微-納米顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的制備及性能研究.pdf

1、顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料兼有鋁合金和增強(qiáng)顆粒的優(yōu)點(diǎn),具有高的比強(qiáng)度和比模量、良好的導(dǎo)熱和導(dǎo)電性以及優(yōu)良的耐磨性等性能,在航天航空、汽車(chē)、電子、先進(jìn)武器系統(tǒng)中均具有廣闊的應(yīng)用前景。顆粒的粒度和種類(lèi)對(duì)顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的性能具有重要的影響,多尺度、多種類(lèi)的顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料較單一尺度、單一物相顆粒增強(qiáng)的鋁基復(fù)合材料性能更加優(yōu)良、均衡。
　　 本文采用液相包裹的方法對(duì)微米級(jí)的SiC顆粒進(jìn)行表面預(yù)處理,在其表面均勻地包裹上納米級(jí)的CuO

2、顆粒。利用X-射線(xiàn)衍射儀、差示掃描量熱儀、掃描電子顯微鏡、Zeta電位儀等對(duì)SiC/CuO復(fù)合粉體的成分與結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征；利用攪拌鑄造-原位反應(yīng)的方法,制備SiC/Al2O3-微/納米顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料,通過(guò)對(duì)復(fù)合材料力學(xué)性能(抗彎強(qiáng)度、布氏硬度)、摩擦磨損性能(摩擦系數(shù)、磨損量)以及顯微結(jié)構(gòu)的表征,研究制備工藝參數(shù)對(duì)復(fù)合材料組織結(jié)構(gòu)與性能的影響；最后,對(duì)制備的微/納米顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料進(jìn)行了T6熱處理,研究熱處理工藝對(duì)復(fù)合材料性能的

3、影響,確定最佳的熱處理工藝。
　　 研究結(jié)果表明:利用液相包裹法,可以在經(jīng)過(guò)高溫氧化處理的SiC顆粒表面均勻的包裹上一層平均粒度約為50 nm的CuO顆粒,包裹效果受反應(yīng)體系溫度和SiC表面狀態(tài)的影響。對(duì)SiC/CuO復(fù)合粉體進(jìn)行熱分析發(fā)現(xiàn):復(fù)合粉體與Al在800℃即開(kāi)始發(fā)生鋁熱反應(yīng),到815℃時(shí)反應(yīng)劇烈進(jìn)行；利用攪拌鑄造-原位反應(yīng)的方法可以制備出SiC/Al2O3-微/納米顆粒增強(qiáng)的鋁基復(fù)合材料,材料性能分析表明:復(fù)合粉體含量

4、4wt.％、反應(yīng)溫度825℃、反應(yīng)時(shí)間20 min時(shí)獲得的復(fù)合材料的性能最佳,抗彎強(qiáng)度、布氏硬度分別達(dá)到486 MPa和164.8 HB,摩擦系數(shù)降低25％,磨損量由1.62 mg降低到0.05 mg;SiC/Al2O3-微/納米顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的強(qiáng)化是由位錯(cuò)強(qiáng)化、細(xì)晶強(qiáng)化和Orowan彌散強(qiáng)化三種機(jī)制共同作用,磨損則是氧化磨損、剝層磨損和磨粒磨損循環(huán)進(jìn)行；SiC-Al2O3微/納米顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料具有明顯的熱處理強(qiáng)化效果,最佳