SiC顆粒增強鐵基復(fù)合材料電流直加熱制備的研究.pdf

1、長期以來對陶瓷顆粒增強鐵基復(fù)合材料的研究較少，原因是鐵的熔點高，制備時強化粒子與基體反應(yīng)劇烈，制備高性能鐵基復(fù)合材料一直是國際材料學(xué)界研究的難點之一?；诒菊n題組的前期工作，本文采用電流直加熱動態(tài)熱壓制備技術(shù)制備鐵基碳化硅顆粒增強復(fù)合材料，提出了雙段燒結(jié)工藝，改進了實驗設(shè)備的控制電路系統(tǒng)，系統(tǒng)實驗研究確定了最佳燒結(jié)工藝參數(shù)；論文研究了初始鐵粉粒度對于10v％SiCp/Fe復(fù)合材料性能的影響；本文提出了機械均勻化的混料工藝并研究了工藝參數(shù)

2、的影響。
　　 新的雙段燒結(jié)工藝是由連續(xù)電流加熱燒結(jié)階段和循環(huán)加熱階段組成。研究得出的最佳工藝是：第一階段連續(xù)電流加熱燒結(jié)100s、第二階段循環(huán)加熱，每循環(huán)為加熱ls間歇斷電ls，循環(huán)總時間200s。新工藝制備10v％SiCp/Fe復(fù)合材料可達到優(yōu)良的性能，顯微組織觀察分析得出，SiCp/Fe界面結(jié)合良好，新工藝快速燒結(jié)有效控制了SiC的分解以及增強粒子與Fe基體的界面反應(yīng)。
　　 研究結(jié)果表明：純鐵粉燒結(jié)材料，其致密度

3、、維氏硬度和抗拉強度等性能都隨初始鐵粉粒度的增大而呈明顯的下降趨勢，這是由于粗鐵粉燒結(jié)產(chǎn)生顯微組織粗大所致。初始鐵粉粒度對SiCp/Fe復(fù)合材料性能的影響規(guī)律與純鐵粉燒結(jié)體恰恰相反，其性能隨初始鐵粉粒度的增大而顯著升高，主要原因是粗基體粉末含有一定比例二級尺寸小顆粒，大小顆粒的配合更有效分散增強體顆粒，大顆粒鐵粉更有利包含碳化硅粒子相互燒結(jié)，從而促進制備材料性能的提高。
　　 本實驗探索機械均勻化工藝采用了傾斜酒桶式混料機，混料

4、機的轉(zhuǎn)速為50r/min，磨球采用大小搭配，其中n①20:n①8=1:1。在本實驗條件下，混料球料比為2:1，機械均勻化混料時間為180min，制備出的10v％SiCp/Fe復(fù)合材料，致密度可達99.4％、維氏硬度達508、抗拉強度達951MPa。SiC顆粒增強鐵基復(fù)合材料的性能隨機械均勻化混料球料比的增大而先增大后減小，球料比在2:1時，復(fù)合材料的性能相對較好。由于加入的磨球?qū)Ψ哿系臎_擊作用，增強粒子在基體中團聚減少，分布均勻性得到提