HPT法制备多粒径SiCp/Al基复合材料及组织性能研究

来源 :合肥工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wangcongyu003
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与单一金属材料相比,颗粒增强金属基复合材料具有比强度高、耐磨性好、热膨胀系数低等优点,而且可以在较宽的范围内进行设计。针对SiCp/Al基复合材料的传统制备技术存在颗粒团聚、孔隙率较高、界面反应剧烈等缺陷,本文采用HPT法制备SiCp/Al基复合材料。HPT法具有低温、快速、高压、多圈的成形优势,这样可以显著降低铝基体的氧化及界面反应、提高材料致密度、均匀颗粒分布。本文通过观察SiCp/Al基复合材料的显微组织,并对颗粒的数目、粒径及百分比进行测量,研究HPT法对SiCp/Al基复合材料的颗粒断裂的影响;制备多粒径SiCp/Al基复合材料研究粒径配比、体积配比对SiCp/Al基复合材料组织性能的影响;建立二维SiCp/Al基复合材料有限元模型研究颗粒分布、颗粒破碎、体积配比对SiCp/Al基复合材料力学性能的影响。随着扭转半径增大,颗粒断裂现象越严重,颗粒棱角钝化更加明显,颗粒数目增加,粒径减小;随着SiC颗粒体积分数的增加,这种趋势会强化;颗粒断裂现象是高压扭转法制备颗粒增强金属基复合材料的固有属性。体积配比一定大颗粒粒径变化时,加入第二种粒径的颗粒有助于改善颗粒团聚,提高材料致密度;粒径配比一定体积配比变化时,具有良好粒径分布宽的试样强化效果较好;多粒径配比时,加入粒径种类较多的试样抗拉强度较好、塑性较差;HPT法制备的纯铝试样的综合力学性能明显优于工业纯铝,说明HPT法可以较好地固结粉体材料。通过有限元模拟发现,在SiC颗粒与铝基体的界面完全结合,铝基体不存在杂质、空洞等缺陷的条件下,颗粒分布越均匀,颗粒发生破碎,体积配比一定小颗粒占优时,SiCp/Al基复合材料的综合性能更佳。
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