超聲波處理包覆顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的研究.pdf

1、鋁合金具有優(yōu)異的鑄造性能、良好的耐腐蝕性、高的強(qiáng)重比以及低的鑄造成本等特點(diǎn)，在汽車(chē)和航空工業(yè)上有廣泛的應(yīng)用。A356系列鋁合金是常用的鑄造亞共晶 Al-7Si-0.3Mg系列合金，該合金具有鑄造流動(dòng)性好、氣密性好、收縮率小和熱裂傾向性小等優(yōu)異特性，是鑄造鋁合金中用途最廣的合金之一。但是其低硬度和高溫條件下有限的強(qiáng)度，仍限制了在某些特殊領(lǐng)域的應(yīng)用。鋁基復(fù)合材料由增強(qiáng)體和基體兩部分組成，是在鋁合金中摻雜納米陶瓷顆粒而制備的具有可設(shè)計(jì)性的多功

2、能材料，即能根據(jù)實(shí)際的需求，選擇不同的基體和增強(qiáng)體，通過(guò)調(diào)整增強(qiáng)體和基體的加入比例，來(lái)得到所需性能和使用領(lǐng)域的鋁基復(fù)合材料。但是，納米陶瓷顆粒與鋁基體的潤(rùn)濕性較差，又容易發(fā)生團(tuán)聚，對(duì)改善鋁合金的性能具有一定的局限性。包覆顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料具有較好的耐疲勞性能、優(yōu)異的斷裂韌性及良好的耐磨性等，具有廣闊的應(yīng)用前景。
　　本課題采用化學(xué)鍍方法成功制備了納米Cu/Al2O3和納米CuO/SiC包覆顆粒，在超聲波處理輔助下，將它們分別作為

3、增強(qiáng)顆粒制備鋁基復(fù)合材料，并用納米Al2O3和納米SiC作為增強(qiáng)顆粒制備的復(fù)合材料作對(duì)比實(shí)驗(yàn)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)：在超聲波處理下，納米包覆粒子作為增強(qiáng)相會(huì)影響復(fù)合材料的顯微結(jié)構(gòu)，晶粒的尺寸變小，形狀從樹(shù)枝狀逐步轉(zhuǎn)變?yōu)榈容S狀，同時(shí)共晶硅也由原來(lái)的針狀變?yōu)轭w粒狀；還能減少材料中的氣孔等缺陷，改善復(fù)合材料的組織結(jié)構(gòu)；復(fù)合材料的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和延伸率等力學(xué)性能也都得到明顯的改善。鑄態(tài)下，1.0wt.％Cu/Al2O3摻雜相對(duì)于1.0wt.%

4、Al2O3摻雜，屈服強(qiáng)度提高了18.5%，抗拉強(qiáng)度提高了8.3%，延伸率也得到顯著的提升，平均達(dá)到了7.5%；1.0wt.%CuO/SiC摻雜相對(duì)于1.0wt.%SiC摻雜，屈服強(qiáng)度提高了22.4%，抗拉強(qiáng)度提高了9.4%，延伸率平均提升了7.6%。T6熱處理能更一步的改善復(fù)合材料的性能，使材料的斷裂方式由脆性斷裂轉(zhuǎn)變?yōu)轫g性斷裂。包覆顆粒作為增強(qiáng)相，能改善與鋁基體的潤(rùn)濕性，促進(jìn)異質(zhì)形核，改變晶粒的生長(zhǎng)方式和材料的微觀結(jié)構(gòu)，從而改善復(fù)合材