SiC顆粒增強Cu基復(fù)合材料制備工藝及設(shè)備的研究.pdf

1、CuAl10合金，作為鋁青銅的一種，具有較高的強度、耐蝕性、較好的抗高溫氧化性及耐磨性被廣泛的應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)零件的生產(chǎn)制造。SiC具有較高的強度、模量、硬度以及較低的膨脹系數(shù)，是一種理想的增強體材料，可以進(jìn)一步提高銅基合金的強度、硬度、耐磨等力學(xué)性能，具有廣闊的應(yīng)用前景。
　　本文采用SiC顆粒(5um左右)作為增強體，通過粉末冶金法制備SiC顆粒強化的銅基復(fù)合材料，研究不同SiC顆粒表面處理方法對材料組織、結(jié)構(gòu)及性能的影響，并對

2、相關(guān)化學(xué)鍍鎳工藝進(jìn)行一系列參數(shù)優(yōu)化，最后，通過金相顯微鏡，場發(fā)射掃描電子顯微鏡(SEM)，能譜儀(EDS)，透射式電子顯微鏡(TEM)，X射線衍射儀(XRD)以及維氏硬度計(VH-5LAC)對不同方法處理的SiC顆粒及其強化的銅基復(fù)合材料試樣進(jìn)行表征。
　　實驗得出，原始SiC顆粒經(jīng)過1000℃，10h高溫氧化處理后，其表面生成具有一定厚度的SiO2保護(hù)層。SiC顆粒表面化學(xué)鍍鎳采用有機(jī)鎳及硼氫化鈉醇溶液進(jìn)行活化處理，在此基礎(chǔ)之上

3、，得出最優(yōu)參數(shù)為:pH=9～9.5，水浴溫度40℃，SiC的最大加入量約為5g/L時可實現(xiàn)顆粒表面的完全包覆。化學(xué)鍍鎳后的SiC顆粒進(jìn)行熱震分析得出Ni與SiC顆粒的結(jié)合力偏小，多次淬冷之后，顆粒表面的Ni大幅度脫落。XRD結(jié)果顯示，化學(xué)鍍覆的Ni晶粒較為細(xì)小，衍射峰較寬，經(jīng)過500℃，保溫4h退火處理后，Ni轉(zhuǎn)變?yōu)镹iO，晶粒變大，結(jié)晶度較高。
　　本文采用粉末冶金法制備SiC顆粒強化銅鋁基復(fù)合材料，SEM及EDS結(jié)果顯示，Si

4、C顆粒在CuAl10基體中分布均勻，無明顯團(tuán)聚現(xiàn)象，鍍鎳SiC顆粒表面的Ni與周圍基體形成擴(kuò)散固溶區(qū)。金相組織照片得出，SiC顆粒的加入明顯細(xì)化了基體晶粒，其中鍍鎳SiC顆粒作為強化相時，晶粒細(xì)化效果最突出。另外，TEM檢測得出原始SiC晶粒與基體晶粒結(jié)合無明顯的擴(kuò)散，晶界干凈平直、無析出相、無界面反應(yīng)層，晶界處出現(xiàn)孔洞，結(jié)合強度較低，而鍍鎳SiC的晶粒與基體晶粒界面的結(jié)合處，形成了大量細(xì)小的納米晶，形貌與SiC晶粒和基體的晶粒不同。本

5、文還對不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)（1wt.％，3wt.％，5wt.％）、不同處理方法（原始，高溫氧化，化學(xué)鍍鎳）的SiC顆粒強化的銅鋁基復(fù)合材料進(jìn)行維氏硬度測試，得出加入SiC顆粒后，材料硬度高于基體CuAl10合金，鍍鎳SiC顆粒作為強化相時強化效果最明顯，原始SiC顆粒強化效果最低，此外，材料的硬度與加入SiC顆粒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)成正比。
　　連鑄設(shè)備的調(diào)試結(jié)果表明，ZA27合金的在連鑄溫度為600℃，冷卻水流量為0.15m3/h時，所得試樣表面