CNTs-SiCw混雜增強(qiáng)2024鋁基復(fù)合材料的組織與性能研究.pdf

1、采用擠壓鑄造方法制備了高體積分?jǐn)?shù)(CNTs+SiCw)/2024Al混雜增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料,其中CNTs與SiCw體積比為1:1,總含量為25.04％;并對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行了擠壓比16:1的熱擠壓處理。利用OM、SEM和TEM分析鑄態(tài)和擠壓態(tài)復(fù)合材料CNTs分布狀態(tài)、基體組織和界面結(jié)合狀態(tài);通過(guò)拉伸實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)擠壓態(tài)復(fù)合材料的力學(xué)性能,并結(jié)合斷裂過(guò)程分析揭示復(fù)合材料的強(qiáng)韌化機(jī)制;采用可控溫摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)在干摩擦磨損狀態(tài)下分析鑄態(tài)和擠壓態(tài)復(fù)合材料的

2、摩擦磨損特性,揭示摩擦磨損特性與溫度、載荷的相關(guān)性,結(jié)合磨痕與磨屑分析闡明增強(qiáng)體的作用及復(fù)合材料的磨損機(jī)制。
　　通過(guò)混酸處理獲得分散良好的CNTs,采用濕法成型制備了CNTs與SiCw分布均勻、抗壓強(qiáng)度高、無(wú)頸縮、無(wú)裂紋的預(yù)制塊,采用擠壓鑄造法制備了增強(qiáng)體含量可控的鑄態(tài)復(fù)合材料,并對(duì)鑄態(tài)復(fù)合材料進(jìn)行熱擠壓處理。擠壓前后復(fù)合材料組織觀察表明:鑄態(tài)復(fù)合材料中存在明顯的夾鋁帶、孔洞、CNTs大塊團(tuán)聚區(qū)等缺陷,熱擠壓后復(fù)合材料內(nèi)部缺陷明

3、顯減少,且增強(qiáng)體分散性提高,基體晶粒尺寸細(xì)化;鑄態(tài)、擠壓態(tài)復(fù)合材料中CNTs和SiCw與基體發(fā)生反應(yīng)形成了Al4C3,且未參加反應(yīng)的增強(qiáng)體與基體界面結(jié)合良好。
　　室溫拉伸實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,熱擠壓后復(fù)合材料抗拉強(qiáng)度、延伸率均高于鑄態(tài)復(fù)合材料,這是由于熱擠壓后CNTs分散性提高、基體晶粒尺寸得到細(xì)化,另外也與復(fù)合材料夾鋁帶、孔洞等缺陷減少以及晶須定向排列等有關(guān)。高溫拉伸實(shí)驗(yàn)顯示,200℃時(shí)擠壓態(tài)和峰時(shí)效態(tài)復(fù)合材料抗拉強(qiáng)度分別達(dá)到345M

4、Pa和382MPa,與室溫相比降低均不明顯;但300℃時(shí),上述復(fù)合材料強(qiáng)度都明顯降低,同時(shí)塑性提高。
　　復(fù)合材料干摩擦磨損實(shí)驗(yàn)表明,不同載荷(2、5、10、20N)下擠壓態(tài)復(fù)合材料在室溫(25℃)下的磨損率明顯低于擠壓態(tài)2024Al合金,且復(fù)合材料摩擦系數(shù)的穩(wěn)定性更高;同樣在室溫(25℃)下,2024Al在20N載荷下轉(zhuǎn)變?yōu)檎持p進(jìn)入嚴(yán)重磨損階段,而此時(shí)復(fù)合材料仍為輕微磨損階段,磨損機(jī)制以輕微的犁削磨損為主;因而復(fù)合材料表現(xiàn)更