中等體積分?jǐn)?shù)SiCp-6061Al復(fù)合材料的粉體處理工藝及性能研究.pdf

1、中體積分?jǐn)?shù)SiCp/Al復(fù)合材料因具有質(zhì)量輕、高強(qiáng)度、高熱導(dǎo)率和低熱膨脹等性能優(yōu)點(diǎn)，常作為光學(xué)儀器材料和汽車曲桿、剎車片材料。傳統(tǒng)工藝制備的SiCp/Al復(fù)合材料常存在界面潤(rùn)濕差、界面結(jié)合強(qiáng)度不高、難以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)等問題。本文基于這些問題，對(duì)SiC顆粒表面的表面改性處理工藝進(jìn)行了研究，確定了最佳表面處理工藝；并用直熱燒結(jié)法制備了中體積分?jǐn)?shù)的SiCp/Al復(fù)合材料，借助一些檢測(cè)技術(shù)和方法，觀察了復(fù)合材料的微觀組織、斷口形貌，并對(duì)復(fù)合材料

2、的力學(xué)性能和熱物理性能進(jìn)行了測(cè)試。
　　本研究對(duì)SiC顆粒進(jìn)行高溫氧化處理，研究氧化處理對(duì)SiC顆粒形貌、表面成分的影響以及氧化溫度、氧化時(shí)間對(duì)顆粒表面生成的氧化層厚度的影響規(guī)律；用K2ZrF6鹽溶液處理SiC顆粒，分析SiC顆粒形貌和表面性質(zhì)的變化，最終確定出兩種 SiC顆粒表面處理工藝。用直熱燒結(jié)法制備出 SiC體積分?jǐn)?shù)為35%-50%的SiCp/6061Al復(fù)合材料，確定該制備工藝的主要工藝參數(shù)；研究SiC的體積分?jǐn)?shù)和不同預(yù)

3、處理工藝對(duì)復(fù)合材料微觀組織、密度、斷裂機(jī)制以及力學(xué)、熱物理性能的影響規(guī)律。結(jié)果表明，直熱燒結(jié)法制備復(fù)合材料時(shí)，當(dāng)保溫時(shí)間為15min，持續(xù)加壓時(shí)間為4min，燒結(jié)溫度為680℃，制備的復(fù)合材料存在孔洞等缺陷，復(fù)合材料的斷裂方式包含基體韌性斷裂、界面脫粘開裂和增強(qiáng)體解理斷裂。隨著SiC的體積分?jǐn)?shù)增加，復(fù)合材料的硬度值增大，抗折強(qiáng)度下降，而復(fù)合材料的熱膨脹系數(shù)和熱導(dǎo)率呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)。用原始SiC顆粒制備的體積分?jǐn)?shù)為40%的SiCp/6061

4、Al復(fù)合材料硬度為HB106，抗折強(qiáng)度為311Mpa，熱膨脹系數(shù)大于7×10-6·K-1，熱導(dǎo)率為121W·m-1·K-1；對(duì)原始SiC顆粒進(jìn)行10%HF酸洗3 h，再在1100℃氧化10 h，以及飽和NaOH溶液堿洗和K2ZrF6鹽溶液浸泡2h處理，發(fā)現(xiàn)復(fù)合材料的力學(xué)性能和熱物理性能都得到提高。酸洗+高溫氧化處理后復(fù)合材料的硬度為HB115，抗折強(qiáng)度為325Mpa，熱膨脹系數(shù)最大為6.4×10-6·K-1，熱導(dǎo)率為132W·m-1·K