保温时间对挤压成型 SiCp/2014铝基复合材料组织的影响论文

时间:2018-09-28 材料毕业论文 我要投稿

  引言

  颗粒增强铝基复合材料具有质量轻、强度高、硬度高、热膨胀系数小、耐磨性好等优点,被广泛应用于航空航天、交通运输以及电子封装等行业。其主要制备工艺为粉末冶金、搅拌铸造、喷射沉积、压力浸渗等工艺。其中搅拌铸造法对设备要求低、工艺简单、易于实现,适合于大规模工业化生产,但搅拌铸造法获得的颗粒增强复合材料存在组织不致密、颗粒分布不均等缺陷。本文通过挤压处理以期进一步改善搅拌铸造获得的 SiCp/2014 铝基复合材料的组织。

  试验方法

  样品制备

  首先采用搅拌铸造法制备 SiCp/2014 铝基复合材料,复合材料中 SiC 颗粒的体积含量为 4wt.%、SiC 颗粒的尺寸为 10μm。铸造得到直径为 Ф45 mm 的毛坯,经车削加工成直径 Ф38mm×15 mm 的试样,进行挤压处理。

  测试表征

  光学显微组织分析(OM)在德国ZESS显微镜(Zeiss–Axio Imager A2m)上进行。样品制备方法:对经研磨、抛光制作工艺的标准金相试样用1% HF、1.5% HCl、2.5%HNO3和蒸馏水配制的溶液腐蚀,再置于酒精中用超声波对样品清洗 5 min,最后吹干即可。

  实验结果分析及讨论

  图 1 为同一挤压温度(510℃)、同一挤压比(19:1)、不同保温时间(30 min、60 min、90 min)的条件下,SiCp/2014 铝基复合材料挤压样的金相显微组织照片。图 1 中(a)、(c)、(e)为与挤压方向垂直的铝基复合材料的金相显微组织图。通过三个图对比后,我们可以看出,在挤压温度达到 510℃后,SiCp 颗粒在基体中分布并不是随着保温时间的增加而趋于均匀分布的状态,保温时间 30 min 时,SiC 颗粒在基体中的分布相对均匀;保温时间超过60 min时,SiC颗粒团聚现象没有得到明显改善。图 1(b)、(d)、(f)为与挤压方向平行的铝基复合材料的金相显微组织图,其中,箭头的指向是与挤压方向平行。从图(b)、(d)、(f)中可以看到,经过挤压后,复合材料组织有明显被拉长的痕迹,SiCp 颗粒聚团随挤压方向也被拉开,颗粒分散开来,这是因为在热挤压过程中,SiCp 颗粒为了协调基体的塑性变形,会沿着挤压方向产生一定的相对滑移和转动,最终形成了与挤压方向平行的线形分布。

  结语

  (1)当挤压温度和挤压比一定时,与保温时间 60min 和 90 min 相比,保温时间 30 min,材料的组织最为均匀,SiCp 颗粒团得到分散。

  (2)热挤压加工在一定程度上能消除 SiCp/2014Al复合材料中的铸造缺陷,并能消除增强体 SiCp 团聚的现象,使颗粒分布均匀。

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