常壓燒結(jié)制備高體分SiCp-6061Al復(fù)合材料的研究.pdf

1、SiCp/Al復(fù)合材料具有高比強度、比剛度、高熱導(dǎo)率(TC)、低密度和熱膨脹系數(shù)(CTE)等優(yōu)勢，在汽車、電力電子、航空航天等領(lǐng)域具有誘人的應(yīng)用前景。開展常壓燒結(jié)制備高體積SiCp/6061Al復(fù)合材料的制備技術(shù)開發(fā)，為高性能SiCp/Al復(fù)合材料的低成本制備提供有力的技術(shù)支持，對于擴大該新材料的應(yīng)用領(lǐng)域，更好地為國民經(jīng)濟建設(shè)服務(wù)，具有重要意義。
　　本文采用有無球磨+常壓燒結(jié)的粉末冶金工藝制備了30 vol％和50 vol％Si

2、Cp/6061Al復(fù)合材料，比較SiCp粒徑及分布對復(fù)合材料結(jié)構(gòu)與性能的影響，討論了球磨對復(fù)合材料可能產(chǎn)生的不利影響，并提出優(yōu)化工藝路徑，最終制備出結(jié)構(gòu)優(yōu)良，力學(xué)及熱物理性能優(yōu)異的高體分SiCp/6061Al復(fù)合材料。
　　采用F500-SiC與F1000-SiC粉體顆粒級配，球磨混料，500℃退火處理，400MPa下壓制成形，在680-750℃常壓燒結(jié)制備出組織均勻、致密的30 vol％和50vol％ SiCp/6061Al復(fù)合

3、材料。在燒結(jié)過程中，SiCp/Al界面反應(yīng)形成Mg2Si、Si、AlN、Al4C3等產(chǎn)物，且隨著溫度升高，界面反應(yīng)加劇。SiCp/Al復(fù)合材料的致密度及抗彎強度均隨著溫度升高呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢。常壓燒結(jié)的30 vol％和50 vol％ SiCp/6061Al復(fù)合材料的致密度與抗彎強度只能分別達到:96％、364MPa和97％、400MPa。復(fù)合材料難以達到近完全致密化的原因在于，復(fù)合材料中細小的SiCp的偏聚，形成難以被Al合金熔體

4、填充的氣孔及較為強烈的SiCp/Al界面反應(yīng)。
　　采用F500-SiC粉體淘洗后與平均粒徑為15 um的6061Al合金粉混合，輥筒混料，加1-2 wt％的石蠟為成形劑，400MPa下壓制成形，最后經(jīng)660℃-700℃常壓燒結(jié)可制備結(jié)構(gòu)更加優(yōu)良，性能更為優(yōu)異的50 vol％ SiCp/6061Al復(fù)合材料。680℃燒結(jié)的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)最為致密，致密度可達99％，實現(xiàn)了復(fù)合材料近完全致密化。SiCp/Al界面反應(yīng)較弱，在700℃燒結(jié)

5、的50 vol％ SiCp/6061Al復(fù)合材料中才能檢測出Al4C3相。50 vol％ SiCp/6061Al復(fù)合材料的致密度、抗彎強度、熱導(dǎo)率隨著燒結(jié)溫度的升高也呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢，其斷裂方式為SiCp的解理斷裂和Al合金基體的撕裂，SiCp/6061Al界面結(jié)合強度高。680℃燒結(jié)的50vol％ SiCp/6061Al復(fù)合材料的性能:抗彎強度495 MPa，TC153 W/(m·K），CTE8.1×10-6 K-1(20-10