硅顆粒增強(qiáng)ZA40基復(fù)合材料組織及性能研究.pdf

1、本文采用重力鑄造和液態(tài)擠壓工藝制備了硅顆粒增強(qiáng)ZA40基復(fù)合材料(Sip/ZA40復(fù)合材料)。利用金相顯微鏡、掃描電鏡、X衍射分析儀、硬度試驗(yàn)、拉伸試驗(yàn)、沖擊試驗(yàn)及磨損試驗(yàn)等分析測試手段,研究了液態(tài)擠壓及變質(zhì)工藝對Sip/ZA40復(fù)合材料微觀組織、力學(xué)性能及耐蝕性能的影響,確定出最佳的制備工藝,得出以下研究結(jié)果:
　　采用重力鑄造和液態(tài)擠壓工藝制備Sip/ZA40復(fù)合材料,通過分析材料的微觀組織及力學(xué)性能可知,液態(tài)擠壓工藝制備的復(fù)

2、合材料基體α相呈等軸狀,組織均勻致密,復(fù)合材料中硅顆粒比較細(xì)小,形狀規(guī)則,其平均尺寸約為28μm。同重力鑄造相比,液態(tài)擠壓復(fù)合材料中硅顆粒尺寸減小了約40％,復(fù)合材料的硬度、抗拉強(qiáng)度、沖擊韌性、伸長率和耐磨性能比重力鑄造分別提高了約24.7%、18.5%、11.5%、11.8%和19%。
　　選用復(fù)合鈉鹽變質(zhì)劑和Al-P變質(zhì)劑,研究在液態(tài)擠壓工藝下變質(zhì)對硅含量為3%的Sip/ZA40復(fù)合材料組織及力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明,選用Al

3、-P變質(zhì)劑,在不同變質(zhì)溫度、變質(zhì)時間和變質(zhì)劑添加量的條件下,復(fù)合材料的組織比復(fù)合鈉鹽變質(zhì)更加均勻,硅顆粒尺寸也較為細(xì)小。并得出復(fù)合材料用Al-P變質(zhì)劑的最佳變質(zhì)工藝參數(shù):變質(zhì)溫度為820℃,變質(zhì)時間為15min,變質(zhì)劑添加量為0.15%。同時,在此變質(zhì)工藝下,復(fù)合材料中的硅顆粒平均尺寸約為11μm,同復(fù)合鈉鹽變質(zhì)相比較,硅顆粒平均尺寸減小了約47%,而且復(fù)合材料的硬度、抗拉強(qiáng)度、沖擊韌性和伸長率較復(fù)合鈉鹽變質(zhì)也分別提高了約4.4%、5%

4、、3.5%、3.8%。
　　研究了Sip/ZA40復(fù)合材料分別在0.5%HCl、0.5%NaOH和3.5%NaCl溶液中的耐腐蝕性能。分析了硅含量、制備工藝和變質(zhì)工藝對復(fù)合材料耐蝕性能的影響。結(jié)果表明:隨著硅含量的增多,復(fù)合材料的耐蝕性在酸堿鹽三種腐蝕介質(zhì)中均呈現(xiàn)先增大后減小趨勢。當(dāng)硅含量為3%時,復(fù)合材料的耐蝕性能最佳。在液態(tài)擠壓工藝下,復(fù)合材料在0.5%HCl、0.5%NaOH和3.5%NaCl腐蝕介質(zhì)中耐蝕性能較重力鑄造分別