粉末混合觸變成形制備SiCp-Al基復合材料中半固態(tài)組織的研究.pdf

1、本文綜合粉末冶金和觸變成形技術的優(yōu)點，提出了一種集制備、成形SiCp/Al基復合材料于一體的新技術——粉末混合觸變成形技術。合金粉末AlSi7Mg是由純Al粉末和過共晶AlSi15Mg混合而成的，而且都是通過物化法制取的。本文首先對基體鋁合金AlSi7Mg混合粉末進行半固態(tài)成形性評估，結果表明鋁合金AlSi7Mg混合粉末滿足半固態(tài)成形條件:半固態(tài)成形工藝可控性;半固態(tài)微觀組織。因此，AlSi7Mg合金粉末是半固態(tài)觸變成形制備非枝晶錠料的

2、一種可行方法。
　　 研究了AlSi7Mg合金粉末冷壓塊在590℃半固態(tài)部分重熔的過程中的組織演變，在加熱初始階段（7.5min之前），過共晶AlSi15Mg中的Si元素擴散到相鄰的純Al粉末中，結果導致純Al粉末合金化。與此同時，過共晶AlSi15Mg中的Si相粗化并遷移到粉末的邊界。最終，純Al粉末和過共晶AlSi15Mg合金粉末轉變成了固溶體α-Al初生相顆粒并且Si顆粒分布在其周圍使彼此分離;隨著加熱時間的延長（7.5m

3、in后），Si相與其周圍的Al相開始熔化，α-Al彼此之間被液相侵滲相互分離，隨著液相的增加，初生α-Al顆粒越來越圓整。最終(20～30min)細小、圓整的半固態(tài)固相顆粒均勻地懸浮在液相中。在形成固溶體α-Al之后，初生相α-Al的粗化主要包括兩種機制:合并和Ostwald熟化。從7.5min到15min，α-Al晶粒合并占主導。15min之后，α-Al晶粒合并趨勢減弱Ostwald熟化占據主導。
　　 研究了不同球磨工藝參數(shù)

4、（球磨轉速、球磨時間、球料比）對AlSi7Mg合金粉末球磨后的粒度、微觀形貌的影響。結果表明，不同工藝球磨的AlSi7Mg合金粉末半固態(tài)組織存在明顯差異。通過正交實驗優(yōu)化并得到了最佳球磨工藝參數(shù):球磨轉數(shù)100rad/min、球磨時間30min、球料比5∶1。以此球磨工藝參數(shù)球磨的合金粉末，經冷壓成形之后，在部分重熔的過程中可以得到細小、圓整且在液相中分布均勻的α-Al晶粒的半固態(tài)組織，隨著加熱時間的延長，α-Al晶粒有粗化行為且尺寸不

5、斷增加。
　　 以球磨轉速100rad/min、球磨時間30min、球料比5∶1對SiCp/Al基復合材料進行球磨，可以使得SiCp均勻的分布在AlSi7Mg合金基體中。結果表明復合材料中隨著SiCp體積分數(shù)的增加，α-Al晶粒尺寸逐漸減小且球化程度也逐漸在減弱。這些都歸因于富集在α-Al晶粒周圍的SiCp對晶粒的合并及Ostwald熟化的阻礙作用。
　　 通過分析熱壓塊漿料半固態(tài)組織、觸變成形鑄件組織以及充形過程中發(fā)生

6、的一些現(xiàn)象，推演出了AlSi7Mg合金粉末熱壓塊半固態(tài)觸變成形充形行為。在半固態(tài)漿料、觸變鑄件中均發(fā)現(xiàn)成分不均勻現(xiàn)象，比如液相的偏聚、固相顆粒分布的不均勻。結果表明:AlSi7Mg合金粉末熱壓塊半固態(tài)觸變成形充形過程可以用這種方法來分析推演。觸變鑄件中組織不均勻的主要原因是熱壓塊半固態(tài)漿料的組織不均勻，充形過程在一定程度上也影響著組織分布的均勻性。然而，上述所提到的鑄件中的液相偏聚主要是由充形過程來決定。漿料在型腔中的充形順序是:從下到