SiC（Cu）-Al金屬陶瓷復(fù)合材料的研究.pdf

1、該研究采用Cu包裹到SiC顆粒與Al復(fù)合的方法來解決SiC/Al的界面結(jié)合問題.首先,采用非均相沉淀方法將Cu包裹到SiC顆粒表面;并分析了原始SiC顆粒尺寸及其分布、反應(yīng)溫度、CuSO<,4>溶液飽和度等對顆粒包裹效果的影響.通過DSC-TG技術(shù)了解復(fù)合粉體在加熱過程中的物理和化學(xué)變化行為,然后,利用粉末冶金的方法制備了致密的、結(jié)構(gòu)均勻的SiC(Cu)/Al復(fù)合材料;分別采用XRD、SEM、等手段對樣品進(jìn)行表征.對SiC(Cu)/Al

2、界面結(jié)構(gòu)及其影響因素進(jìn)行了探討;并對檢測了制品的硬度和致密度,分析了其影響因素.最后,討論了Al在凝固過程中的熱力學(xué)及動力學(xué)機(jī)理和Al晶粒的生長模式以及SiC(Cu)/Al復(fù)合材料界面的反應(yīng).結(jié)果表明,采用非均相沉淀方法,可以將Cu包裹到納米SiC顆粒表面,獲得的復(fù)合粉體中SiC和Cu兩相之間的混合均勻.原始SiC顆粒的大小、形狀均對包覆效果有影響,小顆粒的碳化硅顆粒比大顆粒的包覆效果好,球形顆粒比其他形貌的顆粒包覆效果好.包裹的復(fù)合粉

3、體中的相分布與包裹過程中的反應(yīng)溫度有關(guān).隨著反應(yīng)溫度的提高,Cu<,2>O的含量逐漸降低.CuSO<,4>溶液的飽和度對包裹粉體的結(jié)構(gòu)和相分布沒有影響.根據(jù)DSC-TG的測試結(jié)果,在常壓加熱過程中,SiC(Cu)/Al復(fù)合粉體的最佳燒成溫度控制在700~750℃比較合適.制得的燒結(jié)體顯微結(jié)構(gòu)隨溫度變化明顯,在低于鋁的熔點下650℃溫度下,鋁—包裹增強SiC顆粒結(jié)合界面因為沒有發(fā)生化學(xué)反應(yīng),SiC顆粒的包裹形貌基本上也沒有改變.隨著燒成溫

4、度的升高,發(fā)生界面反應(yīng)形成CuAl<,2>相,造成晶界處與晶?；ハ嘟蝗诘膱D像特征,在更高燒結(jié)溫度下出現(xiàn)SiC顆粒富集區(qū)域.SiC(Cu)/Al材料的斷裂面呈現(xiàn)出凹凸不平,裂紋沿擴(kuò)展方向彎曲、偏轉(zhuǎn),SiC(Cu)/Al復(fù)合材料界面結(jié)合比較復(fù)雜,即存在著強界面結(jié)合區(qū)域的同時,也存在著弱界面結(jié)合區(qū)域.得到SiC(Cu)/Al復(fù)合材料的致密度大致分布在2.70g/cm<'3>左右,Al含量增多致密度增高,La<,2>O<,3>有助于提高制品致密