碳化硅泡沫陶瓷-鋁基復(fù)合材料制備及其耐磨性研究.pdf

1、三維連續(xù)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)陶瓷/金屬基復(fù)合材料是一種雙連續(xù)相復(fù)合材料,在三維連續(xù)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中陶瓷相和金屬相均連續(xù)分布,且兩相相互交叉,界面結(jié)合強(qiáng)度較高。該雙連續(xù)相復(fù)合材料結(jié)合了陶瓷相高硬度、高耐磨性與金屬相良好延展性、高強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn),可在航空航天、摩擦磨損和防彈防護(hù)等領(lǐng)域應(yīng)用。
　　本文以碳化硅泡沫陶瓷為增強(qiáng)相,高硅鋁合金Al-xSi(X=20~23)作為金屬基體,通過(guò)擠壓鑄造工藝制備制備碳化硅泡沫陶瓷/鋁基復(fù)合材料。本文主要研究碳化硅泡沫陶瓷

2、制備工藝、復(fù)合材料的制備過(guò)程和復(fù)合材料耐磨性能。
　　首先利用有機(jī)泡沫浸漬法和真空液相燒結(jié)技術(shù)實(shí)現(xiàn)碳化硅泡沫陶瓷的燒結(jié)。以Al2O3-SiO2作為燒結(jié)助劑,通過(guò)調(diào)節(jié)陶瓷粉料中碳化硅的比例和燒結(jié)工藝等合理控制碳化硅泡沫陶瓷的強(qiáng)度與孔隙率的變化。研究表明:添加劑CMC和PAM的加入使陶瓷漿料的粘度得到改善,使用0.06％PAM和0.2%CMC的效果最佳,漿料的固含量為65%時(shí)最適宜進(jìn)行掛漿;有機(jī)泡沫的預(yù)處理對(duì)掛漿過(guò)程也至關(guān)重要;經(jīng)過(guò)掛

3、漿、干燥之后的素坯放置在真空燒結(jié)爐中燒結(jié),通過(guò)分析陶瓷原料配比、燒結(jié)溫度和保溫時(shí)間,確定最佳配比中碳化硅含量為35%、燒結(jié)溫度為1600℃和保溫4h,樣 M35的抗壓強(qiáng)度為4.63±0.2MPa,孔隙率76.19%。
　　然后利用擠壓鑄造法制備復(fù)合材料,研究澆注溫度、模具溫度、壓射壓力對(duì)復(fù)合材料凝固組織的影響。研究表明:通過(guò)凝固組織金相圖的分析,發(fā)現(xiàn)當(dāng)澆注溫度為750℃時(shí),基體合金與陶瓷增強(qiáng)相的復(fù)合效果不佳,而澆注溫度為750~7

4、80℃時(shí),從金相圖的結(jié)果上看,二者結(jié)合良好。因此,滿足基體合金與陶瓷增強(qiáng)相良好復(fù)合的條件是澆注溫度的范圍為780~810℃,壓射壓力25~40MPa,模具預(yù)熱溫度為650~680℃,當(dāng)澆注溫度為780℃時(shí),基體合金組織為少量細(xì)小等軸樹(shù)枝晶和大量薔薇柱狀組織的混合體;澆注溫度為810℃時(shí)晶粒的尺寸有增加的跡象。
　　最后利用磨損試驗(yàn)機(jī)測(cè)試復(fù)合材料的耐磨性能力,通過(guò)改變負(fù)載、滑行距離和轉(zhuǎn)速等實(shí)驗(yàn)參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)檢測(cè)。結(jié)果表明碳化硅泡沫陶瓷/