中等體積分數(shù)SiCp-6061Al復合材料的粉體處理工藝及性能研究.pdf

1、中體積分數(shù)SiCp/Al復合材料因具有質(zhì)量輕、高強度、高熱導率和低熱膨脹等性能優(yōu)點，常作為光學儀器材料和汽車曲桿、剎車片材料。傳統(tǒng)工藝制備的SiCp/Al復合材料常存在界面潤濕差、界面結(jié)合強度不高、難以實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)等問題。本文基于這些問題，對SiC顆粒表面的表面改性處理工藝進行了研究，確定了最佳表面處理工藝；并用直熱燒結(jié)法制備了中體積分數(shù)的SiCp/Al復合材料，借助一些檢測技術(shù)和方法，觀察了復合材料的微觀組織、斷口形貌，并對復合材料

2、的力學性能和熱物理性能進行了測試。
　　本研究對SiC顆粒進行高溫氧化處理，研究氧化處理對SiC顆粒形貌、表面成分的影響以及氧化溫度、氧化時間對顆粒表面生成的氧化層厚度的影響規(guī)律；用K2ZrF6鹽溶液處理SiC顆粒，分析SiC顆粒形貌和表面性質(zhì)的變化，最終確定出兩種 SiC顆粒表面處理工藝。用直熱燒結(jié)法制備出 SiC體積分數(shù)為35%-50%的SiCp/6061Al復合材料，確定該制備工藝的主要工藝參數(shù)；研究SiC的體積分數(shù)和不同預

3、處理工藝對復合材料微觀組織、密度、斷裂機制以及力學、熱物理性能的影響規(guī)律。結(jié)果表明，直熱燒結(jié)法制備復合材料時，當保溫時間為15min，持續(xù)加壓時間為4min，燒結(jié)溫度為680℃，制備的復合材料存在孔洞等缺陷，復合材料的斷裂方式包含基體韌性斷裂、界面脫粘開裂和增強體解理斷裂。隨著SiC的體積分數(shù)增加，復合材料的硬度值增大，抗折強度下降，而復合材料的熱膨脹系數(shù)和熱導率呈現(xiàn)下降的趨勢。用原始SiC顆粒制備的體積分數(shù)為40%的SiCp/6061

4、Al復合材料硬度為HB106，抗折強度為311Mpa，熱膨脹系數(shù)大于7×10-6·K-1，熱導率為121W·m-1·K-1；對原始SiC顆粒進行10%HF酸洗3 h，再在1100℃氧化10 h，以及飽和NaOH溶液堿洗和K2ZrF6鹽溶液浸泡2h處理，發(fā)現(xiàn)復合材料的力學性能和熱物理性能都得到提高。酸洗+高溫氧化處理后復合材料的硬度為HB115，抗折強度為325Mpa，熱膨脹系數(shù)最大為6.4×10-6·K-1，熱導率為132W·m-1·K