SiC顆粒增強Cu基復合材料制備工藝及設備的研究.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用于現(xiàn)代工業(yè)零件的生產制造。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，可以進一步提高銅基合金的強度、硬度、耐磨等力學性能，具有廣闊的應用前景。
　　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顆粒強化的銅基復合材料，研究不同SiC顆粒表面處理方法對材料組織、結構及性能的影響，并對

2、相關化學鍍鎳工藝進行一系列參數(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合材料試樣進行表征。
　　實驗得出，原始SiC顆粒經過1000℃，10h高溫氧化處理后，其表面生成具有一定厚度的SiO2保護層。SiC顆粒表面化學鍍鎳采用有機鎳及硼氫化鈉醇溶液進行活化處理，在此基礎之上

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?；瘜W鍍鎳后的SiC顆粒進行熱震分析得出Ni與SiC顆粒的結合力偏小，多次淬冷之后，顆粒表面的Ni大幅度脫落。XRD結果顯示，化學鍍覆的Ni晶粒較為細小，衍射峰較寬，經過500℃，保溫4h退火處理后，Ni轉變?yōu)镹iO，晶粒變大，結晶度較高。
　　本文采用粉末冶金法制備SiC顆粒強化銅鋁基復合材料，SEM及EDS結果顯示，Si

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

5、文還對不同質量分數(shù)（1wt.％，3wt.％，5wt.％）、不同處理方法（原始，高溫氧化，化學鍍鎳）的SiC顆粒強化的銅鋁基復合材料進行維氏硬度測試，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顆粒的質量分數(shù)成正比。
　　連鑄設備的調試結果表明，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