高含量Si-,P--Al熱控制材料的無壓浸滲工藝及熱性能研究.pdf

1、該文采用無壓浸滲工藝制備高體積含量Sip/A1復合材料,對Si顆粒多孔預制件的制備、液態(tài)Al合金熔體對Si多孔體的浸滲過程、凝固特點、復合材料的微觀組織和熱物理特性進行了理論與實驗研究.主要內(nèi)容和成果有:1.自行設計并研制了一臺真空無壓浸滲設備.該設備主要由密封罐、加熱系統(tǒng)、升降工作臺、真空系統(tǒng)、充氣系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及密封罐水冷系統(tǒng)等組成.可以實現(xiàn)常見金屬基復合材料在較高真空或特定氣氛下的無壓浸滲或真空浸滲制備工藝,并可實現(xiàn)試樣的不同冷卻

2、方式凝固.2.采用冷等靜壓方法制備出Si顆粒多孔預制體,平均孔隙率為31.3％.3.采用無壓浸滲工藝成功制備出Si體積含量為61—81％的高含量Si/A1復合材料.導熱系數(shù)為94.8-128.7W/(m·K),熱膨脹系數(shù)為5.1—7.8×10-6/K(50℃—100℃),密度小于2.5g/cm3.4.研究A1合金液浸滲Si多孔體的浸滲過程.合金中加入一定量的Mg元素和N<,2>氣氛是Al合金液無壓浸滲Si顆粒多孔體的必備條件.合金中Mg

3、的含量和制備溫度的提高會促進浸滲;Si顆粒表面的氧化膜不利于浸滲.Al液浸滲前沿以平面狀向前推進,浸滲深度跟時間近似呈拋物線關系.5.初步研究Al合金液浸滲Si多孔體后的凝固過程.處于Si相顆粒間隙的過共晶Al-Si合金液在緩慢冷卻凝固時,初晶Si和共晶Si會附著在Si多孔體骨架上析出,在最終的復合材料中沒有典型的Al-Si共晶組織.6.無壓浸滲高含量Si<,P>/Al復合材料的組織分析.Si相呈網(wǎng)絡狀連續(xù),其形成機制主要為浸滲時Si顆

4、粒的溶解-析出機制和凝固過程中Si的附著析出機制.組織中存在少量的孔隙.復合材料的界面清潔平整,未發(fā)現(xiàn)有反應物存在.7.無壓浸滲高含量Si<,P>/Al復合材料的熱物理性能研究.網(wǎng)絡狀連續(xù)的Si相有利于充分發(fā)揮復合材料的熱性能.隨著溫度上升,復合材料導熱能力下降,而熱膨脹系數(shù)在低溫時(50℃-150℃)會上升,較高溫度時(>150℃)則下降.隨浸滲合金中的Mg含量增加,材料的熱導率和膨脹系數(shù)均下降.組織中殘留的少量孔隙,對于降低復合材料