SiC顆粒表面處理及制備工藝對(duì)SiCp-6066Al復(fù)合材料組織和性能的影響.pdf

1、本文借助金相顯微鏡、掃描電鏡(SEM)、拉伸實(shí)驗(yàn)、硬度測(cè)試等實(shí)驗(yàn)方法，研究了SiC顆粒表面處理及制備工藝對(duì)復(fù)合材料組織、性能的影響，主要進(jìn)行了兩個(gè)方面的研究工作：1)SiC顆粒表面處理對(duì)SiCp/6066Al復(fù)合材料組織、性能的影響 采用兩種不同的表面處理方法，方案一：將SiC顆粒置于空氣氣氛中1200℃下氧化10小時(shí)，然后在40％的氫氟酸(HF)中浸泡3小時(shí)后烘干；方案二：將SiC顆粒置于100℃的NaOH飽和溶液中浸泡30分

2、鐘，接著丙酮超聲清洗后清水沖洗，然后用80℃的K2ZrF6飽和溶液浸泡2小時(shí)后烘干。把經(jīng)過上述兩種表面處理的SiC顆粒及其與鋁粉混合后用粉末冶金法制得的SiCp/6066Al復(fù)合材料，用SEM、OM、室溫拉伸、硬度測(cè)試對(duì)樣品分析后得到以下結(jié)論：①SiC顆粒高溫氧化后除去了尖銳的角部，有明顯的鈍化現(xiàn)象，隨后的高濃度強(qiáng)酸處理使顆粒表面白色的粒狀凸起去除干凈，表面潔凈光滑；②堿洗+氟酸鹽處理使SiC顆粒表面粗化，K2ZrF6均勻地涂覆在顆粒的

3、表面形成一層薄膜；③高溫氧化+酸洗態(tài)顆粒團(tuán)聚現(xiàn)象較原始態(tài)明顯減少，基本沒有孔洞和弱的界面結(jié)合，材料主要斷裂方式為基體合金的延性斷裂和增強(qiáng)體從基體中拔出并且外面覆蓋一層基體合金；堿洗+氟酸鹽表面處理，通過得到的粗化表面對(duì)基體顆粒的“釘扎”、“粘附”作用，以及SiCp顆粒表面涂覆的K2ZrF6薄膜清除6066Al顆粒表面的Al2O3薄膜，得到良好SiC顆粒與基體的界面結(jié)合，以及增強(qiáng)體顆粒的彌散均勻分布，得到復(fù)合材料性能優(yōu)于相應(yīng)高溫氧化+酸洗

4、態(tài)的值。 2)SiCp/6066Al復(fù)合材料制備工藝研究 利用布氏硬度、OM、SEM這些研究手段研究了高能球磨、低溫快速熱擠壓對(duì)改善復(fù)合材料增強(qiáng)體顆粒分布均勻性，燒結(jié)過程的機(jī)理及其對(duì)復(fù)合材料致密度、組織性能的影響。結(jié)果表明：①高能球磨法是改善增強(qiáng)體顆粒形貌、細(xì)化增強(qiáng)體顆粒粒度、提高增強(qiáng)體顆粒在基體更小的微區(qū)域中實(shí)現(xiàn)數(shù)量分布均勻性的最有效混料方法。低溫快速熱擠壓利用基體低塑性下強(qiáng)大物理變形量使增強(qiáng)體顆粒進(jìn)一步細(xì)化，得到的細(xì)

5、小等軸顆粒更易隨著基體塑性流動(dòng)，從而進(jìn)一步改善或消除各微區(qū)域內(nèi)增強(qiáng)體顆粒的偏聚或盡可能降低偏聚的程度。兩種方法相結(jié)合是實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)體顆粒微觀分布均勻性的最有效方法；②高溫下的短時(shí)燒結(jié)，通過液相的粘塑性流動(dòng)使顆粒重排及緊密堆積，坯料致密度提高較大，但基體粉末氧化嚴(yán)重、晶粒尺寸長(zhǎng)大、熔化的液相在SiCp陶瓷的表面產(chǎn)生“析汗”現(xiàn)象，導(dǎo)致樣品的硬度不如低溫長(zhǎng)時(shí)燒結(jié)態(tài)高；高能球磨得到小顆粒較大的比表面和粉末內(nèi)部較多的缺陷和晶格畸變，為低溫下的固相燒結(jié)