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文檔簡介
1、本文以Al-10Si為基體,SiO2粉末和還原Fe粉為反應(yīng)物,通過半固態(tài)機(jī)械攪拌法及高能超聲作用,結(jié)合多種中間合金復(fù)合變質(zhì)處理,成功制備出Al-Si-Fe-O系原位多元顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料。分別對SiO2/Al-10Si和Fe/Al-10Si反應(yīng)體系的制備工藝和機(jī)理進(jìn)行了研究,并將兩者耦合成(SiO2+Fe)/Al-10Si反應(yīng)體系,制備出Al2O3、α-富鐵相和初生Si相的多元顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料。利用X射線衍射儀(XRD)、金相顯微鏡(OM
2、)、掃描電子顯微鏡(SEM)和能譜儀(EDS),分析了復(fù)合材料的相組成、凝固組織和原位顆粒的大小、形貌、分布等特征。分別測試了基體材料、單一和多元顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料的室溫拉伸和高溫摩擦磨損性能,并對作用機(jī)理進(jìn)行了分析。
復(fù)合材料制備研究表明,對基體合金進(jìn)行Mg元素活化處理,在其半固態(tài)溫度區(qū)間通過機(jī)械攪拌的方法可以將酸洗后的SiO2粉末順利加入熔體,并且顆粒表層發(fā)生初始界面反應(yīng)。在轉(zhuǎn)速700r/min、攪拌10min時(shí),可獲得Si
3、O2顆粒均勻分布、內(nèi)部氣孔較少的微觀組織。在840℃時(shí)向熔體中加入還原Fe粉,通過Mn、Sr和Y的中間合金進(jìn)行復(fù)合變質(zhì),可以使富鐵相呈花朵狀,并使針狀共晶Si球化。在880℃時(shí)對熔體進(jìn)行高能超聲處理,在超聲功率1.0KW/cm2、作用3min時(shí),熔體中SiO2顆粒反應(yīng)完全,氣孔明顯減少。在Cu-14P的變質(zhì)作用下,保溫10min,初生Si鈍化圓整,各反應(yīng)物完成反應(yīng),制得復(fù)合材料。
室溫拉伸性能試驗(yàn)表明,制得的Al-Si-Fe-
4、O系多元顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度最高,為270MPa,延伸率為2.6%,與基體合金相比,分別提高了42.8%和53.8%; Al-Si-O系和Al-Si-Fe系顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度σb分別為225MPa與205MPa,比基體合金分別提高19.1%和8.5%。拉伸斷口形貌分析表明,Al-Si-Fe-O系多元增強(qiáng)顆粒復(fù)合材料的強(qiáng)化機(jī)制為彌散和位錯(cuò)效應(yīng)的耦合強(qiáng)化。
高溫摩擦磨損試驗(yàn)表明,在300℃、載荷為6N的活塞工況條件下
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