SiCp-6061Al復(fù)合材料組織與摩擦磨損性能研究.pdf

1、SiCp/6061Al復(fù)合材料憑借一系列優(yōu)良的性能，如重量輕、強(qiáng)度和剛度高、受熱膨脹率低、耐磨損等，已經(jīng)成為復(fù)合材料中的一重要組成部分，正在引起許多專家和學(xué)者的極大興趣，并在很多領(lǐng)域得到大規(guī)模的應(yīng)用。本文所指的復(fù)合材料是以6061Al合金粉末為基體，不同尺寸的SiC顆粒為增強(qiáng)體，利用粉末冶金中冷壓燒結(jié)的方法制備而成。
　　本研究向基體材料中添加體積含量為20％、25%、30%的 SiC組成復(fù)合粉末，通過(guò)冷等靜壓壓制成坯體，再經(jīng)固相

2、燒結(jié)；將燒結(jié)前后坯體材料的宏觀形貌和在掃描電鏡下的微觀組織對(duì)比，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：燒結(jié)后粉末顆粒之間的結(jié)合更緊密、致密度更高。而由30%SiCp/6061Al復(fù)合材料的XRD分析可以發(fā)現(xiàn)，圖譜中主相為 Al相和SiC相，說(shuō)明兩相的界面處沒(méi)有發(fā)生反應(yīng)或反應(yīng)很微弱，屬于冶金結(jié)合。由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和掃描電鏡下的微觀組織可知，SiC顆粒含量和尺寸對(duì)復(fù)合材料的組織和性能有較大的影響。隨著基體中 SiC含量的增加，其在微觀組織中的分布發(fā)生了較大變化。而熱膨脹系數(shù)

3、卻減小，這源于增強(qiáng)體對(duì)基體的抑制作用；隨著 SiC顆粒尺寸的增加，抗拉強(qiáng)度出現(xiàn)先增大后減小的現(xiàn)象，材料的斷裂機(jī)制由基體的撕裂和界面處的開(kāi)裂逐步過(guò)渡到增強(qiáng)體顆粒的斷裂。經(jīng)燒結(jié)后的復(fù)合材料組織性能還不是最佳，需通過(guò)熱擠壓來(lái)進(jìn)行優(yōu)化。將材料熱擠壓前后的微觀和透射組織對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)：SiC顆粒在組織中由雜亂無(wú)章到沿?cái)D壓方向呈流線型的均勻分布，且晶粒得到細(xì)化、數(shù)目增多；對(duì)復(fù)合材料在470℃～530℃下進(jìn)行固溶處理時(shí)，基體中的第二相逐漸以過(guò)飽和形式溶

4、于組織當(dāng)中。在180℃～210℃下進(jìn)行時(shí)效處理時(shí)，第二相以細(xì)小的顆粒析出，從而起到強(qiáng)化作用。對(duì)第二相進(jìn)行透射斑點(diǎn)的標(biāo)定和計(jì)算可知該物質(zhì)為 Al2CuMg，與能譜分析中的結(jié)果相一致。最后，對(duì)SiC顆粒尺寸一定、不同體積分?jǐn)?shù)的SiCp/6061Al復(fù)合材料進(jìn)行摩擦磨損性能研究，分析了該材料的磨損量、磨損率以及磨損形貌和被磨損表面的元素成分，實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)：材料的磨損量隨磨損時(shí)間在0～120s內(nèi)的延長(zhǎng)而增加，且SiC含量越高，磨損量越少；在磨損