SiCp/Al复合材料高压制备工艺与组织性能研究

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本文以SiCp/Al复合材料为研究对象,设计了“铝包碳化硅”复合粉体混粉工艺,研究了高压条件下复合材料的制备工艺,主要分析体积分数、压力和烧结温度三种工艺参数对复合材料微观组织、硬度、致密度以及磨削和摩擦磨损性能的影响,实验得到的结论如下:  采用“铝包碳化硅”和高压烧结工艺制备的复合材料,组织分布均匀,增强体SiC颗粒与铝基体结合紧密,没有出现碳化硅或铝基体团聚的现象。试样组织致密度平均值达到99.61%,高于真空热压法制备试样的致密度。随着SiC颗粒体积分数的增加,高压烧结的SiCp/Al复合材料的致密度呈下降趋势;随着温度和压力的升高,试样的致密度均有提高,且呈现上升的趋势。  高压烧结SiCp/Al复合材料的硬度随着 SiC颗粒的体积分数增加而升高;20vol%、40vol%和60vol%的复合材料平均硬度分别为53.6HRA、64.9HRA和69.3HRA,而相同条件下高压制备的ZL101A和纳米铝粉的硬度值为41.9HRA和38.7HRA。在相同体积分数和温度的条件下,随着压力的增加,SiCp/Al复合材料的硬度也出现递增变化,但是试样的硬度受温度的影响较小。  磨削和摩擦磨损性能测试分析发现:随着SiC颗粒体积分数的增加,磨削性能增强,压力和温度的升高也能够增强SiCp/Al复合材料的磨削性能。由于高压条件下制备的SiCp/Al复合材料试样致密度高,试样中的SiC颗粒很好的起到了增强体的作用,其摩擦损失在0.003g~0.012g之间,高压烧结的SiCp/Al复合材料具有优良的耐磨性能,体积分数和压力的升高能提高试样耐磨性,40vol%的SiCp/Al复合材料摩擦磨损性能最好,温度的变化会对高压烧结试样的摩擦磨损性能产生不利影响。
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