無壓浸滲法制備SiC-Al復合材料強度和耐磨性的研究.pdf

1、采用添加造孔劑(淀粉)工藝制備了SiC預制體，用無壓浸滲法制備了SiC/Al復合材料。分析了影響SiC預制體氣孔率的幾個因素：顆粒尺寸、造孔劑含量和顆粒級配等，系統(tǒng)的研究了這些因素對復合材料抗彎強度的影響規(guī)律，同時對SiC/Al復合材料的摩擦磨損行為進行了初步探索。結合組織分析、斷面和磨面SEM觀察，討論了SiC/Al復合材料的斷裂機理和磨損機制。 研究表明，適當?shù)膲毫κ侵苽湫阅芰己?、組織均勻SiC預制體的基礎，造孔劑含量和顆粒

2、級配是影響碳化硅預制體氣孔率的兩個主要因素。隨著造孔劑含量的增加，預制體氣孔率升高。顆粒級配是降低預制體氣孔率，制備高體積分數(shù)SiC預制體非常有效的方法。通過顆粒級配也可以降低復合材料的氣孔率。研究同時表明，一定的浸滲溫度，是實現(xiàn)無壓浸滲法制備SiC/Al復合材料的前提，恰當?shù)谋貢r間是制備力學性能良好復合材料的基礎。 SiC顆粒的分布、大小、體積分數(shù)和氣孔率是影響SiC/Al復合材料抗彎強度的主要因素。隨著顆粒尺寸的減小，細小

3、顆粒在基體彌散分布，阻礙了位錯的運動，強化了Al基體；同時，隨SiC顆粒尺寸的減小，顆粒之間的間隙減少，位錯繞過第二相粒子所需的臨界切應力越大，因此復合材料的抗彎強度越高。隨Al相體積分數(shù)的增加，SiC顆粒的搭接現(xiàn)象減少，有效的增加了承載面積，故隨Al相體積分數(shù)的增加復合材料的抗彎強度增大。顆粒級配可提高大顆粒復合材料的抗彎強度，原因在于大顆粒所受的粘滯阻力小，而小顆粒所受的毛細壓力大，大小顆粒級配使浸滲變得更加容易，復合材料的致密度增

4、加。SiC/Al復合材料的斷裂特征既有脆性斷裂又有韌性斷裂，二者比例與材料組織特征有關。 摩擦磨損研究表明，高強度SiC在摩擦磨損過程中對Al基體起到了良好的保護作用，大顆粒在摩擦磨損過程中不易被切削掉，又可以抑止壓表層裂紋的擴展，因此隨SiC顆粒尺寸的增大，SiC/Al復合材料體積磨損率減小。通過顆粒級配改善了SiC/Al復合材料的干摩擦磨損性能。粗細顆粒間有相互強化作用。粗細顆粒級配有利于光滑摩擦表面的獲得與穩(wěn)定。同時，可提