微-納米顆粒增強鋁基復合材料的制備及性能研究.pdf

1、顆粒增強鋁基復合材料兼有鋁合金和增強顆粒的優(yōu)點,具有高的比強度和比模量、良好的導熱和導電性以及優(yōu)良的耐磨性等性能,在航天航空、汽車、電子、先進武器系統(tǒng)中均具有廣闊的應用前景。顆粒的粒度和種類對顆粒增強鋁基復合材料的性能具有重要的影響,多尺度、多種類的顆粒增強鋁基復合材料較單一尺度、單一物相顆粒增強的鋁基復合材料性能更加優(yōu)良、均衡。
　　 本文采用液相包裹的方法對微米級的SiC顆粒進行表面預處理,在其表面均勻地包裹上納米級的CuO

2、顆粒。利用X-射線衍射儀、差示掃描量熱儀、掃描電子顯微鏡、Zeta電位儀等對SiC/CuO復合粉體的成分與結構進行表征；利用攪拌鑄造-原位反應的方法,制備SiC/Al2O3-微/納米顆粒增強鋁基復合材料,通過對復合材料力學性能(抗彎強度、布氏硬度)、摩擦磨損性能(摩擦系數(shù)、磨損量)以及顯微結構的表征,研究制備工藝參數(shù)對復合材料組織結構與性能的影響；最后,對制備的微/納米顆粒增強鋁基復合材料進行了T6熱處理,研究熱處理工藝對復合材料性能的

3、影響,確定最佳的熱處理工藝。
　　 研究結果表明:利用液相包裹法,可以在經(jīng)過高溫氧化處理的SiC顆粒表面均勻的包裹上一層平均粒度約為50 nm的CuO顆粒,包裹效果受反應體系溫度和SiC表面狀態(tài)的影響。對SiC/CuO復合粉體進行熱分析發(fā)現(xiàn):復合粉體與Al在800℃即開始發(fā)生鋁熱反應,到815℃時反應劇烈進行；利用攪拌鑄造-原位反應的方法可以制備出SiC/Al2O3-微/納米顆粒增強的鋁基復合材料,材料性能分析表明:復合粉體含量

4、4wt.％、反應溫度825℃、反應時間20 min時獲得的復合材料的性能最佳,抗彎強度、布氏硬度分別達到486 MPa和164.8 HB,摩擦系數(shù)降低25％,磨損量由1.62 mg降低到0.05 mg;SiC/Al2O3-微/納米顆粒增強鋁基復合材料的強化是由位錯強化、細晶強化和Orowan彌散強化三種機制共同作用,磨損則是氧化磨損、剝層磨損和磨粒磨損循環(huán)進行；SiC-Al2O3微/納米顆粒增強鋁基復合材料具有明顯的熱處理強化效果,最佳