时间为2h、3h时的浓度。
【作者】惠鹏飞;
【导师】冯旺军;
【作者基本信息】兰州理工大学,凝聚态物理,2014,硕士
【关键词】铝基复合材料;界面反应;显微组织;力学性能;时效硬化;

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