攪拌鑄造SiCp-2014Al復(fù)合材料界面演化與力學(xué)性能研究.pdf

1、SiC顆粒增強鋁基復(fù)合材料已經(jīng)是一種較為成熟,應(yīng)用廣泛的非連續(xù)增強鋁基復(fù)合材料。復(fù)合材料中界面是載荷傳遞的媒介,界面結(jié)合狀態(tài)深刻影響著復(fù)合材料的力學(xué)性能。然而對不同條件下材料界面演化規(guī)律,以及不同的界面結(jié)合狀態(tài)與力學(xué)性能的響應(yīng)關(guān)系研究并不系統(tǒng)。本文通過半固態(tài)攪拌技術(shù)制備了SiCp/2014Al復(fù)合材料,對復(fù)合材料進行熱擠壓變形和熱壓縮試驗,研究熱變形條件下材料的組織和界面演化,對擠壓態(tài)復(fù)合材料進行熱處理,并對熱處理后的材料進行室溫拉伸試

2、驗,分析熱處理后力學(xué)性能的變化規(guī)律。
　　利用HF酸對SiC顆粒進行酸洗處理后,顆粒棱角分明,表面干凈,無雜質(zhì)顆粒存在;1250℃氧化4h,SiC顆粒棱角鈍化形狀變的圓滑。表面形成了SiO2層提高了SiC和Al的潤濕性及SiC顆粒的分散性,同時能進一步阻礙了Al4C3的生成。
　　對鑄態(tài)復(fù)合材料進行透射電鏡觀察發(fā)現(xiàn),酸洗SiC顆粒增強的復(fù)合材料界面干凈,有塊狀的Al2Cu相呈點狀分布在界面上,這種分布狀態(tài)可以提高界面機械結(jié)合

3、強度,預(yù)氧化SiC顆粒增強的復(fù)合材料界面上準連續(xù)分布著較多細小的析出相。主要是SiO2和基體中的Al/Mg元素發(fā)生反應(yīng)生成的MgAl2O4、Al2O3等反應(yīng)相,提高了顆粒的潤濕性。熱擠壓變形后,材料界面處的析出相種類和形態(tài)沒有明顯變化,熱擠壓過程中材料界面結(jié)合狀態(tài)穩(wěn)定;SiC顆粒分布更加均勻,SiC顆粒的貧化區(qū)減少;由于晶粒細化、材料致密化的作用以及位錯密度的提高,擠壓態(tài)復(fù)合材料的拉伸性能有了很大的提高。
　　擠壓態(tài)復(fù)合材料的熱壓

4、縮試驗中發(fā)現(xiàn),存在著連續(xù)動態(tài)再結(jié)晶和非連續(xù)動態(tài)再結(jié)晶,近界面區(qū)和遠離界面區(qū)的再結(jié)晶方式不同。SiC顆粒與Al界面提供了更多非連續(xù)再結(jié)晶形核的位置,而在基體中兩種再結(jié)晶方式均存在,450℃0.01s-1發(fā)生明顯的再結(jié)晶。低溫低應(yīng)變速率時(350℃0.001s-1)界面脫粘現(xiàn)象較多,溫度為400℃時,高或低應(yīng)變速率,界面均無脫粘現(xiàn)象,界面結(jié)合良好。當(dāng)溫度為450℃,應(yīng)變速率1s-1時存在少數(shù)界面脫粘,應(yīng)變速率0.01s-1時無界面脫粘現(xiàn)象。