噴射沉積SiC-,p--FVS1012及SiC-,p--FVS1212復合材料后續(xù)加工及組織性能的研究.pdf

1、為了進一步提高Al-Fe-V-Si系合金的力學性能，在該系合金中加入SiC顆粒進行增強，不僅可以提高材料的楊氏模量、耐磨性，還可以提高其室溫和高溫強度。本文通過對比SiCp/FVS10l2及SiCp/FVS1212兩種復合材料擠壓和熱壓，研究了它們的致密化工藝，采用單向熱壓工藝有效地解決了致密化過程中復合材料板材中SiC顆粒聚集的問題，并且使其在熱壓后基本達到致密。通過后續(xù)的熱軋制備出了性能優(yōu)良的板材，此外，還研究了SiCp/FVS10

2、12及SiCp/FVS1212的顯微組織、力學性能、強化機理、耐熱性能以及耐熱機理，同時研究了SiC顆粒與Al基體的界面。通過對SiCp/FVS1012及SiCp/FVS1212的系統(tǒng)研究，得出如下結論： 1.擠壓后的組織中，SiC顆粒呈流線分布，并且在垂直于擠壓方向的縱向上分層，大量的SiC顆粒流動到表面；而在熱壓后的組織中，SiC顆粒并沒有聚集到板面上，SiC顆粒分布比較均勻。無論是擠壓還是熱壓后，復合材料均達到基本致密，但

3、與熱壓致密相比，擠壓后的密度以及相對致密度更高一些。 2.在軋制過程中，熱壓SiCp/FVS1012和SiCp/FVS1212的密度均經歷了先升高再降低最后再升高的過程，而擠壓態(tài)的SiCp/FVS1012的密度是先降低再升高。而軋制過程中硬度的變化與密度的變化趨勢是完全相同的。通過熱壓后再軋制比通過擠壓后再軋制，復合材料具有更加均勻的顯微組織。熱壓致密克服了擠壓帶來的SiC顆粒表層聚集現象。 3.熱壓或擠壓再軋制的SiC

4、p/FVSl0l2及SiCp、FVS1212具有相同的微觀組織，均是由α-Al、α-Al12(Fe，V)3Si和β-SiC組成。其尺寸分別為500-800nm，50-100nm和10μm。β-SiC的體積分數為1 5％左右。但SiCp/FVS1212具有較高的All2(Fe，V)3Si含量，其體積分數約為40％，而SiCp/FVS1012中大概只有30％。All2(Fe，V)3Si彌散相細小呈球形分布在基體中，主要位于Al基體的晶界上。

5、在噴射沉積過程中，SiC顆粒與Al基體發(fā)生了反應，形成了厚度小于3nm的晶態(tài)Si過渡層，部分Si原子擴散到Al基體中穩(wěn)定了All2(Fe，V)3Si彌散相，在SiCp/Al界面附近有微孿晶結構的納米A14C3相生成。 4.噴射成形SiCp/FVS1012和SiCp/FVS1212具有較為優(yōu)異的力學性能，且抗拉強度隨著Fe含量的升高而升高。在室溫下，SiCp/FVS1Ol2和SiCp/FVS1212的極限抗拉強度和屈服強度分別高達

6、533.1和581.2MPa：在315℃時，分別為306.4和315.8MPa；在400℃時，分別為232.6和207.5MPa。在高溫條件下，噴射沉積復合材料的極限抗拉強度至少與具有相同化學成分的快速凝固/粉末冶金合金相當，或者更高。 5.對于噴射沉積SiCp/FVS1012及SiCp/FVS1212而言，呈總體上的脆性斷裂和局部韌性斷裂相結合的復合斷裂方式。當溫度較低時，由于SiC增強顆粒-Al基體界面結合較強，主要通過SiC增強顆

7、粒的開裂形核；當溫度較高時，SiC增強顆粒-Al基體界面結合較弱，界面的脫粘成為裂紋形核的主要機制，材料在產生頸縮以前已經斷裂。 6.噴射沉積SiCp/FVS1012及SiCp/FVS1212具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性能。Al12(Fe，V)3Si粒子在長期的高溫退火過程中保持類球形，粗化速率很低，經過550℃退火200h后組織無明顯變化，硬度下降不明顯。復合材料的熱穩(wěn)定隨著鐵含量的增加而提高，與SiCp/FVS1012相比，SiCp/