顆粒尺寸對(duì)SiCp-Al復(fù)合材料阻尼性能的影響.pdf

1、為了明確顆粒尺寸對(duì)鋁基復(fù)合材料組織、力學(xué)性能和阻尼性能的影響規(guī)律，本文采用粉末冶金法制備了10％的納米級(jí)、亞微米級(jí)和微米級(jí)（40nm、500nm、1μm、5μm和10μm）的SiCp/Al復(fù)合材料。重點(diǎn)研究了制備納米級(jí)復(fù)合材料的球磨工藝，以及制備微米級(jí)復(fù)合材料的球磨和機(jī)械混粉兩種工藝。采用SEM和TEM研究了具有不同粒徑的復(fù)合材料的微觀組織，測(cè)試了其相應(yīng)的室溫拉伸性能，分析了顆粒尺寸對(duì)材料組織和力學(xué)性能的影響。采用動(dòng)態(tài)機(jī)械分析儀（DMA

2、）測(cè)試復(fù)合材料的低頻阻尼性能隨應(yīng)變和溫度變化的阻尼性能，闡述了顆粒尺寸對(duì)復(fù)合材料的阻尼性能的影響規(guī)律和阻尼機(jī)制。
　　通過(guò)對(duì)納米SiC和Al球磨工藝中的球磨時(shí)間以及硬脂酸含量對(duì)混粉效果的影響的研究，確定的最佳球磨工藝參數(shù)為：球磨時(shí)間15h，過(guò)程控制劑含量2wt%。并成功制備出綜合性能良好的納米和亞微米級(jí)復(fù)合材料，抗拉強(qiáng)度分別達(dá)到395和365MPa，較純 Al分別提高了259%和232%；雖然延伸率下降，依然分別達(dá)到了12.51%

3、和11.4%。退火處理后性能有所下降，幅度不大。
　　分別采用球磨和機(jī)械混粉兩種工藝制備出微米級(jí)(1μm、5μm和10μm）復(fù)合材料。球磨制備出的復(fù)合材料抗拉強(qiáng)度達(dá)到305~316MPa，塑性卻只有4.0~7.2%；而機(jī)械混粉制備出的復(fù)合材料抗拉強(qiáng)度只有133~142MPa，而塑性卻達(dá)到17.3~26.3%。研究表明，球磨工藝比機(jī)械混粉工藝更容易大幅度提高復(fù)合材料抗拉強(qiáng)度，同時(shí)卻使塑性急劇下降。
　　對(duì)于高能球磨混粉制備的不

4、同顆粒尺寸SiCp/Al復(fù)合材料，抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度都比純Al顯著提高，延伸率明顯下降。隨著SiC顆粒尺寸的減小，復(fù)合材料擠壓態(tài)的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和延伸率逐漸增大；退火后，復(fù)合材料的強(qiáng)度和塑性較擠壓態(tài)稍有降低。
　　TEM分析結(jié)果表明，顆粒粒徑為40nm和500nm時(shí)，擠壓態(tài)SiCp/Al復(fù)合材料的界面附近沒(méi)有熱錯(cuò)配位錯(cuò)產(chǎn)生，基體上有熱擠壓造成的變形位錯(cuò)，復(fù)合材料晶粒細(xì)小。退火消除了部分變形位錯(cuò)，復(fù)合材料發(fā)生了再結(jié)晶，納米SiC

5、阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)抑制晶粒長(zhǎng)大，再結(jié)晶晶粒非常細(xì)小。擠壓態(tài)下的微米級(jí)SiCp/Al復(fù)合材料的界面處和基體上都有大量位錯(cuò)存在，退火消除了部分變形位錯(cuò)，復(fù)合材料發(fā)生了再結(jié)晶。
　　采用動(dòng)態(tài)機(jī)械分析儀研究復(fù)合材料阻尼。對(duì)室溫阻尼-應(yīng)變振幅的曲線研究表明，無(wú)論是納米、亞微米級(jí)和微米級(jí)復(fù)合材料在室溫下顯示的都是典型位錯(cuò)機(jī)制。并隨著SiC顆粒尺寸的減小，阻尼性能逐漸增大。退火后，隨著SiC顆粒尺寸的增大，阻尼性能逐漸增大。并且發(fā)現(xiàn)，納米級(jí)復(fù)合材料阻